不知道你有沒有想過這樣一個問題,,當?shù)对谇虚_物體的時候,,到底切開了物體的什么,原子,?原子核,?還是說什么都沒有切斷?實際上,,這些回答都不準確,。 首先,單從寬度或直徑這個角度來看,,刀刃和原子就不屬于一個量級,,所以也不會有切開原子這一說法。舉個例子,飛鷹刀片的刀刃最薄處能達到0.4微米,,也就是4 x 10^(-7)米,,這對于人類而言,已經(jīng)是相當鋒利了,,不過,,原子直徑的數(shù)量級是10^(-10)米。換句話來說,,如果我們將原子放大到1厘米的話,,那么在這個比例之下的飛鷹刀刃最薄處厚度大約是40米,這就等于是拿一棟樓在切一只小螞蟻,。 同理,,刀刃也不可能切得開原子核,因為這已經(jīng)屬于聚變反應(yīng)的范疇了,,如果你真能將原子核切開,,那么你將成為空前絕后的頂尖科學(xué)家,屆時只要每個家庭配備一把大菜刀,,對著東西一陣砍,,就能產(chǎn)生巨大能量實現(xiàn)自給自足了,什么人造太陽,,什么核能那不都是信手拈來之事嗎,? 其次,通常也不會是切斷了原子間的化學(xué)鍵,。比如說水分子是通過兩個氫原子和一個氧原子通過化學(xué)鍵組成的,,假如刀真的將二者的化學(xué)鍵斬斷了,這就意味著,,我們只需要拿刀不停地切割水分子,,就能源源不斷產(chǎn)生氫氣和氧氣,顯然這是不可能的,。既然如此,,那么刀到底斬斷了物體的什么結(jié)構(gòu)呢? 從微觀的角度來看,,刀其實不能稱作將物體切開了,,準確地來,刀刃作用在物體上時,,其實是在干擾或者破壞物體分子間的各種作用力,,將分子互相推開。假如是單質(zhì)元素,,也就是由同種元素原子組成的純凈物,,比如說黃金,,則是將原子推開。不過不管怎么樣,,我們都不可能用普通的刀將原子切開,。而為了不混淆這個概念,我們接下來還是用切開這個詞來描述,。實際上,,在不同情況下,刀切開的東西并不相同,。 先說說晶體,,晶體是主要的固體結(jié)構(gòu)之一,包括有食鹽,、味精,、石英和云母等。當大量的微觀粒子,,如離子、原子和分子等通過一定的規(guī)則有序排列組合之后就能夠形成晶體,。通常來講,,晶體可以分為金屬晶體、原子晶體和分子晶體和離子晶體這四種類型,。 雖然說不同類型晶體的結(jié)構(gòu)也有所不同,,不過金屬晶體、原子晶體和離子晶體這三種晶體都有一個共同的特點,,那就是它們的微觀結(jié)構(gòu)都沒有單個的分子結(jié)構(gòu),,比如說常見的氯化鈉,作為離子晶體,,它內(nèi)部的每1個氯離子都和6個鈉離子相結(jié)合,,同樣的,每1個納離子也和6個氯離子相連,,它們共同組成了一個正方體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),,并不會產(chǎn)生單個分子結(jié)構(gòu)。所以,,當我們拿刀切開這些晶體的時候,,的確是將它們原子的化學(xué)鍵通過斥力破壞了,即金屬晶體的金屬鍵,,原子晶體的共價鍵,,離子晶體的離子鍵。但分子晶體卻不同,。 相對于其他晶體被刀刃破壞化學(xué)鍵而言,,分子晶體的情況并不一樣,。顧名思義,分子晶體是大量分子通過分子間的相互作用所構(gòu)成的晶體,,為了便于描述,,我們用冰這種常見的分子晶體來進行解釋。 從微觀來看,,冰是大量水分子通過氫鍵以及范德華力共同作用所形成的規(guī)則型結(jié)構(gòu),,所謂的范德華力是指存在于分子之間的一種吸引力。而分子晶體內(nèi)部是有單個分子結(jié)構(gòu)的,,每個水分子都是1個氧原子和2個氫原子通過共價鍵結(jié)合形成的,。然而,相對于其內(nèi)部原子間的共價鍵而言,,水分子間的相互作用要弱很多,,所以我們在切開分子晶體的時候,其實是切開了其內(nèi)部分子的相互作用,,而不是切開內(nèi)部單個分子,。 同樣的,對于那些并非晶體的固體結(jié)構(gòu)來說,,它們的內(nèi)部通常也會有大量單個的分子結(jié)構(gòu),,所以用刀切開這些物體時,基本也都是切開了內(nèi)部分子的互相作用,,而不是將單個分子給切開,。 不過,像塑料這些高分子聚合物,,它們內(nèi)部單個的分子就非常巨大了,,比如說橡膠。從廣義上來講,,我們甚至可以將一整塊橡膠定義為一個分子,。所以當我們拿刀切割由塑料組成的物體時,就可能真的切開了物體內(nèi)部的單個分子,。 總的來說,,地球上的大多數(shù)物體都是由多種物質(zhì)組成的混合物,所以實際上會比我們的理論更為復(fù)雜,,不過可以肯定的一點是,,當我們拿刀切東西時,不是將原子切開了,,而是用擠的方式,,破壞了物體內(nèi)部最脆弱的那種相互作用。 |
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