化学趣史 - 科学网—博客

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在即将结束本书的时候,话题仍回到本书开头所讲的第一个有趣的故
事:在美国那座门卫森严、一定要有“国防部证明”才能通行的大楼里,所
进行的研究正是 20 世纪重大的化学研究课题——原子弹。
早在 2400 多年前,古希腊著名哲学家德谟克利特提出“原子”这一概念
时,“原子”的希腊文原意便是“不可再分割”的意思。
放射性元素的发现,说明原子并非“不可分割”。
苏联科学文艺作家伊林,曾用非常通俗的比喻,说明了原子核裂变的原
理:“就好象你把 3 枚 5 分的铜币锁在抽屉里。过了几天,你发现抽屉里的
5 分铜币不是 3 枚,而只有 2 枚了。那第三枚 5 分铜币自己兑成了 3 分的和 2
分的铜币了”。也就是说,原子核分裂,就好象 5 分铜币兑成 3 分、2 分的
铜币。
这时,随着人们对放射现象的深入研究,逐渐认清了化学元素的真面目。
在 1911—1913 年,科学家们开始弄清楚,原子是由原子核和电子组成
的。电子围绕着原子核飞快地旋转着。
原子核又是由什么组成的呢?放射现象说明,铀、镭等放射性元素的原
子核会不断分裂。这就是说,原子核是可分的,是由更小的微粒组成的。
在 1932 年,人们终于揭开了原子核的秘密:原子核是由质子和中子组成
的。质子、中子都比电子大得多,质子的质量是电子质量的 1836 倍,中子的
质量是电子质量的 1839 倍。质子是带正电的微粒。中子不带电,是中性的微
粒。
自从揭开了原子核的秘密之后,人们开始认识元素的本质:氢是第 1 号
元素,它的原子核中含有 1 个质子;氦是第 2 号元素,它的原子核中含有 2
个质子;碳是第 6 号元素,它的原子核中含有 6 个质子……铀是第 92 号元素,
它的原子核中含有 92 个质子。也就是说,元素原子核中的质子数,就等于它
在元素周期表上“房间”的号数——原子序数。
这样一来,错综复杂的种种化学元素之间的关系,变得非常简单:化学
元素的不同,就在于它们原子核中质子的多少不同!原子核中质子数相同的
一类原子,就属于同一种化学元素。
看来,在原子核中举足轻重的是质子,它的多少决定了原子的命运。然
而,那中子起什么作用呢?
人们经过仔细研究,发现同一元素的原子核中,虽然质子数相同,但中
子数有时不一样。比如,普通的氢的原子核,只含有 1 个质子;有一种氢原
子的原子核,除了含有 1 个质子外,还含有 1 个中子,叫做“氘”或“重氢”;
还有一种氢原子的原子核,含有 1 个质子和 2 个中子,叫做“氚”或“超重
氢”。氢、氘、氚都属于氢元素,但它们由于原子核中的中子数不同,脾气
也不一样,被叫做“同位素”。
本来,人们对放射性元素镭,会变成铅和氦,感到莫名其妙,不可思议。
这时,却可以正确地得到解释:镭是 88 号元素,它的原子中含有 88 个质子。
它的原子核分裂后,变成 4 块碎片。在那块大的碎片中,含有 82 个质子,也
就是 82 号元素——正好是铅;在那 3 块小的碎片中,含有多少个质子呢?用
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