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第九章 “原子和放射性”的化學

54 什麽是原子和原子核

我們生活的世界是由物質組成的,而所有的物質都是由原子構成的,原子是構成物質的最基本的粒子。

◎看不見的原子

我們可以看到的所有的物質都是由原子構成的,那麽原子究竟是什麽呢?

我們想象一下氣球、載人氣球或者飛艇,它們的內部充入了氦氣。去公園遊玩的時候,想必大家都看到過時不時就飛到天上去的氣球吧。氦氣這種氣體非常輕,因此可以使氣球或者載人氣球浮起來。

而且氦氣具有沸點特別低的特性。它的沸點是–269℃,具有優良的熱冷卻性能,因此可以作為冷卻劑用於大腦斷層成像的MRI(磁共振成像)或利用磁體的斥力使車身懸浮行駛的磁懸浮列車的超導磁體上,是現代科學中不可或缺的材料,被廣泛用於各種領域。

構成如此重要的氦氣的是氦原子。但原子是我們觀察不到的,哪怕是使用現在最先進的電子顯微鏡,我們也無法詳細地觀察到單個原子的形狀。[1]

◎原子像雲一樣嗎

雖說無法觀察到,但綜合各種實驗事實來看,原子可以看作是像雲一樣的球狀物質。雲的特點是輪廓不清晰,霧變濃就形成了雲,登山遇到霧時,也無法分清哪部分屬於霧,哪部分屬於雲。原子就類似於此。

構成原子的這種雲是由帶一個單位負電荷的叫作電子的粒子組成的,因此被稱為電子雲。電子雲的中心存在一個非常小但密度非常大的粒子,叫作原子核。

圖9-1 原子

◎原子的大小

原子有像氫原子一樣小的,也有像鈾原子一樣大的,大小不一,但可以認為原子的平均直徑大約是10-10米。研究納米級別的微小物質的技術叫作納米技術,原子的直徑是納米的十分之一,換算成體積的話,是千分之一納米。

這樣說可能並不夠直觀,假設原子的大小像乒乓球那麽大,按照同樣的體積比換算的話,意味著原來的乒乓球將會有地球那麽大。