把原子放大到公交車那麼大,拿工具刮原子壁,能刮出什麼?

2020-12-04 老粥科普

答案是有可能弄走一兩個電子,更有可能什麼都刮不到。

原子很空,電子很小

原子很小,我們看不見。原子半徑一般在0.1nm以內,也就是10^-10m , 其中原子核的半徑大約是10^-15m,電子更小,它的尺寸大約是10^-22m。如果你將原子一直放大,放到標準足球場那麼大,就會發現原子核就是足球場中心的一粒綠豆那麼大,然後就什麼都看不見了。

你肯定會說了,不對呀!不是還有電子嗎?初中課本就介紹了,電子是圍繞著原子核運轉的。

確實是有電子,但電子實在是太小,即使是把原子放大到足球場那麼大,你還是看不見電子,它們的位置大約是在足球場看臺的位置,比灰塵小多了。

體育場太大,咱們縮小一點,把原子縮到公交車大小,原子核比原子筆筆尖的小滾珠還要小,電子更是看不見。也就是說,這個公交車大小的原子幾乎是空的。

一個原子中電子的數量大致是固定的,通常原子核中有幾個質子,它的外圍就有差不多同樣數量的電子。如果電子比質子多,這個原子就帶負電,叫負離子;如果原子被奪走了一兩個電子,它就帶正電,叫正離子。

神出鬼沒的電子

電子圍繞著原子核運行,它的速度很快,能接近光速,又因為原子的直徑實在是太小,大約是10^-10m,所以在原子的尺度我們看電子,電子只是隨機出現在它軌道的任何位置,就像是雲一樣。於是科學家稱之為電子云。電子云並不是表示電子很多,而是它出現的位置像雲中的小水滴那樣捉摸不定。

一個公交車那麼大的原子,它看起來是空無一物的,它的電子就像是在公交車周圍神出鬼沒快速閃現的微塵,原子沒有硬殼,所以你什麼都看不見。看不見怎麼刮?

用什麼工具刮?

既然我們將原子放大到公交車大小,我們用的工具自然也變得十分巨大,因為工具也是由許許多多原子組成的,這些原子也是有原子核與核外電子。在那個公交車大小的原子面前,我們的工具可不會是一把精緻的小刀,它看起來更像一座高山!最小最小,它也會有一棟大樓那麼大。

用「蹭」比「刮」更貼切些

當兩個原子相互接近時,由於各自外圍都有帶負電的電子,所以它們會互相排斥。隨著原子之間距離的進一步縮短,兩個原子內層閉合殼層(電子將軌道會部佔滿)會強烈排斥,原子不能再繼續接近。

在蹭的過程中,如果工具的原子有與「公交車原子」發生氧化反應,產生化學鍵,同時工具的原子得到電子的能力更強一些,是有可能把「公交車原子」最外層的電子拿走一兩個的。否則是一個電子都拿不走。

最後總結:

原子並不是我們平時畫的圖那樣呈球形,原子很空,原子核和電子都極小,電子圍繞在原子核周圍高速運動,你極難捕捉到電子。

電子的運動軌跡通常表現為電子云,儘管看起來很鬆散,但它與原子核之間的力是很強大的,並不容易被「刮下來」。

如果我們將原子放大到公交車大小,那麼我們用來「刮」原子的工具勢必比公交車大許多,所以用「蹭」更合適。

通過氧化反應可以從金屬元素原子的最外層軌道拿走一兩個電子,但是要想拿走氧、氟、氯等原子或惰性氣體元素最外層的電子則幾乎是件不可能完成的任務。

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