- 物理才是最好的人生指南
- (美)克里斯汀·麦金莱
- 2205字
- 2021-12-29 18:35:35
PART 5 知道自己是哪一型原子的吸引与键结
有几门课只有男校才开,后来我才明白那是个妙计,可以激励女孩们在高中时多选几堂科学和数学课(比最低修课标准规定的还多一点)。如果我们想上化学、微积分或物理课,就必须走到对街、进入“男人国”去选修。这让我和同学们全都想进一步研习数学与科学。做父母的听到我们说这几门课将有助于我们成为成功的医师、航天员或知名美发师时,全都大感惊讶。
第一天上化学课的时候,我们这群人穿着格子裙集体行动。出于本能,我们知道脚上那双及膝长袜可以让任何爱挑衅的家伙恢复温和,说不定连他整个高中生涯都能改头换面。
到了教室,我们聚在一起,占据靠窗的那几排。男孩们则是三三两两散坐在靠门的几排。然后,一位身穿衬衫和卡其裤的巨汉翩然走进教室,张开双臂说道:“每次都这样!女生在这一边,男生在另一边!”
他站在一整排男生面前,发号施令:“你们这排,全都起来,快快快。”接着他走到我旁边那排女生前方。“午安,各位女士,欢迎到我们学校。能不能麻烦移到这一排去。”他指向刚才被清空的那一排,还有一堆搞不清楚状况的男生。他用这种方法让男生女生交错坐。
我们很无奈地互相看了看。一阵混乱中,有人的书本掉了,被迫换位置的女生设法鼓起最后的勇气整理仪容,唇蜜散发出棉花糖的香味。我们目瞪口呆地看着这位老师。这可怕的怪兽还有什么绝招?
他转身面对黑板,用粉笔写下自己的名字,但我们根本不知道要怎么念。然后他又转过身面对大家,说:“你们可以叫我G先生。坐这一排的女士,你们的实验伙伴就是你左手边的那位男士。”他往右站了一步,重复相同程序,直到全班都两两配成一组。
“这样好多了。再过几个月就是舞会,如果男生女生都不讲话,怎么可能找得到舞伴?”
我旁边那个男孩真是逊到爆:不合身的制服裤子,头发乱到不行,全身都是汽油跟炸薯球的味道。难道我真的得跟这家伙一起参加舞会?
“接下来,跟实验伙伴做个自我介绍。”
“我是克里斯汀。”我对着炸薯球说,仔细研究他用蓝笔在网球鞋上画出的条纹。
“我叫史胖奇。”他回答,还露出夸大而古怪的微笑。真想跟他借出生证明来看,怎么会有父母给小孩取名叫史胖奇。但我还是伸出手和他握了一握,这是身为天主教徒的礼节。
一周一周过去,G先生带领我们深入化学的殿堂,我对他有了更多认识。他用键结、耦合、氧化还有电子亲和力看待万事万物。他忍不住要把学生配成对,还鼓励我们要彼此联系。经过他的强迫配对,课堂的气氛的确变得比较自然。与此同时,G先生也协助同学们破解周期表的密码:118个画上不同颜色的小格子,里头有一或两个字母,左上角和右上角都有数字。这些格子一列有18栏,共排成7列,有些头顶少了几格,有些底下多出几格。
很显然,他的问题都可以在这里面找到答案。就像猜谜节目的主持人,他会问:“有谁知道碳有几个质子?”
我们就会搜寻周期表,找到里头写着“C”的那一格,看看它上头的数字,好几人同时喊:“6个。”
“你们太棒了。真是吓坏我了。”他还会不带表情地这么说。
G先生让我们信心大增,鼓起勇气了解元素周期表的基础知识。每个格子里的字母都代表一种化学元素、一种特别的原子。氢有一格、金有一格、氖有一格,每种已知的元素都有一格。很明显,碳用C表示,字母C上面有个数字6,那就是它的质子数,而原子核内的中子数可能等于质子数(如果不是的话,这种原子会称为该元素的同位素,那就更有意思了。但目前我们只看质子数和中子数相同的原子)。
碳,有6个质子和6个中子一起挤在核心里,还有6个电子绕着它打转。我们可以把它想象成一个小型的太阳系(但是等到我高四上物理课时,知道电子会有一些非常特殊的行为,完全无法用“原子的太阳系模型”解释)。G先生指指窗外的足球场,让我们对于原子的尺寸有点概念。“如果原子核跟弹珠一样大,电子就会在足球场那么大的范围里绕着原子核飞。”我想象那几颗电子穿着小小的钉鞋,在跑道里不停转啊转。
他张开双臂说:“世界是原子组成的,而原子几乎空无一物。”
G先生的意思好像在说,上帝发现世界“空虚混沌”后,并没做太多事情。我怀疑高二的《旧约》课老师是否知道这件事。真令人失望。说实在的,老天爷,我们对你的期待更高。
G先生在黑板上用小小的正号和负号画给我们看,质子带正电、中子不带电,所以碳的原子核的电荷是正六价。正六价电荷引来六个电子,每个电子带有一个负电荷,绕着原子核打转。这时,每个原子都是个小巧而平衡的宇宙,原子核里有同等数量的质子和中子,绕着它打转的电子也完全平衡。
探讨周期表一个星期之后,G先生说我们现在已经掌握了化学世界。
我们知道怎么找到每一种元素的质子数、中子数和电子数,而这些数字也规定了该元素的种种特性:熔点、凝固点、重量、硬度、密度、导电度,以及与其他元素结合的行为。“接下来要讨论的是键结。”G先生这么说,“为什么元素之间会互相吸引?”
讲到“互相吸引”的时候,不知道是G先生故意放低声音,还是我自己耳朵产生的错觉,难道只有我想到原子还分男女?G先生解释,原子非常希望最外层的电子能够排满。哦,没错,它们的确希望如此(音效:接吻声)。
好吧,感谢老天,原子真的迫不及待地想结合在一块:两个氢原子和一个氧原子结合,就有了水;钠跟氯凑对,就有了盐;我们吃的蛋白质是由氨基酸构成的,也就是按顺序排列的许多氮、氢、碳以及氧原子。原子一个人待着也不错,不过我们更需要它们的键结,以合成各种分子还有化合物,供我们生长、呼吸,顺便帮一大碗爆米花调味。