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第19部分（第1页）

们排列在4个壳层中，只有最外面壳层中的电子可供共享。

在钾原子的情况下，这就意味着它仅仅有一个电子可以为相邻原子所共享。再则，这个最外面的电子被控制得特别松，因为在它和吸引它的中心原子核之间有另一些电子壳层，这些中间壳层把最外面的电子同中心引力隔开了。

在固体钾中，原子紧密地结合在一起，就像我们有时在水果店里看到的桔子堆成角锥形那样。每个钾原子有8个相邻原子。由于最外面的电子被控制得很松，而且许多相邻原子又如此靠近，因而任何一个最外面的电子都易于从一个相邻原子滑到另一个相邻原子。

可是，正是这些松而活动的电子，使得钾原子有可能这样紧密地结合在一起；使钾有可能易于导热和导电；也就使钾有可能变形。总之，这些松而活动的电子使钾（和其他元素以及含有这些元素的混合物）具有金属性。

现在记住，氢像钾一样，仅仅有一个电子可以为相邻原子所共享。然而，还有一个不同之处。在氢的一个（仅仅是一个）电子和中心原子核之间没有起隔离作用的电子。因此，这个电子被控制得太紧了一些，以致不能进行足够的运动来把氢转变为金属，或者迫使氢原子紧密地结合在一起。

但是，如果氢获得了外力，那会出现什么情况呢？如果氢不是由于本身电子的情况而是外界的压力迫使它们紧密地结合在一起，那又会怎么样呢？假定有足够的压力把氢原子非常紧密地挤在一起，以致各个原子都被8个、10个甚至12个近邻原子所包围。于是，每个氢原子的单个电子，不管原子核有异常强的吸引力，就可能开始从一个相邻原子滑到另一个相邻原子。这样你就会得到“金属氢”。

为了迫使氢这样紧密地结合在一起，氢原子必须处在一种近于纯粹的状态中（其他种原子的存在会产生干扰），并且不是在太高的温度下（高温会使它扩张）。氢原子还必须处在巨大的压力下。在太阳系中最接近于满足这些条件的地方是在木星的中心，因此有些人认为，木星的内部也许是由金属氢所构成的。

第87节

一个水分子通常是被描述为由两个氢原子和一个氧原子所构成（H2O）。如果所有的水分子都是如此，那它就会是低沸点的小分子。硫化氢（H2S）具有相似的但较重的分子（因为硫重于氧），它是一种气体，只要在…61。8℃时就液化。

如果水只是H2O，那么它就会在更低的温度下，也许在…80℃左右液化。

但是，可以看一看水分子的形状。三个原子构成的图形很接近于直角，而氧原子在顶点。氧与每一个氢原子共享两个电子，但这种共享不是平均的。氧对于电子具有较强的吸引力，因此，带负电荷的电子偏向于水分子中氧的那一方。这就意味着，虽然水分子整个来说是不带电的，但是水分子中氧的那一方有小量的负电荷，而两个氢原子则有小量与它平衡的正电荷。

相反的电荷互相吸引。于是两个邻近的水分子有排列起来的倾向，而使一个水分子的负氧端接近于下一个水分子的正氢端，这就构成了一个“氢键”，它的强度只是把分子中氢和氧保持在一起的普通键的二十分之一。这仍然足以使水分子有“粘性”。

由于这种粘性，水分子比没有粘性时容易结合在一起，更难以分开来。为了克服这种粘性，并使之煮沸，必须把水加热到100℃。如果温度下降到0℃，氢键的优势就是锁定水分子的位置并使之冻结为冰。如果不是因为有氢键的话，要冻结成冰，温度就要比这还要低得多。

对于像H2S（硫化氢）这样的一些分子，就不会发生这种情况，因为硫原子和氢原子对于电子具有大致相同的引力。

在一方或者另一方都没有电荷累积，因此没有“粘性”。

其次，假定在非常受限制的处所——例如在一个极其细小的玻璃管中存在着水分子。那么，这些水分子便可能自行挤成比通常更密集。一个分子的氧原子可能被迫异常近地靠近相邻分子的氢原子，以致氢键变得像普通的键一样强。这时两个分子变成了一个分子。另一个分子也许会锁定在这个双分子上，然后再锁定一个，接着又锁定一个。

结果可能有许多分子紧密地聚集在一起，将所有的氢和氧形成规则的六角形排列。所产生的复合物质是“聚合物”的一个例子。这就是“聚水”。要把这样一种物质（首先是1965年由苏联化学家报道的）分解为水蒸气的一个一个的H2O分子，必须加热到500℃左右。其次，同样由于分子被推压在一起，比普通水中要紧密得多，所以聚水的密度是普通水的1。5倍。

然而，聚水的概念，至今尚未被普遍接受。许多化学家认为，所谓聚水实际上是吸收了某些杂质的水，或者是溶解了一些玻璃的水。在这种情况下，那就根本不存在聚水了。

第88节

我们可以先问一问：固体为什么会是固体？液体为什么会是液体？

一种物质的各分子之间存在着一定的吸引力，这个吸引力能够把这些分子牢固地保持在某一固定位置上。人们很难把这些分子拉开，这种物质就是固体。

然而分子含有动能，它们会在它们的固定位置附近振动。

当温度上升时，这些分子获得越来越多的能量，振动得更加猛烈；最后，它们获得非常多的能量，以致别的分子的引力再也不能抓住它们了。它们摆脱了控制，并且自行跑开，在其他分子周围滑来滑去。于是固体熔化了，它就变成了液体。

大多数固体是结晶状的。那就是说，各分子不仅依然固定在它们的位置上，而且是固定在规则的位置上，排成行列。¤米¤花¤书¤库¤ ；www。7mihua。com

当分子获得足够的能量而跑开时，这种规则性就被打破，固体就熔化了。

通常结晶状固体中各分子的规则配置是一种紧密的配置。各分子塞满在一起，它们中间几乎没有空隙。不过，一旦这个物质熔化了，彼此之间来回滑动的分子就互相拥挤和推撞。这种推撞的总效应就是迫使所有的分子分开得再远一点。这时物质就膨胀，它的密度就减小。于是，一般说来，液体的密度比固体低。

①已经证明“聚水”是子虚乌有。——碧声注

换一个方式来说，固体熔化时就膨胀，而液体冻结时就收缩。

不过，问题有很大一部分取决于分子在固体中是怎样配置的。例如，在冰中，水分子排列成一种异常松的形式。水分子排成三维的图样，这种图样实际上留下了一些“空穴”。

当温度上升时，分子打破了松散的排列，开始独立地运动，进行通常的拥挤和推撞。这种运动会使各分子分开，此外也把它们推到空穴中去。由于填满了空穴，液态水占有的空间比固态冰少，而不管分子如何拥挤。当1立方米的冰融化时，仅形成0。9立方米的水。

由于冰的密度没有水大，所以它漂浮在水上。1立方米的冰会在水中下沉，直至0。9立方米的冰沉至水面以下为止。

这个冰块排开的0。9立方米的液态水的重量跟1立方米冰的重量一样。现在冰被水浮起来了，剩下0。1立方米的冰留在水面以上。对冰来说一般都是这样。任何一块冰将浮在水面上，它大约有十分之一在水面以上，十分之九在水面以下。

一般来说，这对于生命是非常幸运的。由于事情就是如此，所以水形成的冰停留在一片水体的顶部，它把较低的深层隔开，使得从下面逸出的热量有所减少。结果，较深的水通常不冻结，甚至在非常冷的天气条件下也不冻结。同样，漂浮的冰在较暖的气候里接受太阳的全部影响，并且很快融化。

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