神奇的化学世界

近期，在我们学完物质三态，了解完分子之后，我们步入了神奇的化学世界，说起化学那可真是一个不得了的东西啊。

对于化学大千世界，我们可以先拿一个小小的洋葱举例。

洋葱和化学变化有什么关系呢？  可以先看洋葱的长相，洋葱是一层一层的皮包裹着，如果我们取出一层皮，把这层皮放在显微镜下，将显微镜放大聚焦，那么出现在我们眼前的就会是一幅不同的景象——我们在显微镜下看见的就是洋葱表皮细胞。

洋葱表皮细胞图片

看到这样的一幅图，我们就在这里面找重点。这些紫色的洋葱表皮细胞都长得差不多，不过仔细观察会发现，这些细胞几乎都有一个深深的点，或明或暗，或偏或正，但一眼就可以看出他绝对在每个细胞中间占据重要的位置。

为什么呢？经过推导，这些小小的点点似乎就是每个细胞中，的最最精华，最最重要的部分——细胞核。

“细胞核”这似乎是一个听起来有点陌生但又似乎熟悉的名字，这个在洋葱表皮细胞占据重要位置的细胞核，究竟又是由什么构成的呢？

其实啊，经过推导，细胞核这个东西是由DNA(DNA分子)和基因构成的，也就是染色体

染色体图片

那么问题再一次出现在了我们的面前，DNA分子又是由什么构成的呢？分子？似乎不太像啊，那么除了DNA分子，还有没有比DNA分子更小的东西嘛？那么这个东西能命名吗？它的名字又是什么呢？

世界万物皆有可能，那么这个问题自然也有他的答案，是有这样一个物质存在的，它的名字叫做原子。原子，听起来大家似乎都不陌生，有一些知识较为广泛的人会说就是原子构成的分子，所以原子要比分子小等等。

我们的上古祖先也曾是这么认为的，他们再有了去探究化学领域的意识时，发现了原子的存在，因为当时并没有像我们这么先进的科技，所以我们的祖先就认为原子就是组成世界最小的东西了，因为必竟原子组成分子嘛。但是现在的科技已发达，我们必当知道有比原子小的多的东西，但那些东西并不是的重点，所以我们把它搁置，讨论目前我们需要得知的东西。

但虽然大家都这么口口相传的说着，却在我们眼里，现在只是猜想。事实真的如此吗？分子与原子的关系真的是互相组合吗？科学最好的验证猜想方法，必当就是做实验——电解水实验。

电解水实验仪器

电解水实验其实就是一种测试谁组成的实验，根据电解时生成物的情况，电解可以分为电解水型等多种(若有兴趣，多了解此实验原理与步骤，请上网搜查)。

看到电解水三个字，首先可以想到的最明显的就是水的吧。当时在学习物质三态的时候，我们也是拿水做的举例，这次还是拿水，毕竟水是我们生活中最为常见，作为通用，也是最为神奇的一种物质。

开始使用仪器，我们首先发现的现象就是两个，试管里面开始冒出气泡，有着气泡就代表着有气。很明显，这种气体已经不是水了，它发生了化学变化，我们暂成这种气体为气体A。

这里可是有两个试管的，这两个试管里面的气体似乎不太一样，起初他们还是很为相似。但是慢慢的，就有形状，大小，数量上的不同了。这样看来，他们似乎并不是同一种气体呢，但真的如此吗？为了方便证实，我们暂成另外一种气体为气体B。

但是光看看可不能完全就证明人家两个是不一样的气体，万一人家只是长得不太一样，或是随性变化，但本质还是一样的话，那可就尴尬了。于是我们还是要采取最保底的方法——去检验。

这个电解水器材本身就是这么用的，当我们把一个带有火星的小木条放进式管时，我们发现气体可以使带火星的木条复燃！纺织气体壁布可以使带火星的木条复燃出正常的红火，而是喷发出一种幽蓝的光。

得到了实验的答案，就会又有疑问了，这种气体是水蒸气吗？

答案自然是不会：因为，水经过电解之后产生了新的物质，就是气体A，在这种情况下可以说物质的本质已经改变了，无法再称它为水蒸气了，因为水蒸气是属于物理变化，三态随意变化也不会产生别的新的物质，他在中间没有新物质生成。所以既不是水蒸气，而喷射出幽蓝色的光很明显也不是a气体可以做到的，所以也就证实了，它生出了一种新的气体。

但是这个实验中的水被电解了之后，就已经不再是正常的三态变化里面的任何一态了，它的分子产生了变化，也产生了新的物质，于是对于这种变化我们叫我做"化学变化″。

那么从这个实验中，我们也就可以得出，物理变化与化学变化的区别：物理变化可以说是物质的分子没有变动，一个东西只在变的时候没有新的物质产生。然而化学变化恰恰相反，他们在一个东西变化的过程中有新的物质产生——与那个东西本身物质不同的物质，可以称之为化学变化。

在检验完A气体之后，我们可以再去检验一下B气体，前面说诶气体不属于水蒸气，那么很明显B气体也应该不会属于水蒸气。而我们将B气体喷射出来的时候，那个还留有火星的小木条并没有复燃且发出幽蓝色的光，这根小木条甚至连燃烧都没有燃烧起来。所以很明显，这个结果，也告诉了我们B气体与A气体是不一样的。

从目前来看，就说明了一个问题，电解水实验的两种气体是完全不一样的。

这个时候我们已经知道，水用科学符号来表示，就是H2O，那么前面我们说过，H2O(也就是水啦)经过电解之后生存了两种气体，那么这两种气体可能是什么呢？

我们当时有各种各样的猜想，有的猜想还是水分子、水原子一类的，有的，则猜想是新生的外来物质。然而不论猜想是什么，最后我们都把答案确定了——首先，我们可以先看一下H2O这个科学符号，仔仔细细的研究它每一个字母与数字的用意——经过观察，这看上去就像是2个H加上一个O，是的，没错，确实是这样，这就是H2O的组合。然而现在我们可以试着把这个原本固定的组合拆开——根据科学符号，我们发现将它拆开之后只有一个可能，那么就是H2和O2，然而这些科学符号呢，他们的意义表示：前者则是指氢气，后者则是指氧气。

那么现在，这个观点就再明确不过了——H2O在被电解的情况下会被分解成H2和O2(水在被电解的情况下会分解成氢气和氧气)。

可是，现在我们只知道过程，不知道原理行吗？当然是不可以滴！所以接下来我们就需要去探究他为什么是这样变化的。

本来我一个水分子过的好好的，有2个H和2个O，但是突然有一天，一股电解的电流把我们给拆散了，大家也就变成了各个独立的原子，零零散散的我们很难再组合在一起，但是突然，来了一个别的原子，不属于任何以前的物质，而它就把我们重新给组合啦！然后这个时候，我就发现，其实我们几个过也不错，于是我们几个就产生了一种新的物质，在宏观上，这就称之为化学变化。严格来讲就是一个分子遇到燃烧或者强烈的电流把他分散成各个原子，这几个原子在很难重组到一起的时候，接触到了外来物质的原子，然后因外来物质的原子所组成新的物质的分子。

而这也就是我们最电解水实验的最终目的，电解水实验的本质——原子重组。也很好的解释了我们最初的问题确实是原子组成的分子。

但是以为这样就没了嘛？以为搞清楚分子与原子的关系就没事儿了吗？No，no，no当然没有这么简单啦，科学除了带动你的思维去思考很多问题，还有很重要的就是要把它带到进，你平时的实际应用里面去——所以，我们要把我们已经掌握的这些琐碎的化学知识，带入我们生活中的一些现象去解释它，去探索它啦。

这些在现实生活中的应用与探索，我们自然也是可以用做实验去完成哒。

我们首先可以来做一个很常见的元素的实验，就是碳。根据我们上面所讲的电解水实验，我们也就可以想出碳是怎样分子拆分成原子，然后在原子重组成新的物质的。

我们先想碳，也就是碳分子，这些碳分子生活的好好的，每一个碳分子都是由几个碳原子组成的，但是有一天，突然出现了一种点燃的条件，在这种点燃的条件下，这个碳分子开始发生变化，他开始分裂，分裂成组成它的几个碳原子。这几个碳原子开始在空中来回漂游，但是他们马上就又组合成了新的物质——这就是因为几个碳原子在空中遇到了一些氧原子，他们就开始结合，然后就构成了一个新的物质——二氧化碳。

那么在这个时候有的人就会问，为什么在这个有诸多原子组成的地方，碳原子会直招氧原子结合呢？这个问题就要考虑的分子的内部结构了，因为只有氧原子和碳原子结合才能够稳定，每两个原子之间都会有一个化学键，而这个化学键如果就正好稳定的话，他们就可以结合成新的物质，否则他们是不可以在一起组合的，针对于这个问题，我们并不继续往下深入研究，继续开始正题。

刚刚说到二氧化碳，其实二氧化碳的形成，如果以科学符号的形式来表示就是这样的：C(碳、碳分子的科学符号)+O2(氧与氧原子的科学符号，后面有一个2，是2个氧原子的意思)→→在点燃条件下→→CO2(二氧化碳的科学符号)

碳原子与氧原子原子重组图

如果这样子看可能还有一些复杂，那么我们可以把它简单化一些，这只是一个特例，特指碳，如果我们就以物质A、物质B、物质C的方式来写的话。那么这个关系就可能是这样的：物质A+物质B→→在某种条件下→→产生物质C。

这样看可就简单多了，我们很多的化学变化都是这样的，包括下面我们马上就要做的硫燃烧与镁条燃烧。

其实这两个实验与上面一个碳燃烧差不多，都是可以称之为最最简单的化学变化，那么下面我们就一起来看一下吧。

我们先学习的是硫燃烧，那么我们自然也就先解释硫燃烧喽：还是先根据电解水实验中的在某种条件下，分子拆分成原子(硫是由硫分子组成的，那么硫分子拆分成几个硫原子)。然后，就和碳燃烧差不多啦，在点燃的情况下，就是氧分子也被分成了几个氧原子，于是，他们由于分化学键的稳定关系，由两个氧原子与一个硫原子组成，也就组成了二氧化硫。用科学符号表示，也就是：S(硫与硫原子的科学符号形式)+O2(氧与氧原子的科学符号，后面有一个2，表示有两个氧原子的意思)→→在某种条件下(比如点燃)→→SO2(二氧化硫的科学符号形式)

原子重组图

在此补充一点点，硫燃烧起来非常非常的好看，是一种蓝色的火焰！

硫燃烧的颜色变化与其他元素燃烧不同而呈蓝紫色，根据我的猜想，大概，可能，差不多是因为反应时各个原子的电子变活跃,从内层跳到外面造成原子反设的光发生变化。

硫燃烧形成美丽的蓝色火焰

而且世界的著名景点卡瓦伊真火山，就是主要由硫组成哦。

火红翻滚的岩浆被认为是地球的血液，但就像动物有静、动脉一样，地球上也存在着蓝色的岩浆。在印尼东部的卡瓦伊真火山就拍摄到了这罕见的一幕，大量蓝色岩浆流出地面，宛如地狱之火，冷艳而神秘，给人一种流连忘返意境……

卡瓦伊真火山熔岩燃烧时图片

这一现象的原因是由于卡瓦伊真火山口附近地面存在大量的高纯度硫，它们被岩浆点燃时便会呈现蓝紫色。

以上为拓展资料，下面我们继续正题↓↓↓

最后一个简简单单的化学变化，便是每条燃烧啦，但是这个变化呢，其实跟以上的那些碳燃烧和硫燃烧有那么一点点的不同，这就是什么不同呢？待我们先把最简单最基础的讲完叭。

既然有了前面碳燃烧和硫燃烧的实验经验，我们做起镁条燃烧来也就简单多啦，首先就是镁在点燃的条件下，镁分子被分成镁原子，也是因为点燃，所以氧，也就是氧分子，也被分成了氧原子。然后，再经过几周波折，终于，一个镁原子遇见了一个氧原子，他们由于化学键的缘故完美的组合在了一起，生成了新的物质——氧化镁。

马上，大家都都能看出来，我说的那一点点不同是在哪里了，那么就是这次与镁原子结合的氧原子只有一个！为什么这里只有一个，而碳燃烧与硫燃烧时，所结合的氧原子具有两个呢？对此大家也就熟悉的不能再熟悉了，因为我不断地很啰嗦的在文中提到"化学键"对于化学键这个名词来说，大家也是很熟知的东西，因为毕竟在解释碳燃烧的时候就已经讲过了嘛。

那么这也就很好的解释了，为什么与镁原子结合的氧原子只有一个，那就是因为啊，只有一个镁原子和一个氧原子，它们之间的化学键才能够稳定。也只有化学键能够稳定，他们才可以组成一个完美的新物质——氧化镁，反之，与碳和硫原子结合的氧原子有两个，也是因为一个碳原子加两个氧原子，可以稳定化学键构成一个新物质——二氧化碳，一个硫原子加两个氧原子也可以刚刚好的稳定住他们之间的化学键构成新的物质——二氧化硫。

这也就是代表了他们的名字上也会有一些悬殊的差异。出于统一，我们可以再用科学符号把镁燃烧形成二氧化镁的过程表示一下：mg(镁于镁原子的科学符号)+O(氧原子与氧的科学符号)→→在某种条件下(譬如点燃)→→mgO(氧化镁的科学符号形式)。

然后，我们这最简单的化学变化也就就此讲完啦，但是刚刚解决完一个问题不代表我们就无事可做，马上又有一个新的问题向我们砸来——在广大的化学世界中，有像硫燃烧碳燃烧镁条燃烧一样的结合反应(更加科学的名称是为化合反应)，那么有加必有减，有成必有分，聚在一起就必须有分开的时候，那么既然有化合、结合反应，那么有没有拆开、分解反应呢？用未知字母表示大概是这样的——化合反应：A+B→→在某种情况(状态)下→→C  分解反应：C→→某种情况(状态)下，→→A+B。

当然为了这个的观点，我们也需要用自己的老套路做实验去验证。

首先我们要选择一种物质对于这种物质是液态、固态还是气态，是需要做出选择的，对于液态、气态来说，我们不太好收集，也不太好验证，于是就选择了一种固态：高锰酸钾(科学符号为：KMnO4)。

我们可以是先来预知一下结果，如果结果发生分解，也就是说在高锰酸钾处于一种条件下，分解成了两种(或三种至更多种)构成它的物质，那么就证明，在这个神奇的化学世界，是有分解反应的。

那么我下面已经要开始做实验啦，我们首先可以先看一下高锰酸钾在没有被分解前的样子↓↓↓

高锰酸钾分解前呈晶体颗粒状

可以从图中看出高锰酸钾再为分解钱成一种类似于晶体的颗粒状，表面光滑，颜色呈黑紫色，同时也是一种看似坚硬的物质。

实验开始了，在实验的过程当中，我们是采取酒精灯，加热被装进试管中的呈晶体状的高锰酸钾。当实验过后，我们发现他竟然形成了新的固态物质！这种固态物质呈黑灰色，明显，在颜色上就与高锰酸钾有着不同，可以证明这种新的物质并不是原来的高锰酸钾。

其实这种物体就是锰酸钾↓↓↓

锰酸钾图片

同时，伴随着锰酸钾被分解出来的，也有一些别的东西，看似是一些气体，这个似乎无色无味，很符合我们对于氧气的理解，于是我们猜测这就是氧气，但是，在如此严谨的科学上，可不能随意凭空的参测，我们还是要做实验去验证的！

还是老套路，拿出我们的带火星的小木条，如果小木条在接触到气体的一瞬间复燃了，并没有什么其他特殊以及明显的现象，那么就完全可以证明这是氧气。果然在检测完成之后发现确实是氧气。

这个实验的过程大概是这样的：高锰酸钾→→加热→→氧气+锰酸钾。于是根据这样一个实验，我们可以看出在化学世界是完全有分解反应存在的哦！

对于化学世界可真是有千千万种神奇的变化呀，虽然对于这个神秘的世界变化已经很多了，不过这并不能代表他奇异的变化就此结束，还有一个能够展示出极美现象的反应——前面我们已经解释过：组合起来的反应(化合反应)分离开来的反应(分解反应)，但是构成化学世界的诸多元素的原子是如此的调皮呀，你怎能保证他们在进行转化、重组时候不会互换位置呢？

没错，这就是另外一个难题了，他们究竟会不会在变换、重组时互换位置呢？老到家的套路啦，还是要去做实验，不去做实验，你如何验证呢？

我们可以先做一个这样的实验：拿出三种金属：橙红色的铜，银白色的铁，与灰白色的镁，这三种金属我们都不陌生，他们可都是化学元素中不少见的客人，所以就不必再单独解释它们的纹理、颜色等元素性质。在这时也请出我们的稀盐酸，将这三个金属物质以相同的份量放进去稀盐酸中。

变化就是从这个时候开始了，我们先放进去铜，当时在试管中我们可以很明显的看到，同并没有与稀盐酸产生多大的变化，甚至丝毫不动。

我们再来观察第二个，是铁，当铁放进稀盐酸的时候，产生了一些细微的较小的变化：一些气泡开始附着在铁上，不断的向上升，随着时间的推移，气泡可谓是越来越多，不过更加剧烈与明显的变化似乎没有。于是我们就去观察了下一个。

下一个是镁，当镁放进稀盐酸的时候，几乎是一瞬间，镁条开始沸腾——那些是泡沫状的、镁条沸腾的溶液差点喷出试管，幸好我们及时的盖上了试管的盖子。

那么针对于这三个现象，我们肯定要总结出来一个问题——为什么同为金属的他们三个，在以同样的分量、放进同样克的稀盐酸水中时，会发生不同、甚至可以称之为反差如此之大的现象？

针对于这个问题，其实我们也有讨论，有的说是构成它们的分子，也就是说构成它们的物质不太一样，有的也说是外在环境的原因导致的，其实对于这个问题答案我们可以先看一下对稀盐酸反应最明显的镁条。

这个现象，其实与各物质的活性有关，什么是一个物质的活性呢：说白了也就是一个，和其它物质或元素反应所需要的强烈程度。那么在做完这个实验以后，我们很明显的发现镁的活性最强，因为它接触的稀盐酸以后，反应极其热烈。然后，我们也就可以从此看出，铁的活性要比铜的活性强，因为铁接触到稀盐酸的反应比铜接触到稀盐酸的反应要更加强烈。

我们针对于这个结论，在做了一个实验，就是把铁钉还有硫酸铜溶液放在一起，发生了以下的现象：铁钉长时间在硫酸铜溶液中，久一些铜色的细小物体开始附着在铁钉上面，就连硫酸铜溶液中也开始有那些细小的微粒。这个变化的分子式是这样的：Fe+CuSO4。

那么这些红铜色的细小固态物体会是什么呢？我们推导他是同，因为这毕竟是硫酸铜溶液，因为这个反应里面一定含有铜原子。随后我们就这样得出一个结论：活性强的金属能把活性弱的金属从它的化合物中置换出来，这也就形成了我们所谓的置换变化。

那么生活中有没有像这样的置换变化呢？当然是有哒，比如一个较为常见的，在大型轮船的船底，会嵌有锌块这样的物质，这样的作用是为了防止海水腐蚀到船体，因为海水里面有盐具有很强的腐蚀性，然而船大多是用铁做成的，是会被海水所腐蚀的，所以就在这时锌就起到了作用，因为锌块它的活跃性很强，如果海水碰到船只的话，会先与锌产的反应，这样子就也就不会腐蚀到船体啦。其实还有很多很多类似的现象在我们的生活中值得我们去探索与发现。

这就是我们神奇的化学世界了，在这个神奇的世界里，有许多许多未知与不同，也有多种奇妙的反应变化，在这里我们即将去探索更多与未知(இωஇ )！！！

完