你知道嗎--現代科學中的100個問題 正文 第84節
    在通常情況下,物質有三態:氣態,液態和固態。在氣體中,組成氣體的原子或(通常為)分子的能量非常高,或者各個分離的分子之間的引力非常低(或者兩者兼備)。以致各個分子獨立地進行運動。

    如果能量降低到一定點,那麼,分子就不能再保持獨立性,而必定會互相發生接觸。但是這時還有足夠的能量可供分子進行運動,使分子在其他分子間滑動。這種情況就是液體。

    如果能量進一步降低,各個分離的分子就不能再滑動,而會固定在某個方位上(儘管它們也許能夠或確實會在它們的固定位置附近振動)。這種物質就是固體。

    在固體中,兩個相鄰的分子(或原子,或離子)的相對位置不是隨意的。它們處於某種有規則的排列之中,這種排列取決於不同的粒子具有什麼樣的比例,大小有怎樣的差別,外部壓力有多大,等等。在氯化鈉中,鈉離子和氯離子的數12000年,芬蘭科學家首次合成了氬的穩定化合物——氟氬化氫(HArF)。

    ——碧聲注

    目相等,大小沒有太大的差別。在氟化銫中,銫離子和氟離子的數目相等,但銫離子比氟離子大得多。在氯化鎂中,鎂離子和氯離子的大小沒有太大的差別,但是在數目上,氯離子為鎂離子的兩倍。由於這一原因,每種化合物很自然地以不同的方式進行排列。

    如果你得到一塊可見物質,它是由全部按有序方式排列的原子、離子或分子所組成,那麼,這塊可見物質就會有一些光滑的表面,它們以一些固定的角度相交(這就像從空中來看一個軍隊的隊形。你也許看不見各個士兵,但是如果他們排列得很好,你就會看見那個隊伍,比如說,呈矩形)。這塊可見物質(或者說「晶體」)的整個形狀取決於原子的排列。對於在一系列給定條件下的任何給定的物質來說,原子排列是固定的,因此晶體總是具有確定的形狀。

    固體物質從本質上說幾乎總是晶體,即使它們看起來並不像是那樣。我們知道,要形成一種理想的晶體,最好從處於溶液狀態的純物質著手(這樣,外來的原子就不會滑入和打亂排列)。溶液應該緩慢地冷卻,以便讓原子有時間排成陣列。

    在自然界往往存在著由幾種物質組成的混合物,因此,我們最後得到的,是互相推撞和互相擁擠的幾種不同的晶體。不僅如此,如果冷卻非常快,那麼,就會有許多晶體開始形成,以致其中任何一個晶體都沒有機會生長到超過顯微的大小,這些晶體各取各的方向,因此沒有確定的形狀。

    因此,在自然界,我們很少能看到足夠大的清澈的晶體。

    通常我們所遇到的,是一些不規則的物質碎塊,它們是由我們未察覺到的微晶體構成的。

    有一些固體物質不是結晶狀的,因此不真正是固體。玻璃就是一個例子。液態玻璃是很有粘性的,因此它的離子就難以運動,也難以排成有序陣列。當玻璃冷卻時,離子運動得越來越慢,最後完全停止運動,停在哪兒就將它們的位置保持在那兒。

    在這種情況下不存在有規則的排列,因此,「固態」玻璃實際上是一種「超冷的液體」。玻璃可以是硬的,摸起來像是固體,但是它沒有晶體結構,而且,它沒有明顯的熔點,這是它最致命的弱點。所以,「固態」玻璃在加熱時就只是逐漸軟化而已。  
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