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分子 分子是独立存在而保持物质化学性质的最小粒子。分子有一定的大小和质量；分子间有一定的间隔；分子在不停的运动；分子间有一定的作用力；分子可以构成物质,分子在化学变化中还可以被分成更小的微粒：原子.分子可以随着温度的变化，在3态中互相转换。同种分子性质相同，不同种分子性质不同。最小的分子是氢分子的同位素，是没有中子的氢分子,称为氕,质量是1.大的分子其相对分子质量可高达几百万以上。相对分子质量在数千以上的分子叫做高分子。分子是组成物质的微小单元，它是能够独立存在并保持物质原有的一切化学性质的最小微粒．分子一般由更小的微粒原子构成．按照组成分子的原子个数可分为单原子分子，双原子分子及多原子分子；按照电性结构可分为有极分子和无极分子．不同物质的分子其微观结构，形状不同，分子的理想模型是把它看作球型，其直径大小为10^-10m数量级。分子质量的数量级约为10^-26kg。 分子 - 简介 化学上，分子是物质组成的一种基本单位名称。 简介 分子是物质中能够独立存在的相对稳定并保持该物质物理化学特性的最小单元。分子由原子组成，原子通过一定的作用力，以一定的次序和排列方式结合成分子。以水分子为例，将水不断分割下去,直至不破坏水的特性,这时出现的最小单元是由两个氢原子和一个氧原子组成的水分子。它的化学式写作H2O。水分子可用电解法或其他方法再分为两个氢原子和一个氧原子，但这时它们的特性已和水完全不同了。有的分子只由一个原子构成,称单原子分子，如氦和氩等分子属此类，这种单原子分子既是原子又是分子。由两个原子构成的分子称双原子分子，例如氧分子(O2)，由两个氧原子构成，为同核双原子分子；一氧化碳分子(CO)，由一个氧原子和一个碳原子构成，为异核双原子分子。由两个以上的原子组成的分子统称多原子分子。分子中的原子数可为几个、十几个、几十个乃至成千上万个。例如二氧化碳分子(CO2)由一个碳原子和两个氧原子构成。一个苯分子包含六个碳原子和六个氢原子(C6H6)，一个猪胰岛素分子包含几百个原子，其分子式为C255H380O78N65S6。 高分子介绍  模拟一条高分子链 高分子又称高分子聚合物，高分子是由分子量很大的长链分子所组成，高分子的分子量从几千到几十万甚至几百万。 而每个分子链都是由共价键联合的成百上千的一种或多种小分子构造而成。高分子的分类有多种，按来源可分为天然高分子、天然高分子衍生物、合成高分子三大类；根据用途则可分为合成树脂和塑料、合成橡胶、合成纤维等；按热行为可分为热塑性和热固性聚合物；按主链结构可分为碳链、杂链、和元素有机三类；另外根据工业产量和价格还可分为通用高分子、中间高分子、工程塑料以及特种高分子等等。 分子的运动 分子的存在形式可以为气态、液态或固态。分子除具有平移运动外，还存在着分子的转动和分子内原子的各种类型的振动。分子内部的振动和转动的幅度，比气体和液体中分子的平动和转动幅度小得多，分子的这种内部运动，并不会破坏分子的固有特性。通常所说的分子结构，是这些原子处在平衡位置时的结构。分子的内部运动，决定分子光谱的性质，因而利用分子光谱，可以研究分子内部运动情况。 通常把分子量大于10000的分子称为高分子，当然这个界限并不是绝对的。分子量大到一定的程度，分子会出现一些特有的性质。高分子在工业上和生物化学上十分重要，例如塑料、橡胶、油漆、木材、蛋白质、核酸、多糖等等都是高分子材料。 例如，一滴水是由10000000000000000000000(22个0)个分子组成的，分子在光学显微镜下是看不见的。固体中分子间的间距较小液体中分子间的距离比固体中分子间的距离大气体中分子间的距离最大。 由分子组成的物质叫分子化合物。 大部分的分子太细小，无法用肉眼看见，但也有例外，如DNA,ANA——高分子化合物的一种。 原子 原子(atom)构成化学元素的基本单元和化学变化中的最小微粒，即不能用化学变化再分的微粒。原子由带正电的原子核和带负电的核外电子组成，原子核非常小，它的体积约为整个原子体积的10-15，但原子质量的 99.95％以上都集中在原子核内。质量很小的电子在原子核外的空间绕核作有规律的高速运动，原子核和核外电子相互吸引，组成中性的原子。在科学昌盛的20世纪，科学家已经能够利用场发射显微镜直接观察到原子图像，这是证明原子存在的最有力的证据。 原子 - 特点 原子，是化学元素最小组成单元，是组成分子和物质的基本单元，它具有该元素的化学性质。原子由带正电荷的原子核和在原子核的库仑场中运动的带负电的电子组成。核电荷数或原子序数Z，是组成原子核的质子数。原子是非常微小的粒子。假设原子是球体的话，典型原子的直径大约是10-8厘米，质量大约是10-23克。原子的概念最初是由英国化学家约翰?道尔顿提出的。1803年他发表“原子说”，提出所有物质都是由原子构成。 原子 - 构成  原子組成含:核子(質子,中子),電子,並隱含中微子 原子的中心是一个微小的由核子(质子和中子)组成的原子核，占据了整个原子的绝大部分质量。原子核中的质子和中子紧密地堆在一起，因此原子核的密度很大。质子和中子的质量大至相等，中子略高一些。质子带正电荷，中子不带电荷，是电中性的。所以整个原子核是带正电荷的。原子核即使和原子相比，还是非常细小的——比原子要小100,000倍。原子的大小主要是由最外电子层的大小所决定的。如有原子是一个足球场，那原子核就是场中央的一颗绿豆。所以原子几乎是空的，被电子占据著。 原子非常小, 其直径大约有千万分之一毫米。 虽然原子很小,但它却是由位于原子中心的原子核和一些微小的电子组成的,这些电子绕着原子核的中心运动,就像太阳系的行星绕着太阳运行一样。原子在化学反应中是最小的微粒 无法再变化.原子是由原子核和核外电子构成。原子核由质子和中子构成，而质子和中子由三个夸克构成。电子的质量为9.1091x10-28克，而质子和中子的质量分别是电子的1836倍和1839倍。 电子是具有波粒二象性的微观粒子，要用适合于宏观世界的经典物理的波或粒子的概念来给电子的行为以恰当的描述是不正确的。量子力学认为，应该用电子在给定时间内在空间的几率分布的图像来描述电子的运动，这些图像就是电子云。电子出现几率密度大的地方，电子云“浓密”一些；几率密度小的地方，电子云“稀薄”一些。但电子云的正确意义并不是说电子真的像云那样分散，电子云只是一种几率云。 原子尺寸的数量级大约是10^-10m  原子大小的数量级 核外电子排布: 排布原则: 1) 能量最低原理 电子由能量低的轨道向能量高的轨道排布(电子先填充能量低的轨道,后填充能量高的轨道. 2) Pauli(保利)不相容原理 每个原子轨道中只能容纳两个自旋方向相反的电子(即同一原子中没有运动状态完全相同的电子,亦即无四个量子数完全相同的电子). 3) Hunt(洪特)规则 电子在能量简并的轨道中, 要分占各轨道,且保持自旋方向相同. 保持高对称性, 以获得稳定. 包括: 轨道全空, 半充满,全充满三种分布. 原子 - 性质  放射性衰变是某些原子核（如铀、钍、镭-226、钾-40等） 固有的核特征 电子是带负电荷的。它们远比质子和中子轻，质量只有质子的约1/1836。它们高速地围著原子核运转。电子围绕原子核的轨道并不都一样。 在一颗电中性的原子中，质子和电子的数目是一样的。另一方面，中子的数目不一定等于质子的数目。带电荷的原子叫离子。电子数目比质子小的原子带正电荷，叫阳离子。相反的原子带负电荷，叫阴离子。金属元素最外层电子一般小于四个，在反应中易失去电子，趋向达到稳定的结构，成为阳离子，非金属元素最外层电子一般多于四个，在化学反应中易得到电子，趋向达到稳定的结构，成为阴离子。 原子序决定了该原子是那个族或那类元素。例如，碳原子是那些有6颗质子的原子。所有相同原子序的原子在很多物理性质都是一样的，所显示的化学反应都一样。质子和中子数目的总和叫质量数。 只有94种原子是天然存在的每种原子都有一个名称，每个名称都有一个缩写。俄国化学家门捷列夫根据不同原子的化学性质将它们排列在一张表中，这就是元素周期表。为纪念门捷列夫，第101号元素被命名为钔。首11种原子（或元素）依次为氢、氦、锂、铍、硼、碳、氮、氧、氟、氖 和 钠。它们的简写是H、He、Li、Be、B、C、N、O、F、Ne、Na。 原子 - 现状  红超巨星的剖面图显示出核合成和元素的形成 核合成 稳定的质子和电子在大爆炸后的一秒钟内出现。在接下来的三分钟之内，太初核合成产生了宇宙中大部分的氦、锂和氘，有可能也产生了一些铍和硼。在理论上，最初的原子（有束缚的电子）是在大爆炸后大约380,000 年产生的，这个时代称为重新结合，在这时宇宙已经冷却到足以使电子与原子核结合了.自从那时候开始，原子核就开始在恒星中通过核聚变的过程结合，产生直到铁的元素。 夸克 夸克（Quark）是1964年，美国物理学家默里·盖尔曼和G.茨威格各自独立提出的。他们认为中子、质子这一类强子是由更基本的单元——夸克组成的。很多中国物理学家称其为“层子”，在台湾亦曾翻译“亏子”，但并不普遍使用。一个质子和一个反质子在高能下碰撞，就会产生一对几乎自由的夸克。它们具有分数电荷，是基本电量的2/3或-1/3倍，自旋为1/2。 夸克 - 发现  夸克 19世纪接近尾声的时候，玛丽·居里打开了原子的大门，证明原子不是物质的最小粒子。很快科学家就发现了两种亚原子粒子：电子和质子。1932年，詹姆斯·查德威克发现了中子，这次科学家们又认为发现了最小粒子。 20世纪30年代中期发明了粒子加速器，科学家们能够把中子打碎成质子，把质子打碎成为更重的核子，观察碰撞到底能产生什么。20世纪50年代，唐纳德·格拉泽（Donald Glaser）发明了“气泡室”，将亚原子粒子加速到接近光速，然后抛出这个充满氢气的低压气泡室。这些粒子碰撞到质子（氢原子核）后，质子分裂为一群陌生的新粒子。这些粒子从碰撞点扩散时，都会留下一个极其微小的气泡，暴露了它们的踪迹。科学家无法看到粒子本身，却可以看到这些气泡的踪迹。 气泡室图像上这些细小的轨迹（每条轨迹表明一个此前未知的粒子的短暂存在）多种多样，数量众多，让科学家既惊奇又惑。他们甚至无法猜测这些亚原子粒子究竟是什么。 默里·盖尔曼认为，如果应用关于自然的几种基本概念，就可能会弄清楚这些粒子。他先假定自然是简单、对称的。他还假定像所有其他自然界中的物质和力一样，这些亚原子粒子是守恒的（即质量、能量和电荷在碰撞中没有丢失，而是保存了下来）。 用这些理论作指导，盖尔曼开始对质子分裂时的反应进行分类和简化处理。他创造了一种新的测量方法，称为“奇异性（strangness）”。这个词是他从量子物理学引入的。奇异性可以测量到每个粒子的量子态。他还假设奇异性在每次反应中都被保存了下来。 盖尔曼发现自己可以建立起质子分裂或者合成的简单反应模式。但是有几个模式似乎并不遵循守恒定律。之后他意识到如果质子和中子不是固态物质，而是由3个更小的粒子构成，那么他就可以使所有的碰撞反应都遵循简单的守恒定律了。 经过两年的努力，盖尔曼证明了这些更小的粒子肯定存在于质子和中子中。他将之命名为“k-works”，后来缩写为“kworks”。之后不久，他在詹姆斯·乔伊斯（James Joyce）的作品中读到一句“三声夸克（three quarks）”，于是将这种新粒子更名为夸克（quark）。 夸克 - 物理结构  物理结构 所有的物质都是由原子构成的。世界上存在数千种原子。但原子并非构成物质的最小单元，它的内部还有自己的结构。10-10米大小的原子内部绝大部分是真空的，中心有极为致密的核，大小约10-15米。电子绕着原子核运动，其量子式的运动曾困惑了很多人。 物质的内部结构正如同俄罗斯套娃一样，打开一层，又出现下一个层次。同理地，原子核也有内部结构：它由质子（proton）和中子（neutron）经强力作用力结合在一起构成。 1947年以前，我们只认识质子、中子、电子、μ子等为数不多的几种粒子。人们认为这些粒子就是构成物质的最小单元，称其为“基本粒子”。此后，在宇宙线实验和粒子加速器实验中发现存在了大量其他粒子，如π、Κ、Λ、Ξ、Δ等一百多种。这些粒子中有的寿命很短，产生后很快就蜕变为其他粒子。因此，随着时间的推移，只观测到越来越多的基本粒子。人们不禁要问，后发现的这些粒子还是基本的吗？ 1961年美国的候世达（Douglas R. Hofstadter）用波长为德布罗意波长的电子轰击质子，结果发现质子并不是一个几何点，它有大小，半径为10-15米，电荷就分布在这样一个小空间范围。中子也有大小，半径10-15米。中子虽然电荷为零，但在10-15米为了解释质子和中子的内部结构，1964年盖尔曼（Murray Gell-mann）假定：前面所说的一百多种“基本粒子”是由满足粒子物理标准模型中SU(3)对称的三种夸克：上夸克(up quark)、下夸克(down quark)、奇异夸克(strange quark )及其反粒子构成，其电荷分别为质子电荷的（2/3，-1/3，-1/3）。 后来人们发现共有6种夸克：上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克（charm quark）、顶夸克(top quark)和底夸克(bottom quark)。后四种夸克高度不稳定；大多数物质是由前两种夸克组成的。我们通常只取这六种夸克的英文首字母，称作u、d、s、c、t和b。我们还用“味(flavor)”这个词来形象地区分这6种不同的夸克。不同夸克除味不同外，其他物理参量的取值不同也有一些区别，比如质量，电荷，自旋，重子数，轻子数，同位旋量子数等。夸克有一个奇异的物理量：色量子数。每种味的夸克另有3种不同的颜色，由于夸克带电，每种夸克另外存在自己的反夸克，因此，总共存在6×3×2=36种夸克。范围内电荷密度有正有负。 至于1994年最新发现的第六种“顶夸克”，相信是最后一种，它的发现令科学家得出有关夸克子的完整图像，有助研究在宇宙大爆炸之初少于一秒之内宇宙如何演化，因为大爆炸最初产生的高热，会产生顶夸粒子。 研究显示，有些恒星在演化末期可能会变成“夸克星”。当星体抵受不住自身的万有引力不断收缩时，密度大增会把夸克挤出来，最终一个太阳大小的星体可能会萎缩到只有七、八公里那么大，但仍会发光。  夸克星(結構圖) 夸克理论认为，夸克都是被囚禁在粒子内部的，不存在单独的夸克。一些人据此提出反对意见，认为夸克不是真实存在的。然而夸克理论做出的几乎所有预言都与实验测量符合的很好，因此大部分研究者相信夸克理论是正确的。1997年，俄国物理学家戴阿科诺夫等人预测，存在一种由五个夸克组成的粒子，质量比氢原子大50％。2001年，日本物理学家在SP环－8加速器上用伽马射线轰击一片塑料时，发现了五夸克粒子存在的证据。随后得到了美国托马斯·杰裴逊国家加速器实验室和莫斯科理论和实验物理研究所的物理学家们的证实。这种五夸克粒子是由2个上夸克、2个下夸克和一个反奇异夸克组成的，它并不违背粒子物理的标准模型。这是第一次发现多于3个夸克组成的粒子。研究人员认为，这种粒子可能仅是“五夸克”粒子家族中第一个被发现的成员，还有可能存在由4个或6个夸克组成的粒子。 陆陆续续地，共有九个实验群组宣称发现了penta-quark的证据。但是在其它较高能的实验组及其数据中，包括使用轻子对撞器如德国 DESY 的 ZEUS 实验，以及日本 KEK 的 Belle 与美国 SLAC 的 BaBar 两大 B介子工厂实验、以及使用强子对撞器的美国 费米实验室中的 CDF 与 D∅ 实验，都没有观测到应该存在的证据。因此，所谓的五夸克粒子(penta-quark)存在与否，还是一个极具争论性的话题。同时，春天八号也计划将会再提升其效能，以比目前强10倍的辐射光，获取更大量的实验数据，来进行统计上的确认。 |
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