第一节 分子　

阿伏加德罗

　　阿伏加德罗是意大利化学家。1776年8月9日生于都灵。1792年进入都灵大学学习医学。1800左右开始转向研究数学、物理、化学和哲学。

　　阿伏加德罗对化学杰出贡献是1811年提出分子假说。他指出"一切气体，在相同条件下，相同的体积中含有相同数目的分子"。但由于阿伏加德罗没有提出实验论据，他的这个观点没被当时的人们接受，被搁置了近半个世纪。直到1860年康尼查罗用实验论证并在卡尔斯鲁厄首届国际化学会议上阐述后，分子假说才被公认。现在叫做阿伏加德罗定律：同温同压下，相同体积的气体，含有同样数目的分子。

　　阿伏加德罗从分子假说推出，要测定单质或化合物的相对质量，只要把它们变成气体，测定它的密度就可以了。他用这种方法根据测定物质在气态时的密度，确定了一些物质的相对质量，也就是它们的相对分子质量。如氢气为2.01，氧气为32，水为18.016等。

　　阿伏加德罗根据分子假说阐明了分子和原子的区别和联系，并提出原子是参加化学反应的最小质点，分子是保持物质一定特性的最小单位，分子是由原子组成的。单质分子是由相同元素的原子组成，化合物分子则由不同元素的原子组成。在化学反应中，不同物质分子间各原子重新结合成新物质的分子。

　　阿伏加德罗还研究了比热、电学、液体热膨胀、酸碱对抗作用等问题。著有《物理学教科书》共四卷。1856年7月9日他在都灵逝世。为了纪念阿伏加德罗对化学所作的重大贡献，把1mol任何物质所含的分子数叫做阿伏加德罗常数，用NA表示，现在的较精确值是6.02205×1023。

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分子概念的形成

　　意大利化学阿伏加德罗以意大利物理学家盖·吕萨克（1778-1850）的气体化合体积定律为基础，通过合理的概括和推理，引入了分子的概念。

　　盖·吕萨克在进行大量的气体研究实验的基础上提出："各种气体在相互发生化学反应时，常以简单体积比相结合。"由于道尔顿的原子学说中没有分子的概念，未能看到单质分子会由双原子或多原子构成。因而，按照道尔顿的学说，在化合物的复杂原子中就会出现"半个原子"的矛盾现象。阿伏加德罗敏锐地看到，只要在物体和原子这两种物质层次之间再引进一个新的关节点新的分割层次--分子，就可以把道尔顿的学说与盖·吕萨克的气体合体积定律顺利地统一起来。对化合物而言，分子即相当于道尔顿?quot;复杂原子"，对单质来说，同样包含这样一个层次，只不过是由相同的原子结合成分子。对盖·吕萨克的气体化合体积定律的解释，只要认为相同温度、压强下，同体积的任何气体都含有相同数目的分子，便可以得到圆满的回答；如果认为各种元素的单质都含有两个或多个原子，也就不会出现"半个原子"那样的矛盾了。由于阿伏加德罗的分子概念是对道尔顿原子学说的发展，所以人们把它门统称为原子-分子论。

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分子间存在吸引力

　　打开一瓶酒精和一瓶水的瓶塞，酒精挥发比水快；熔化蜡烛比熔化蔗糖容易。这是由于它们分子间的引力大小不同所致。当酒精和水的分子要从其表面“逃走”时，其余的酒精和水的分子就“拉住”它，不让它走，这就是分子间的引力。只是外界提供的热量克服了分子间的引力让它“逃走”罢了。

　　这是荷兰物理学家范德华在1873年提出来的，他并且在计算气体体积受压强和温度影响的变化中加上气体分子间引力的影响，受到科学家们的赞赏，获得1910年诺贝尔物理奖。由此，分子间引力又称范德华力，或简称分子间力。

　　分子间的分子间力比原子间的键力小得多，大约是键力的1/100，它决定着物质的沸点、熔点、气化垫、熔化垫、溶解度等物理性质，而键力决定着物质进行化学变化的难易等化学性质。

 

扫描隧道显微镜

　　扫描隧道显微镜是80年代初期发展起来的新型显微仪器，能达到原子级的超高分辨率。扫描隧道显微镜不仅作为观察物质表面结构的重要手段，而且可以作为在极其细微的尺度--即纳米尺度（1nm=10-9m）上实现对物质表面精细加工的新奇工具。目前科学家已经可以随心所欲地操纵某些原子。一门新兴的学科--纳米科学技术已经应运而生。

　　中国科学院化学研究所隧道显徽学研究室的科学家正奋力投入纳米科学技术的研究，运用扫描隧道显微学方法，已于1992年成功地在石墨表面刻写出纳米级的汉字和图案。

　　用扫描隧道显微镜在高定向裂解石墨表面上刻写的汉?quot;中国"，其中笔画的线条宽度为10nm。如果用这样大小的汉字来书写《红楼梦》一书，只需大头针针头那样小的面积，就可写进全书的内容。

　　用扫描隧道显微镜画出来的中国地图其比例尺为l∶1013。这是目前世界上最小的中国地图。