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1.3.3电子之恋

 

人们生活中的一日三餐,能源主角中的石油煤炭,以及“要留青白在人间”的碳酸钙,都向我们展示了化学能量的丰采。它们在化学反应中所表现出来的能量,皆来自化学键中的化学能。化学键作为化学能的大本营,一定有它过人的一面。

化学键是纯净物分子内或晶体内相邻两个或多个原子(或离子)间强烈的相互作用力的统称。正是它们才让有限的百多种元素构成了千姿百态的物质世界,能量也借助化学键得以在物质间流转。但化学键的种类却只有离子键、共价键和金属键三类。

离子键是由电子转移形成的。通常是由金属元素失去电子,非金属元素得到电子。得失电子之后中性的原子即变成带电的正负离子,然后正离子和负离子之间由于静电引力而形成化学键。以离子键生成的物质也总是以晶体的形式存在。在离子键形成的背后,我们禁不住会想象这样一幅图景:男孩女孩在婚礼上相互交换戒指后,男孩变成新郞,女孩变成新娘,两人从此结成一对伉俪,过着比较稳固的家庭生活。

共价键的形成是相邻两个原子之间自旋方向相反的电子相互配对,此时原子轨道相互重叠,两核间的电子云密度相对增大,从而增加对两核的吸引力。简单地说就是两原子共同使用它们的部分外层电子,在理想情况下达到电子饱和的状态,由此组成比较稳定的分子结构。

最外层电子达到8个电子(氢原子2个)的饱和状态是一种稳定结构,这种结构是形成分子的标准配置,8的神奇魅力自有它的道理。某些原子因能力的原因无法通过完全得失过多的电子来满足双方,采取共价键的方式是一个双赢的决策。志同道合的夫妻往往无须单方面的付出,双方为同一目标共同奋斗就足够了。

金属原子中的外层电子是不安分的,会自动脱离原子成为自由电子,失去电子的原子变成了带正电的金属离子,它又会吸收自由电子重归原子态。由于自由电子可以在整个金属中自由移动,因此这些移动的电子就会对身边的金属离子有吸引作用而形成金属键,就如同一个风流倜傥的花花公子,在女儿国游荡,怎可能“万花丛中过,片叶不沾身”呢?

“天下熙,皆为利来;天下攘攘,皆为利往。”这里的“利”或者说“钱”,就类似于市场经济中的“自由电子”,任何人都可以收取进来和支付出去,也就是相当于金属中原子对自由电子的“得”与“失”。这种持续的逐利模式,不但维系着天下股民的坚守与希望,也打造出了资本世界的宏伟大厦。

化学能只有在化学键的形成或断裂即发生化学反应时才能吸收或释放。它的能量表现形式是光和热,来源于原子最外层电子运动状态的改变和原子能级的变化。在化学反应后键能提高时是吸能反应,键能降低时是放能反应。自然状态下,启动所有化学反应的最终能量来自于核能的余烬。

生物能是太阳能以化学能形式贮存在生物体中的一种能量形式,只能以生物物质为载体。它的能量直接或间接地来源于植物的光合作用,在生物体内通过复杂的能源代谢为生物供给能量。生命活动所需的能源都是太阳在买单,这也许就是95%以上的生物为什么都向往光明,甚至不惜“飞蛾扑火”的终极原因。

 

 


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