【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的注解。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。 

第一章分子运动论 

【山话||  由于单位“摩尔”是在1975年才正式确立，而本教材是60年代的成果，因此此处使用的单位是“克分子”和“克原子”，换算关系是：1克分子=1mol分子，1克原子=1mol原子】

§1-2分子的大小和质量

【01】我们已经知道，要保持物质的特性，就不能无限制地分割下去。一定有人会问：要把物体分割到什么程度才能看见分子呢？这个问题的回答也许不能令人满意，因为无论把物体怎么样分割下去，我们用肉眼永远也不可能直接看到分子。

【02】非但如此，即使用最好的光学显微镜也不能看到分子，而在用显微镜所能看到的极为微小的颗粒中，也包含着大量的分子。

【03】为了对分子的大小有一个初步的认识，我们先来看看下面的数据。

【04】钢块可以做成0.003毫米薄的钢片。金块可以做成0.0001毫米薄的金箔，这种金箔能够透过光线。一滴油在水面上可以散开成0.000001毫米的薄层，这些物质的分子的大小当然比上面的数据还要小。

【05】通过这几个实例，我们已经可以看到：物质不同，分子的大小也不同；可是一切物质的分子都是非常小的。

【06】但是这些例子还只能告诉我们：金的分子比一万分之一毫米还要小，油的分子比一百万分之一毫米还要小……。而分子究竟有多大呢？

【07】科学研究的结果，肯定地回答了这个问题。现在已经能够精确地测出各种物质分子的大小。前面已经讲过，在本书中，都将分子看成是弹性小球来讨论；因此，我们就可以用直径来表示它的大小。例如，氢分子的直径是2.5×10⁻⁸（即是2.5×1/10⁸＝0.000000025）厘米，水分子的直径是4.0×10⁻⁸厘米。一般分子的直径都在10⁻⁸厘米左右。因此，如果把一千万个分子一个挨一个地排列起来，也不过是几毫米长。

【08】科学家用种种方法（这些方法我们现在还不能介绍）确定了：一个克分子的任何物质所含的分子数都是6.023×10²³个【这个数字叫做阿伏伽德罗常数，是物理和化学中最重要的常数之一，应该牢记】；在标准状况下（即在0°C和760毫米高水银柱的压强下），每立方厘米的任何气体所含的分子数也是相同的，大约有2.7×10¹⁹个。

【09】为了设想这些数字有多么大，我们来看几个例子。

【10】有一只容器的容积为1立方厘米，假设它原来是绝对真空，也就是连一个分子也没有。如果在器壁上钻一个小孔，使得在1秒钟里可以有1亿个空气分子进入容器，试问要经过多少时间，容器中的空气才能够达到它在标准状况时的密度呢？答案是：要经过九千年，就是九十个世纪！

【11】如果把0°C和标准大气压下1立方厘米中的气体分子一个挨一个地排列起来，那么可以排成8,100,000公里长，也就是沿着赤道围绕地球203圈。

【12】如果把同样数目的砖头紧密地砌筑在一起，它们就会盖满地球上所有的陆地，而高度可以达到120米，这个高度大约相当于三层楼房高度的十二倍。

【13】物质的分子虽然这样小，可是它们都具有一定的质量。分子的质量可以用两种方法来计算，下面就来介绍一下。

【14】(1)知道了一个克分子物质的质量和它所含的分子数，我们就可以很方便地计算出一个分子的质量。

【15】在化学课本中我们已经知道，所谓一个克分子的物质就是指质量的克数等于它的分子量的那部分物质。例如氧的分子量为32，则32克氧就是一个克分子氧，又如18克的水，98克的硫酸等都是一个克分子物质。

【16】用氢气作例子来说明。一个克分子氢气的质量是2.016克，里面含有6.023×10²³个氢分子，所以，一个氢分子的质量。

【17】由于1个氢分子是由2个氢原子所构成，因此，一个氢原子的质量只有1.65×10⁻²⁴克。

【18】(2)知道了气体在标准状况下的密度和1厘米³体积中所含的分子数，同样也可以计算出一个分子的质量。

【19】还是以氢气作为例子。氢气在标准状况下的密度是0.00009克/厘米³，1厘米³里的分子数是2.7×10¹⁹个。因此，氢分子的质量。

【20】答案和上面一样。

习题1-2

1、月球和地球的平均距离是384,400公里，太阳和地球的平均距离是14,950万公里，如果用铁的分子一个紧挨一个地排列起来，从地球筑成通往月球和太阳的“分子大道”，试问这两条大道各需要多少个分子？质量各是多少？设铁分子的直径为3×10⁻⁸厘米，分子量为55.85。

[提示：55.85克的铁含有6.023×10²³个分子。地球通向月球的“分子大道”大约需要1.281×10¹⁸个铁分子，这些分子的质量是1.18×10⁻⁴克，也就是0.118毫克。通往太阳的“分子大道”大约需要5×10²º铁分子，它们的总质量约为0.046克，还不到50毫克。]

2、计算下列各元素一个分子的质量：氦（分子量为4），氮（分子量为28），氧（分子量为32），金（分子量为197）。

3、计算水(H₂O)、氯化钠(NaCl)和氧化铁(FeO)的分子质量。

[提示：分子的质量等于组成分子的各原子质量之和。以水为例，一个水分子由两个氢原子和一个氧原子组成，而氧分子的质量为氢分子质量的16倍。一个氧分子又由两个氧原子组成，故得水分子的质量为 mH₂O＝3.3×10⁻²⁴＋8×3.3×10⁻²⁴＝(1+8)×3.3×10⁻²⁴＝2.97×10⁻²³克，同理算得 mNaCl＝9.57×10⁻²³克，mFeO＝1.19×10⁻²²克。]

4、一滴露水中含有19.71×10¹⁵个水分子。如果每秒钟能数出1,000,000个分子，那么，要多少年才能数完这滴露水中的全部分子？【≈625年】

5、1克分子的任何气体在标准状况下的体积约为22.4升。计算在标准状况下每1厘米³气体所含的分子数。【2.7×10¹⁹个】

6、1厘米³铁中含有多少个铁分子？【8.4×10⁻²²个】

7、已知某种物质的密度 D 和分子量 μ，试分别计算单位质量中所含该物质分子数的公式以及单位体积中所含该物质分子数的公式（阿伏伽德罗常数用 N 来表示）。【】