“玢”字之后的晶体化学文案

曾几何时，我喜欢过一个女生。她的名字中有“玢”这个字，但是，在某一段时间里，我的内心产生了一种无法名状的感情，让我想离开她。为了表达这无法名状的感情，我做出了这个视频。

“玢”字在汉语里有两个读音。第一个读音是bin，它的意思是指一种玉，它也能组成一个地质学名词“玢岩”，更能由相似读音延伸出“冰”；第二个读音是fen，它指的是“赛璐玢”，指的是一种玻璃纸。中国古代的玉指“软玉”，它由闪石族矿物组成；玢岩的斑晶主要是长石；冰是由水分子由氢键连接形成的结晶；玻璃纸的主要成分是纤维素。至此，“玢”字之后的四首化学诗篇已然清晰。

 

在“玢”字的四首诗篇中，我们应该首先注意到“玉”。这里的“玉”特指软玉，因为我们常说的翡翠，也就是硬玉直到明朝时才传入中国。软玉和硬玉，是系统宝石学中的称呼。软玉指闪石类中某些(如透闪石、阳起石等系列矿物)具有宝石价值的硅酸盐矿物，而硬玉指以钠铝辉石为代表的一系列辉石矿物。软玉一般质地细腻，韧性好，因为细小的闪石矿物晶体呈纤维状交织在一起构成了致密状的集合体，具有油脂光泽，莫氏硬度:6-6. 5。中国新疆和田是软玉的重要产地，那里的软玉被人们称之为"和田玉"。软玉主要由闪石中的透闪石构成，而闪石是一种常见的硅酸盐矿物。它是构成很多岩石的主要成分或次要成分，人们把这类矿物称为造岩矿物。晶体一般为细长的针状和纤维状，根据化学成分的不同，具有多个种类。如直闪石、透闪石、普通角闪石等等。

透闪石是角闪石的变种，晶体常辐射状或柱状排列，具有细长柱状或纤维状的晶态和良好的柱状解理，属单斜晶系。这里演示的是透闪石的晶体结构。而角闪石是角闪石族矿物的总称，属闪石族中一员。镁、铁、钙、钠、铝等的硅酸盐或铝硅酸盐。其单晶体比较常见，为长柱状，横切面为六边形。集合体常呈纤维状。绿黑色或黑色。玻璃光泽。莫氏硬度5.0~6.5。发育平行柱状的两组解理，解理夹角为56°。

角闪石据晶系可分斜方角闪石、单斜角闪石和三斜角闪石亚族。单斜角闪石更多见，斜方角闪石亚族主要有直闪石和铝直闪石，三斜角闪石亚族主要有散斜闪石和褐斜闪石等。

 

在闪石之后，第二首诗篇是“玢岩与长石”。玢岩是具斑状结构的中—基性（或弱酸性，如花岗闪长玢岩）喷出岩、浅成岩和超浅成岩的总称，以斜长石及暗色矿物为主要斑晶。而因为其基岩成分较杂，在此不予讨论，重点在于长石。

长石是长石族矿物的总称，它是一类常见的含钙、钠和钾的铝硅酸盐类造岩矿物，它是地表岩石最重要的造岩矿物。长石有很多种，如钠长石、钙长石、微斜长石、正长石等，莫氏硬度波动于6-6.5。它们都具有玻璃光泽，有些成块状，有些成板状，颜色多种多样。有无色的、白色、黄色、粉红色、黑色等。有些透明，有些半透明或不透明。长石本身应该是无色透明的，之所以有色或不完全透明，是因为其他矿物或金属离子的掺杂。这是因为长石的硅酸盐体系结构相对稳定，类质同象替代发育很完全，可划分为两个类质同象系列:碱性长石系列和斜长石系列。长石性脆，有较高的抗压强度，对酸有较强的化学稳定性。属斜方晶系，晶形板状或短柱状，有两组完全解理，其夹角90°(单斜晶系)或近于90°(87°)(三斜晶系)。（这里的资料很模糊）这里展示了三种不同的长石，可见其种类的丰富，它们的晶胞中明显可见深蓝色的硅氧四面体结构。

我们通常说的拉长石，属于一类中性斜长石。拉长石中有些因为包裹了其他矿物，会呈现出美丽的光学效应，被称为“月光效应”，这些拉长石也被称为“月光石”。它们可作为宝石，但其实并非很名贵。

 

我觉得，在“玢”字的四首诗篇中，最不起眼的可能就是“水冰”了。但是，冰有许多奇妙的性质，也正是这些奇妙的性质，造就了如今的世界。比如冰的密度。

在生活中，我们能观察到冰块会漂浮在水面上，但在百科里我们只会查到：冰的密度比水小。为什么冰的密度会比水小呢？在冰的晶胞内可以看到，水分子之间是由虚线连接的，这些虚线就是氢键。氢键是一种特殊的分子间作用力，是两个电负性很高的元素（如氟、氧、氮）通过氢原子形成的电子键。氢键的存在可以影响物质的熔沸点，使物质的熔沸点升高，比如水的熔沸点就反常地比其他氧族元素氢化物的熔沸点高。而导致冰的特殊密度的，是氢键的一种特殊性质：方向性。氢键的方向性是指Y原子与X-H形成氢键时，以氢原子为中心的三个原子会尽可能在一条直线上。在冰的晶体中，每个水分子周围有四个紧邻的水分子，氢键的方向性迫使四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的四个相邻水分子相互吸引。这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，其密度比水的小。

想要快速得到冰，我们可以利用过冷水的性质。当水中缺乏凝结核而温度又低于冰点时，此时的水极易在受到外界刺激时结冰。冰的固相结构有20余种，最为常见的冰的晶体结构为六方晶系。

 

最后一首诗篇属于另一个读音的“赛璐玢”，它的真身是纤维素。葡萄糖分子首尾相连形成纤维素，因此纤维素是一种多糖，分子量极大。也正是因为这个原因，纤维素不溶于水，且质地相当坚韧。所以，它被植物用来作为细胞壁的主要成分，植物的机械组织和用来运输水和无机盐的导管就含有大量的纤维素，而棉花的纤维素含量接近100%，为天然的最纯纤维素来源。也因此，纤维素极难被消化，即使是草食性动物也需要借助其体内的微生物帮助消化，人体就更别想了。在自然界，纤维素的克星实际上是各种腐生的细菌和真菌，它们会分泌纤维素酶来降解纤维素，现在食品工业所使用的纤维素酶就来自木霉菌。纤维素酶会水解纤维素，形成葡萄糖。

前面说到纤维素在植物体内含量很大，但是，在一般的植物纤维中，微晶纤维素约占70%，另30%为无定形纤维素。纯化后的微晶纤维素是一种白色，无臭无味的由多孔的微粒组成的结晶粉末。关于它的晶体资料不多，其最常见的结构为单斜晶系。微晶纤维素广泛应用于制药、化妆品、食品等行业，不同的微粒大小和含水量有不同的特征和应用范围，我的样品就是从食品添加剂公司买来的。

要说纤维素最广泛的用途，莫非造纸和制作衣物了。实验室的定量滤纸几乎就是纯净的纤维素，燃烧后灰分极少，因为它要经过氢氟酸浸泡等几道工序，所以对应它的价格也是最昂贵的。而我们日常生活中所用到的纸张，因为要追求某种属性（如洁白），会添加钛白粉等添加剂。如果以棉浆、木浆等天然纤维为原料，用胶黏法制成薄膜，这薄膜就是赛璐玢，一种玻璃纸。赛璐玢在中学课本中的高光时刻，莫非于作为半透膜演示渗透作用。它的分子链存在一种微透气性，可以像保鲜膜一样用于食品包装。并且，在这个追求环保的社会，它还有易分解这一难能可贵的性质。

此外，纤维素也广泛地应用于纺织衣物。从尼龙的诞生开始，人们追求了化纤几十年，现在却越来越追求天然面料带来的舒适感觉。棉麻衣物越来越多的进入我们的生活，再生纤维素制品也更多的进入我们的视野，比如天丝和铜氨丝。它们都利用了某些溶剂可以溶解纤维素的性质，其中我们着重谈铜氨溶液。铜氨溶液可以溶解纤维素的原因在于它对纤维素分子间氢键的破坏，铜氨溶液本身有络合能力，通过这个能力它可以将纤维素分子分散于溶液中，形成深蓝色、粘稠的溶液。遇酸后铜氨溶液被破坏，纤维素重新凝聚，形成铜氨丝。

 

至此，“玢”字的四首诗篇就结束了。在最后，我想说一下自己的感想：晶体化学好难！也有人问过我，为什么要为了一个不喜欢自己，甚至讨厌自己的女生做视频。我只能说：是，我喜欢过她。但哪怕是为了离开，也要有点仪式感吧？毕竟喜欢了人家两年啊！这两年里，我因为她，有过许许多多的挣扎、不甘甚至哭泣。但那又怎么样呢？我也代替自己，向她表白。最后，我也许应该收起伞，淋着这应景的大雨继续流浪吧。

（完）

参考文献、综述：

[1]谢铁林（2013）“三块冰”的奥秘—分子晶体的教学与思考 《化学教学》

[2]袁加程（2003）浅析氢键对物质物理性质的影响 《问题解答与讨论》

[3]尹长春（？）氢键

[4]王君山，王旭玲（？）水蒸汽中是否存在分子间氢键

[5]宋德朋（2022）不同产地软玉的矿床类型、矿物特征及鉴定思路 《河南科技》

[6]戚长谋（？）苦橄岩、苦橄玢岩的命名及特征

[7]孙以谏（1991）闪石族晶体化学类型的X射线研究 《火山地质与矿产》

[8]朱捌1、2，凌洪飞3，沈渭洲3，陆建军3，邓平2，谭正中2（2008）粤北下庄矿田晚白垩世辉绿玢岩的地球化学特征及其构造意义 《地质论评》

[9]罗琴（1989）铜氨溶液溶解纤维素实验研究 《楚雄师专学报（自然科学版）》

[10]董葵娜（2008）铜氨纤维制备中铜氨溶液配制的探讨 《中小学实验与装备》

参考科普视频：

[1]H2元素实验室（2021） 《糖：永远的神》

BGM：

1.Animenz-声嘶力竭 (钢琴版)