【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、物质和物质的变化，分子和原子 

§1-3分子和分子论

1、引言

【01】现在我们已经知道，自然界的一切物质是在不断地变化着的。当物质发生物理变化时，没有新物质产生；发生化学变化时，会有新物质产生，这似乎已很明白了。但如果我们再仔细思考一下，又会发生一连串新的问题：为什么一切物质总在不断地变化着呢？为什么物理变化的结果不产生新物质而化学变化的结果就有新物质产生呢？物理变化和化学变化的本质到底有什么不同呢？要了解这些问题，我们首先要研究一下：物质到底是由什么东西构成的。如果把一样物质无限地分割下去，到最后将是怎样呢？

【02】由于技术上的困难，我们现在还没有一种方法可以把一样物质真正无限地分割下去，因此，只能从物质发生的许多现象上去研究这个问题。

【03】水泼在桌子上，不久就千掉了。

【04】打开香水瓶的盖，满屋都能闻到香气。

【05】放在衣箱里的“樟脑丸”【“樟脑丸”并不是真的由樟脑制成的，而是化学上一种叫做“萘”的物质制成的】，日子久了，樟脑丸渐渐变小，最后甚至完全消失，而箱子里散发出樟脑丸的气味。【山语|| 再比如，杯中水放入蔗糖，水会变甜；杯中水放入品红，静置后慢慢变红；说明蔗糖、品红在静置的水中会扩散。而这些都是分子运动的结果。】

【06】这些现象我们接触得太多了，似乎一点也不奇怪。但是，怎样解释这些现象呢？

【07】科学家仔细观察了许许多多的现象，提出了他们解释这些现象的想法。这些想法，以后又在更多的实验事实中得到纠正和补充，逐渐完善起来，发展成为科学上公认的理论。

2、分子论的推演

【08】让我们来设想：当把一颗砂糖不断分割时，这颗砂糖就变得越来越小。分割到最后，我们可以想象得出，这颗砂糖一定变得非常非常之小，但无论如何总不会变得完全没有，它仍然是独立地存在着，并且糖仍然是糖，并还保持着砂糖的各种性质（主要是化学性质）。

【09】科学家告诉我们，一切物质都是由一种极其微小的粒子构成的。这种微粒叫做分子，分子就是能够独立存在并保持原物质性质（化学性质）的最小微粒。【山语|| 不同粒子的名称、质量、大小、结构等一般各不相同】

【10】科学家还告诉我们，构成物质的分子，并不是静止不动的，而是在永恒地运动着的。

【11】一切物质都由分子构成的理论，在科学上叫做分子论。

【12】根据分子论的观点，就能完满地解释上面所提到的一些现象。

3、分子论的验证

【13】水是由很小的水分子构成的，当水泼在桌子上，由于水分子的运动，有时就会脱离水滴，飞散到空气中去。这样，桌子上的水就会逐渐变少，最后就干掉了。

【14】香水里含有许多极其微小的香精的分子，这种分子也在不停地运动着，打开香水瓶盖后，就会飞散到空气里去。当这些分子吸入我们的鼻孔，刺激我们的嗅细胞时，就会感觉到香味。

【15】樟脑丸虽然是固体，但构成它的分子仍然是在运动着的，也会飞散到空气里去。因此，只要时间长了，樟脑丸变得越来越小，最后完全消失。【山语|| 可以运用浓氨水和酚酞验证分子的运动：①先向蒸馏水中加入酚酞，发现并无颜色变化。②再取此混合液一部分加入浓氨水，发现混合液变为红色。③最后将剩下的混合液和浓氨水各放入一个小烧杯，再用大烧杯罩住两个小烧杯，不久发现混合液开始变红。这说明氨水挥发到混合液中了，也就是说氨水分子运动到混合液中。】

【16】当然，分子是极其微小的，一般物质的分子，不仅我们的肉眼不能直接看到，就是用放大倍数最高的光学显微镜也是看不出来的。但是我们并不能因为它看不到而否定它的真实存在。上面所讲的这些现象，如果不用分子论的观点来解释，那是无法理解的。这充分证明了分子论的正确性，也证明了分子的真实性。

【17】现在，由于科学技术的发展，对某些特别巨大的分子（例如蛋白质的分子），已经能够用电子显微镜拍摄出它们的照片，这就更充分地证明了物质分子的真实存在。【山注|| 随着科学的进步，如今我们用扫描隧道显微镜已经可以直接获得诸如苯分子等较小分子的图像；甚至如今已经可以通过移走硅原子的方式进行微观刻字。】

4、分子论解释物理和化学变化

【18】利用分子论的观点，不仅能够解释许多现象发生的原因，而且还能从本质上来说明物理变化和化学变化的区别。

【19】我们知道，水蒸发变成水蒸气是物理变化。在这个变化里，变化以前的水和变化以后的水蒸气是同一种物质，它们都是由水分子构成的。因此，我们可以得出结论：在物质发生物理变化的过程里，构成物质的分子是不变的，也就是说，在变化过程中，如果物质的分子没有改变，没有新物质的分子产生，这样的变化叫做物理变化。

【20】化学变化的特点是产生新物质。例如，铁变成铁锈是化学变化，铁和铁锈是两种不同的物质，当然，构成铁的分子和构成铁锈的分子也是不同的：因此，在物质发生化学变化时，物质的分子变成了新物质的分子。也就是说，在变化过程中，如果物质的分子有了改变，变成新物质的分子，这样的变化叫做化学变化。

【21】这样，我们就从本质上说明了物理变化和化学变化的区别。【山语||  分子是由原子构成的，离子是由原子得失电子形成的。物质发生化学变化时，原子种类不变，元素的种类也不变，分子种类和物质种类发生改变。】

5、分子间隔

【22】最后，我们还要谈谈分子在物质里是怎样排列的。构成物质的分子，它们并不是一个个紧靠着排列的，而是在它们之间存在着一定的间隔。我们可以用很多现象来证明。

【23】最明显的是，一切气体都有压缩性。例如，用手捏挤皮球，体积就会变小，这是因为气体分子间存在着相当大的间隔。【山语|| 气体可压缩储存在钢瓶中，同样可以表明分子间有间隔，而在受压时，分子间隔会减小】【山注|| 得出此结论前提是在这种压力下，分子大小不会改变，这个前提的证明此处略）。】

【24】把一块糖溶解在水里，水的体积几乎没有增大，而各部分的水都变得带有甜味，这也是因为水分子间存在着间隔，使得糖分子能够均匀地散布到这些间隔中去。【山语|| 不能发生反应的不同液体均匀混合在一起时，总体积往往会变小，就是因为不同分子进入彼此的分子间间隙。例如水和酒精混合。但需注意质量守恒，即混合后液体的总质量不会改变。】

【25】固体物质里分子的间隔虽然比较小，但仍然是存在的。我们都知道，许多固体物质都有“热胀冷缩”的性质。那就是说，降低温度，固体物质的体积也会稍微缩小一些。这也说明了固体物质的分子间存在着间隔。【山语|| 相同质量的同一种物质在固、液、气三态中所占体积不同，是因为其分子间的间隔不同。】【山注|| 当然得出“分子间隔受热时增大，遇冷时缩小”结论的前提是这种温度变化下，分子大小不会发生改变，这个前提的证明略】

6、小结

【26】总结上面所讲的，我们对于本节开始时提出的“物质到底是由什么东西构成的”这个问题，可以得到比较全面的认识：

【27】(1)物质是由分子构成的。分子是能够独立存在并保持原物质性质（化学性质）的最小微粒。

【28】(2)同种物质的分子的大小、重量和其他性质都相同；不同物质的分子的性质不相同。

【29】(3)构成物质的分子处于永恒运动状态中。

【30】(4)在物质里，分子和分子间是有间隔的。

【31】上面这四点，就是分子论的主要内容。

习题1-3

1、从哪些日常生活现象里，可以说明物质是由不停运动着的分子构成的？

【山答】

①当水泼在桌子上，由于水分子的运动，会飞散到空气中去，直至桌面水干掉。

②打开香水瓶盖后，香精的分子就会飞散到空气里去。刺激人的嗅细胞时，感觉到香味。

③只要时间长了，樟脑丸变得越来越小，最后完全消失。

2、从哪些日常生活现象里，可以说明物质的分子间是有间隔存在的？

【山答】

①手捏皮球，皮球压缩，说明皮球中的空气分子间有空隙。

②糖水体积小于水和糖的体积和，说明水分子有空隙，使部分糖分子进入空隙中。

③固体的热胀冷缩就是因为固体分子间的空隙在温度中的作用。

3、你是怎样理解“分子是能独立存在并保持原物质的化学性质的最小微粒”这句话的？

【山答】对砂糖进行物理切割，无论切割多小都是砂糖，都可以单独存在，并自然还是砂糖的化学性质。而用物理手段切割到极限也最多只能切割到一个分子的程度，而即使是一个分子这么小的砂糖，依然是砂糖，这个可以单独存在的小小砂糖，自然还是砂糖的化学性质。

4、用分子论来解释下列现象：

(1)液体的蒸发；(2)水蒸气的液化。

【山答】

（1）液体分子不断运动，有些运动时飞出液面进入空气中，液体就蒸发了。当然也有分子会重新飞回液面，但只要飞出的分子大于飞回的分子，则就会产生蒸发现象。

（2）空气中的水分子由于外部变化，使分子间隔逐渐减小，直至成为液体，这就是液化。

【山话嵓语】

        看完这一节，我都有点怀疑我的学历了。关于糖水体积问题以及热胀冷缩问题，我似乎是刚刚才注意到其与分子论的关系。更离谱的是，我似乎是刚注意到糖水的体积小于糖加水的体积和这一现象。我刚刚计算验证了一下饱和盐水，还真是的！