06 貧賤亦富貴,一顆永流傳——碳元素

“老師,報告,我可以進來嗎?”

在我正在準(zhǔn)備下一節(jié)課的課件的時候,門外響起來一個陌生的聲音。

“進來。”我淡淡地道。

“老師,我是一班的許歡。我前幾天在同學(xué)的Qq說說上看到她寫的元素小說。我問了她一下,她說她的小說都是受您的啟發(fā),讓我有什么困難一定要來找您。”

“可以,你先說說你有什么困難。”我心里暗自胡亂揣測,或許可能是遇到了青春期常有的戀愛問題。

在我偷偷想著怎么回答的時候,她開口了,“老師,我想要你教我制作一顆鉆石,可以嗎?”

“什么?”我的表情因為這個問題有些呆滯,我反復(fù)想要向她確認是不是我幻聽了,“你是說,你想要我教你~做鉆石?”

“嗯,她說你很厲害,化學(xué)老師什么都會,我覺得,做一顆鉆石應(yīng)該沒有什么太大問題吧?”

“同學(xué),很感謝你這么樂觀地高估你的化學(xué)老師,可是很遺憾,我還是得告訴你恕我無能為力。”

“啊,老師,你想想辦法不可以嗎?”

“是真的不行,你要知道,鉆石是自然界當(dāng)中最堅硬的物質(zhì)之一,加工它可不是我一個小小的化學(xué)老師可以完成的,那你得去南非的鉆石礦場見識別人是如何完成鉆石的采集和制作的。我這里可不出產(chǎn)鉆石。”我誠懇地向她解釋。

“可是,老師你明明說過,鉆石的本質(zhì)就是金剛石,也就是碳單質(zhì),實驗室里邊的碳棒不也是碳嗎?你不也說過化學(xué)雖然不能實現(xiàn)無中生有,但是可以實現(xiàn)不同物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化嗎?”

“用碳或者石墨來制備鉆石,理論上是可行的,但是條件非常苛刻,需要達到極高的溫度和上百倍的大氣壓強,這種設(shè)備別說我們學(xué)校,世界上一百多個國家能拿出來的也沒有幾個。”

“這樣嗎?唉,虧我還想做一顆鉆石送給我媽媽。”她的神情當(dāng)中充滿了難言的失落。

“與其做一個鉆石,不如想辦法給她準(zhǔn)備一點其他小禮物,這樣更能體現(xiàn)你的心意。”我勸解到,“知道什么禮物才是好禮物嗎?解決問題的禮物才是好禮物。你想想,媽媽目前在煩惱些什么?”

“我媽媽說最近家里的水喝起來總是有點味,不知道是不是水有問題。”她歪著頭想了想。

“這樣嗎?那我有辦法。”聽罷我自信地笑笑,“你要不要試試給家里做一個小凈水器?”

“老師,凈水器好貴的,那么復(fù)雜的東西,怎么做?”她聽了就要打退堂鼓,“我的零花錢可買不起啊。”

“哈哈,放心,很簡單的裝置,聽過活性炭嗎?”我笑著問道。

“聽過,它可以吸收很多東西,我們家裝修的時候媽媽也買了很多這種活性炭包放到房間里邊,氣味少了不少~”

“對,就是活性炭,我給你畫一幅簡易凈水裝置,你給你媽媽看,她一定很高興。材料也不困難,大瓶可樂瓶,鐵絲網(wǎng),紗布還有石頭,活性炭就行了。”

“好,謝謝老師,化學(xué)可真有意思,明明都是碳原子構(gòu)成的,為什么性質(zhì)會有這么大的差別?”

“這是因為碳原子的排列方式不同。”我回答道。

“還能怎么排呢?我記得你跟我們講過,所有的碳原子都是相似的,都是六個質(zhì)子和六個電子,化學(xué)性質(zhì)都一樣,那它們組成的東西怎么會不一樣呢?”

“哈哈,有不少同學(xué)都這么想,但不要忘記了,碳原子一樣,但是碳原子和碳原子之間的連接方式可以完全不同哦。比如金剛石當(dāng)中碳原子和周圍的碳原子連接形成一個立體結(jié)構(gòu),而石墨當(dāng)中碳原子和周圍碳原子構(gòu)成一個平面結(jié)構(gòu)。”

“這個石墨的形狀讓我想起來蜂巢,完美的六邊形將整個平面鋪滿,好漂亮”許歡感嘆道。

“是啊,這種形狀有利于碳原子和碳原子之間形成穩(wěn)定的連接,而且石墨層與層之間只有微弱的分子間作用力,每層石墨上都有自由移動的電子”

“所以石墨才可以做電極對嗎?”

“不僅僅是電極,還可以做成令城市電網(wǎng)迅速癱瘓的“石墨炸彈”,在軍事上石墨也有著極其重要的戰(zhàn)略意義。當(dāng)然,在生活當(dāng)中,石墨最常見的用途,還是和石墨做成鉛筆芯。”我總結(jié)道。

“那老師,金剛石一般用來做什么?”她好奇地問。

“金剛石最出名的用途就是將它加工成為鉆石,著名的廣告語"鉆石恒久遠,一顆永流傳"就這么來的。”

"婚戒不都是鉆戒嗎?對了老師,萬一家里邊著火鉆石會留下來嗎?"

"當(dāng)然不會了,和普通的碳沒有什么區(qū)別,它一樣可以燃燒生成二氧化碳。"

"所以一旦失火就燒沒了?"許歡驚愕地捂著雙臉,仿佛聽到了極為奇特的消息。

"是啊,百分百回歸大自然。"我笑著說道,"所以家里真的能夠耐得住火的貴重物品,基本就算得上金制品了。"

"啊,那我還是不做鉆石了,那碰巧燒一下我還不知道多心疼。"許歡一臉的心疼。

“美好的事物總是容易消逝,如同天邊飄散的浮云。”我淡淡地說道,“最重要的是,你可以從萬物的變化當(dāng)中領(lǐng)悟到基本的規(guī)律。碳是地球上最重要的生命組成元素,這個有著四個最外層電子的原子可以同時最多與四個原子交聯(lián),你知道這意味著什么?”

她搖了搖頭。

"意味著無限的可能性,碳原子伸出的四個化學(xué)鍵將不同的原子連接在一起,形成了各種各樣的有機物分子,這些分子被一層膜包裹起來,就形成了最初的單細胞生命體。"我瞇著眼睛,眼前浮現(xiàn)出的,是若干年前地球生命起源的混沌時刻。

“你知道嗎?碳原子構(gòu)成了核酸和蛋白質(zhì)的基本骨架,而這些分子又構(gòu)成了細胞,細胞再構(gòu)成我們自然界一個個奇特的生物個體,我們?nèi)梭w就可以看成是各種各樣物質(zhì)的混合。”

“這么神奇嗎?”她驚訝道。“為什么我們要選擇碳而不是其他的元素比如氧作為生命的基礎(chǔ)?”

“這是個很好的問題,我也為此尋找了很多資料,我個人的觀點是,碳原子之所以如此幸運,第一是它最外層四個電子,可以成四根共價鍵,這決定了碳具有形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)大分子的潛力,而我們生命中重要組成成分蛋白質(zhì)、DNA等物質(zhì)無一不是大分子。第二,除了碳之外,硅也有形成四根共價鍵的能力,那為什么是碳而不是硅構(gòu)成了我們的生命呢?這是因為碳原子的半徑小,兩個原子之間容易形成雙鍵,而硅原子之間一般只能形成單鍵,因此碳原子形成的分子的形態(tài)要遠遠多于硅原子,生命選擇碳原子做基本的構(gòu)成原子,并不是出于偶然,而是經(jīng)過無數(shù)次嘗試之后的最佳選擇。”我笑著向她補充道,很久沒有同學(xué)這么深入地問過我這個問題了,我感到很開心。

“原來是這樣啊,老師,你之前不是跟我們說過,很多的原子都有兄弟姐妹嗎?我想,碳原子會不會也存在著跟它中子數(shù)不同的原子呢?”她急切地問道。

“哈哈,當(dāng)然有了,現(xiàn)在已知的碳原子存在十五種同位素,其中碳最多的6個質(zhì)子,6個中子的碳-12原子,另外碳-14原子的知名度也很高,所有的教材都會提到這么一個同位素,因為碳-14具有放射性,經(jīng)常用于檢測古代文物、尸體的年代,很多關(guān)于墓葬的科考文獻當(dāng)中對于墓地出土文物年代的鑒定都要借助碳-14。”我哈哈一笑,補充道。

“碳原子真是太厲害了,不僅僅可以創(chuàng)造生命,還可以追溯歷史,從過去到未來,一直貫穿到我們?nèi)祟惾康陌l(fā)展歷史。”她喃喃自言自語道。

“是啊,在我看來,碳原子就是原子界的豹子頭林沖,統(tǒng)率群雄,沒有它其他的原子就是一盤散沙,有了碳原子,這些原子才可以成為地球上構(gòu)成所有生命的分子,我們的世界因此才會多姿多彩。更加神奇的是,這個原子構(gòu)成了地球上最堅硬的單質(zhì),也是所有有機生命體的核心部件,甚至很多高分子材料比如碳纖維當(dāng)中,也可以看到它的影子,在我們所有的元素當(dāng)中,再也找不出可塑性如此之強的元素了。“我也有所感觸,驚嘆地說道。

”哈哈,老師,你不覺得碳原子也特別像海賊王里邊的草帽路飛嗎?天生就是王者,身邊的人不自覺地向他身邊聚集,不知不覺就創(chuàng)造了一個世界。“

”你這個比喻也很有意思,前幾天我和兒子一起看海賊王的時候,還在想這里邊的人物有沒有和化學(xué)元素之間的關(guān)聯(lián),卻被你先想到了,許歡你很有學(xué)化學(xué)的天賦啊。“

”為什么這么講呢?“

”因為學(xué)習(xí)化學(xué),最重要的是持續(xù)的興趣和好奇心,而興趣的來源就是我們無窮無盡的想象力。“我瞇著眼睛,回答道,”所有有著想象力的學(xué)習(xí)都是令人印象深刻的,而化學(xué)這門學(xué)科的知識點太過于零散,需要我們像集郵一樣將它們耐心地串在一起,這一切沒有興趣驅(qū)動是無法完成的。“

我話鋒一轉(zhuǎn),笑著對她說道,“所以,你很有學(xué)習(xí)化學(xué)的天賦,好好努力。”

“哈哈,想不到老師你還拐彎抹角地鼓勵我,都說老師你平時挺嚴(yán)肅,想不到你還會鼓勵人。”她嘻嘻笑道。

“哪里的話,我可是我們化學(xué)科目的笑點擔(dān)當(dāng),好了,快上課了,你趕緊回教室上課去吧。”

“好,老師,這回天心的小說又有素材了,我一定要讓她請我喝奶茶。再見,老師!”說著她跑出了辦公室,消失在了走廊的拐角。

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