幾乎無盡的宇宙究竟由什麼物質構成?
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古代對物質組成的理論主要是陰陽五行學説,這個學説用來解釋萬物的本質顯得牽強附會,古人知道用土(鐵礦或銅礦)來冶煉金屬,所以説土生金,火克金,金生水,但該學説難解釋為什麼利劍由火來鑄造卻很鋒利,在潮濕的地方放久了利劍也會生鏽變成泥土。一直到近代的原子論提出來以後,人們才知道組成物質的基本單位是化學元素。
原子由原子核和圍繞在周圍的電子組成,原子核由帶正電的質子和不帶電的中子合抱而成,電子的數量和質子數剛好相等,元素就是指具有相同數量質子的同一類原子總稱。只有1個質子的元素叫氫,2個質子的叫氦,以此類推。到2010年為止,人們在自然中發現的物質有3000多萬餘種,但組成他們的元素目前只有118種,。中子數目的多少不影響元素的化學性質,同質子數不同中子數的物質叫同位素。
電子在原子核外分層排列,其排列的規律使得元素出現一定的週期律,1869年俄國的門捷列夫首先匯出了第一張元素週期表。元素的化學性質取決於最外層電子的數量,電子曾最外層只能容納8個電子,人們將最外層電子數相同的元素歸為一個“族”,如氫、鋰、鈉、鉀、銣、銫、鈁最外層都是隻有一個電子,就把他們全部歸入“I族”,氧、硫、硒、碲外層都有7個電子,歸入“Ⅶ族”…………。由於化學的本質是元素最外層電子的得失,所以同一族裏的元素化學性質相同,不同族的元素化學性質差別明顯。還有一族是惰性氣體,外層電子已達8個(氦是2個),化學性質不活潑。
除錫Sn、銻Sb、鉍Bi等少數幾種金屬的原子最外層電子數大於或等於4以外,絕大多數金屬原子的最外層電子數均小於4,所以金屬的物理特徵較為相似。金屬一旦失去電子,與其他元素化合,就失去金屬行了,比如説塵土,主要成分就是金屬的氧化物。
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