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  • 1 # 裸猿的故事

    壁虎神功。

    圖示:壁虎為什麼可以飛簷走壁,不從牆上掉下來?

    哪怕是摩擦力很小的光滑玻璃,壁虎也能行走如飛,因為壁虎不是靠摩擦力將自己固定在垂直的牆壁或玻璃上的,壁虎是生物主動使用分子間的吸引力,所產生的驚人的宏觀效果。透過電子顯微鏡觀察壁虎的腳,科學家發現,壁虎的腳上有許多許多許多許多細小的蛋白纖維,這些纖維非常細小,可以和構成牆壁的材質的分子之間產生足夠強大的分子間吸引力,壁虎正是主動利用分子間的吸引力將自己吸附在牆壁上的呢。

    那麼為何分子間會產生相互吸引力呢?另外,為何兩個分子靠近時,還會同時產生分子間的排斥力呢?原因都和一個詞有關——電性。

    異性電荷相互吸引,同性電荷相互排斥。

    圖示:要理解分子間的吸引力和排斥力,需要知道這一基本自然現象

    電荷與分子有啥關係?

    關係在於分子由原子組成,而原子則由帶正電的原子核和帶負電的電子構成,所以分子既有帶正電荷的質子又有帶負電荷的電子。只有瞭解這些知識,才能理解為什麼分子間既存在吸引力又存在排斥力,它們都源於電荷之間的相互作用力,這裡的吸引力不是萬有引力,這一點非常重要,不要讓學生混淆。

    分子間的吸引力又稱為範德華力(Van der Waals force),至於分子間存在排斥力,那是當分子間的距離太近時,帶負電的電子彼此間的排斥造成的。

    簡單來說,分子間既有引力又有斥力,原因在於分子即有正電荷又有負電荷,原子核中質子帶正電,圍繞原子核“轉圈”的電子帶負電。而無論是引力還是斥力,本質上都因為電力。

    異性電荷相互吸引,同性電荷相互排斥。所以當兩個分子相遇時,就既有相互吸引的力量又有相互排斥的力量並存。這就像兩塊磁鐵靠近時一樣,即相互排斥又相互吸引,如果吸引力大於排斥力,兩塊磁鐵就會粘著在一起,如果排斥力大於吸引力,那麼兩塊磁鐵就會互相遠離,直到兩個力達到平衡點為止。當然,用磁鐵只是一個類比,透過宏觀世界現象來類比微觀現象,並非完全等同,但有助於孩子們理解,兩個相反的現象可以在同一個物體上同時存在。現象相反,

    圖示:磁鐵的同極相斥異極相吸,可以幫助理解電荷相互吸引和排斥的現象

    至於相反的屬性或現象同時存在,在大自然中是常態,並不是邏輯上的非此即彼。

    比如溶解和析出,就是兩個相反的現象,但它們在溶液中就是共存的。比如過飽和鹽水中的鹽,它即不斷地溶解在水中,又不斷從溶液中結晶析出,這是一個常見的動態平衡過程。

    圖示:一塊缺角的鹽晶體,放在飽和鹽水中,會慢慢變成一塊完美的晶體,這就是透過鹽的溶解和析出的兩個相反的過程同時進行來實現的。

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