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科學:小學教師指南/化學目標

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歡迎來到化學!

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氫氣高度易燃,因此當它著火時,興登堡號飛艇在短短幾秒鐘內就被完全燒燬了

在你周圍,你觸碰和看到的每一件事物都是由原子構成的——化學的基本構成單元。然而,原子通常並不以單個元素的“純淨”形式存在。相反,大多數事物都是多個元素結合成新的分子的組合。原子不同的排列會導致不同的物理和化學性質——例如,當兩個氫原子結合在一起時,它們會形成 H2,這是一種密度低於正常空氣的氣體。這種性質是它被用來填充興登堡號飛艇的原因。不幸的是,它也具有高度易燃的特性,在嘗試對接飛艇時,它著火併爆炸了!火本身只是一次快速的化學反應。在這種情況下,氫氣(H2)實際上是在與空氣中的氧氣(O2)結合並形成水(H2O)。

水可以以固體、液體或氣體的形式存在

一旦這些氫原子與氧原子結合並形成水(H2O),這些新的分子就具有完全不同的性質,並且絕對不具有可燃性。

地球上物質的數量在過去 60 億年中基本保持不變(唯一增加的物質來自墜落到地球上的隕石)。但是,這種物質可以透過化學反應反覆重新排列,並且至今仍在繼續重新排列(一個類比是,如果你有一個巨大的樂高積木盒——你可以用它創造出無數新的作品,而不需要獲得任何新的樂高積木)。但是,正如製造新的樂高積木需要能量一樣,許多化學反應也需要能量才能進行。生命的存在是因為精心控制的化學反應。這些反應在每個生物的每個細胞中以驚人的速度進行!在地面、水中和空氣中也存在著不需要生物參與的化學反應,但這些反應通常進行得要慢得多,而且沒有受到控制。生命對整個星球的化學性質產生了深刻的影響,甚至創造了允許我們呼吸的大氣成分(順便說一下,正是你血液中化學物質的變化導致了你在屏住呼吸時產生的呼吸慾望)。化學解釋了能量如何從太陽轉移到植物,再轉移到你的身體,因此化學和生物學密切相關。卡爾·薩根說,生物的美麗不在於構成它的原子,而在於這些原子如何組合在一起。化學也可以與生物無關地進行研究。每年,化學家都會發明數千種新的分子並研究它們的性質。化學必須遵守所有的物理定律,為了使任何化學反應進行,必須存在正確的物理條件。化學家弄清楚需要滿足哪些條件,然後反應就可以非常快地進行,就像製造這種尼龍一樣。

化學是一個廣泛的學科。如果你想了解更多,這裡有一些不錯的資源

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