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中学生物理小常识:雪花锡块金刚石

发布时间:2016-06-03 来源:新东方在线 发布人:tusya

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你如果用放大镜仔细观察雪花,就可以看到,它们有的是六角形,有的呈星枝状,还有的是针状、柱状等等,真可谓千姿百态,闪光晶亮(图3-2)。再仔细观察,还可以发现,这些形态各异的雪花,基本上是六角形。这一点我国早在公元前135年的西汉就有人记下“凡草本花多五出,独雪花六出。”曾经有人花了毕生的精力研究雪花,发现有近六千种不同形态的雪花,但却没有见到过五角雪花和八瓣雪花。

雪花为什么基本上是六角的呢?这得从雪花的形成谈起。

雪花是水的一种形态,它是由水汽直接变成的晶体。含有结晶核和水汽的云上升到远远低于0℃的高空后,就会直接形成小冰晶,水分子在这些小冰晶中按照一定的规则排列,不能离开自己应在的位置,每个小冰晶都成为一个正六面体。由于六面体的尖角与水汽相接触,水汽就在尖角处继续结晶。晶体生长的也就最快。于是各个夹角上长出一个个新枝杈,最后形成六角形的雪花。

不同物质形成晶体时,由于分子的排列不同,会形成不同的外形。就是同一种物质,在不同温度等条件下,形成的晶体外形也会不同。下面的故事就是一例。

1867年冬,俄国彼得堡的气温降到了-38℃,这时海关仓库里的一批锡砖突然失踪,放锡砖的地方却堆了一堆灰色的粉末。沙俄军队的锡制大衣扣竟也不翼而飞了。这是怎么回事呢?原来锡砖在常温下是一种形状的晶体,当温度低于-33℃时,锡就会变成另一种灰色粉末状的晶体,使锡砖成为锡灰,这就是所谓的“锡疫”。当温度升高到161℃以上时,锡又会改变成菱形晶体,因为菱形锡晶体很脆,所以又叫做“脆锡”。

金刚石和石墨具有截然不同的物理性质,经济价值又十分悬殊,可是它们却是同一元素──碳组成的,只不过是结晶形式不同而已。1799年,法国化学家摩尔沃曾把一颗金刚石转变成石墨,1962年,人们在1500℃以上的高温和很高的压力下,把石墨变成了金刚石。


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