從甲烷到31烷(科學三階段第一課)

石油,一直是關乎人類生存與發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源。老一曾經(jīng)在辦公室神侃時提到,許多作為衣料的滌綸纖維等,都是石油冶煉過程中的衍生物。當時覺得很神奇,但并沒有去深入了解,“知道”的范圍擴大了一點,而已。直到這節(jié)課龐老師給我們畫了個表現(xiàn)石油煉制過程的蒸餾塔。

原油的主要成分是碳和氫。

最先被提煉出來的是甲烷(CH4),甲烷很輕。除了甲烷之外還有乙烷,丙烷丁烷……我們是以天干地支為之命名的。英語世界對這類物質(zhì)命名比較簡單粗暴,其中含有多少個C原子就稱為多少烷。比如我們的丁烷,人家稱為4烷,辛烷=8烷,依此類推。甲烷氣體分子是一坨,碳原子四周平均分布4個氫原子;乙烷則是將右邊的氫換成碳,然后上、下、右邊各一個氫。再往后就簡單了,除了兩頭的碳有三個氫原子,中間的碳只有上下兩個氫原子。烷烴越往后分子式就呈長條狀,毛毛蟲似得,不過整體結構非常漂亮整齊。比如石蠟(31烷),分子式為CH3(CH2)29CH3,一目了然。我們通常在加油站為汽車所加汽油是5烷到10烷,品質(zhì)有所不同。蒸餾塔中最后出來是石蠟(31烷),不能作為燃料使用的下腳料還可以用來鋪馬路,就是大家熟悉的瀝青。

氫原子滿員的情況下叫烷,少一個氫原子,形成一對雙鍵的叫烯,比如作為水果催熟劑的乙烯(H2C=CH2),作為保鮮膜材料之一的聚乙烯和顏料的主要成分丙烯;再少一個氫原子,就叫炔,比如燃料之一電石,就是乙炔(H C三CH)。烷、烯、炔統(tǒng)稱為烴類,都可以作為燃料,燃燒之后生成水和二氧化碳;如果燃燒不充分,則會讓鍋底變黑。

石油提煉依次得到的產(chǎn)品是:瀝青、燃料油、石蠟、潤滑油、重油、柴油、煤油、汽油、石油氣、塑料等。(百度)

最有意思的部分記錄完畢,接下來就是流水賬了。

1、學習科學需要厘清各種概念,比如從小到大都在用的“速度”一詞,很多時候其實表述的僅僅是速率。速度的準確含義是路程除以時間,按照這樣的標準,爬樓與坐摩天輪的速度為零,因為沒有發(fā)生位移。

2、分數(shù)的概念,分母大于分子的叫真分數(shù),分母小于分子的叫假分數(shù),分母分子相等的化為整數(shù)。

3、共價化合物,表示兩個原子拉電子的能力差不多。化學鍵如果不帶電則表明其形成了穩(wěn)定的分子模式,帶電則屬于各種根類,如碳酸根,磷酸根,硫酸根等。原子當中質(zhì)子不動,電子跑動帶電。但H2O當中氧原子最外層4個電子并非處于同一軌道,而是S層2個,P層2個,而氫原子只有1個電子,且靠近質(zhì)子,根據(jù)庫侖定律,2個氫原子相互之間的吸引力比氧原子對其的拉力要大一些,雖然氧原子有8個質(zhì)子,但其最外層電子處于P軌道,因此水分子的形狀像米老鼠的腦袋一樣,兩個氫原子被壓到頭頂。單獨的氫原子在自然狀態(tài)下是不存在的,它們總是會跟自身或者其他原子結合產(chǎn)生氫氣分子或者水分子,達到穩(wěn)定的狀態(tài)。

4、氧氣分子屬于共價雙鍵,相互利用。甲烷當中的氫原子每人貢獻一個電子,得到一個電子,皆大歡喜。二氧化碳三個原子24個質(zhì)子,需要24個電子才滿足需求,但最外層只有16個,只能共價雙鍵;又因為什么“價鍵互斥理論”讓雙方勢均力敵,只能形成長條狀(這個理論不知道啥意思,此處存疑)??傊右恢碧幱谶\動狀態(tài),平移,跳躍,騰挪……

5、金屬鈉與氯氣反應實驗。氯氣是有毒的黃綠色氣體,金屬鈉太活潑,只能存放在煤油當中。切下一小塊鈉放入氯氣瓶中,滴入一滴水將包裹著鈉的煤油沖開,只需要鈉露出一點點,就會與氯氣發(fā)生劇烈反應,發(fā)出強光,生成氯化鈉(食鹽)。但我們?nèi)粘J秤玫柠}并非這樣制作,而是過濾或者蒸發(fā)產(chǎn)生的井鹽或海鹽。這個實驗讓兩個不穩(wěn)定的原子通過得失電子變成離子的方式結合到一起,正負電荷中和,形成穩(wěn)定的分子模式。(這周帶安安做一個氯化鈉結晶的實驗)

6、人體骨骼的主要成分是磷酸鈣(Ca3(PO4)2),三個鈣原子與磷酸根結合,鈣處于分子最外層,通過搭建分子模型能夠很直觀地感受到鈣原子為何特別容易流失。因此,人人都需要補鈣(這不是神棍或者做廣告,事實如此)。

7、元素周期表兩端的元素相結合一般會形成離子化合物,因為電荷的作用,形成的都是緊密穩(wěn)定的固體,如氯化鈣,氯化鈉等等。而共價化合物一般都是氣體或者液體,如水,氧氣氫氣等。

8、烹飪化學是我想學的,因為只要掌握好質(zhì)量,時間和溫度,就能加工出美食來,這么好呢!

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