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这样高的压力对于能否把下沉的船保持在水中没有任何影响。从各个方向对船所施加的压力是相等的,向下的压力和向上的压力几乎完全相等,因此十分明显,不管压力怎样增大,船还要继续下沉。
但还有另一个因素。压力能压缩水,并增加水的密度。水的密度是否能变得非常高,以致这种高压使得沉船停止下沉,而悬浮在密度较大的深海中呢?
不!压缩效应是非常小的。甚至在每平方厘米1。1吨的压力下,水的密度仅由每立方厘米1。00克上升到1。05克左右。如果一个固体的密度为每立方厘米1。02,那么,它确实会沉到水下去,并在约4。8公里深度处被浮力止住,不再进一步下沉。然而,普通结构材料的密度大大地大于1。05。铝和钢的密度分别为每立方厘米2。7克和7。8克。金属船会一直沉到最深的海底深渊,丝毫没有上浮的机会。
但假定海洋还要更深,那么,一根铝棒是不是会达到最大的深度而不再下沉呢?回答仍然是:“不会的!”
如果海洋大约深67公里(而不是最多11公里深),洋底的压力就会上升到每平方厘米约7吨,水的密度则上升到每立方厘米约1。3克。然而,在这个时候,水已不再是液体,而会转化成一种称为“冰Ⅵ”的固体物质(冰Ⅵ的密度大于水,而“冰Ⅰ”——普通冰——的密度则小于水)。
困此,铝和密度大于每立方厘米1。3克的任何其他物质,只要海水是液体,就会一直在海里继续沉下去,最后停落在普通海底或冰Ⅵ的固体表面上。液体水的密度决不会大到足以浮起固体铝,更不用说固体钢了。
第82节
电子处在围绕原子核的一些称为“壳层”的同心球上。对每个元素来说,每个壳层上都有固定数目的电子。当最外面的的壳层上有8个电子时,这种排列特别稳定。
不过,假定一个元素有这么多个电子,以致当其中的8个被安置在某一个外壳层上时,还有少数几个多余的电子必须安置在一个更靠外的外壳层上。这少量最外层的电子(带负电荷的)只受到位于原子中心的带正电荷的原子核的微弱控制。
最外面的这些电子很容易转让给其他原子,因此,原来那个原子现在所剩下的就是最外面壳层上8个电子的稳定排列。
化学反应关系到电子的转移,因此,一个容易失去一个或多个电子的元素,会容易地发生电子转移的反应,这种元素就是“化学上活泼的”元素。一般来说,超过8个的电子数目越少,它们越容易转移:那个元素就越活泼;因此,最活泼的元素,就是电子数比8多一个的那些元素,也就是只有一个电子位于最外面壳层上的那些元素。
举例来说,这样的元素有钠,它的电子排列在三个壳层上(2,8,1);还有钾,它的电子排列在四个壳层上(2,8,8,1)。
电子的内壳层趋向于把最外面的那个孤零零的电子与带正电荷的原子核隔离开来。中间的壳层越多,原子核对最外层的电子的控制越弱,因此,这种电子也越容易转移。因此,钾比钠活泼,铯(2,8,18,18,8,1)更加活泼。
比铯还更活泼的是钫(2,8,18,32,18,8,1),但一次只能研究它的几个原子,甚至连它的最稳定的同位素的半衰期也只有21分钟。因此,铯是最活泼的稳定金属元素。
现在假定一个元素所具有的构成最外面壳层的电子数太少,不够8个。这些原子趋向于接受若干个电子来凑成必要的8个。因此,它们就容易发生化学反应,因而是很活泼的。
一般来说,凑成8个电子所需要的电子数目越少,接受电子的趋势就越大。因此,在这类元素当中,最活泼的元素就是原子最外面壳层上含有7个电子的那些元素,它们仅仅需要一个电子就可以凑成8个电子。
举例来说,这样的元素有氯,这种原子的电子排列为2,8,7;还有溴,它的电子排列为2,8,18,7。
在这样一些元素的情况下,原子核的吸引力越强,把那个失去的电子拉过来的趋势越大。电子的内壳层的数目越少,原子核周围的隔绝作用就越小,那个原子核的拉力就越大,而元素也就越活泼。
在这种类型的元素当中,电子壳层数目最少的是氟,它的电子排列为2,7。因此,氟是一切非金属元素中最活泼的。
第83节
与其他元素难以发生化学反应或根本不发生化学反应的元素称