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VOL:50期

分子模型紙積木

元素城堡週期表設計/吉田英一

讀完這一期的封面故事〈元素城堡──週期表〉,有沒有讓你覺得眼花撩亂呢?元素的種類真是太豐富了,每一種都不一樣,有些卻又彼此相似。更有趣的是,目前已發現的118種化學元素,還各自有著不同數量的「手」,可以和其他原子牽手,形成各式各樣的化合物!

以最常見的「氧」來說,一個氧原子有兩隻手,當它兩手各自牽著只有一隻手的氫原子時,就形成了水(H2O),牽起的手就稱為「化學鍵」;除了和不同元素的原子牽手外,氧原子也可以跟氧原子牽手,兩兩相牽,形成具有「雙鍵」的氧氣(O2)。

另一個常見的元素「碳」,具有四隻手,可組成的化合物種類就更多了。光是兩個碳搭配氫的組合,就可形成乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)和乙炔(C2H2)三種化合物。為什麼一樣是兩個碳牽手,但這三種化合物的氫原子數量卻不一樣呢?原來,碳和碳之間不只可以用一隻手相牽,還可以用兩或三隻手。乙烷的雙碳都只伸出一隻手,所以每個碳會剩下三隻手可以牽著氫原子;乙烯的雙碳各伸出兩隻手,形成雙鍵,所以每個碳剩下兩隻手牽氫原子;而乙炔的雙碳則伸出三隻手相牽,形成三鍵,每個碳只剩下一隻手牽氫原子。兩個原子間相牽的手愈多,原子間的距離也會愈短、愈緊密。

了解原子的牽手規則後,你就可以自己動手,利用〈分子模型紙積木〉的組件,試試看可以組出幾種化合物呢?