为什么食盐颗粒是立方体

本文解释食盐颗粒呈立方体,源于内部氯化钠由钠离子、氯离子按规则堆叠;介绍晶体广泛存在,列举常见晶体,古人早有观察,指出晶体本质是内部微粒规则排布而非外形,举例玻璃非晶体、金属为晶体等。

为什么食盐颗粒是立方体

为什么食盐颗粒是立方体

食盐颗粒看上去是立方体,这与它的内部结构有关系。食盐的化学成分是氯化钠,内部包含氯离子和钠离子两种离子。我们可以将这两种离子看成两种不同的积木。食盐颗粒就是由这两种积木严格地按照一定的规律搭建起来的:每个氯离子的前后左右以及上下的6个方向上连接6个钠离子,同样,每个钠离子在这6个方向上也连接着6个氯离子。无数个离子如同搭积木一般按照这个规则堆叠起来,就形成了立方体的食盐晶体。

自然界中的固体物质大多数是以晶体的形式存在,常见的晶体包括紫蓝色宝石(紫水晶)、红糖晶体、重晶石(一种钡矿石,主要成分是硫酸钡)、胆矾(硫酸铜),此外还有钻石、宝石、水晶、工业生产中的矿石原料、不起眼的沙石泥土、飘浮于大气中的冰晶颗粒……晶体无处不在。

人们对于晶体的接触和认识相当早。在古时人们就注意到晶体的一些特点:汉代《韩诗外传》记载"凡草木花多五出,雪花独六出";明代李时珍《本草纲目》石部第10卷提到北宋《图经本草》对石胆的描述,称其"大者如拳,小者如桃栗,击之纵横解,皆成叠文",这都说明古人对晶体观察仔细,注意到其独特的形状和类似人工的棱角或平面,这是人们对于晶体的最初认识。

直到20世纪初,科学家借助X射线技术,发现晶体中的分子或离子并非随意地堆叠在一起,而是严格遵守一定的规则重复地排布。晶体内部微粒的排布规则有很多种,晶体独特的外形正是它自身内部微粒排布规律在一定程度上的体现。所以物体是否为晶体的标准应该要看其内部微粒是否完全地符合一定排布规律,而不是简单地通过外形和透明度等特征来判断。

玻璃的主要成分二氧化硅是以一种无规则的网状结构排列的,所以玻璃不属于晶体。在很长的历史时期内,人们往往认为外形规则和透明的物质才是晶体。实际上很多看似不透明或者没有规则外形的物体其实也是晶体,例如常见的金、银、铜、铁属于金属晶体,由于金属原子之间的金属键没有方向性,所以金属晶体往往具有良好的延展性,比较容易锻造成各种形状;反而一些看似晶莹剔透的物体却不是晶体,例如玻璃、松香、塑料等都不是晶体。