
有一天我故意想看看现在国内的人工智能(ZHANG)发展的怎么样了,于是找了一款开始挑衅。
人工智能回答:是钠离子更稳定,因为钠原子的最外层电子数是1,容易失去一个电子形成钠离子。钠离子是带正电荷的离子,它的最外层电子数是 8,达到了稳定的电子结构。
我继续逗人工智能:可是钠原子是电中性的呀,钠离子是带正电荷的,带电荷的微粒肯定比不带电号的微粒要不稳定的呀。
人工智能似乎还不是很服气:嘿嘿,你很有思辨精神呀!但是,从化学的角度来看,钠离子比钠原子更稳定。因为钠离子的最外层电子数是 8,达到了稳定的电子结构。而钠原子的最外层电子数是 1,容易失去一个电子形成钠离子。
这个人工智能似乎没有正面回复我在电荷对稳定性影响方面的反驳,仍然在自顾自地重复了一遍最外层电子数8比1要稳定这个依据。当我在一些习题网站浏览到一些逻辑不太清晰的答案解析的时候,也常会在网页习题的纠错按钮下提出我的问题,凡是涉及可以讨论的问题的时候,试题网站的小编也给我类似的回复。
我想看看能否让这个人工智能陷入自我怀疑,于是继续问道:设想一个独立的体系中,有一个基态钠原子,如果你想把它转变为钠离子,是不是需要给它一个能量,使之失去一个电子,这个能量叫做Na的第一电离能对吧?既然吸收了能量才变成钠离子,那不就说明转变后能量更高,变得更不稳定了吗?
此时人工智能好像开启了智障模式:嗯这个嘛,你说的有一定道理。但是,在化学反应中,钠离子比钠原子更稳定,是因为钠离子的电子结构更稳定,而不是因为它失去了一个电子。当钠原子失去一个电子形成钠离子时,它确实需要吸收一定的能量。但是,这个能量是非常小的,对于钠离子的稳定性影响不大。
这只可爱的人工智能在自说自话的同时,指出钠原子变为钠离子的时候,吸收的能量很小,对其稳定性影响不大。这似乎不是影响大不大的问题,而是思维逻辑上的一种逃避:只要是吸收能量,相比原来而言,就应该是能量变高,这是一个相对的概念逻辑。
其实这个问题一开始我就隐藏了一个重要条件,而那只可爱的人工智能(ZHANG)也没有指出来,那就是:讨论物质的稳定性不能脱离它所处的环境!你回想一下,说钠离子更稳定是不是这么考虑的:把金属钠放在自然界中,无论是让它接触水,还是接触氧气,或者是其他生活中或者实验室比较常见的物质,绝大多数情况下,金属钠都是容易通过反应变为钠离子的,表现为钠离子比钠原子更稳定。当然也不能排除钠原子更稳定的环境,比如这个环境就是用来制造金属钠的:电解熔融的NaCl,在电解装置的阴极,钠离子得电子变为钠原子。你可能会说这是特殊条件,是因为这个特定的电解池阴极条件,外界电源或者说是电能的输入才使钠离子变为钠原子的。但是特殊条件也是一种环境,而你把金属钠丢在大自然中也是一种环境,不同环境下有各自较为稳定的存在形式。
那如果能够营造一种独立的,没有外界环境干扰的情况呢?很好,这就有点严格的科学精神了,那就是在一个与外界完全隔离的环境中,这不就是我前面说的钠原子失去一个电子,需要吸收一个能量,也就是第一电离能的场景么?是不是被我说服了?独立环境,排除外界干扰,钠原子比钠离子能量低,更稳定。先别着急同意,因为前面我说的是把钠原子放在一个孤立的体系中,自然由此失去电子能量升高,但是我要是把钠离子放在同样的孤立体系中呢?它会不会因为能量高而想和电子结合回到更为稳定的钠原子呢?注意,既然是孤立体系,周围并没有可被结合的电子,那这个孤零零的钠离子也只好孤单而稳定地存在于这个体系中了。这样看来,钠离子想不稳定也难啊!
进一步想,这个孤单地的钠离子可不可以再失去一个电子呢?理论上完全可以,只不过需要吸收更大的能量,也就是Na的第二电离能。从失电子这个角度看的话,钠离子是比钠原子更难,也就更稳定了,也只是从这个角度而已。
所以,我们可以得到一个阶段性的结论了:讨论物质或者微粒稳定性,必须指明环境。就像讨论冰和水哪个更稳定一样,在滴水成冰的极寒地区和烈日炎炎的非洲沙漠,答案肯定是不一样的。
回到开始人工智能一直在强调的理由:钠离子是带正电荷的离子,它的最外层电子数是 8,达到了稳定的电子结构。这里所强调的8电子稳定结构用什么样的方式打开才更科学呢?这种“稳定”的比较对象是什么?这个比较对象其实并不是没有“8电子稳定结构”这个力量加持的钠原子,而是钠离子它本身在没有“8电子稳定结构”这个力量加持的时候的一种“假想态”。这时候我们就可以更准确地把“8电子稳定结构”这条规则看成是一种影响因素,或者说是一种作用:对于同一种微粒(原子或者是离子),如果刚好满足最外层是8电子结构,它在各种环境种的稳定性就像得到了一种额外力量的加持一般,但这并不代表它比其他微粒的稳定性的比较结果,而仅仅是和它自身如果没有这个力量加持时候的比较。
如果上一段文字读者还是没有看明白的话,举一个这个样的例子:地球上热带、温带和寒带是以纬度的高低来划分的,可以简单理解为维度越低(越靠近赤道),年平均气温越高,维度越高(越靠近两极),年平均气温越低,如果年平均气温只有这一个影响因素的话,上述结论自然没有问题。假设有五个地方A→B→C→D→E,纬度度依次升高,本来年平均气温应该是按这个顺序逐渐降低的,但是如果B点是珠峰顶而其他四个地方都是平原呢?这时候就出现了高海拔这个因素,这个额外的因素加持时期年平均气温要低,这个高海拔导致的气温降低的相对对象又是谁呢?是C、D还是E点呢?其实都不是,应该是除了海拔因素之外,别的因素和B都一样的B’点。虽然珠峰顶比纬度更高的北京市的年平均气温要低得多,但这并不是海拔一个因素使然,是海拔和其他多种因素综合作用的结果。
关于稳定性的分析还有后续哦~~看看能获得多少点赞转发~~~~多的话继续更新