第4章　单质

保罗叔继续讲述着他所知道的知识：“现在我们回头去看那种名叫硫化铁的黑色粉末。化学家能够用一种复杂的方法将它还原成铁和硫黄。然后面包被火分解，主要成分是碳，那么碳、铁、硫这些物质又是由什么组成的呢？现在我就把科学家们的研究结果告诉你们两个：无论他们多么努力，无论他们用什么方法，碳、铁、硫依然还是碳、铁、硫，并没有产生其他的物质。”

喻儿对此话表示反对，说道：“不对哦，我认为硫黄可以分解成别的物质！如果将硫黄放在火上，不是可以发出蓝色的火焰和那些刺鼻的味道吗？我想这些气体都是从硫黄中分离出来的，它的性质和硫黄不同，能够让人咳嗽。但是，就算你再怎么闻硫黄，也不会咳嗽的。”

“我想你是对我的话有些误解。硫黄可以和其他物质化合，但是并不能分解。你说的那些呛人的气味是硫黄化合得到的，就和硫化铁一样。其实，每种物质在燃烧时都会和空气中的另一种物质化合，硫黄也是如此，于是生成了呛人的气味。”

“也就是说，这种气体比硫黄更复杂咯？”

“对。”

“那么这种气体就是由两种物质化合成的，一种是硫黄，另一种就是叔父刚才说的看不见的气体，然后硫黄就是只有硫黄自己？”

“一点没错。不管你用什么方法，始终是无法将硫黄像硫化铁和面包一样分解成其他东西的。正是因为这一点，我们将硫黄称为‘单质’，也就是说这种物质无法再分解了。水、石头、空气、动植物等都不算是单质，都可以继续进行分解，于是只能叫作物质。这一点，我希望你们两个能够记住。”

“和硫一样，碳和铁也都是单质，理由和硫黄是一样的。化学家曾经做过精密的实验，将自然界中几乎所有的物质都囊括了，实验过后发现那些无法被继续分解下去的‘单质’一共有九十余种。这只是初步研究后得出的结论，以后也许还会有更多的‘单质’。我们提到的碳、铁、硫就是这九十余种的其中之三。”

爱弥儿问道：“叔父，你要将这些都告诉我们吗？”

“当然不是全部，我只说其中几个重要的。大部分的单质和我们并没有直接关系，并且我们也得不到试验品。当然，其实除了碳、铁、硫这三种，你们自己应该还知道很多种。”

爱弥儿非常好奇地问道：“我也知道？我觉得我还没那么聪明呢。”

“不，你的确知道很多种，只是你之前不知道它们不能分解罢了。其实，你们自己所了解的比你们想象的要多得多，只需要我帮你们梳理一下，你们就会发现很多有趣的东西。当然，这些都只依靠你们自己，我并不会直接灌输什么。现在我告诉你们一个信息：‘我们一般将某些东西称为金属，它们大部分是单质。’”

“噢！那么也就是说，金、银、铜、锡、铅等这些都是和铁一样的单质咯？”

“虽然你说的都没错，但是我想你可能忘了一种很常见的金属单质。你再仔细想想，给你个提示：印刷厂图版。”

“印刷图版……哦！是锌吧？”

“正确！当然，你刚才提到的所有这些金属并非全部，你没有提到的还有很多。其中某些金属的性质非常奇特，同样也不会用来做一般的用途，所以还是等有机会了再和你们讨论这些，现在我要说的是一种同样比较常见的金属，这种金属和我们刚才提到的都有一些区别，它是液体，和融化了的锡非常相似，并且它的颜色和银相同，被装在玻璃管里充当寒暑表，高度随着温度的变化而变化。”

“叔父说的，是水银吧！”

“没错，是水银。它的学名叫汞，水银这个名字很容易引起误解，虽然颜色类似银，但是性状和银就差远了。”

“水银是和金、银、铜、铁等一样，也是金属吗？”

“是的，不过水银的特点和这些金属有一处不同，在常温下，就算是在冬季，它也是液体的。要知道，想要得到液体的铅需要用炭火烧，想要得到液体的铜或者铁就必须用高温火炉，这就是水银特殊的地方。不过，如果将水银降温，它也会成为固态，就和银一样。”

“那样就可以用来做货币了吧？”

“可以是可以，不过，只要装起来就会化掉了。”保罗叔继续说道，“金属之间的颜色差别很小，汞和银是银色，锡稍微暗一点，铅则更暗，然后金是金色，铜是红色，其他金属比如铁、锌等都是灰白色。它们无一例外都是闪闪发光的，是有光泽的，如果将它们擦拭干净就更是如此了。不过，这并不是说所有有光泽的都是金属，有一些石头或者昆虫的翅鞘同样是有光泽的，但它们却并非金属。”

“除了金属，我们提到过的硫和碳都是单质，你们也看到了，它们没有金属光泽；还有一些单质，同样是我们之前提到过的，它们存在于空气中，是一种无色透明的气体，这些和金属截然不同的单质被称作非金属，它们的种类并不算多，目前只发现了22种，其中还有几种人们一般听不到见不到的，不过不管是哪一种，都背负了沉重的化学任务。我们周围的东西大多是由非金属构成的，大自然也像建筑需要砖石一样需要非金属，而这些非金属中有一种是我们维持生存所必需的，叫作氧，不知你们听过没有？”

爱弥儿道：“从没听过……这名字好奇怪！”

“那么，氮和氢呢？”

“也没有听说过。”

“这些都在我的预料之中。现在我来告诉你们，氢和氮这两种非金属都是气体，它们的作用并不小，只是完成工作的时候非常隐蔽，我们并不会注意到它们。”

“加上刚才的氧，这三种气体都是无色且透明的，所以我们无法发现它们；不仅如此，它们还会隐藏在一些化合物中，如果不用那些科学方法是无法得知它们的存在的。正因为这些原因，你们对它们一无所知也就是很正常的事情了。”

“这些物质非常重要？”

“没错。”

“比黄金还重要？”

“各自有各自的属性吧，黄金自然有用，可以代表价值，铸成货币后可以流通，作为贸易的媒介。不过，就算地球上的黄金都没了，那也并非什么严重的问题，仅仅是让银行周转困难，商情有些混乱罢了，并且我们还可以找一些其他的金属去替代，慢慢恢复这些混乱。不过，如果没有了氧、氢、氮这三种之中的某一种，比如氧，那么地球上几乎一切生物都会灭亡，地球将变得死气沉沉。这种后果相比银行和商人们的烦恼，自然要严重得多。”

“所以，对于当下的整个社会来说黄金并没有承担太大的任务，就算真的没有了，也只不过是一些相对而言的小风浪。不过我刚提到的氧、氢、氮这三种非金属气体却非常非常重要，缺少了任何一种都会使自然界失衡，我们在地球上生活也将成为不可能。当然，除了这三种气体，碳的重要性丝毫不会低，加上前边的三种，这四种物质就是生物不能缺少的物质。”

喻儿说道：“叔父，能不能给我们讲讲你刚才说的氧、氢、氮这三种物质呢？”

“这正是我接下来要说的。不过这说来话长，我想还是先跟你们说说另一种必须了解的非金属吧。现在给你们一个提示，这种物质存在于火柴头上，覆盖着一层蜡，摩擦就会被点燃。如果将它单独拿出来点燃，会发出淡色的光。”

“哦！是磷！”

“说得对，我提到的就是磷，它也是非金属的一种。那么现在，我们来总结一下我之前提到的所有内容吧。自然界目前发现的有90多种单质，一般是由外观区分金属和非金属，金属一般有金属光泽。现在我提到过的金属一共8种了，有金、银、铜、铁、锡、铅、锌、汞；当然，还有一些是必须知道的，我以后再说。现在人类所知的金属总数已经达到了70种，非金属则有22种[1]，它们大多没有金属光泽。我曾提到的非金属有氧、氢、氮、碳、硫、磷这6种，其中前3种是无色的气体。”

“我还曾提到，单质都称为‘元素’，就是能够生成其他物质的，无法再用化学方法分解的最原始的物质。”

喻儿说道：“保罗叔，我曾在一本书上看到过，说自然界的元素只有四种，分别是土、空气、火、水。”

“这种说法只存在于古代，古代的人们对这些并不了解，所以才有了这样一种错误的看法。因为古人的技术比较落后，他们的确无法分离土、空气、水和火，他们就认为所有的物体都是这四种物质构成的。但是如今科技发达，这四种物质已经无法再称为单质或者元素了，我现在就跟你们解释一下。”

“首先，火应该被称为热和光，它并不是实体的东西，所以并非单质。单质都是可以衡量的物体，比如一立方米的氧，一千克的硫等，但是我们并不能说一立方米的热，一千克的光，就像我们用秤去称声音一样，根本是行不通的。”

喻儿听后笑道：“一斤F高半音，一斗E低半音，的确挺有意思。”

“至于音调无法被称量，是因为它本来就只是一种波，是从音源传到我们耳朵中的一种能量，热和光同样是能量，不过我们对这些就说到这里，因为详细地介绍它们实在很费时间，并且这也并非化学要研究的问题，还会让我们把化学本身给忘掉。现在说一下结论，热并非元素，因为它并不是物。”

“其次，空气和刚才提到的火不同，它是可以称量的，这一点我想你们之前都不会想到吧，这一点在你们接触物理学之后就会知道了。当然，虽然它可以称量，但是它同样并非单质，而是一种混合物，是由好几种单质气体混合而成的，其中含量最多的就是我们曾提到的氧和氮。这一点，我们可以用实验来证明。”

“再次，水也不是单质，不是一种元素，之后我可以给你们证明它是氧和氢的化合物。”

“最后，土指的是组成地球固体部分的物质，它是由砂、泥、岩石等矿物混合而成的，可以说是混合物，不可以说是单质，更不是一种元素。我们从土壤中可以得到很多种金属和非金属，就目前来看，一切单质都可以从土壤中获得。所以，古代所谓的这四种‘元素’在今天看来都并非单质，也并非元素。”