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什么是分子?As2O3是个啥模样? 精选

已有 12712 次阅读 2013-2-16 12:48 |个人分类:镜子大全|系统分类:科普集锦|关键词:学者| 分子, As2O3

什么是分子?As2O3是个啥模样?
作者: mirror (*)
日期: 02/15/2013 22:35:32

这是回应虞老师《在水溶液中的As2O3里面的一些问题。因为治疗白血病的事情,这个砒霜出了名。砒霜是自古以来有名的毒药,半数致死量是15mg/kg,50kg的人不到1g就可以放到了。比起食盐的350g/L的溶解度来,砒霜在水里的溶解度只有20g/L。但放倒一个人,按需要2g/100mL看,这个溶解度还是足够了。当然比起现代科学时代的毒药来,砒霜还不算猛烈。

元素、原子和分子的说法是中学里导入的。历史上有过原子(道尔顿)和分子之争,最后阿佛伽德罗的分子说被认可。原子是从原始、初始状态思考物质的模式,而分子则是从大往下分割的背景。箭头的指向不同。但是这两个概念之间有个“坎儿”,从单原子分子的说法上可以看出来。还是得叫分子。对应着一般的分子(分子量几千),有高分子、大分子(分子量上万、上百万)的说法。

分子既然是“分”下来的,要紧的是有个“分”的理由。因此,可以认为分子是具有某个特性的同样的微观颗粒。关注的特性消失了,这个“分法”就不能成立、也就没有分子了。

砒霜因为外观是白色霜状粉末(晶体),故称为砒。溶于水后,溶液被称为亚砷酸,的说法是因为低价(3价,As最高可到5价。5价的砷无毒性)。亚砷酸根的结构,是虞老师帖子里说那样。画成那个样子是有观察数据的,所以也是可信的。

与虞老师有分歧的是As2O3是什么样?镜某以为是画不出来,而虞老师则认为
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告诉你,用Gaussian 程序随便可以画出任何一个分子的立体结构。这点,你就不要在我面前装内行了。

其实,镜某也无所谓是什么“内行”,不过就是比一般自以为是内行的人多知道些他们不知道的事情罢了。比如,以前说过,搞蛋白质结构分析的人几乎都认为他们是在做晶体的结构分析。这是个错误的提法。但是不误事儿,也就将错就错了。但是他们做的事情几乎与晶体学没有一毛钱的关系。他们要知道的是分子的结构不是晶体的。他们自己不会搞错,但是“外行人”听到这个说法就容易有误解了。不幸的是如今计算机发达了,搞蛋白质结构分析的人也忘了自己是研究蛋白质分子结构的,总是以为自己是在搞晶体的研究呢:)。

打个比方,分子就是砖头,晶体就是大厦。晶体学的研究是搞大厦结构的,是考虑做办公楼还是居民楼的问题。而蛋白质的结构分析是研究砖头的内部结构。

打住,回到分子的话题上。
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镜某给虞老师留言说:
金属里没有分子的概念可以理解吧?As2O3是个分子式,常态是固体。是固体就要有个说法了。比如说,NaCl是个分子式,但是,作为一个高级的常识,NaCl晶体不具有“分子”,如果硬要说有的话,那个宏观的晶体就是了。同理,常温下As2O3也是晶体,有晶体结构而无分子结构。
对这个说法,有人指责:这个mirror没学过中学化学?连一个是离子化合物,一个是共价化合物都分不清?显然这位客人是不入流的。因为这里在讨论分子及其结构的问题,不是在讨论是什么化合物。

质疑的是虞老师帖中的那个不伦不类的三氧化二砷的结构图。能画出来就可信?中文的维基里精彩的解说不多,但这个分子可以算一个。
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其中这个段落最为精彩:
许多常见的有机物质都是由分子所组成的,海洋和大气中大部份也是分子。但地球上主要的固体物质,包括地函、地壳及地核中虽也是由化学键键结,但不是由分子所构成。在离子晶体(像盐)及共价晶体有反复出现的晶体结构,但也无法找到分子。固态金属是用金属键键结,也有其晶体结构,但也不是由分子组成。玻璃中的原子之间依化学键键结,但是既没有分子的存在,其中也没有类似晶体反复出现的晶体结构。

不知这个条目是何人写的,但是镜某佩服他的眼力,佩服他的物质观。离子晶体结构中无法找到分子!只能找到单位胞。金属晶体也是一样。没有分子?!这是因为没法“分”。作为分子,在晶体学上,一个分子只能占一个整个的位置。不能分子的一部分在A的位置,另一部分在B的位置上。而NaCl,Na的位置和Cl的位置是分开的。不在一个位置上。这就是没有分子的理由。

同样,说虞老师帖中三氧化二砷的结构图为不伦不类的理由是As2O3常温下是个晶体。是晶体的话,就要用单位胞来表达,As的位置和O的位置就要分开,就没有“分子”可言。而亚砷酸根是个官能团,虞老师画的立体图就合理了。虞老师,整明白了么?能整明白么??

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就“是”论事儿,就“事儿”论是,就“事儿”论“事儿”。

是要“横扫”。。。
作者: mirror (*)
日期: 02/16/2013 02:35:42

大家这样关心这个砒霜,镜某也得认真学习一下、深入了解一下这个东西的结构,提防着有人下毒winking smiley

前边说了,晶体没有“分子”。但液体的晶体“液晶”都可以有,带分子的晶体也有,而且是大量的。比如蛋白质晶体就是这样的晶体。

如果是有分子的晶体的话,砒霜的分子什么样?这也是个问题。这个分子一般不是As2O3,而是As4O6(低温,低于7-800C)。因为分子是实在的结构,所以不带“约分”的,不能是2/3=4/6。As4O6的结构是四面体的顶角有4个As原子,6条棱边上有6个O原子。这个集团是个分子,他们结晶时,由对称可以推测必须是正方体。而As2O3结晶时就不是了。因此,如果非要讲究砒霜分子的形状的话,就要写As4O6了。四面体能否切一半呢?理论上可以。但是能否安定就不是人能说了算的了。

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就“是”论事儿,就“事儿”论是,就“事儿”论“事儿”。


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