科学汇钱报成长营走进水博馆,多少个水分子

钱江晚报·小时新闻记者陈素萍

图片来源:视觉中国

转眼,一周又要过去了。但即将过去的3月22日至28日这一星期,可是有“名字”的:第三十四届“中国水周”。同时,3月22日,本周一还是第二十九届“世界水日”。

在日常生活中,水是再普通不过的物质了。但熟悉的东西,人们却未必真正地了解。

上周日,我们钱报“成长营”开展了一次线下活动。由钱江晚报、浙江同济科技职业学院、中国水利博物馆联合发起,22组亲子家庭走进中国水利博物馆,参加了主题为“树节水意识,学水利知识”世界水日活动。

活动中,家长和孩子们参加了“亲水课堂”、中国水利发展史、水质监测实验、节水普法知识竞答四个子活动,以这样的方式认识水。白马湖小学一年级的何弈璁说:“我学到了地球上有71%都是水,但淡水很少,所以我们要节约用水。”

小水滴,大世界!今天,结合这次线下活动,我们邀请了活动合作方全国水利职业教育示范院校、全国文明单位浙江同济科技职业学院的曾洪学老师、张晨辰老师和顾鹤南博士,结合他们在教学中对水资源、水环境、水文化以及水利工程的深入研究,一起来聊聊关于水的那些事儿。

一滴水至少由21个水分子组成

初中化学课上,老师们讲过,水分子由两个氢原子和一个氧原子构成。听上去,水的分子结构似乎很简单。可要在显微镜下真正看到水分子的结构,并非易事。

在化学元素周期表上排第一的氢,它的质量和尺寸都非常小,就像是一个“隐形”的原子一样,想在显微镜下捕捉到它并为其成像非常困难。

“水的结构如何”,曾被《科学》杂志列为本世纪个最具挑战性的科学问题之一。现在,科学团队已经可以在实验室里观测并拍摄到单个水分子的内部结构,能够看到氢原子和氧原子在水分子里是如何排列的。

我们的世界充斥着从“量变到质变”涌现出的特性。古希腊哲学家欧布里德在公元前4世纪提出了一个沙堆悖论:如果有一堆沙土,拿走一粒沙子,剩余的还是一堆沙土;可是如果一直不停地拿走,到最后只剩下一粒沙子时,它还是一堆沙土吗?

同样的问题也可以用来追问我们的生命之源——水。一滴水大约为0.05毫升,约10万亿亿个水分子。半滴水0.毫升,5万亿亿个水分子。那么,半滴水还算一个水滴么?如果半滴水算,那半滴水的半滴呢?如此细分下去,终点将是一个水分子。那么,一个水分子能算是一滴水么?如果不算,那最少要多少个水分子才可称为一滴水?

年12月,发表在英国皇家化学会旗舰期刊《化学科学》上的一项研究,报告了答案:米兰理工大学的科学家发现,21个水分子组成的分子团,与宏观的一滴水的光谱基本吻合。也就是说,最少需要21个水分子才可以组成一滴水。

21个水分子组成的纳米尺度下的一滴水,在一定程度上具备宏观上一杯水的特征。

从极小到极大,现代科学



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