(6)三氧化碳
学校的生活愉快忙碌,转眼就到了周末。中午在食堂,鸣萱收到融老师的信息:“下午5点半,王叔叔的车在出校门左手一公里超市停车场。”鸣萱顺便通知了尚麦。
傍晚,两个高中生随尉工、卓律师回到了绿墅,相互问候之后,大厅里充满了欢声笑语。
“卓律师”融老师想起卓律师应该还在普仁医院上班,刚要问,看到两个学生在跟前,话又咽了回去,律师看到了融老师的表情变化眨了眨眼睛。随即举起手拿出了两袋料理:“怕两个孩子在学校吃习惯了,这是半成品的料理加热就可以解解馋。”
鸣萱:“地球人的料理清淡,好吃。”卓律师:“应该是日本的料理。”尚麦:“是的,太好吃了,就是肚子设计太小了。我还想吃一份,发现食物已经到喉咙管了。”大家听了全都哈哈大笑。
随后,两个中学生介绍了学校、老师和新结交的朋友。
鸣萱:“有个事情我要说一下,地球人同学都有一部手机,他们拿着手机看信息与家长、同学联系,我们的上网、联系都在眼睛里,比他们的要好一百倍。但是显得与普通人不一样,我怕引起怀疑。”
教授:“哦,这个提醒很重要,尉工,给他们每人买一部,好与同学联系。”
尉工:“是的,星期天下午我们早一点过来,让他们自己挑选喜欢的样式。”
天色已晚,尉工、卓律师起身告辞。
喜欢热闹的尚麦问:“教授,王叔叔和周阿姨可以住在这里啊。”
教授:“他们两人负责十个小组对地球人的联络、资料。日本的、中国的、朝鲜、韩国的忙得很,贵客难留啊。”尉工向教授使了个眼色,卓律师轻轻拍了拍尚麦的肩膀,离开了绿墅。
融老师加热了一些食物,两个学生美美地吃了一餐。在学生享用美食时,教授和融老师收到卓律师发来的信息“在医院工作三天就已经完成任务,做满五天试用期,已经辞职,勿念。”
教授播放了一曲日本轻音乐《邮政马车》,在轻松愉快的气氛中各自安歇。
早上,教授在自己的书房给绿星网写报告(博客),融老师和鸣萱在后院欣赏蓝星的植物。尚麦在餐桌两手扶着三本翻开的化学书(初三上下册和高一)还有别的资料,对照阅读,圆圆的脑袋左右晃动。
“怎么样?自学还是有点费劲吧?”不知什么时候融老师轻轻来到旁边问道。
“还好,就是化学有点麻烦,我化学的基本定义、化学方程式都没有学,直接学高中的有机化学就有点不知来历、摸不着头脑。现在已经初步厘清了。”
“效率很高啊!一个星期就上路了。”
“我记熟了元素周期表前26位元素,搞清楚了化学方程式,就是氧化、还原反应还有点模糊。”
“元素周期表只要记住前18位元素就够了,以后学化学专业就纵向记忆几条就行了,关键是理解,其实不记也行,不过记住了用起来方便些。”
“老师:我有个问题,学校化学老师的回答我还是不满意。”
“哦,说来看看。”
“燃烧是氧化反应的一种形式,碳与氧不充分燃烧可以形成一氧化碳,一氧化碳燃烧可以形成二氧化碳。是吧!”
“不错。”“我就想:二氧化碳也是由碳和氧组成,碳和氧都可以燃烧,为什么二氧化碳就不能继续燃烧成个三氧化碳、四氧化碳,反而还可以作灭火剂?我把这个问题问高乔。”
“高乔是谁?”
“化学课代表,我的好朋友。”尚麦接着说,“高乔觉得我的问题有道理、也答不上来,我们就去问化学老师。宫泽老师说‘燃烧后熵增加、焓减少了。没有焓就不能燃烧成三氧化碳。’我对这个答案还是不理解、不认可。”
“为什么不认可呢?”
“什么是焓?”尚麦:“我感觉像是化学里有魔法,为什么碳有焓,氧有焓,燃烧成二氧化碳后焓就没了?熵就增加了。”
“宫泽老师还说‘自然界没有三氧化碳、四氧化碳。你们上大学就知道了。’”
尚麦:“我也觉得自然界可能是没有三氧化碳、四氧化碳,但是没有的原因不应该是熵、焓。”
“为什么呢?”翰教授不知什么时候来到,发出了询问。
“我想,科学应该是讲道理的,不能是你说它有就有,你说它没有就没有。如果把二氧化碳分成了碳和氧、就都有焓了,这焓是哪里来的?再说科学应该有定量,氧的焓是多少?一氧化碳的焓是多少?它们是怎样变成零的?”
融老师:“自然界确实是没有三氧化碳、四氧化碳,没有的原因不是熵和焓。没有的原因是物质的定组成决定的,二氧化碳就是定组成。你说把二氧化碳分成碳和氧这是不容易做到的。你已经熟悉了元素周期表吧?元素的周期是几?”
“8啊!”
融老师:“元素原子的价电子,从1到8是一个周期。外电子数是8的惰性气体化学性质十分稳定。这是大自然告诉我们:核外电子数达到8个就达到稳定状态。”
教授:“二维平面能把球体分为2;三维空间能把球体分为8。核外均布8个电子就达到稳定状态。只要8或8的整数倍,其他任何整数都不能在球面均布。”
融老师:“在化学实验中,不同元素的物质较易发生的化学反应一般都是使生成物的共有外电子数之和达到8或8的整数倍,组成新分子,达到稳定状态,如:二氧化碳CO2、水H2O等。分子共有的8个价电子就能够在分子表面均布并稳定运转,满足原子核各面对电子的需求,因而不需要电子有很高的速率。所以形成稳定状态的氧化反应,总是放热反应;核外电子总是降低速率、辐射能量。”
尚麦:“我知道了,碳和氧燃烧形成了二氧化碳,使共有的外电子数之和是16正好是8的2倍,放出了热量,降低速率,达到了稳定状态,就不能继续氧化、继续燃烧了。”
融老师,翰教授露出了满意的微笑。
“这与焓、熵完全无关啊!”鸣萱若有所思的说。
教授:“是啊!焓、熵听上去很高深,实际上只是编造了两个新名词,是一个唬人的包装。教科书上只有焓、熵的增加、减少,从来就没有量化、不具备科学量化属性和单位。地球上的学者由于受到电子云和测不准理论的束缚,研究不能涉及核外电子的线路、速率,所以只能够想出几个新名词。”
鸣萱:“研究怎么能定立禁忌呢?”
教授:“在科研当中,锦上添花容易、离经叛道得到认可的确很难。”
融老师:“我把尚麦的问题梳理一下:为什么会有燃烧?从电子运动的观点来看,燃烧是因为氧气的核外电子的速率很高,当氧与核外电子的速率较高的燃料原子结合(氧化反应)时,生成物达到稳定状态,双双降低速率、跃迁,并辐射出电磁波,宏观的表现就是发热、发光。”
尚麦:“把燃烧跟电子的运动、个数、速率联系起来,就好理解了。”
融老师:“碳和氧结合,在氧气不充分的条件下,形成一氧化碳。这时它们的核最外层电子之和是10,核外电子速率仍然处在较高的状态。如果氧气充分,则进一步反应,发热发光形成二氧化碳。其核最外层电子之和是16,达到最稳定的状态,大部分的能量以电磁波的形式向外辐射,电子速率维持在一个最低、最稳的状态。不可能再有降低电子速率的反应、即不可能再有燃烧,这是分子组成的制约,所以也就不会出现三氧化碳、更不会出现四氧化碳。”
尚麦:“这我就口服心服了。”
教授笑着说:“服了,疙瘩解开了。你是不是想把这个答案告诉高乔?”
“有点想,”尚麦弱弱的说,“是不是违反纪律?”
教授:“你要是不对好朋友讲,会难受的。你可以简单地告诉结论,说是你自己想的。重申一遍,不能提及我们这里。”
“那不是贪天之功,我不干。”
“那就说是偶然在网上看到的,然后就找不到了。”教授:“这个答案虽然不是你给出,但是你能够提出这个问题还是很不错的,这就是自学的好处。”
尚麦:“自学不难,我现在喜欢自学了。”
教授:“好吧,我和融老师给你们做点吃的。你和鸣萱到后院去玩一下。”
鸣萱:“我想跟老师学一下做日本料理。”
融老师:“我也是在网上现学现做。”
尚麦:“我还得补功课。”
教授:“行,你们各干各的,悉听尊便。”
呼吸问题
午餐后,四个人来到后院享受春天的太阳,看看庭院中的植物。
“放出能量,获得能量。”鸣萱自言自语。
突然说道:“我知道了!上次我们讨论,人和动物为什么要呼吸。”
尚麦着急大声说道:“我也知道了!我说、我说!”
“女士优先,鸣萱说。”教授沉稳地说。
鸣萱:“我原来想,人和动物呼吸,吸入氧(气)、又呼出了氧(二氧化碳),吸入两个氧、又呼出两个氧,还搭上一个碳,不合算。”
尚麦急忙插嘴:“是电子的速度,是能量……”教授用手势止住尚麦。
鸣萱不紧不慢地说:“早上,融老师说燃烧是剧烈的氧化反应,发出了热和光,剩下的是低能量的二氧化碳。呼吸中,动物吸入的是核外电子速率极高的氧气,与体内的碳进行缓和的氧化反应,形成电子速率最慢的二氧化碳,呼出体外。动物吸入氧气的核外电子的速率比二氧化碳的速率要高得多,吸入高速的电子、呼出低速核外电子。人和动物在呼吸中所获取的就是这高、低的核外电子速率之差——能量。”
融老师:“完全正确。从原子个数看、从原子量来看动物的呼吸确实是亏了,不探讨核外电子的速率、不研究电子运转携带的能量,这个账永远也算不过来,永远也给不出令人信服的答案。”
教授:“一般人每分钟呼吸约8升空气,一升空气含的氧气氧化成二氧化碳、约能产生2000焦耳的能量。一分钟60秒,2000×8/60≈267(瓦),也就是说人在平常的呼吸中获取了267瓦的能量。相当于时时刻刻不舍昼夜的开着一辆250瓦的电动自行车。”
尚麦:“嚯,睡觉也在开,这能量还真不少。”
融老师:“行星上的植物通过光合作用获取了光能、制造了氧气,动物在形成之初就聪明地利用了氧气中的能量,使得动物进化发展。”
教授:“二氧化碳是植物光合作用的原料,作用中,植物获得了碳,排出氧气,动物吸入氧,获得能量,呼出二氧化碳,大自然就是这样精明地制造循环,使自然物质达到平衡,循环是大自然的基本法则。”
融老师:“人和动物时时刻刻都在呼吸,把氧气的速率较高的核外电子通过血液传递给人体内各部分的原子,使这些原子获取了能量——提高了电子速率,从而使细胞充满活力。”
教授:“在地球非洲大草原,猎豹追赶捕食羚羊,有人说猎豹和羚羊比的是肌肉和腿长,实际上比的是肺活量。”
尚麦:“我和同学们一起快速奔跑时,他们总是大口喘着气,一定是大口地吸收着氧气的能量。”
融老师:“是的,当动物快速奔跑、作剧烈运动时,需要大量的能量,这些能量主要来自氧气、来自氧气的高速的核外电子。”
尚麦:“可是我奔跑之后却没什么感觉,高乔也说过,你跑这么快怎么还呼吸平稳?”
“这你要注意,一般不要剧烈运动。”说完,教授又自言自语,“管不住呀!——这样,你跑完之后也要像他们一样喘着气,不要与众不同。”
鸣萱:“能量来自氧气,那食物呢?”
融老师:“动物从呼吸中获取的能量比食物中所得到的还要多。当然,动物必须吃进食物,其中一个重要内容是从食物中获取碳,利用碳在体内形成氧化反应以获取能量。”
教授:“现代地球人的医学只是注重氧气、血液在人体内的循环,绿星医学已经注重探讨碳在人体内的循环。”
尚麦:“想不到化学的之后还有这么多学问。”
教授:“是啊!化学、物理在电子层面是交融的,与生物学也密不可分,是一切自然科学的基础。”