[Script Info] Title: [Events] Format: Layer, Start, End, Style, Name, MarginL, MarginR, MarginV, Effect, Text Dialogue: 0,0:00:07.27,0:00:09.50,Default,,0000,0000,0000,,分子是什么形状? Dialogue: 0,0:00:09.50,0:00:12.17,Default,,0000,0000,0000,,分子内部大部分都是空的。 Dialogue: 0,0:00:12.17,0:00:14.00,Default,,0000,0000,0000,,几乎所有的质量都集中在 Dialogue: 0,0:00:14.00,0:00:17.37,Default,,0000,0000,0000,,原子极其致密的核上。 Dialogue: 0,0:00:17.37,0:00:18.31,Default,,0000,0000,0000,,而它的电子, Dialogue: 0,0:00:18.31,0:00:19.79,Default,,0000,0000,0000,,则决定原子之间 Dialogue: 0,0:00:19.79,0:00:21.02,Default,,0000,0000,0000,,如何相互结合, Dialogue: 0,0:00:21.02,0:00:23.31,Default,,0000,0000,0000,,它们比较像带负电荷的云, Dialogue: 0,0:00:23.31,0:00:25.58,Default,,0000,0000,0000,,而不是一颗颗单独的粒子。 Dialogue: 0,0:00:25.58,0:00:27.39,Default,,0000,0000,0000,,因此,分子并不像 Dialogue: 0,0:00:27.39,0:00:29.14,Default,,0000,0000,0000,,雕塑一样 Dialogue: 0,0:00:29.14,0:00:31.01,Default,,0000,0000,0000,,有着特定的形状。 Dialogue: 0,0:00:31.01,0:00:32.08,Default,,0000,0000,0000,,但是对于每一个分子 Dialogue: 0,0:00:32.08,0:00:33.46,Default,,0000,0000,0000,,至少存在一种方式 Dialogue: 0,0:00:33.46,0:00:35.51,Default,,0000,0000,0000,,排列原子核和电子, Dialogue: 0,0:00:35.51,0:00:37.71,Default,,0000,0000,0000,,使得相异电荷之间的 Dialogue: 0,0:00:37.71,0:00:38.85,Default,,0000,0000,0000,,吸引力最大化, Dialogue: 0,0:00:38.85,0:00:40.39,Default,,0000,0000,0000,,相同电荷之间的排斥力 Dialogue: 0,0:00:40.39,0:00:42.60,Default,,0000,0000,0000,,最小化。 Dialogue: 0,0:00:42.60,0:00:44.35,Default,,0000,0000,0000,,现在我们假设唯一与分子形状 Dialogue: 0,0:00:44.35,0:00:45.89,Default,,0000,0000,0000,,有关的电子 Dialogue: 0,0:00:45.89,0:00:48.81,Default,,0000,0000,0000,,是每个原子最外层上的电子。 Dialogue: 0,0:00:49.45,0:00:50.50,Default,,0000,0000,0000,,同时我们也假设 Dialogue: 0,0:00:50.50,0:00:52.89,Default,,0000,0000,0000,,在原子之间的电子云, Dialogue: 0,0:00:52.89,0:00:54.56,Default,,0000,0000,0000,,也就是分子键, Dialogue: 0,0:00:54.56,0:00:57.47,Default,,0000,0000,0000,,形状像一根香肠。 Dialogue: 0,0:00:57.47,0:01:00.29,Default,,0000,0000,0000,,记住原子核是带有正电荷的, Dialogue: 0,0:01:00.29,0:01:02.24,Default,,0000,0000,0000,,而电子是带负电的, Dialogue: 0,0:01:02.24,0:01:03.73,Default,,0000,0000,0000,,而且如果所有分子的核 Dialogue: 0,0:01:03.73,0:01:04.82,Default,,0000,0000,0000,,都堆积到了一起, Dialogue: 0,0:01:04.82,0:01:06.99,Default,,0000,0000,0000,,或者它所有的电子都堆积到了一起, Dialogue: 0,0:01:06.99,0:01:09.23,Default,,0000,0000,0000,,它们会相互排斥并且飞散, Dialogue: 0,0:01:09.23,0:01:11.00,Default,,0000,0000,0000,,那就没什么用了。 Dialogue: 0,0:01:11.45,0:01:14.10,Default,,0000,0000,0000,,1776年,亚历山德罗·伏打 Dialogue: 0,0:01:14.10,0:01:16.60,Default,,0000,0000,0000,,在他发明电池数十年前 Dialogue: 0,0:01:16.60,0:01:18.26,Default,,0000,0000,0000,,发现了甲烷。 Dialogue: 0,0:01:18.26,0:01:22.13,Default,,0000,0000,0000,,甲烷的化学式是CH4。 Dialogue: 0,0:01:22.13,0:01:23.13,Default,,0000,0000,0000,,这个化学式告诉我们 Dialogue: 0,0:01:23.13,0:01:24.80,Default,,0000,0000,0000,,每个甲烷分子 Dialogue: 0,0:01:24.80,0:01:28.44,Default,,0000,0000,0000,,都是由一个碳原子和四个氢原子构成的, Dialogue: 0,0:01:28.44,0:01:31.14,Default,,0000,0000,0000,,但是它并没有告诉我们\N哪个原子与哪个原子连在一起, Dialogue: 0,0:01:31.14,0:01:34.53,Default,,0000,0000,0000,,或者在三维空间中这些原子是如何排列的。 Dialogue: 0,0:01:34.53,0:01:36.21,Default,,0000,0000,0000,,从它们的电子排布中 Dialogue: 0,0:01:36.21,0:01:37.71,Default,,0000,0000,0000,,我们知道碳原子能与 Dialogue: 0,0:01:37.71,0:01:39.53,Default,,0000,0000,0000,,其他四个原子相连, Dialogue: 0,0:01:39.53,0:01:41.58,Default,,0000,0000,0000,,而且每个氢原子只能与 Dialogue: 0,0:01:41.58,0:01:43.03,Default,,0000,0000,0000,,一个原子相连。 Dialogue: 0,0:01:43.03,0:01:44.40,Default,,0000,0000,0000,,因此我们能够猜测 Dialogue: 0,0:01:44.40,0:01:46.29,Default,,0000,0000,0000,,碳原子应该是中心原子, Dialogue: 0,0:01:46.29,0:01:48.91,Default,,0000,0000,0000,,与所有的氢原子相连。 Dialogue: 0,0:01:48.91,0:01:50.04,Default,,0000,0000,0000,,现在,每个键代表 Dialogue: 0,0:01:50.04,0:01:51.66,Default,,0000,0000,0000,,共用两个电子, Dialogue: 0,0:01:51.66,0:01:54.57,Default,,0000,0000,0000,,我们用一条线表示一对共用电子。 Dialogue: 0,0:01:54.57,0:01:56.80,Default,,0000,0000,0000,,于是,我们现在得到了这个原子的 Dialogue: 0,0:01:56.80,0:01:58.26,Default,,0000,0000,0000,,平面示意图, Dialogue: 0,0:01:58.26,0:02:00.83,Default,,0000,0000,0000,,但是在三维空间中它看起来是什么样的? Dialogue: 0,0:02:00.83,0:02:01.81,Default,,0000,0000,0000,,我们能够合理地说 Dialogue: 0,0:02:01.81,0:02:03.27,Default,,0000,0000,0000,,因为每个键都是 Dialogue: 0,0:02:03.27,0:02:05.60,Default,,0000,0000,0000,,一个带负电的区域, Dialogue: 0,0:02:05.60,0:02:07.40,Default,,0000,0000,0000,,同性互斥, Dialogue: 0,0:02:07.40,0:02:09.57,Default,,0000,0000,0000,,最可能的原子构型 Dialogue: 0,0:02:09.57,0:02:12.33,Default,,0000,0000,0000,,应该使得键与键之间的距离最大。 Dialogue: 0,0:02:12.33,0:02:13.74,Default,,0000,0000,0000,,而要使得所有的键之间的 Dialogue: 0,0:02:13.74,0:02:16.07,Default,,0000,0000,0000,,距离尽可能地远, Dialogue: 0,0:02:16.07,0:02:18.51,Default,,0000,0000,0000,,最合适的形状是这样子的。 Dialogue: 0,0:02:18.51,0:02:20.86,Default,,0000,0000,0000,,这叫做四面体。 Dialogue: 0,0:02:20.86,0:02:22.90,Default,,0000,0000,0000,,根据不同的原子, Dialogue: 0,0:02:22.90,0:02:25.32,Default,,0000,0000,0000,,你可以得到很多种不同的形状。 Dialogue: 0,0:02:25.32,0:02:28.30,Default,,0000,0000,0000,,氨,NH3,是金字塔形。 Dialogue: 0,0:02:28.30,0:02:31.12,Default,,0000,0000,0000,,二氧化碳,CO2,是直线形。 Dialogue: 0,0:02:31.12,0:02:34.55,Default,,0000,0000,0000,,水,H2O,像弯折的手臂。 Dialogue: 0,0:02:34.55,0:02:37.13,Default,,0000,0000,0000,,而三氟化氯,ClF3, Dialogue: 0,0:02:37.13,0:02:39.22,Default,,0000,0000,0000,,形状像字母T。 Dialogue: 0,0:02:39.22,0:02:40.91,Default,,0000,0000,0000,,记住,我们现在做的 Dialogue: 0,0:02:40.91,0:02:43.56,Default,,0000,0000,0000,,是根据我们的原子和电子模型 Dialogue: 0,0:02:43.56,0:02:45.84,Default,,0000,0000,0000,,建立分子的三维形状。 Dialogue: 0,0:02:45.84,0:02:46.94,Default,,0000,0000,0000,,我们必须通过做实验 Dialogue: 0,0:02:46.94,0:02:48.14,Default,,0000,0000,0000,,来确认这些分子的形状 Dialogue: 0,0:02:48.14,0:02:50.49,Default,,0000,0000,0000,,是否和我们预测的一样。 Dialogue: 0,0:02:50.49,0:02:51.36,Default,,0000,0000,0000,,剧透一下: Dialogue: 0,0:02:51.36,0:02:53.78,Default,,0000,0000,0000,,很多是符合的,但是也有一些与预测不符。 Dialogue: 0,0:02:53.78,0:02:54.94,Default,,0000,0000,0000,,因为随着原子数目的增加, Dialogue: 0,0:02:54.94,0:02:57.10,Default,,0000,0000,0000,,分子的形状变得越来越复杂。 Dialogue: 0,0:02:57.10,0:02:58.57,Default,,0000,0000,0000,,我们前面提到的所有例子 Dialogue: 0,0:02:58.57,0:03:01.07,Default,,0000,0000,0000,,只有一个明显的中心原子。 Dialogue: 0,0:03:01.07,0:03:02.32,Default,,0000,0000,0000,,但是大部分的分子并没有, Dialogue: 0,0:03:02.32,0:03:03.95,Default,,0000,0000,0000,,小到药物小分子, Dialogue: 0,0:03:03.95,0:03:05.37,Default,,0000,0000,0000,,大到很长的多聚体, Dialogue: 0,0:03:05.37,0:03:07.74,Default,,0000,0000,0000,,比如DNA,都没有中心原子。 Dialogue: 0,0:03:07.74,0:03:08.81,Default,,0000,0000,0000,,最关键的是 Dialogue: 0,0:03:08.81,0:03:10.88,Default,,0000,0000,0000,,参与连结的原子会自动排列, Dialogue: 0,0:03:10.88,0:03:13.61,Default,,0000,0000,0000,,使得异种电荷之间的吸引力达到最大, Dialogue: 0,0:03:13.61,0:03:16.72,Default,,0000,0000,0000,,同种电荷之间的排斥力达到最小。 Dialogue: 0,0:03:16.72,0:03:18.97,Default,,0000,0000,0000,,有些分子甚至有两种或者更多的 Dialogue: 0,0:03:18.97,0:03:20.51,Default,,0000,0000,0000,,稳定的原子排列方式, Dialogue: 0,0:03:20.51,0:03:22.47,Default,,0000,0000,0000,,在不同的构型之间转换, Dialogue: 0,0:03:22.47,0:03:25.19,Default,,0000,0000,0000,,我们会看到化学是多么酷炫, Dialogue: 0,0:03:25.19,0:03:27.31,Default,,0000,0000,0000,,即使分子的构成, Dialogue: 0,0:03:27.31,0:03:29.89,Default,,0000,0000,0000,,即其中原子的数量和种类 Dialogue: 0,0:03:29.89,0:03:32.18,Default,,0000,0000,0000,,根本没有改变。