讲述之前,我觉得有必要向在座的各位交代清故事背景。
关于我
我是元素周期表中的七号元素,原因很简单,我的原子核外有七个电子。
我有两个电子层,最外层有五个电子,所以位于元素周期表的第五主族。
元素周期表
这个世界有这么一条规则:只有最外层轨道装满八个电子的原子才能稳定存在。这样一来,除了本身带八个电子的零族元素可以以单个原子的形式自成一派,剩下的原子必须找到合作伙伴才能形成八电子稳定结构。
氦(二号元素):我原子核外的两个电子正好把第一层电子轨道装满了,我也很稳定。
氮:不好意思把你忘了。氦原子最外层电子只需两个就能达到稳定状态,因此氦也能以单个原子的形式稳定存在。
氢(一号元素):我原子核外只有一个电子,虽然也要找合作伙伴,但只要有两个电子把第一层电子轨道装满也能稳定。
所谓合作伙伴,就是愿意与你分享电子的原子。为了达成八电子稳定结构,化学界统一出台了共享电子政策,即核外电子可以为自己和他人所共用。
肥水不流外人田。经过氮元素委员会商议,我们决定互帮互助。每个氮原子拿出三个电子作为共享电子,两两组合,这样两个氮原子都能达到八电子稳定结构。
这样由两个氮原子组成的化学性质极其稳定的气体分子,也就是人类所认识的氮气N2。(附基本简介)
稳定的原因与六个共享电子有关。一对共用电子形成一个共价键,三对共用电子就能形成三个共价键。同时断裂三个共价键所需要的能量是非常大的,只要共价键不断裂,我和我的氮原子伙伴就不会分开,别的原子就没有机会。
说白了就是比较难搞,很难发生化学反应。相比其他化学性质活泼的物质,我们氮气在自然界中基本上是个看热闹的。
氮气的电子式(左)和结构简式(右)
我本以为我和我的氮原子伙伴可以幸福快乐地吃一辈子瓜,没想到被氧气和一场雷雨给搅合了。
关于氧
我隔壁的八号元素氧是个花花公子。氧原子最外层有6个电子,他们也有自己人之间的组合,即每个氧原子拿出两个共享电子组成氧气O2。但人家一点都不知足,总想着搞事情,见着谁就想和谁反应。
氧气爱热闹,温度越高越来劲,煤炭平时不搭理他,氧气拿他没办法,可一旦温度升高达到煤炭的着火点他就展开猛烈的攻势,分分钟就能看到胜利的火光。
炭火 化学方程式:C+O2==CO2(充分燃烧时)
他们有一套高超的撩人大法,很多物质不用给条件就能和他们发生化学反应,比如遇见磷化氢这种好撩拨的,氧气都不用费功夫,磷化氢自己就燃烧了,人若是在夜晚见着经常被吓得不轻。
“鬼火”实际上是“磷火”,即磷化氢气体遇氧气自燃,是一种自然现象
氧气极有耐心,而且最擅长软磨硬泡。铁和铜这种"慢热型"选手他都能拿下来,无非就是多花点时间,再加上空气中水分的助攻,全方位包围一步步瓦解他们的防备。铁性子急,结果几个月就被搞得面红耳赤、筋骨松软;铜虽然有骨气,但也耐不住几百年的骚扰,慢慢就变得脸色发青,光泽也大不如从前。
铁锈即氧化铁(Fe2O3),红棕色,较疏松
铜锈主要成分为碱式碳酸铜,常见于青铜器表面,是铜与空气中的氧气、水、二氧化碳等物质共同反应的产物
氧这元素仿佛天生自带主角光环,不仅自己厉害,而且有各种各样的神助攻,可谓是化学反应中的积极分子、搞基中的战斗机(?)。
但他要想来搞我?
不可能的。这辈子都不可能。
搞错了重来。
真要是不可能,我也不会过来写这篇回答。
事实是,氧气治不了我,平常治不了我,普通助攻条件(加热高压光照)也治不了我,但他还真有一个神助攻能治得了我——
闪电。
我不说谎,也不装哔,但我就是怕雷劈。
关于我的遭遇
其实能被雷劈到的氮气少之又少,但我却偏偏成为天选之子。放电时产生的巨大能量足以把我的三个共价键断裂,一断裂氧气就趁虚而入,各种反应迅速进行,最后水来助攻,转眼间,我就再也找不到我的氮原子伙伴了。
闪电劈裂空气产生的化学反应 第一步N2+O2=2NO(放电条件);第二步2NO+O2=2NO2;第三步3NO2+H2O=2HNO3+NO
我变成了硝酸(HNO3)。
我,一个平平无奇的氮原子,代表氮元素这个大家族,终于摆脱了氮气(N2)这吃瓜群众的身份,即将以硝态氮(NO3-)的形式正式成为生物的一部分物质组成。这个过程叫做自然固氮。
看着身边三个笑嘻嘻的氧原子和一个氢原子,我心想,终究还是得干活。
古话说得好:雷雨肥庄稼。
能肥的原因就在于,雷电和雨水混合着氧气,将氮气变成了硝态氮,为植物提供了氮肥,从而有利于植物的生长。
农作物生长需要氮元素
当然,氮肥不仅仅有硝态氮,还有铵态氮(NH4+)和酰胺态氮(尿素)。这些都是我的同胞,我也不算孤独了。
哎不说了,我得去滋养植物了。经过自然界的物质循环,说不定哪天我又能变回氮气。