一滴水中最少幾個水分子
一滴水中至少有21個水分子。米蘭理工大學的科學家發現,21個水分子組成的分子團,與宏觀的一滴水的光譜基本吻合。也就是說,最少需要21個水分子纔可以組成一滴水。
探測水分子如同認識一個人,一張朋友圈的靜態照片難以給我們太多信息,要實現深入瞭解,就必須“觀其言而察其行”。
幸運的是,水分子都是廣場舞大師:每時每刻都處於不斷地運動當中,這被稱爲分子振動。每一種分子振動的能量不同。我們可以用光譜學方法,來偵測各類振動的頻率,就如同耳朵聽不同頻率的聲音一樣。
水分子怎麼辨別?
不過,我們迄今還沒有掌握在一個水分子周圍精確增加水分子的技術,而且一個水分子的分子光譜信號太弱,根本沒有辦法偵測到。人類做不到,幸好計算機可以。通過計算機建立模型,就可以模擬得到在W周圍添加水分子時,它的光譜如何變化。
化學中對分子的模擬主要有兩個方向。一個方向是利用量子力學方法模擬系統中每一個分子,包括分子中每一個原子、電子的量子相互作用,計算量巨大,主要用於研究分子的靜態特性。
另一個方向是利用分子動力學方法,將分子想象成是剛性原子用彈簧連接而成,分子之間的作用主要考慮靜電相互作用,計算量小,可以方便模擬分子振動這樣的動態過程。
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