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高中生求解一個(gè)問題 已有2人參與
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平時(shí)只會逛小木蟲的物理數(shù)學(xué)和生物版……晚自修想到一個(gè)化學(xué)問題，所以來化學(xué)版來提問一下 高中化學(xué)里有一個(gè)說法：金剛石、SiC、Si的硬度遞減是因?yàn)楣矁r(jià)鍵能遞減（也就是說硬度與鍵能有關(guān) ？），于是在思考一個(gè)問題：掰斷一個(gè)截面1平方厘米的金剛石鉛筆 我們把金剛石劃分為這樣的結(jié)構(gòu)單元（以下只考慮數(shù)量級） C | C |\ C C 不會畫圖……希望大神能理解，線代表共價(jià)鍵 由于鍵長大概是幾百pm，我們認(rèn)為鍵長L的數(shù)量級為10^-10,這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)單元我們近似認(rèn)為正三棱錐（下底面為正三角形上面一個(gè)鍵垂直于下底面……高中生也不知道它的鍵角……只當(dāng)數(shù)量級正確），這樣這個(gè)單元在橫截面上的面積可當(dāng)做為L^2，則1平方厘米截面上有1cm^2/L^2=10^16個(gè)單元，我們設(shè)掰斷時(shí)斷掉下面兩個(gè)鍵好了，斷鍵數(shù)為2*10^16，1mol有6.02*10^23，也就是說只有10^-7mol左右……乘以鍵能需要能量幾乎可以忽略不計(jì)…… 和別人討論也無果，希望小木蟲里的化學(xué)專業(yè)的大神可以抽空幫忙看一下這里的推理上的問題，小弟謝過了 |
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2樓2014-09-22 15:44:31
3樓2014-09-22 21:58:54
jiagle
專家顧問 (知名作家)
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小木蟲: 金幣+0.5, 給個(gè)紅包，謝謝回帖
xiaoxususy: 謝謝參與 2014-09-23 10:43:25
小木蟲: 金幣+0.5, 給個(gè)紅包，謝謝回帖
xiaoxususy: 謝謝參與 2014-09-23 10:43:25
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問題是學(xué)生問出來倒是可能，首先一定會問自己的老師，老師的物理知識不會用，所以才上傳到這里。 前期的數(shù)學(xué)問題大致合理，所以只沿樓主的思路往下解決就可以了（也只考慮數(shù)量級）： 1、從10^(-7)mol化學(xué)鍵說起； 2、化學(xué)鍵的鍵能為~300kJ/mol，那么對應(yīng)的能量為10^(-2)J； 3、共價(jià)鍵是有方向性的，當(dāng)成鍵兩原子錯(cuò)位時(shí)才導(dǎo)致化學(xué)鍵斷裂，此距離小于10^(-10)m就會斷裂； 4、物理上做功的公式是：力*作用距離 = 功(能量)；定F為力，L為作用距離，則 F * L = 10^(-2)J； 5、F = 10^(-2) / 10^(-10) = 10^8 N ~ = 10T 6、計(jì)算結(jié)果：斷裂需要超過10噸的作用力！ 這個(gè)作用力還小嗎？ |
4樓2014-09-23 09:31:08
5樓2014-09-23 23:22:21
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