在前几个篇幅中讲了元素周期变中的“帅哥、美女”,今天来说一说,元素周期表中的“黑大个”---铁。这个“黑大个”在我们日常生活中很常见,盖房子,组装汽车等等所有的工业建设,几乎它都有参与。
1、“黑大个”为什么这么黑?
其实“黑大个”这个称呼,对它来说有点冤枉,纯净的生铁其实是银白色的。之所以被称为“黑大个”,是因为穿了一件黑黢黢的衣服,那我们就不穿黑衣不就行了吗?可这是不可能的,这件黑衣是以四氧化三铁(黑色)为主要成分的保护膜,如果脱掉这件外衣,它会腐蚀的更快。
2、钢是铁的关系?
在日常生活中,我们常说钢铁,总觉得钢、铁是孪生兄弟似的,其实不然。我们所说的钢,其实是一种铁碳合金,所以,我们也会叫碳钢;而我们平常所说的“铁”,在现实生活中,我们几乎是看不到的,一般能见到的都是以铁元素为主的合金。反而,是钢更接近我们所说的铁,因为钢是对含碳量质量百分比介于0.02%至2.11%之间的铁碳合金的统称。
如果这样理解,钢就更像铁的子嗣,因为青出于蓝而胜于蓝,钢不仅兼顾了铁的耐磨与耐压特性,后来还发展为有韧性等诸多性能。
3、磁铁为什么能吸铁?
我们小时候玩的最多就是磁铁,那是一种天然磁铁矿石,属于永久磁铁,它会有磁力是因为原子排列较整齐(天然的晶体结构),而不会导致指北极和指南极能量互相抵销,原理是因为吸铁石会产生封闭的同心圆磁力线来间接影响其他物质。
如果这么说,我估计相当于没有说,下面我们不妨有个假设:下面图片那块吸铁石是一位“爸爸”,而被抓住的回形针则是他的“小宝宝”,爸爸为什么要抓着小宝贝了?因为小宝贝正在学习走路,爸爸需要帮助小宝宝建立平衡感,以便他以后可以独立行走。
“磁铁爸爸”在自己成长的过程中,经过学习和历练,有了一套自己独立的认知能力,各种社会的准则,已经在他的脑海里规规矩矩的排列着,这就犹如磁铁中的分子是整齐的排列着,每一个骚动的小细胞(分子)都有了相关的约束,由于严格的自律,“磁铁爸爸”就逐渐形成了自己独特的魅力(犹如磁铁的电磁力),当他向小宝宝伸手时,宝宝岂能拒绝。
而“回形针宝宝”,由于初生牛犊不怕虎,也不存在任何认知,对于规矩和制度更是谈不上,这就如一般晶体中原子的方向是自由排列的,或者直白的说他的知识体系是乱七八糟的,所以他的生存能力为零(“磁场”会抵消而为零),但学习是任何孩子的本能,而家长是孩子的第一任老师,家长的言传身教直接影响宝宝以后的认知,所以当充满魅力的“磁铁爸爸”伸出爱的双手的时候,小宝宝又怎么会拒绝了。
“回形针宝宝”在向“磁铁爸爸”的学习(“磁化”)后,逐渐掌握了一些生活技巧,也默默接受了一些生存法则,模模糊糊的知识体系已经在小脑瓜里有了浅浅的痕迹,然后就可以去上幼儿园,去认识新朋友了。这个过程在磁铁与回形针相互吸引时,回形针是会被磁化的,磁化后的回形针是可以吸引其它的铁质金属的,虽然吸收能力很弱,但终究可以体验一把当“爸爸”的感觉。
不过随着时间的推移,这种磁力会慢慢消失,这就像小孩子长大后会逐渐形成自己独有的意识观,而抛弃父母灌输的传统观点,这样才会形成新的自我。而磁铁之间的“同极相斥、异极相吸”也可以用下面这张图片牵强附会一下:
关于磁铁能吸铁的正确原理如下:
物质大都是由分子组成的,分子是由原子组成的,原子又是由原子核和电子组成的。
在原子内部,电子不停地自转,并绕原子核旋转,电子的这两种运动都会产生磁性。
但是在大多数物质中,电子运动的方向各不相同、杂乱无章,磁效应相互抵消。因此,大多数物质在正常情况下,并不呈现磁性。
铁、钴、镍或铁氧体等铁磁类物质有所不同,它内部的电子自旋可以在小范围内自发地排列起来,形成一个自发磁化区,这种自发磁化区就叫磁畴。
铁磁类物质磁化后,内部的磁畴整整齐齐、方向一致地排列起来,使磁性加强,就构成磁铁了。磁铁的吸铁过程就是对铁块的磁化过程,磁化了的铁块和磁铁不同极性间产生吸引力,铁块就牢牢地与磁铁“粘”在一起了,我们就说磁铁有磁性了。
如果按原子电流解释就是电流产生的磁场,磁化别的物体,磁化物体产生电场,电场互相作用而产生力的作用。
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静悟缘
2018年11月21日