扫描隧道显微镜

扫描隧道显微镜（Scanning Tunneling Microscope，缩写为 STM）是 80 年代初期发展起来的新型显微仪器，能达到原子级的超高分辨率。STM 不仅作为观察物质表面结构的重要手段，而且可以作为在极其细微的尺度——即纳米尺度（1 纳米=10-9 米）上实现对物质表面精细加工的新奇工具。目前科

学家已经可以随心所欲地操纵某些原子。一门新兴的学科——纳米科学技术已经应运而生。

我国科学家正奋力投入纳米科学技术的研究，运用扫描隧道显微学方法，已于 1992 年成功地在石墨表面刻写出纳米级的汉字和图案。

用 STM 在高定向裂解石墨表面上刻写的汉字“中国”（见封里彩图）其中笔画的线条宽度为 10 纳米。如果用这样大小的汉字来书写《红楼梦》一书， 只需大头针针头那样小的面积，就可写进全书的内容。

用 STM 画出来的中国地图（见封里彩图），其比例尺为 1∶1013。这是目前世界上最小的中国地图。

用 STM 观察到的聚苯胺的分子排列（见封里彩图），这种结构与科学家建立的理论分子结构模型相当吻合。

【习题】

一、将正确答案的序号填在括号里。

  1. 原子是 （ ）

    1. 保持物质化学性质的一种微粒

    2. 在化学反应中能够再分的微粒

    3. 物理变化中最小的微粒

    4. 化学变化中的最小微粒

  2. 原子核一般是由 （ ）

  1. 质子和电子构成

  2. 质子和中子构成

  3. 电子和中子构成

  4. 质子、中子和电子构成 3．下列关于相对原子质量的说法中，正确的是 （ ）

  1. 就是原子的质量

  2. 其单位是千克

  3. 约等于核内质子数与中子数之和

  4. 是原子的相对质量，它是用碳-12 原子质量的 1／12 作为标准的比值。

  1. 下列关于分子和原子的叙述中，不正确的是 （ ）

    1. 分子和原子都是在不停地运动

    2. 化学变化中分子可分而原子不可分

    3. 原子均由质子、中子和电子所构成

    4. 物质均由分子构成，分子均由原子构成

二、镁原子的质量约等于碳-12 原子质量的 2 倍，镁的相对原子质量约是 。镁原子中质子数和中子数相等，则它的原子核中有 个质子、

个中子，核外有 个电子。

三、质量相同的钠、镁、铝，含原子数最多的是 ，含原子数最少的是 。

第六节 元素元素符号 世界上形态万千的物质，究竟是由什么组成的？ 什么是元素

古代的学者们，力图找出组成万物的基本物质。以前，我国学者曾长期认为万物是由金、木、水、火、土五种“元素”所组成。欧洲学者则认为万物是由水、火、土、气四种“元素”组成的。但是这些朴素的认识都由于缺少科学根据而被否定。

直到现代，人们认识了原子和原子内部结构以后，才确认万物由元素组成。我们把具．有．相．同．的．核．电．荷．数．（．即．质．子．数．）．的．同．一．类．原．子．总．称．为．元．素．。

氧元素就是所有核电荷数为 8 的氧原子的总称。氧分子是由氧原子构成的，水分子是由氧原子和氢原子构成的，二氧化碳分子是由氧原子和碳原子构成的。这三种分子中的氧原子，都有 8 个质子，因而是同一类原子。即这三种物质中都含有氧元素。

氢元素是所有核电荷数为 1 的氢原子的总称，氢气、水中都含有氢元素。

铁元素是所有核电荷数为 26 的铁原子的总称。铁矿石、钢铁、铁锈中都含有铁元素。

现在，已知的化合物已超过了一千万种，但组成这些物质的元素并不多。目前发现只有 112 种。就像红、黄、蓝三原色组成了万紫千红的各种颜色一样，这一百余种元素组成了形形色色的各种物质。

地壳中含量最多的元素是氧，几乎占地壳质量的一半。其次是硅，如图1—25 所示。