從原子的角度對固體、液體、氣體的描寫，然而原子假設也可以描述過程，所以我們將從原子的觀點來考察這一系列過程。首先我們要考察的過程與水的表面有關。水的表面發生了什麼情況呢？設想水的表面上是空氣，現在我們把圖畫的更復雜一些、也更實際一些。如圖1-5所示。

氧原子   氫原子 氮原子

圖 1-5

像之前一樣我們看到了水分子組成的大量的水。但是現在我們還能看到水的表面。在表面我們發現了很多東西：首先，是水面上有水的分子，這就是水的蒸汽，在水面上總是有水蒸氣。（水蒸氣和水處於一種平衡狀態，後續會講。） 此外我們還發現了一些其他的分子：這裡是2個氧原子彼此結合形成一個氧分子，那裡是由2個氮原子結合在一起形成氮分子。空氣幾乎完全由氮氣、氧氣、水蒸氣和少量的二氧化碳、氬氣及其它氣體組成。所以在水面上是含有一些水蒸氣的氣體。那麼在這種情況下將會發生什麼事呢？水中的分子在一直跳動，有時表面的個別分子收到的撞擊力度比平常相對大一些，會被踢開。由於是圖1-5是靜止圖片因此很難看清楚圖片中正在發生的情況。但是我們可以想象表面附近的某一個水分子由於受到撞擊而飛了出去，或者另一個也受到撞擊而飛了出去，分子一個接一個地飛出去，水就消失了——蒸發掉了。但是如果把容器蓋上，過一段時間會發現空氣中有大量的水分子。水蒸氣分子不時地飛到水面又回到水中。這樣我們看到那個看起來死氣沉沉、毫無興趣的水——一杯蓋好的可能已經放了20年的水——實際上包含了一直生機勃勃而有趣的現象。對我們的肉眼而言，看不出發生任何變化。但是如果放大十億倍，我們將會發現變化一直存在——一些分子離開水面，一些分子又落回水面。

為什麼我們看不到任何變化？因為很多分子離開的同時又有許多分子回來。從長遠來看沒有任何變化發生。如果我們把容器的蓋子拿開並將容器上面的潮溼的空氣吹走，替換成乾燥的空氣，那麼離開的分子數量和和原來一樣多，因為這取決於水分子的晃動程度，但是回到水面的水分子數量大大減少原因在於水面上的水分子已經極少。因此逸出水面的水分子多於進入水面的水分子，水就蒸發掉了，因此如果你想使水儘快蒸發掉那就開啟電風扇。

這裡還有一些其他方面：哪些分子會離開？當一個水分子離開時取決於其偶然的、額外的比平常多積累了一點能量，以克服相鄰分子之間的引力作用。結果由於那些離開的所帶有的能量比平均值高一些，留下來的相比他們從前的能量會少一些，因此液體逐漸冷卻下來。當然，當空氣中的一個水蒸氣分子接觸水面時其受到的引力會突然增加。這導致進入的分子速度增加從而產生了熱。所以當它們離開時帶走了熱量，當它們回來時產生了熱量。當然當沒有靜的蒸發量產生時——水的溫度就不會改變。如果我們吹水的表面並始終保持有一定數量的水分子蒸發掉，會就會冷卻，因此喝湯時吹一吹可以使之變涼！

當然你應該意識這個過程遠比我們講述的複雜。不但水分子進入空氣中，而且有時氮氧分子也會以其自身的方式進入並融入到水中。因此空氣就會溶解在水中，氮氧分子進入水中，水中就有了空氣。如果我們突然抽走空氣，出來的空氣分子將會比進入得來得快，並會導致氣泡的產生。大家都知道這對潛水員來講是很不利的。

現在我們考慮另一種情況。

圖1-6  食鹽溶解於水

在圖1-6中，從原子的觀點看固體溶解於水中。如果我們把食鹽晶體放入水中會發生什麼現象？ 食鹽是一種固體、一種擁有“食鹽原子”固有排列的食鹽分子晶體。圖1-7是普通食鹽氯化鈉的三維結構示意圖。嚴格意義上講晶體不是由原子組成的，而是由我們所謂的離子組成的。離子是帶有額外電子的原子或者失去一些電子的原子。在食鹽晶體中我們發現氯離子（帶一個額外電子的氯離子）和鈉離子（失去一個電子的鈉原子）。食鹽晶體中的氯離子和鈉離子由於電荷間的吸引力而相互連線在一起。但是當我們把它放入水中會發現，由於帶負電的氧和帶負電的氫對離子的引力有一些離子離散了。在圖1-6中我們發現有一個氯離子鬆開了，其他離子以離子的形式浮動在水中。這張圖畫得比較細緻，比如：水分子中的氫原子一端和氯離子挨著比較近，相比較而言，離著鈉離子比較近的是氧原子的一端。由於鈉原子帶正電荷氧原子帶負電荷這是二者相吸的結果。我們是否可以區分的出來是否食鹽溶解在水中還是從水中結晶？

圖 1-7

當然不能，因為當一些原子離開晶體的時候其他原子又重新聚集到晶體上，這是個動態的過程。恰恰就和蒸發的過程類似，這取決於水中食鹽的含量是超過還是少於形成平衡時所需的數量。這裡所說的平衡是指原子離開晶體和回到晶體的比率正好相同。如果說在水中幾乎沒有多少食鹽，那麼離開的原子會比較多，食鹽就溶解了。相反的話，如果“食鹽分子”太多的話那麼離開的就少於回來的，因此食鹽就結晶了。

順便說一下我們提到的物質的分子的概念是近似的而且只對某些種類的物質才有意義。很清楚，在水中3種原子彼此確實粘在一起。在固體的氯化鈉中這種情況下就不明顯了。僅僅是氯原子和鈉原子的立方體排列。沒有一種自然的方式把他們分成“食鹽分子”。

現在回到我們討論融結合沉澱的問題上，如果增加食鹽的溫度，原子離開的速率會增加同時原子回來的速率也增加了。固體溶解的多一些還是少一些很難預料。隨著溫度的增加大多數物質溶解的多，但是某些物質卻更不容易溶解。

【知識點概述】：

本節以水分子、食鹽晶體NaCl為例從原子、離子的角度講述固體、液體以及氣體之間的過程關係。