物质的状态
初提这个问题，我们也许会十分肯定地回答，物质存在有三态即气态、液态、固态。这种认识理所当然地是正确的，因为我们从接触化学、物理的那天起，就是这么学的。
对于这三种状态我们不妨先复习一下，在气态中，组成气体的原子或分子的能量非常高，各个分离的分子间的引力较低，以致各个分子可以独立地进行不规则的运动。如果分子或原子的能量降低到某点，那么分子就不能再保持其独立性而相互之间开始发生关联，但此时尚有足够的能量可供给分子进行运动，使分子在其他分子之间流动，这就是液体。假使分子的能量进一步降低到某一点时，分子之间的联系更加紧密，各个分离的分子不能互相流动，而被固定到了某个位置上，这时我们就称之为固态。
物质的三种状态为我们提供了空气、水和生活的陆地。然而随着科学的不断发展，人们渐渐地发现，物质好像并不是严格地按照这三种状态存在着，在它们之外，还有着其它存在的形式。那么这些都是什么呢？
随着高科技的发展，人们对于物质的其他存在形式的认识越来越清楚了。到了今天，终于有科学家提出，物质还存在着另外四种形式，即等离子态、超高压态、辐射场态、超离子态。
等离子态：当温度升高到数百万度或更高时，物质组成的基本单元——原子的核外电子，就会全部变成游离状态，此时气体就成为自由电子和裸露的原子核的混合物了。根据科学家的研究认为，在一定的超高温的条件下，任何物质都有可能成为等离子态。例如水银灯中、雷雨天中的闪电里都有这种等离子态存在。目前，等离子态已被广泛地应用于高能物理研究、激光、核聚变等。
超高压态：如果对于某种物质施加几百万个大气压时，其物质中原子核的核外电子就会被压变形，使带负电的电子和带正电的原子核压在一起，这样物质就会变得结构十分密集。其密度大得惊人，每立方厘米的超固态物质，可达几万吨。天文学家是最早的超高压态的发现者，他们通过对宇宙中的矮星、中子星等观察，推测这些星球的密度就处于这种超高压态。目前，这种超高压状态的物质在我们地球也成功地被制造，由于其密度极大而十分坚硬，通常用于钻探、切割等方面。
对于超离子态、辐射场态，目前了解得还很少，至于它们将会为人类带来什么样的影响，我们暂时无法预知。在我们对物质之态有所了解之后，又发现了这几种物质存在形式，那么物质是否有其它的存在形式呢？只能由未来科学告诉我们了。
放射性元素从哪里来
在自然界或科学实验中，有一些原子是极不安分的，它们能够自发地产生变化，有高能粒子或Y射线光子从它们的原子核中逃掉。由于原子核中的粒子数的减少，因而这种原子就变成了另外一种原子，而属于同一种元素的原子可以称为这种元素的同位素，这种能够从原子核释放出高能粒子和Y射线的原子，我们一般称之为有放射性的原子，由这种原子构成，或由放射性同位素所组成的元素，就是放射性元素。
放射性元素一般分为两类：天然放射性元素如铀、钍、锕等；另外是人工合成的人工放射性元素，如钷、锔、锝等。化学元素周期表显示的情况表明，在已发现的107种化学元素中，排在靠后的基本上都是放射性元素，并且以人工合成的放射性元素居多。另外一些本身并无放射性的元素，其同位素却具有放射性，这类放射性同位素也占有相当大的比重。
放射性元素都具有一个相同的特点，那就是，其原子不断进行变化并释放高能粒子和Y射线，这种变化根据自身元素的不同，时间则长短不一，长者可达数亿年，短则仅仅为几千分之一秒。因而，我们对于这种放射性元素的寿命很难估测，在化学上通常采用一种称为“半衰期”的计算方法，就是一种元素其衰变为原一半所需的时间。这种半衰期的测定既复杂、又简单，说其复杂，包括对元素内部原子活动情况的测定，这种原子发生变化可能是瞬间完成的，也可能需要很长时间，所以其原子变化是较难观测的；说其简单，这是当原子发生变化后，则很容易计算出其整体变化。
放射性元素的半衰期实际上就是对于该元素的稳定性的一种制定。如钍323这种同位素的半衰期为140亿年，那么无论从宏观还是从微观来讲，几乎与非放射元素一样，具有着较高的稳定性。而氦5这种同位素，其半衰期仅仅有一千亿分之一秒，因此人们是很难看到它的存在的。
放射性元素最早是法国物理学家亨利·贝尔勒尔在1896年发现的，从那时起，人们就开始探索放射性元素为什么会有放射性。目前研究结果，使人们对此有了大概的了解和认识，一般元素其原子核中有84个或多于84个质子的元素都是放射性元素。在原子核中，质子是带有正电荷的，根据库仑定律，“同种电荷相互排斥”理论，这种质子之间的相排斥力，使得原子核结构很不稳定。因而，只有放出带正电荷的质子才能保持稳定状态。当质子被释放后，其原子核中质子数目减少，因而就变成了另外一种元素。一种元素是否稳定，主要取决于原子核肉的中子与质子数值的比，即n∶p。这个比值太大或太小都是原子核不稳定的因素所在，通常认为在1.2∶1－1.5∶1的范围内，是元素稳定的条件。
放射性元素为什么可以通过释放质子或捕获电子来达到这种稳定状态，以及为什么n∶p在1.2∶1－1.5∶1之间，元素才具有稳定性这一现象，目前还无法准确地回答，还有待于科学家的努力。
元素有多少
当俄国伟大的化学家门捷列夫发现了化学元素周期表时，世界总共发现的化学元素仅仅有63种。由于门捷列夫的科学性预言以及后人的努力探索，在100多年的研究中，科学家们又陆续地发现了40多种元素。这随后发现的众多元素中，大部分是人工制造的，仅一小部分为天然元素。迄今为止，人类所发现和制造的化学元素已达107种。然而科学是没有尽头的，在第107号元素诞生之日起，人们又开始了新的元素的探索。
新元素的探索依赖着科学技术水平的提高，门捷列夫发现周期规律时，人们仅找出了63种化学元素，随着科学分析技术的发展，光谱分析技术被广泛地应用于化学元素的探索工作，在它诞生的20多年里，人们所发现的化学元素已达92种。当第92号元素铀被发现时，人们认为铀也许是最后一种元素了。这时元素周期表上尚有4种元素还没有被发现。可是在1937—1940年间，这4种未被发现的元素却有3种被物理学家们在实验室中制造了出来。但是92号元素铀并没有像一些科学家所想象的那样是自然界中最后一个元素，人们随后又发现了93号元素镎，94号钚。在以后的研究中，几乎每隔几年都有几个新的元素被发现。直到1976年，前苏联的科学家们又成功地合成了第107号元素，但是从那之后，新元素的探索工作越来越艰难了。
至于107号元素是不是化学元素的尽头，根据科学的理论来分析，我们认为不是。但是，为什么这么多年过去了，还没有发现新的元素呢？因为人们发现第93号元素镎的时候，以后发现的元素都是由人工制造的放射性元素。在该元素诞生之时起，就开始进行放射性的衰变了，不断衰变的过程中，根据时间的长短已不再是发现时的元素，而成为了另一种元素了。放射性元素的衰变时间长短不一，科学家们一般以其衰变到一半原子数里的时间为标准，称为半衰期。从人工合成的元素来看，其原子序数越大，则半衰期越短。比如，98号元素锎的半衰期长达470年，而100号镄只有15小时，到了103号铹仅仅为8秒钟，107号元素则更短，不到1毫秒。由此科学家们预计，到了110号元素时，其半衰期则很可能不足一百亿分之一秒，因而仅根据目前这种科学手段，恐怕是难以将其发现的。但是也并不是十分悲观的，科学家根据元素的周期判定，第108号、114号、126号以及164号元素将为稳定元素。这种预测真的可能吗？
奇迹出现了。1983年，西德科学家勒克尔在国际物理学会上宣布，他成功地发现了109号化学元素。他说他采用120米长的直线加速器，用铋核去轰击铁靶，得到了寿命仅为五千分之一秒的新元素，同时测到了它的原子序数为109，它是由58Fe209铋加合而成的一种新元素。但是该元素如同107号元素一样，没有得到正式命名。由此可见，科学家们对于这个新发现尚存疑惑，也许它真的存在，只是不同的地区、不同的实验可能造成检测的误差；也许它根本不存在，只是一个科学的谎言，就我们目前的科学手段也许还无法去验证其真伪。总之，科学是永无止境的。在107号元素之后很可能还会有108、109……但是这些元素的发现，还需依赖于科学技术的进步发展。因此，对于我们来说，未知的化学元素将永远是个谜，永无尽头的谜。
海中寻铀
铀作为一种放射性化学元素在国防、工业、科研中，有着极其重要的地位。由于其核裂解时能释放巨大的能量，从而成为核武器的主要原料。随着人们对于铀的认识由过去的单一性向多元化转变，从而更加重视起了对铀的开发和利用。
目前，全世界拥有核武器的国家很少，而核工业国家却不断地发展，核能也由单纯的军事型转变为民用型，核电站就是这种转化的典型代表。目前世界上各国的核电站原料能源大都采用铀。因而人们从以往的淘金热，变成了淘铀热。
据科学家分析，全球陆地上的铀矿总和约可产铀250万吨，也就是说，如果全世界都采用铀为原料制造核武器、核电站以及航天、航海中应用核燃料的话，那么用不了多长时间，大陆上的铀矿就会被开采一空，而为之所建立的一切设施将变成一堆废钢铁。当然，这种想法确实有点悲观。
专家又宣称：铀在海水中的总量超过陆地总量的1500多倍。这无疑为有核武器、核工业的国家注人了一针强心剂，于是人们便开始了海中寻铀的艰难工作。
在人们头脑一阵发热之后才慢慢地发现，这是一场多么艰难的工作呀！铀在海水中的浓度仅为十亿分之三，也就是说，1000吨海水中仅含有3克铀，铀存在于海水中的三碳酸盐复合物中。人们在处理了大量海水之后才发现，从海水中提取的铀所能释放的能量，仅仅相当于或略高于将其从海水提取过程中所消耗的能量，这未免有些得不偿失了。于是科学家们又开始探讨新的方法，以减少耗能而获取更多的铀。
美国科学家们用有机树脂分离海水中的铀与几其他金属，在实验室研究中获得了成功，但是由于有机树脂的吸附率较低而大量生产成本较高，很难在实际工业中应用。后来，又经过长期的探索，终于发现了一种较为理想的新的铀吸附剂——水合二氧化钛，并且就此而研制出了一套以二氧化钛为基础的海水采铀的技术。
在这众多的研究大军中，我国科学家们为此做出了重大贡献。他们研究发现，氧化铝、氢、氢氧化铁和氧化锌的吸铀能力最强，并且已在实验中得到证实，如果在实际工业中能够得以应用的话，那么提取铀的成本将大大下降，这无疑为海水提铀工业做出了巨大的贡献。
另外，国外一些研究机构，也发现了较为经济方便的抽铀方法，他们研制开发了一种负离子交换剂，其吸附铀的效果也十分显著，在实验室中的表现上乘，但是在利用潮流的海水实验中，却令人失望。如想突破这个大关，尚需要另外研制一个与之完全不同的抽铀工艺流程。
总之，海水提铀的设想是伟大的，而完成这个设想是极为困难的。目前世界上有数以千计的科学家和研究小组，仍在不懈地努力。我们深信会有一天，海水提铀不再是一个神话，但现在我们只能将其列为一个尚未解开的谜。
揭秘生物导弹
在海湾战争中，爱国者与飞毛腿展开了一场导弹大战，令世人瞩目。导弹作为现代化战争中一种必不可少的武器，正日益受到广泛关注。
也许你还不太知道，在医学工程中也有一种导弹，它利用高度的准确率将一枚枚载有杀死特定某种物质的药物，发射到预定的目标。执行这种特殊功能的载体，就是目前研究中的生物导弹。
战争所应用的导弹之所以能够准确地击中预定目标，是因为其弹头上装有一种先进的制导系统。据专家的报告，一枚优良的导弹，能够在几千公里以外发射而击中预定目标，误差范围不超过15米。这种现代化的高精尖技术，遗憾地被用在了屠杀生命上。而生物导弹与之相反的是用于解救人类的生命。
对于生物导弹的制导系统的研究，是生物导弹作用大小的关键所在。我们知道：癌症是目前人类难以攻克的顽症，对于癌症的治疗目前所采用的无非是化疗和放疗。这两种治疗虽然对癌细胞有一定的杀灭作用，但同时也有许多正常的组织细胞在治疗中被杀死。另外，化疗药物随血液循环抵达癌组织时，药物浓度已经很低了，产生不了有效的作用浓度。于是，人们想到能不能用什么方法来使局部的药物浓度提高而不杀死正常组织细胞呢？
科学家们在研究中发现，如果将癌细胞从机体组织中提出一部分，将其移植到裸鼠体内，然后多次繁殖，使癌细胞失去原有的生物活性，这时将其与抗癌药物相结合重新注入体内。奇迹出现了，这些载有抗癌药物的癌细胞，具有极高的方向辨别力，进入体内后迅速回到原来癌细胞生长的部位，并且将结合于其身上的抗癌药物也一同带到原有的癌组织中，这时抗癌药释放出来，有效地杀死了癌细胞。这些最初被提取出来的癌细胞，由于其减毒移植后仍具有较强的认亲性，因而是一种极为理想的导弹头。
这种实验目前已被应用到了临床，医学通过对胃腺癌的研究，制成了生物导弹，在临床上收到了良好的效果。但目前仍只是停留在胃腺癌的水平上，因为胃腺癌比起其他类型的癌细胞来说较为容易被培养分离。在针对其他癌细胞的生物导弹研究中，遇到了极大的困难。
生物导弹作为生物化学和医学领域中的一门新兴科学，已经受到广泛重视。目前，许多医疗科研单位都在积极地研究中，但其提取、分离、结合载体等过程极为复杂，并且制作周期较长，还很难广泛地应用于临床。因此，对于这些方面的研究改进，是我们今后努力的方向，希望在制造杀人导弹的同时，应该多多关注救人的导弹。
金属陶瓷
当今时代是一个高科技飞速发展的时代，人们习惯了快节奏的生活，以至一些交通工具也在向着提高速度的方面发展。高速列车、气垫船、超音速飞机等，都是这些高科技发展的产物，为人类的生活提供了极为便利的条件。
目前，世界上最快的超音速客机为音速的3倍，而在军事上应用的超音速战斗机，最高速度可为音速的8倍。这些飞机速度的提高一是减少了阻力，二是增强了发动机的性能。我们知道，飞行器的高速运动均是由自身所携带的燃料燃烧产生的巨大热能，进而转化为动能的，因此该发动机的性能优劣，直接关系到飞行器的飞行性能。这在汽车、火车、轮船上也是同样的。
据专家们测定，当飞行器高速飞行时，其发动机喷出的热量高达5000℃以上，我们知道，太阳表面的温度也不过6000℃左右。什么物质能够在这种高温下不被融化呢？钢铁是远远达不到了，合金钢与之也有一定的距离，于是人们想到陶瓷，陶瓷在这些材料中，耐高温的能力是最强的了，但是陶瓷却有一个致命的弱点，就是太脆弱了，它能耐得起高温，却耐受不了高压。
科学家们在努力研究中终于发现，当在陶瓷中加入一些金属细粉，生产出的陶瓷不但具有极高的耐高温性能，而且大大提高了陶瓷的韧性。这种陶瓷与金属的混合物，就是当今在航空动力学研究中极为受宠的金属陶瓷。
金属陶瓷是由金属和陶瓷原料制成的，既有金属的优点，也有陶瓷的特性，由于其具有较高的韧性、高硬度、高抗氧化性，因而在火箭、高速飞行器中倍受推崇。最常用于制造金属陶瓷的金属原料为铁、镍、钴等最常用的陶瓷原料为氧化物，硅化物、硼化物、碳化物和氮化物等。金属陶瓷的生产也较为简单，烧制方法同陶瓷一样，只是将金属粉末物质混入陶瓷土中，根据要求制作出不同形状的东西。
我们有过这种感觉，当你将酒精涂在手上，不一会感到特别凉爽，如果有人发高烧而采用药物降温无效时，我们会想到用酒精来擦浴全身，其目的就是为了散热。金属陶瓷也是这个道理，在火箭的发动机达到最高转数时，产生大量的热，这种高温则使陶瓷中的金属物质挥发了，从而陶瓷的温度也随之下降。待陶瓷中的金属完全挥发掉后，这一部分的发动机则已完成了其工作使命，随着控制指令而脱离火箭，同时下一级火箭的发动机被点燃，新的工作程序又开始了。我们通常所说的多级火箭，就是根据这个原理制造的。
另外金属陶瓷具有极高的抗腐蚀性。因而在原子应堆中，能够抵抗液态金属钠的侵蚀，成为原子反应正常进行的保护神。
金属陶瓷虽然存在于世才30来年，但是由于其自身的极特殊的性能，格外受到人们的重视，尤其是在航空、航天领域，金属陶瓷真可谓少年老成。然而，科学家们更为感兴趣的不仅是它的优秀品质，而是它们这种优秀品质的来源。有人推测陶瓷中加入金属后表现出的特性，不能单单用金属在高温下挥发降温来解释，在金属陶瓷的制作中，其本身是否已经发生了使之变成具有这种特性的新物质，那么这种陶瓷与金属到底发生了哪些反应，我们尚无法判断。而对于那种单纯金属挥发的解释，也有一定的可疑之处，这些还有待于今后的研究方能证实。
铜
人类可考证的应用铜来制造用品的最早年代，是青铜时代，距今已有4000多年了，在我国传说中大禹就用铜来制鼎。到了商代，铜器已在我国盛行。铜器作为生活用品及餐具，其历史也是极为悠久的，河南郑州、安阳等地，出土的商代青铜器表明，我国铜冶炼技术和制造工艺均有较高的水平，在出土文物中最为多见的要算餐具，如盆、碗、碟等以及酒具，如酒壶、酒杯等。由此可见，我国人民对于铜的认识远比其他国家要早。
然而到了19世纪，铜器制品作为餐具在餐桌上一夜之间消失了，原因在于一些化学家们发现，铜能与生物体内某些物质如氨基酸、蛋白质等起化学反应，生成蓝色的沉淀或结合物，这些沉淀物不能被生物同化，因而，他们认为铜对人体有害。对于这个说法人们始终持有不同的观点，因人类长期以来都用铜作为餐具如果铜有毒的话，应早就被古人所认识，另外，对从出土的木乃伊的研究中，也丝毫没有得到关于铜中毒的一点证据。尽管双方争执不下，但是铜作为极为普及的日常生活用品，却在逐步地消失，取而代之的是钢铁、铝及其合金制品。
也许铜被取代是一种必然，因为铜与这些钨比较起来要昂贵得多，而且同样大小的东西，铜制品则让人感到沉重。另外铜器如保管不当，往往生出令人讨厌的绿色氧化物。这一切都使得铜不得不放弃与人的密切接触，而转向了工业。
其实铜并非那么可怕，生理学家们研究发现，铜元素是生物体内不可缺少的微量元素生物体内蛋白质的合成，DNA的复制都必须有铜元素的参加才能完成。在植物中，叶绿素被植物制造的过程中，铜是不可缺少的催化剂。另外，铜对植物细胞膜的通透性有着直接的影响。没有铜，植物细胞就不能与外界正常地进行物质交换。在人类，铜是合成血红蛋白的重要物质之一，血红蛋白是人类赖以生存的机体物质，由于它的存在，人体细胞才能正常地利用氧，并且将代谢产生的二氧化碳由血红蛋白而运送到体外。此外，铜对人体的新陈代谢、生殖都有着重要的影响，铜的不足将使人体地新陈代谢停止，同样也会引起人的不能生育。但是铜如果摄入过多会导致肝硬化、精神分裂，以及植物神经功能紊乱等疾病。对于铜的每日摄入量多少应为合理，还不能像其他元素那样有着统一的标准。专家们指出，只要是正常饮食，人体的铜元素的量就可以完成其生理活动，但是长期慢性消化性疾病的患者，则有可能造成铜的不足，这要视具体情况而定。
总之，铜的用途已经人人皆知了，但是对于人的作用，我们只是有一个大致的了解。从文字中可以看出，铜并不是以前人们所想象的那样有毒，但是也并非无害。至于其对人体微观的影响机理，目前尚处于一种较低水平的研究阶段，希望在今后的研究中，能够为我们揭开铜作用于人体的机理之谜。
金刚石的成因
金刚石是作为一种极为珍贵的修饰材料，被广泛应用于装饰品的制作上，如我们通常所见的钻石戒指、钻石项链等。其价格极为昂贵。由于金刚石被精心琢磨后，可以从多个角度反射光线而显得十分璀璨夺目，因而在首饰品中格外受到青睐。然而金刚石的硬度极高，一颗金刚石从原质而打磨成一个名贵的钻石，需要相当长的时间。也正是由于金刚石这种极高的硬度，在工业上被广泛地应用于一些坚硬物质的切割上，以及磨损程度较高或温度较高的部位、部件。
金刚石的化学成分为碳（C）等轴晶系，多呈八面体晶形。而与金刚石同为一族的石墨却是截然相反的，石墨的硬度为1，而金刚石的硬度则为10，金刚石坚硬无比，而石墨却只能作为工业上的润滑剂。那么，为什么金刚石会有如此坚硬的个性呢？这是因为金刚石虽然也是由碳元素构成的，但是其碳原子之间的结构极为紧密，各个原子作用力均相等，因而很难使其之间的化学键断裂。这种极为稳定的晶体结构，在化学界是极为少见的，因此说金刚石是化学界的骄子。
人们所获得的金刚石大多数都是天然的。关于金刚石是如何形成的，历来都存在着不同的看法和见解。有人认为是腐殖土和淤泥形成的，并且与炎热的气候有关；也有人认为，金刚石是由腐烂的沼泽在雷电的作用下形成的。在1982年召开的一次关于金刚石的国际会议上，有人提出金刚石是由地球深处的压力和温度较高而形成的，并且提出在陨石撞击地球的一瞬间也可以形成金刚石。尽管这种陨石学说也得到了证实，但是人们在陨石中发现的只是一些体积微小的金刚石颗粒，对于较大体积金刚石的成因无法解释，因而人们主要倾向于地球深处形成说。根据压力和温度的推算，金刚石的形成应在距地表100公里左右的地下。
在人们发现了金刚石的优良特点及可能形成的原因后，科学家们便根据金刚石可能的形成条件进行了实验。这种仿照自然条件通常需要一个900－1300℃的高温及5－10万个大气压的压力环境。功夫不负有心人，早在二十几年前，科学家们就成功地在实验室中合成了金刚石，尽管合成的只是一些微小的颗粒，但这足以证明人工合成金刚石是有可能的。到了80年代，科学家已不用在超高压的条件下合成了，他们采用的新方法，是在常压下或低于一个大气压的低压下也能成功地合成金刚石，这对于人类是一个极为重大的贡献。
