我们制作视频中的一些错误+关于胃的一个挑战

2014年10月14日 , Vassili Philippov

上周我们发布了第一个视频。可能你还记得最后我们要求你们找到视频中的错误。今天我们将探讨视频中所犯的错误。一些错误是为了艺术效果。有些化学家指出的一些错误并不是真正的错误-视频中的一些细节很违反常规，很多人不相信这个过程完全像我们描述的那样发生的。我还将展示科学家如何发现分子结构的。

我们回顾一下视频是关于什么的。我们展示了氯化氢与氨气结合时如何产生了烟。稍后我们将不止从外部反应来展示：

外部反应

也从内部反应展示单独分子相互作用及晶体形成是如何开始的。

内部反应

我们从最简单的错误开始，然后再进行到最难的一些。

错误 #1: 太幸运

我们必须增加视频中分子碰撞概率，这一点对我们来说很有趣。举个例子，看视频中的这一部分：

如你所见，氯化氢分子和氨气分子一个接一个的碰撞。但是你得注意到视频中的时间被放慢了数亿倍。否则，正常的分子运动很疯狂，我们根本看不见。在这么短的时间内看到分子碰撞的几率不亚与你中国家彩票十次。此外，看他们如何直接相互运动的 :) 这不是随机运动。

然而，这些错误是为了达到艺术效果而产生的。如果我们展示实际的过程，那么你将花费若干年才会看到你感兴趣的碰撞。记住我们看到的视频是被放慢了数亿倍的。很慢，慢到你就算花费一辈子时间也不会看到这个反应的0.001秒。不过，如果我们不放慢视频，你们就看不到分子，因为它们运动地太快了。

我们的开发者Michail有一个特殊的“运气”调节器。这个调节器增加了碰撞的可能性，也使画面更加漂亮。它不仅用于分子碰撞，还用于小晶体。

我最喜欢的视频是“细胞的内部生活”，它的作者也遇到了类似的问题，牺牲准确性而追求视觉效果。他们在视频中增加了很多虚有的空间，事实上细胞里的东西紧密地充斥在一起，不会看到像树一样形成的森林。

错误 #2: 简化的过程

另一个为展现视觉效果犯的错误是一步一步地显示反应阶段：

氯化氢 (HCl) 和氨气分子(NH3) 相互碰撞。
氯化氢和氨气分子碰撞的结果是形成复合物。
一些这样的小复合物碰撞形成一个大复合物。

事实上，所有这些过程都是同步地无机地发生的。

错误 #3: 结晶过程中氯化铵结构变化

当氯化氢分子 (HCl)与氨气分子(NH3)相互作用时产生一个新的 ClH-NH3分子。视频中我们称之为“氨氯”，不过这种说法是不正确的。许多化学家说我们在分子结构上犯了个错。因为氢核是由氯离子转移到铵离子，所以正确的分子结构应该是Cl-NH4。在水溶液或晶体结构中，它是这样发生的，这样才正确。然而，不是气体形式。如果是气体形式，那么分子结构就是我们视频中所展示的那样。

我们怎么知道的？一般情况下，科学家是怎么知道分子形状的？今天快要结束了，这里也没有显微镜能让你们看到分子中单个的原子。我给你们简单描述一下可以做到的两种方法。

实验

有几个可以告诉我们关于分子结构的实验。例如，吸收和发散光谱可以告诉我们分子结构的有用信息。

理论

人们知道描述分子结构的所有基本定律。他们是量子物理学定律。所有的分子都能用薛定谔方程式写出来。方程式可以帮助你找到分子结构。现在你需要解决它。然而这并不简单。不简单却有可能解决。有方法可以通过薛定谔方程的数值解找到相当大的分子。这种方法叫ab initio。你可以根据你需要的准确性计算来确认你找到了正确的方法。许多程序可以进行这种量子化学计算方法。五十年前这还是一个空想，现在你们可以在电脑上找到几乎任何合理大小的分子结构。

现在我们回到我们所讲的内容。我们用量子化学ab initio计算方法检验了我们的分子结构。这有一篇关于研究不同条件下的分子结构的好文章。文章的研究结果之一就是如果额外的水分子没有参与，那么氢核就不会转移。所以我们的视频没有错误。

然而，视频另一片段还有一个错误。现在我要告诉你如何在没有犯错的情况下误导人。我们想一下结晶体中单独的分子如何结合。在晶体中上面所提到的氢核转移会发生。在氯化铵结晶体中氨分子会被氯原子包围。