Bạn hãy nhìn xung quanh chúng ta, từ hạt bụi nhỏ li ti đến hòn đá hay trái núi khổng lồ; từ con kiến, con muỗi bé tí xíu đến con voi, con bò mộng to tướng; từ những cây cỏ mềm yếu mọc sát đất đến những cây cổ thụ mấy người ôm không xuể; từ những dòng suối trong mát đến không khí mà bạn đang thở... Thế giới thật kỳ diệu và phong phú làm sao!
Vậy mà có bao giờ bạn nghĩ rằng cả cái thế giới muôn hình muôn vẻ đó, cả cái kho tàng vô tận và tuyệt vời của muôn ngàn hợp chất khác nhau đó đều được hình thành từ các hạt rất nhỏ không? Bạn lắc đầu không tin ư? Thế nhưng đó lại là sự thật đấy! Ngày nay, khoa học đã chứng minh rằng thế giới xung quanh chúng ta, từ thế giới hữu cơ (động vật, thực vật) đến thế giới vô cơ (các khoáng chất, nước, không khí), đều được tạo nên từ những hạt nhỏ bé. Đó là các phân tử.
Phân tử nhỏ lắm, nhỏ đến nỗi dù bạn có đôi mắt tinh tường đến đâu đi nữa cũng không thể nhìn thấy nó được. Vậy nó nhỏ như thế nào? Để dễ hình dung, ta hãy dùng cách so sánh như thế này nhé: giả sử có bao nhiêu phân tử trong một xăng-ti-mét khối không khí, ta có bấy nhiêu viên gạch. Thế thì với số gạch đó, ta có thể lát lên toàn bộ bề mặt quả đất một lớp dày gần 240 mét!
Ấy thế mà chính phân tử lại chứa các hạt nhỏ hơn nữa. Đó là các nguyên tử. Nguyên tử nhỏ vô cùng. Ngay dưới kính hiển vi có độ phóng đại lớn, ta cũng không thể nhìn thấy nó được. Muốn biết nguyên tử nhỏ như thế nào, ta sẽ nhờ nhà ảo thuật phóng đại tất cả mọi vật lên một triệu lần. Lúc ấy, cái bút chì xinh xắn mà bạn vẫn thường dùng sẽ trở thành một cây gậy khổng lồ dài tới 150-200 ki-lô-mét, có đường kính lớn hơn 500 mét, còn hạt bụi nhỏ bé mà bình thường bạn khó nhìn thấy sẽ trở nên một hòn đá lớn. Thế nhưng dù có phóng đại lên hàng triệu lần, nguyên tử vẫn còn bé hơn dấu chấm trong quyển sách này!
Nhưng nguyên tử cũng chưa phải là nhỏ nhất đâu. Các nhà khoa học còn phát hiện thấy rằng nó gồm có hạt nhân và các hạt nhỏ bé hơn nữa chuyển động xung quanh hạt nhân ấy. Song thế giới của những hạt tí hon này vô cùng phức tạp và rắc rối nên chúng ta chưa cần đi sâu vào vội.
Trong thực tế không phải chỉ có một dạng nguyên tử. Ngày nay, người ta đã tìm được 106 dạng nguyên tử khác nhau về đặc tính và trọng lượng, mà nói theo danh từ hóa học là 106 nguyên tố khác nhau. Cũng giống như các viên gạch, người ta có thể xây dựng được muôn ngàn kiểu nhà khác nhau: cái thì vuông, cái tròn, cái một tầng, cái lại bốn, năm tầng vv... Từ các nguyên tử của những nguyên tố, có thể tạo nên vô số hợp chất. Nắm được quy luật ấy, các nhà khoa học có thể làm nên được những điều vô cùng kỳ diệu mà chúng ta sẽ được thấy trong những phần sau.
Trong số trên một trăm nguyên tố mà con người đã biết, ở đây chúng ta chỉ làm quen với hai nguyên tố mà thôi.
Những ngày lễ lớn ở quảng trường Ba Đình, chắc bạn đã có dịp được nhìn thấy trên bầu trời có vô số những quả bóng đủ màu sắc bay lơ lửng. Bạn sẽ hỏi không hiểu sao những quả bóng ấy lại bay được nhỉ, trong khi quả bóng mà bạn cầm tay, do bạn phồng mồm thổi, thì tung lên lại rơi xuống đất ngay! Xin trả lời bạn, đó là vì những quả bóng kia đã được bơm bằng một chất khí không có màu, rất nhẹ và có thể cháy được. Đây là khí hy-đrô.
Trong thiên nhiên, người ta chỉ gặp hy-đrô tự do chủ yếu ở các lớp khí quyển trên và đôi khi cùng với các khí khác thoát ra từ những lỗ khoan dầu mỏ hay miệng núi lửa đang hoạt động. Nhưng hợp chất của nó thì có rất nhiều. Hy-đrô có trong các phân tử mà từ chúng tạo nên cơ thể động vật, thực vật. Hy-đrô có trong dầu mỏ, khí thiên nhiên và hàng loạt khoáng chất khác.
Một nguyên tố khác vô cùng kỳ lạ, có ở khắp mọi nơi, kể cả cơ thể chúng ta, đó là các-bon. Các-bon nguyên chất là than của chiếc bút chì đen, của lõi pin, là kim cương óng ánh trên các đồ trang sức, là muội đèn dầu. Các-bon có trong than đá, dầu mỏ, giấy viết, gỗ, bông, rượu, đường, nến, cơ thể của động vật, thực vật và trong vô số hợp chất khác. Điều kỳ lạ chính là ở chỗ tất cả các nguyên tố, trừ các-bon, chỉ sinh ra chừng một trăm nghìn chất khác nhau gọi là các hợp chất vô cơ, trong khi đó chỉ riêng một mình nguyên tố các-bon có thể tạo thành trên ba triệu hợp chất gọi là những hợp chất hữu cơ. Nhưng như thế vẫn chưa phải là hết: hàng tháng, các nhà bác học trên thế giới còn điều chế thêm được chừng hai nghìn hợp chất mới của các-bon!
Các-bon kết hợp với hy-đrô tạo thành vô số hợp chất gọi là những hy-đrô-các-bon. Trong điều kiện thường, các hợp chất này có thể là chất rắn, chất lỏng hay chất khí, tùy thuộc vào số nguyên tử các-bon trong phân tử của chúng.
Họ hàng hy-đrô-các-bon vô cùng đông đúc đến mức không đếm xuể được nữa. Tuy vậy dựa vào cấu tạo và tính chất của chúng, người ta có thể chia làm bốn gia đình lớn. Xin mời bạn lần lượt tới thăm họ. Đây là gia đình al-kan. Cậu út ít nhất nhà là mê-tan hay còn có một cái tên khác là khí bùn ao (vì mê-tan là chất khí có trong bùn ao). Anh của mê-tan là ê-tan và tiếp đó là prô-pan, bu-tan, pen-tan vv… Còn đây là gia đình al-ken. Cậu út của gia đình này gọi là ê-ty-len. Trên đấy là các anh Prô-py-len, bu-ty-len vv...
Đại gia đình thứ ba là naph-ten. Khác với hai gia đình trên, ở đây các phân tử giống như những cái vòng được tạo nên bởi các nguyên tử các-bon và hy-đrô. Cuối cùng là đại gia đình của những hy-đrô-các-bon thơm. Cái tên nghe hấp dẫn quá phải không bạn? Nhưng coi chừng đấy, bạn chớ có vội ngửi. Vì bên cạnh một số ít anh có mùi thơm thật, có rất nhiều anh chẳng thơm một chút nào cả. Đấy là chưa kể những anh lại có mùi... thối nữa! Sở dĩ gia đình này có cái tên tốt đẹp đó vì những anh em đầu tiên được con người biết đến và sử dụng đều có mùi thơm thực sự.
Như thế là chúng ta đã làm quen với những đại gia đình hy-đrô-các-bon. Xin bạn đừng quên họ, vì chúng ta sẽ còn gặp gỡ nhiều lần trong câu chuyện này.
