实验现象探究：粉笔灰为什么会留在黑板上不掉落

G008秀山县高级中学

柳周 刘小峰

粉笔是一种用在黑板上的书写工具，质软，与黑板一挤压摩擦就会变成粉末而留在黑板上。但是为什么，粉笔灰会为什么会留在黑板上呢？

   第一种说法是，粉笔灰与黑板摩擦后起电，不再显电中性，产生静电作用，进而将粉笔灰吸附在黑板上。但粉笔灰始终与黑板接触，电荷应该会中和就不会存在静电力了。退一步说，就像与丝绸摩擦过的玻璃棒，可以吸引轻小物体一样。其吸引轻小物体的能力会逐渐变弱，最终掉落，然而粉笔灰却可以在黑板上停留几个月以上，其明显存在矛盾，所以说粉笔灰能够留在黑板上并不是因为静电作用。

   第二种说法是，粉笔灰与黑板间存在分子间作用力而不掉落，分子间作用力即范德华力与距离成反比，粉笔灰与黑板间距离很小，所以相互吸引，使粉笔灰被吸附在黑板上，但粉笔灰相对于黑板和粉笔来说，它和粉笔应该结合地更紧密，他们之间的分子作用力应该要大一些，怎么会吸附在黑板上呢？而且在湿黑板上，用干粉笔写字，按理说水可以拉近粉笔灰微粒间的距离，使他们能充分“融合”，增大它们之间的分子作用力，吸附更多粉笔灰，字迹更清晰，但事实上湿黑板上用干粉笔写字留下的痕迹十分模糊，留在黑板上的粉笔灰也十分少，显然矛盾，所以分子间作用力这个说法也有问题。

第三种说法是，摩擦力使粉笔灰留在黑板上。产生摩擦力的条件有三，第一两物体必须接触，第二两物体间必须存在正压力。第三，两物体间必须存在相对运动趋势，如果说粉笔灰与黑板间存在摩擦力。那么他们之间必须存在弹力，但又由什么来提供弹力呢？这与事实明显不符合，所以摩擦力这种说法也不对。

   我认为粉笔灰能留在黑板上有三个原因，首先粉笔主要成分是CaO ，由反应2CaSO4·2H2O=2CaSO4·0.5H2O+3H2O和2CaSO4·0.5H2O+3H2O=2CaSO4·2H2O制成，其中加入了少量的光滑剂和粘结剂（油脂类或聚醇类物质；比重较大的填料，如粘土、泥灰岩、水泥等），十分细腻，本身就具有很好的黏合性，虽然质软易变成粉末，但同时也会在外力作用下结成块，紧紧地嵌入黑板，与其黏合在一起，同时防止外层粉笔灰脱落。但当用普通泥块写字就只能留下很浅的痕迹，从侧面证明了粉笔材质的特殊。第二点：由于黑板表面粗糙、凹凸不平（可用放大镜直接观察），质硬，粉笔质软，这就保证了粉笔可以在黑板上写字。而又正是因为黑板是粗糙的，其表面存在许多‘沟壑’，微小的粉笔灰在手施以压力的情况下便会陷入其中，而且两者之间存在相互扩散的倾向，粉笔灰就像放在抽屉里的东西，有了立足之地，这是它能留在黑板上的另一原因。第三点：由于粉笔灰与粉笔灰之间、粉笔灰与黑板之间结合得很紧密，距离很小，他们之间存在较大的分子间作用力，即范德华力（范德华力一般随着相对分子质量的增大而增强，距离的增大而减小，对表面张力、粘度等物理化学性质有决定性的影响）相互吸引，这是粉笔灰能留在黑板上的第三个原因。

      所以粉笔灰能留在黑板上不是单一方面的原因，是由于粉笔材质、黑板表面特点和微观的作用力共同作用的结果。

评委点评：本文能从“粉笔在黑板上书写，粉末留在黑板上”这一常见现象，认真思考现象成因，根据相关知识进行判断，具有一定科学探究精神。不足之处：化学方程式格式不正确。