刀可以切断分子吗？

学过初中物理的人都知道物质由分子(原子或离子)组成，分子和分子间距离的尺度都非常小，大约在~0.1纳米的量级。将胡甘蔗切成两段就是将组成甘蔗的分子分成两部分，这两部分分子间的最短距离都远大于分子力程的作用范围，而这些分子本身的结构并没有被破坏。实际是这样吗？

首先，要知道分子并没有一个严格的定义，目前所说的分子是一个含糊的概念。不过本文先不讨论这个问题，因为前面已经讨论过(化学键不是个棒棒，什么样的分子才算分子？)，而是尝试从已有的理解出发正面回答这个问题。

按照已有的化学理论，分子是由原子之间形成的化学键将原子连接而成。对于非金属物质，如有机化合物，分子中每一个原子与其他原子形成化学键的数量往往都是很明确的。例如，每个碳原子最多可与四个原子形成单键，每个氧原子最多可与两个原子形成单键，与一个原子形成双键，而每个氢原子最多只能与一个原子形成单键。

化学键的键能比分子间作用的能量要高大约一个数量级。当外力作用于物体时，例如用刀切割物体，物体内部的分子和原子都会快速运动，从而调整自身状态使体系能量尽量降低。显然能量最低的情况是增加分子间距离而不是分子内成键原子间的距离去吸收外力做功转化来的能量。分子越小，需要调整的基本单元就越小，并且运动的速度也越快，从而调整的速度也越快。因此当用刀切甘蔗时，甘蔗中的水、蔗糖等小分子物质可能主要是以整个分子向刀刃正前面或两侧运动的方式增大分子间距离；纤维素等较大的分子，更难在外力的作用下进行快速地调整，或者说来不及调整，从而更容易从分子内部断裂。但千万不能认为切断分子是因为刀刃从分子内的成键原子之间塞进去从而将成键原子分开了，一般的刀刃的厚度比两个成键原子间距离大很多个数量级，所以仅仅把“切”当成一种外力的作用即可。

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纤维素的分子结构式

也可以从另外一个例子来理解切断分子这个问题。用铁锤砸向一堆粒径较小的鹅卵石，可能会砸出一个坑，石子都跑到坑周围去了而不会碎裂；若用同样的力砸向一块大鹅卵石，直接被砸碎的可能性更大。

分子断裂的概率还与力的大小和作用方式有关。力越大越容易断裂，剪力和拉力效果也是不一样的，以较高的频率不断变化的力相对于低频的力更容易使分子断裂。

事实上，对于酚醛树脂、橡胶、石英玻璃这样的交联聚合物或者微电子领域用到的单晶硅来说，在不考虑内部小分子添加物的情况下，肉眼可见的整块材料就是一个庞大的分子，若用刀切断，自然就会导致分子的断裂。高分子材料加工常用到的机械塑炼法就是一种通过外力使大分子断裂成小分子从而改善材料性能的技术。通过外力使分子结构改变的过程也叫力化学反应。