书城童书中华少儿科普知识读本:数理化
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第16章 漫游化学天地(3)

那么能否有一种药物,一搽毛就除掉了呢?

科学家们经过长期研究终于制得了这种药物,称为”光亮剂“,原来光亮剂的主 要成分是巯基乙酸铵和氨水,当把这种药液涂敷到皮肤上时,药液渗透到毛发内部, 首先进行膨胀,然后将所有毛发内S-S键全部切断,这时毛发就变得十分柔软嫩弱, 最后导致从毛囊中脱落,达到了去毛的效果。优质的脱毛剂在涂敷后3~8分钟,即可 显示效果,脱去的体毛呈螺旋状,可用软布擦去,使皮肤变得很光亮。去毛后,用肥 皂清洗,然后用化妆水中和或擦少量油膏,补充油分,使皮肤不致于太干燥。

27.蕃茄佳酿,甘淳溢香

啤酒、黄酒、白酒等是以粮食为主酿成的酒,果子酒则是用水果作原料酿成的酒 .但你是否知道作为蔬菜的蕃茄也可酿酒?

蕃茄果实酸甜多汁,含有丰富的营养物质,具有一定量的适于酿酒的成分。蕃茄 中的糖分含量为2.2-2.9%,且大部分为葡萄糖。蕃茄的酸度为0.4%~0.5%,其中大部分 为柠檬酸。糖、酸比例为1∶5~6.此外还含有钙、铁、磷、钾等无机物质及各种氨基 酸等成分。

那么怎样来酿制蕃茄酒呢?

首先将原料蕃茄打浆,然后榨汁,滤去渣及杂物,取出蕃茄汁,调整到一定浓度 ,加入酵母菌,进行前发酵,放置一段时间,然后倒入池内进行后发酵,最后,上层 的清液成了蕃茄酒。

蕃茄酒酒色微黄,无沉淀物和悬浮物,透明清亮,酒精含量低,含有多种矿物质 、芳香物质和氨基酸,并具有独特的风味。

28.水中生烟,其妙可言

在正常情况下,水火不相融,水中生烟更不可思议,然而,有时会滴水生烟,这 是为什么?

用2克碘放在干燥的研钵中研细,注意研钵一定要干,然后加入0.2克铝粉(就是 所谓的”银粉“,可从油漆店买到),把它研磨混合均匀。

把碘和铝粉的混合物放在蒸发皿中央,堆成小丘状,然后用管往混合物上滴1~3 滴水,碘和铝粉立即发生剧烈的化学反应产生浓厚的烟雾,真是滴水生烟!烟雾中还 夹杂美丽的紫色碘气。

怎样来解释这一现象呢?

我们知道,水不仅是我们日常生活中所必须的,也是工农业生产必不可少的。但 是你是否知道,水在化学反应中还扮演着重要的角色呢!在化学反应中,水是最普通 和最常用的溶剂。除此之外水还有一种妙用,能作某些化学反应的催化剂。在常温下 ,碘与铝粉混合后,不会发生什么反应,但是,只要有几滴水,就能起催化作用,使 反应立即被引发,生成三碘化铝:

2Al+3l2=2All3

反应还放出大量的热,使水变成水蒸气,它和白色的碘化铝一起,生成了大量的 烟雾。另外,反应热也使未作用完的碘受热升华,变成了美丽的紫色蒸气,如烟雾混 合在一起,显得格外好看。

29.疲倦的奥妙

人为什么会疲倦?心理作用是产生疲倦的原因之一。剧烈运动以后,情绪松弛下 来,疲倦的感觉会立即出现。人疲倦的化学原理是什么?

从化学的角度来看,疲倦与碳水化合物的代谢有密切关系。

人体里的细胞为了完成肌肉的收缩、神经冲动的传递等任务,需要高能量的化合 物,如三磷酸腺甙(ATP)。这种高能量化合物的水解,是一种大量放热的反应。而 在运动时,肌肉纤维收缩,加速细胞里的吸热反应。如果人体肌肉里所储存的ATP很 快消耗掉,又来不及补充,人就感到疲倦。

再说,在激烈运动时,血液对肌肉所需要的氧气会供应不足,那么,肌肉细胞就 必须调动葡萄糖的分解来产生能量。可是,葡萄糖分解的同时会形成乳酸,而乳酸会 妨碍肌肉的运动,引起肌肉的疲劳。乳酸的积累会造成轻度的酸中毒,引起恶心、头 痛等,增加疲倦的感觉。

肝脏对保持体力有重要作用。当人体内葡萄糖分解后,血液中的葡萄糖减少,肝 脏里糖原发生分解,释放出葡萄糖,使血液保持一定的含糖量。同时,肝脏里一部分 乳酸被氧化,产生二氧化碳排出体外,其余的转化为糖原。所以,在紧张运动后作深 呼吸,增加供氧,促使乳酸氧化,可以减少疲倦。

第30.可乐配方,难解之谜

提起”可口可乐“,可说是无人不晓。但你是否知道它是谁发明的?它的配方又 怎样呢?

100多年以前,美国有个叫约翰·斯蒂斯·彭伯顿的,是一家制药公司的老板。 他有个癖好,喜欢在实验室里摆弄着各种药水,总想创造出一种有提神、解乏、治头 痛功效的药品,1886年5月的一天,彭伯顿和往常一样,一早就钻进实验室,他在总 结过去经验的基础上重新设计了配方。先将几种解渴、清心的药剂糖浆混在一起,放 入一个大容器中,并放进可乐果、古柯叶和一种从南美洲植物中提取的药剂糖浆、少 许咖啡因、糖、磷酸,搅拌混合后发现混合剂呈现出深褐色。一尝味道还相当好,这 就是最早配成的”可口可乐“饮料。

现在,可口可乐已成为世界上最流行的饮料之一,每年,要喝掉几亿瓶可口可乐 .然而,可口可乐的配方却是保藏在美国银行的保险箱里,世界上知道这一秘方的不 超过十几个人。其实,可口可乐中99%以上的配料是公开的:糖、碳酸水、磷酸、咖 啡因、焦糖,以及少量从古柯叶和可乐果中提取的物质。它基本上是几种物质的混合 物,也许包含了很复杂的化学反应。神秘的配料”7x号货物“在可口可乐的含量不到 1%,但为了分析这个神秘的”7x“,许多化学家和竞争者运用了最先进的化学仪器和手 段,也没有得出确切的结论,迄今仍是一个不解之谜。

31.奇洞天下秀

如果你到过广西桂林的七星岩、江苏宜兴的善卷洞、浙江金华的双龙洞等溶洞, 你一定会被那些壮观的奇景所吸引。是谁用灵巧的双手,建造了这些瑰丽奇妙的溶洞 呢?

也许你不会相信,溶洞的”建筑师“竟是普普通通的水和二氧化碳。

溶洞所处地层的岩石为石灰岩,其主要成分是碳酸钙,当包含二氧化碳的地下水 或雨水在岩石缝隙流过时,原来不溶于水的碳酸钙摇身一变,成为可溶于水的碳酸氢 钙,被地下水带走。在地下水长年累月的作用下,裂缝会越来越大,经过几千年、几 万年,甚至几百万年的作用,裂缝变成小洞,小洞变成大洞,大洞间又相互连接形成 了弯弯曲曲的洞穴,这就是溶洞。

从溶洞顶渗出的地下水一滴一滴落下来,二氧化碳悄悄地溜走,一部分水蒸发了 ,析出的碳酸钙沉积下来,附在洞顶的石壁上。年长日久,洞顶就垂下乳状石条,这 就是钟乳石。滴落在洞底的水,也发生同样的变化,析出的碳酸钙逐渐积累,形成向 上生长的石笋。这些钟乳石和石笋都会慢慢伸展,最后连在一起,形成了石柱。这些 钟乳石、石笋、石柱等千姿百态、五彩缤纷,有的如龙宫少女,有的似奔月的嫦娥, 有的像英俊的王子,还有的像孔雀、大象、雪莲和飞瀑,真是应有尽有,美不胜收。

当你漫步于这些溶洞中,欣赏着大自然的美景时,可别忘了溶洞的”建筑师“噢 !

32.笑气使人发笑

世界上有一种能使人发笑的气体--笑气,它的学名叫”一氧化二氮“.笑气在空 气中很少很少,大约只占空气体积的二百万分之一,笑气怎样使人发笑?

开始,人们以为笑气能使人致病。到1798年,英国化学家汉弗莱·戴维做了一个 使他一举成名的试验:一边吸入笑气,一边记录他自己所产生的生理效应。他发现, 笑气对神经有奇异作用,吸入少量就会使人兴奋不已而大笑起来。试验中,戴维还发 现这种气体减轻了他的一颗病齿的疼痛。后来进一步研究证实,吸入适量的笑气,可 以使人进入麻醉状态,减轻病人的疼痛。从此,笑气被用作牙科麻醉剂。

笑气还有一个有趣的特性,就是能够像氧气一样助燃。当你将一块吹熄的木条, 放到充满笑气的瓶中,木条会立刻燃烧起来,比在空气中燃烧得更猛烈、光亮。这是 因为笑气在高温下能分解成氮气和氧气的缘故。

笑气有个怪脾气,一个笑气分子会和六个水分子结合在一起。所以当水中溶解大 量的笑气后,再把水冷却,就会有含笑气的晶体出现。把晶体加热,笑气又会重新逃 出。人们利用笑气这种性质,来制得纯净的笑气。

33.海水着火、看怪不怪

在自然界中,可以燃烧的物质很多,你听说过海水燃烧吗?

1973年的某一天,在印度东南部孟加拉湾附近的海域,突然刮起猛烈的飓风,顿 时海浪咆哮,刹那间高达三四十米的浪峰上竟燃起熊熊大火,红彤彤的火焰与碧蓝的 海水交相辉映,照耀着几十公里的海面,景色颇为壮观,看到者无不目瞪口呆。

原来这场大火的纵火犯就是飓风。在海洋上形成的飓风风速有时可高达70米/秒 ,飓风所到之处,掀起巨浪,由于飓风与海水摩擦,产生了巨大的能量,使海水分解 ,产生了大量易燃、易爆的氢气和能助燃的氧气,所以在某一瞬间引起了氢气的燃烧 和爆炸,因而在汪洋大海上,燃起了一场大火。

据科学家测定,这次大火释放的能量相当于200颗氢弹爆炸时产生的能量,难怪 其燃烧时是那样惊心动魄、令人胆寒。在能源紧张的未来,如果人类能征服大自然, 充分利用大自然中的风能、水中的化学能以及太阳光的光能,那该多好啊!

34.巧克力抚慰失恋心

巧克力被称为情绪稳定剂,小王失恋后,医生让她吃巧克力,果然凑效,这是为 什么?

原来,人在正常情况下,体内的一种化学物质--苯乙胺的量处于相当稳定的状态 .热恋时,人的大脑活动使体内苯乙胺的含量急剧增加使人处于非常明显的兴奋状态 .一旦失恋,人体内的苯乙胺明显减少,人就会一蹶不振,颓丧失态。如果在心理调 节的基础上,补充一定量的苯乙胺,可以有效地缓解失恋现象。而巧克力中含有大量 的苯乙胺,完全可以弥补人体内苯乙胺的不足,使情绪趋于稳定。

小档案

热恋中心速加快,一般地说,一天跳动5万次。

肌肉中的第三类叫心肌,是组成心脏的肌肉,也是最勤劳的肌肉,它带动着心脏 有节奏地跳动,永不停顿。普通人每分钟心脏跳动75次,一天要跳54000多次。假如 一个人活到70岁,心脏肌肉就要连续收缩28亿次。

35.水火相融,以假乱真

水火是不相融的。我们能用水去灭火,但用水去点火岂不耸人听闻吗?

在蜡烛的烛心旁,放上一粒米饭大小的金属钾(最好用一小块塑料纸垫着)。然 后,用滴管吸些水,对着放置金属钾的地方,滴下一二滴水,立刻就会听到”嗤“的 一声,产生一团火焰,这火就把烛心点燃了。这不是用水点火吗!这是什么道理呢?

钾是一种化学性质很活泼的轻金属,当它同水接触时会发生剧焰,点燃了蜡烛的 烛心。用水点燃蜡烛的秘密就在这里。

由于钾的化学性质很活泼,除了与水反应外,在空气中还会氧化,所以金属钾平 时储存在煤油中,以隔绝空气及空气中的水气。

为了防止金属钾的氧化,做水点燃蜡烛的实验时,动作要迅速。

小档案

小水滴变成雨

空中的小水滴越来越多,慢慢地小水滴聚成了大小滴,身体重量越来越大,当上 升的气流再也托不住它们时,水滴们纷纷落到地面,下起了雨。

36.”搅“出来的学问

冲奶粉、炖鸡蛋时用调羹、筷子搅拌,奶粉不会结块,炖的蛋糊也嫩滑。而且搅 拌时间越长,效果越好。

搅拌在化学中有什么作用?

在化学实验和现代化工生产中,普遍使用搅拌这种操作,既可节省时间,又可提 高产品质量。可是,早期人们并不知道这个道理。在光学玻璃的生产发展史上,还有 过这么一段趣事:第一次世界大战期间,世界上的光学玻璃生产质量很低,唯独法国 的产品除外。1916年,俄国向法国提出,愿意出一百万法郎的高价购买制造光学玻璃 的秘密,但是,遭到法国资本家的拒绝。其实这个秘密不过两个字--搅拌,它和冲奶 粉、炖鸡蛋采用的搅拌一样。原来,在熔炼玻璃的时候,不断地进行搅拌,就容易使 原料混合均匀,气体也停留不住。正是这样,没有气泡和疵斑的光学玻璃才能制造出 来。

由于当时搅拌是用一种棒状物进行的,这种简单的物品有如此奇效,因而对不了 解其真情的人来说,简直价值连城。因此,人们称它为化学家手中的”魔棒“.现在 ,化学家已经采用机械式和电磁式两类”魔棒“了。拿机械式搅拌器来说,形式多种 多样,有的像轮船上的桨叶,有的像锚,有的像是涡轮。它们分别适用于各种不同的 场合,但功能都比早先采用的简单的”棒“优越多了。

37.千钧一发而安然无恙

”千钧一发“是指将千钧(钧是古代的重量单位,1钧等于15千克)的重量吊在 一根头发上,以此来比喻情况的危急,然而在金属世界中,却有”千钧一发“而又安 然无恙的现象,有一种胡须那样细的金属晶须,真的能吊起千钧的重量。

首先发现金属晶须的是贝尔电话研究所的专家们。20世纪40年代,美国的电话系 统经常出现故障,经贝尔电话研究所的专家查明,原来是蓄电池极板表面长出了一些 针状晶体,引起了电话线路短路。这些针状晶体强度大,弹性好,在显微镜下观察其 形状,就如胡须一般,故命名为晶须。

那么,金属晶须高强度的奥秘何在呢?

现代的X射线衍射技术显示,晶须内部的原子完全按照同样的方向和部位排列, 这是一种没有任何缺陷的理想晶体,全部原子各就各位,阵容排列整齐,组成了一道 坚不可摧的防线。因此,只有当外力增加到一部分原子相对另一部分原子作整体移动 时,才能产生断裂。而在一般金属中,存在着晶体缺陷,在不大外力的作用下,只要 少数原子发生短距离的移动,就会断裂,因此强度较低。

小档案

晶须的直径只有几微米(约为头发丝的1/50),可它的抗拉强度却是工业纯铁的 70多倍,比超高强度钢也要高出近10倍。如果将铁晶须编织成半径为1毫米的线材, 能安全地吊起一辆4吨重的载重汽车!

38.是冷是热都无动于衷

金属的膨胀系数相对较大,这对制造精密仪器是不利的。比如钟表的游丝,它的 膨胀系数必须很小,否则钟表的误差就会很大。为此,人们渴望能得到一种对冷热无 动于衷的合金。

社会的需要推动着人们去创造发明,日本京都大学的一位教授历经艰辛,终于找 到了膨胀系数几乎为零的硼锰合金,实现了人们的愿望。

硼锰合金是由硼元素和锰元素按一定比例混合在一起,均匀地放到坩埚中,加热 到1200℃,再经加压而制成的。硼锰合金性能十分优越,它在25℃~300℃之间的膨胀 系数几乎为零,而硬度又可与金刚石相比拟,导电和导热性能也很好,因此有着广泛 的应用前景,它必将在制造领域发挥独特的作用。

3.应运而生的超塑性金属

人们在形容”坚强“时,往往会说”像钢铁那样“.的确,金属常常被用作工程 结构和机械零件的材料,因此从使用角度来说,当然越硬越好。可是,你别忘了这些 工程结构和机械零件都是制造出来的,从制造角度来说,金属越软,越易变形越好。