书城教材教辅中外化学故事
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第11章 趣味横生:化学反应故事(4)

远路来的人,一路风尘仆仆,少不了要用清澈沁肌的泉水洗上一洗。其中一位老汉,患眼疾多年,视力模糊,他用溪水洗了几次眼、脸之后,顿然觉得视物轻松了许多。他想,既然如此,我何不灌点水回家多洗几遍呢!这样,老汉每洗几天,就觉得眼疾有所减轻。好在他居住离此不算遥远,水用完了,就叫儿孙们来取,谁知过了几个月后,老汉的眼疾竟全好了。这事又被人们添枝加叶地传开了。说什么龙王爷给旮旯村送的泉水,不仅能变铁为金,还能医治百病。久而久之,旮旯村这个古老的名字渐渐被人们遗忘了,而“龙王泉”的名声却越来越响。

科学发展到今天,类似这样的传说,已不是难解的谜了。溪水中的铁罐变铜罐,说明从山石中渗出的泉水含有可溶性的铜盐(即含有Cu2+)。第一,它能与铁进行置换反应,在铁器上镀一层铜;第二,含有重金属可溶性盐的水,能医治眼病,现在已成了普通的医药常识,眼药水中不是常常配有硫酸锌、硫酸铜之类的成分吗?

关于龙王泉的传说,其实就是这么回事。

《旧唐书》记载:武则天做皇帝时,因凤阁侍郎刘瞓之办事乖巧,赏给黄金二百两。刘瞓之受宠若惊,在同僚好友间逢人炫耀。一日,凤阁舍人唐诜来拜访他,刘又请他观看御赐金锭,满以为又能得到恭维,谁知唐诜冷冷一笑,说:“这是药金,并非真金。”刘瞓之大为不悦,唐诜进一步言道:“不信,你可以火烧之,如果冒出五色火焰,定假无疑了。”刘瞓之试了试,果真见到红红的火焰上,冒出亮绿色的火苗(铜的焰色),火焰又变得红、橙、黄、蓝、绿色,五彩缤纷,绚丽多彩。此事传到武则天那里,她很生气,给唐诜加以诬蔑皇上之罪,贬官到天台山去了。

什么叫药金呢?这要从我国古代炼丹术谈起了。“金性不败朽,方为万物宝。”炼丹家认为,金、银矿物等“不败朽”的东西,可以使人的血肉之躯也同样“不败朽”,因此他们不仅要设法服用这些东西,还要设法炼制药用的金、银。药金就是把赤铜(Cu2O)和炉甘石(ZnCO3)的矿粉和木炭一起煅烧,炼成很像金子的黄澄澄的黄铜(Cu—Zn合金)。唐诜年轻时就喜欢炼丹制药,精通这方面的炼制技术和鉴别方法,所以一眼就看出那是块药金,一言不慎在太岁头上动了土,自找倒霉。

玩花招的金匠

近几年来,走街串巷帮人打造金器的匠人渐渐增多,他们不敢明目张胆地贪人金银,因为有主人在场盯着,于是有些金匠玩弄花招,利用一般人不易察觉的手段克扣金银分量,占为私有。

一天,在巷子口有一金匠正在帮人打制金器。只见金匠在制作过程中不时地将金材加热后放入一碗溶液中,当主人提出疑问时,金匠说:“这碗溶液能帮助金材软化,打出的金器更加光亮美丽。”一位智者立即用一根铁钉浸入液体,拿出一看,便见分晓,原来金匠在玩花招,该溶液不是别的,而是一碗王水!

为什么金匠要用王水来打制金器呢?秘密就在于王水能溶解金银等贵重金属。王水是由三份浓盐酸与一份浓硝酸(以体积计)的混合液。具有特别强的氧化性,极易溶解金、银、铂等不活泼金属。下面反应式表示王水与金发生的化学反应:

Au+3HCl+3HNO3AuCl3+3NO2↑+3H2OAuCl3+HClAuHCl4金匠把溶有金的王水,用铁、铜进行置换处理,便很容易得到克扣下来的金银了。为了使人们不要上当受骗,特写此文相告。

谁是凶手

1969年11月的一天,日本一位居住在富山县神通川岸边的青年女工自杀了!她的名字叫中村高子。

她死后已经整整一年了,可警察仍怀疑她并不是自杀,根据当时的验尸报告,认为中村高子是中毒死亡,于是棺材被重新打开,并请医学专家一起检验。当警察再次看到中村高子时,呵!少女身上竟有70余处骨折裂!是自杀、谋杀?还是……可想而知,她死前一定十分痛苦。

经检验还发现,中村高子的肾脏内聚集有22400毫克的镉!镉在肾脏内聚集,可造成钙与磷的大量损失,最后造成骨质疏松与骨质软化。凶手终于找到了,镉,正是这个镉,是杀死姑娘的凶手!是它使得姑娘的骨头变得非常脆弱,即使她轻微的咳嗽一下,都会因振动而使胸骨断裂,由于她无法忍受长期病痛的折磨被迫自杀了。

那么镉是怎样钻进少女体内的呢?原来,姑娘是炼锌厂的女工,在锌矿中夹杂有镉的化合物,长期处在被镉污染的环境里工作,造成了镉在姑娘体内大量积累,使她陷入镉中毒的极度痛苦之中。

严重的是,不仅从事接触镉工作的人们是受害者,连他们无辜的子女也因其父母的血液中含有大量的镉而成了镉的受害者。镉能使青少年停止发育,更惊人的是镉还能造成公害,污染附近的河流和农田。长期食用含镉的食物和水,会使人血压增高、哮喘、全身神经疼痛、骨痛、行动困难、骨头软化和弯曲,有的成人竟缩成了32厘米的“小人”。据统计,日本富山县350个镉中毒的人短时期内就有119人死亡。

环境污染的危害太大了。人们再也不能容忍了。他们纷纷向政府发出呼吁:“保护环境!保护人民的生命安全!”,已经成为当代工业社会的最强音。

戈林的死因

1945年第二次世界大战结束了,德国无条件投降。赫赫有名的德国法西斯第二号战犯空军元帅戈林当了俘虏,被押上历史的审判台。纽伦堡国际法庭判处这个战犯绞刑。可是,戈林回到监狱里不久就突然死去了。经法医验尸证明,他是服氰化钾自杀的。

那么戈林的氰化钾是从哪里来的呢?

原来,戈林早就预料自己不会有好下场,他事先就作好了准备,把氰化钾装嵌在牙缝里一个特制的合金小包里。当想自尽时,只要用舌尖把小包舔出,咬碎即可。戈林这个双手沾满世界人民鲜血的法西斯分子,当他得知自己被判处绞刑后,咬碎小包,服氰化钾中毒身亡了。这是他应得的下场。

氰化钾和氰化钠都是剧毒的物质,在一些小说中或电影里常常见到特务用它毒死别人或自己。

虽然氰化物的毒性很大,但是,电镀工业上,近百年来,一直沿用着传统的有氰电镀。因为用氰化钠作络合剂可获得细致、紧密的镀层。采用有氰电镀,不仅危害工人的健康,还污染大气、水源和农田。我国科技工作者勇于探索,向无氰电镀这一禁区进军,经过千百次失败后,创造了一系列低氰、无氰、高效率、低成本的电镀工艺,为发展生产、保护环境、保障人民健康作出了贡献。

鱼池中的“恶魔”

1983年7月20日,沿海某城市鱼品加工厂的工人为了迎接秋季渔汛的到来,正在抓紧消除咸鱼池里的污泥浊水。谁曾想到,正当大家干得热火朝天的时候,一个看不见的恶魔正悄悄地降临:在水池里工作的工人突然感到一阵头晕、胸闷,有的人抱住头直喊头痛,紧接着有人出现了休克、昏迷。尽管有关部门火速组织医务人员全力抢救,结果还是有4名工人因抢救无效而死亡,还有10多名工人严重中毒。

此案经公安局聘请科研部门采用新型化学传感器侦察,终于把鱼池案件的凶手抓了出来:它就是硫化氢。科研人员还对该厂其余70多个鱼池进行全面检查,又找出了3个危池,消除了隐患。

原来,水池里的烂鱼死虾体内含有硫化合物,在多种厌氧微生物的长期作用下发生分解反应,释放出硫化氢气体。硫化氢气体密度稍大于空气,不易扩散,有臭鸡蛋气味,是一种极毒的气体。

硫化氢的毒性在于它能抑制人体中某些酶的活性,尤其容易和氧化型细胞色素氧化酶中Fe3+结合,使氧化酶失去活性,引起呼吸障碍,并牵连到对氧须臾不可缺少的中枢神经系统,导致神经细胞兴奋性降低,内窒息作用加剧,从而中毒。中毒轻者会引起头痛、眩晕,重者会出现惊厥、昏迷不醒等症状,甚至当场发生“触电”似的猝死。

工人们为什么没有发现毒气存在呢?这是因为在一般情况下,人对那硫化氢的嗅觉灵敏度是0012~003毫克/米3,当空气中硫化氢浓度达到14毫克/米3时,可闻到明显的臭蛋气味。物极必反,硫化氯在空气中达11毫克/米3以上时,人的嗅觉神经被麻痹,反而觉察不到硫化氢的特殊臭味。鱼品加工厂的惨案正是因为工人们搅动了水池里的污水,使溶解在污水里的硫化氢气体大量外逸,才中毒的。

平时,我们在下水道、粪坑等处工作时,可不能仅根据书上讲的“臭鸡蛋气味”的有无来判断毒气硫化氢是否存在,以免遭遇不测。

谁是“纵火犯”

1854年5月30日,“欧罗巴”号舰长接到英军指挥部去某地执行战斗任务的命令后,立即起航。因战斗需要,还要载上60名骑兵和60匹战马。

由于路途比较遥远,水兵们不得不在一个容积不大的船舱里,结结实实地装满了供战马吃的草料。

夕阳西下,余晖将万顷碧波点缀得五光十色,官兵们伫立在甲板上,迎着习习凉风,欣赏着壮丽的晚霞,此时此刻是多么的心旷神怡啊!

突然传来了一声惊叫:“船舱里着大火了!”话音刚落,不知从哪里产生的熊熊烈焰就像着了魔似的从船舱里拼命向甲板上扑来,还未待到眼明手快的水兵们提起水桶,整个战舰早已置身于一片火海之中。没多久,“欧罗巴”号战舰就沉入了海底,舰上的军官、士兵和战马无一幸存。

英国军事保安部门对战舰“欧罗巴”号“纵火”事件十分震惊:“欧罗巴”号战舰是秘密起航的,这个情报不可能传入敌军,既然不可能遭到敌舰的袭击,那么谁是“欧罗巴”号战舰的“纵火犯”呢?难道是自己忠诚的官兵?这不可能。

根据保安部门提供的案情材料,化学专家们准确地找到了“欧罗巴”号战舰上意想不到的“纵火犯”———草料。

草料!真稀奇,没有人去点燃,它怎么会自己燃烧呢?

这里要从氧化反应谈起。在化学上,物质跟氧发生的化学反应叫做氧化反应。氧化反应的速度有快有慢,有的氧化反应进行得很剧烈,以致发热发光,那么这就是燃烧;有的氧化反应速度进行得很缓慢,它不像燃烧那样剧烈发热发光,甚至不易察觉(如铁生锈),我们把这种氧化叫做缓慢氧化。

缓慢氧化也能持续地产生热量,因此,当稻草、麦秆、煤屑等可燃物大量堆积在不通风的地方,那么堆积物中的热量就不易散发,进而导致温度渐渐升高,一旦温度达到可燃物的着火点时,可燃物就会不经点火自发猛烈燃烧起来。

缓慢氧化而引起的自发燃烧叫自燃,“欧罗巴”号战舰正是由于自燃而遭全舰覆灭的,如果当时水兵们的头脑里稍有一些化学细胞,注意草料的通风,不将草料堆积太实,船和人同葬于海的悲剧就可避免了。

水冰火热船奈何

1978年1月的一个寒冷的夜晚,广州珠江口的海面上,一艘希腊轮船阿比里奥号正在这里航行。

天是黑黝黝的,海是阴森森的,天海之间伸手不见五指。10级大风正发出肆虐的吼叫声,汹涌的波浪不时地从10多米高的海空扑向船首,撞出了一阵阵沉重的轰鸣声。

突然,一片震天撼地的钢铁撕裂声从夜空中传出。顷刻间,又是一片杂乱的连续爆炸声灌进人们的耳膜。一股火舌随即拔海而起,如出铁的空炉直冲夜空。火光映耀中,只见驾驶台、高耸的桅杆、昔日威武的吊车都如积木一样,迅速塌倒下来。海员们竞相冲出房间,不顾一切地纵身跃向刺骨的海水之中……出事之后,冲天的大火连续好几天在海面咆哮,海员们幸存者鲜有。

是什么原因酿成了阿比里奥号的悲剧?是因为触礁造成海水接触了它装载的700多吨电石。

电石的学名叫碳化钙,别名臭煤石、臭石,化学式是CaC2。电石遇水时发生下列化学反应:

CaC2+2H2OCa(OH)2+C2H2↑生成的乙炔气体(C2H2)在空气中遇到一点点火花就会发生爆炸、燃烧,在有充足的氧气助燃时,火焰温度可以高达3000℃以上。因此按照我国有关规定,电石属于一级遇水燃烧物品。在保存电石时,要求放在干燥、通风、防火、防水的专用库房里。

电石又是一种重要的工业原料。它大量用于金属的焊接和切割,又广泛地用于有机化学的合成工业。用乙炔气可以生产合成纤维、合成橡胶、聚氯乙烯塑料等,还可以制造乙炔炭黑,作为黑色橡胶的重要原料。

谁是罪魁祸首

1938年3月14日,比利时的哈塞尔特城被包围在寒冷的气氛中,温度低达-15℃。刺骨的寒风吹到人的脸上如针扎一般生痛生痛的。只有阿尔伯运河的水在欢快地、不知疲倦地流淌着,不时地弹奏出那轻柔悠扬的乐曲。横跨在运河上的阿尔伯钢桥,显得格外雄伟、壮丽,就像是哈塞尔特城忠诚的卫士,日复一日地屹立在这里。桥上,人来人往,川流不息。这一切,构成了阿塞尔特城一幅特有的动人画卷。

突然,从桥下传来了惊天动地的金属断裂声,紧接着是桥身剧烈抖动,桥面出现了裂缝。人们惊恐万状,人和车辆争先向桥的两侧奔去。在不到几分钟的时间内,钢桥折成了几段,坠入河中。

无巧不成书。时隔16年,也就是1954年寒冬腊月的一天,爱尔兰海面上寒风凛冽,一艘32000吨级的英国油轮“世界协和号”乘风破浪地航行在广阔的海面上。忽然,有个水手气喘吁吁地向船长报告:“船长先生,快去看吧,油轮的中部出现了裂缝!”话音未落,一阵刺耳的巨响击破长空,油轮顿时一分为二,许多水手纷纷跳进了大海。就这样,油轮上的人还没有来得及用无线电发出救援信号,就和油轮一起葬身波涛汹涌的茫茫大海中。

这真是:

悲剧频频令人畏,浩浩巨资化成灰。鬼魂哭泣叫不平,查明原因待他人。

谁是这两起重大事故的肇事者呢?科学家经过深入的研究后宣布:罪魁祸首乃是钢铁中的磷!钢铁中磷的含量如果过大,遇冷就会变脆。这两起恶性事故的发生,就是因为钢铁受冻而造成的。因此在炼钢时要加入造渣剂氧化钙,目的是为了除去钢铁中所含磷、硫两种元素。

第一次世界大战中,德军为了打破战场上的僵局,突然向英法联军阵地上施放了氯气,结果使英法联军死了5000人,中毒受伤者近万人。

消息很快传到了俄国,当时任俄国科学院院士的化学家泽林斯基教授想:“我是一个化学工作者,我的唯一责任便是寻找一种防御化学武器的方法,而且要做到越快越好。”怎样才能解决好这个问题呢?他发现一些固体对气体有吸收能力,是因为暴露在固体表面的分子只受内层及左右两旁分子的吸引,还有剩余吸引力。固体表面所有的剩余吸引力对任何气体都能够发生吸附作用。气体的相对分子质量越大,固体表面分子对它的吸引力也越大,也就是越容易被吸附。各种毒气的相对分子质量都是比较大的,于是,泽林斯基得出结论:完全用不着为每一种毒气分别去找它们的防御品,只要能选择一种有较大表面积的固体,就能够通过它把毒气滤掉。

泽林斯基经过不断的研究、实验,终于在1917年找到了这样的物质———活性炭,把它填充在防毒面具内,差不多是一种全面的滤毒剂,泽林斯基为人类作出了重大贡献。

查理曼大帝是中世纪法兰克王国的国王。在他统治的初期,国家弱小,常常受到强大的邻邦拉西德王国的欺侮,因此,查理曼大帝非常不安。

一天,拉西德酋长又派了两个代表到法兰克王国,要查理曼大帝割让一大片土地给他们,查理曼大帝坐卧不宁。他冥思苦想,终于想出了一条妙计。