• 关于化学发明的科普故事大全

  • 发布时间:2018-03-26 23:11 浏览:加载中

  •   人类文明的圣火由无数的发现和发明贯穿,一代传承一代,不断地推动人类历史的车轮滚滚向前。化学史上的发现、发明创造也是如此。

      本章从浩瀚如烟的化学发现、发明中,遴选出重要且具有影响意义的29个,比如,肥皂、火柴、火药、化肥、橡胶等,以期让你找到光明之源、力量之源。

      1.点石成金

      智慧思索

      我们知道金刚石是一种贵重的宝石,深受人们的喜爱,人们将其加工成各种各样的饰品,佩戴在身上。天然的金刚石产量太少,满足不了人们的需求,这时有个人突发奇想,他想用自己的手把石头变成“金刚石”,那么这个人是谁,他又能否成功呢?这个“异想天开”的年轻人就是药店学徒出身的法国化学家莫瓦桑。莫瓦桑看到天然金刚石“供不应求”时,就琢磨:能不能用人工制造金刚石来满足人们的需要呢?那样不就解决供求紧张的问题了吗?于是,他在化学界同仁的异样目光中,开始了艰难的探索。

      在当时,人们已经在陨石里发现了石墨和碳,而天然的金刚石里也夹杂着石墨和碳。这就是说,金刚石是石墨和碳在不同的条件下转化成的。要使石墨和碳变成金刚石,就必须要有强大的压力,因此莫瓦桑就用各种各样的方法对石墨和碳进行加压,然而在对碳和石墨加压中发现挤压不行,撞击也不行……

      最后,他终于想到利用“热胀冷缩”的方法给它加压,这一招果然有效:他设计了一种特殊的装置,在熔化的铁液中掺入少量的碳,使碳和铁液混在一起,然后把烧红的铁液一下子倒入冷水中,水立即产生了强烈的嘶鸣声,一团团水蒸气迅速升腾着。熔化的铁立即变成了固体,同时内外产生了一股非常强大的压力,使金属铁中的那些碳变成一颗颗很小的亮晶晶的结晶体,这就是人类历史上最早的人造金刚石。人造金刚石不像天然的金刚石那样有光泽,要黑一些,但硬度比一般的物质都强。

      人造金刚石具有超硬特性和优异的物理、化学性能,在国民经济和人们日常生活中,日益得到广泛的应用和极大的重视,年消耗量直线上升。

      莫瓦桑,法国化学家,生于1852年9月28日,因首次制得单质氟等一系列发明获得1906年诺贝尔化学奖。

      1906年,瑞典诺贝尔基金会宣布:把相当于10万法郎的奖金授给莫瓦桑,“为了表彰他在制备元素氟方面所做的杰出贡献,表彰他发明了莫氏电炉”。同年12月,一大批莫瓦桑的学生和朋友,在巴黎大学的会议厅里,隆重举行庆祝大会,庆祝莫瓦桑制取单质氟20周年。会上,54岁的莫瓦桑即席讲演,他在演讲的最后说:“我们不能停留在已经取得的成绩上面,在达到一个目标之后,我们应该不停顿地向另一个目标前进。一个人,应当永远为自己树立一个奋斗目标,只有这样做,才会感到自己是一个真正的人,只有这样,他才能不断前进。”

      2.燃烧的真相

      智慧思索

      氧气是我们天天都要吸入的气体,每个人都离不开它。同样,物体的燃烧也离不开氧气。

      人类的祖先在穴居时代就学会了钻木取火,火与人们的生活息息相关。然而,燃烧究竟是怎么回事呢?

      于是许多化学家开始对燃烧现象进行探讨,但都未能触及燃烧的本质。后来,德国人斯塔尔提出“燃素说”。他认为一切可燃物中都含有燃素,物体燃烧时,本身所含的燃素便飞散出去,燃烧即物体失去燃素的过程。

      拉瓦锡对此感到怀疑,但是他找不到更科学、更合理的理由。有一天,吃完饭时,他突然灵机一动,为何不从重量上入手呢?于是他决定从“物体燃烧后重量变化的原因”这一棘手的问题入手。他应用定量分析的方法,进行了无数次的实验。在实验中他发现了化学反应中的质量守恒定律,发现了氧气及其性质,燃烧的真相大白了。以汞为例,加热汞后,生成物汞灰增加的重量恰好等于空气失去的重量;再加热汞灰使其还原,还原汞灰时所得的空气与生成汞灰时所失去的空气正好相等;把这一部分空气同不参加反应的其他空气混合后,恰好就是普通空气;拉瓦锡称这部分特殊空气为氧气,指出了氧气具有助燃并参与燃烧中化合的性质。

      氧气的发现彻底将燃素从燃烧中驱逐了出去,用真正的原因揭示了燃烧的本质。

      世界上最早发现氧气的是我国唐朝的炼丹家马和。马和认真地观察各种可燃物,如木炭、硫黄等在空气中燃烧的情况后,提出的结论是:空气成分复杂,主要由阳气(氮气)和阴气(氧气)组成,其中阳气比阴气多得多,阴气可以与可燃物化合把它从空气中除去,而阳气仍可安然无恙地留在空气中。马和进一步指出,阴气存在于青石(氧化物)、火硝(硝酸盐)等物质中。如用火来加热它们,阴气就会放出来。他还认为水中也有大量阴气,不过很难把它取出来。马和的发现比欧洲早1000年。

      拉瓦锡,法国化学家。他在化学上主要的贡献是:用实验和理论多方面证明燃素说是错误的,并建立氧化说去代替错误的燃素说;证明水是化合物,推翻自古以来认为水是元素的错误观念。

      拉瓦锡着作很多,代表作有《化学概要》《物理学和化学的重量》等。

      在政治上,拉瓦锡不能说没有错误,特别是担任收税官和后来拥有大量土地的情况下,有错误是不可避免的。然而,他在化学上的功绩并不因此而磨灭。

      3.能燃烧的石头

      智慧思索

      日常生活中,取暖做饭经常用到煤气,对于煤气,我们并不陌生,但对它的发现过程,我们是否熟悉呢?

      英国大发明家威廉`梅尔道克,小时候和一些小朋友在自己家后的一座小山上挖页岩玩——这种石头一片片的,像一页页书,能用火点着。梅尔道克觉得这种石头很怪,居然能着火,要是放在水壶里烧一烧,又会成什么样子呢?于是威廉`梅尔道克决定带些石头回家烧烧看。

      回到家,梅尔道克把采来的页岩小心翼翼地放进水壶,然后把水壶放在火上烤。他想,加热了,这种奇怪的石头还能变成什么呢?过了一会儿,水壶嘴里冒出了一股股气体,小梅尔道克又惊又喜,呀,这石头还真神奇,居然还呼吸,石头能燃烧,那它呼出来的气体也可能会燃烧,他一边想,一边用火柴点燃它,想不到火柴刚一碰到那种气体,就听“啪”的一声,那气体就燃烧起来了,把小梅尔道克吓了一跳,差点儿让火烧着他了。

      自此梅尔道克迷恋上了科学,长大后,他开始研究煤,他把一块煤块像小时候玩页岩一样,放进了小水壶里,然后在水壶底加热,并仔细地观察着水壶里的变化。一会儿,水壶嘴里也冒出了一股股气,用火柴一点,也着了起来。梅尔道克把这种气体称为“煤气”。

      煤的组成以有机质为主体,构成有机高分子的主要是碳、氢、氧、氮等元素。通常所指的煤的元素组成主要是:碳、氢、氧、氮和硫。煤是由带脂肪侧链的大芳环和稠环所组成的。这些稠环的骨架是由碳元素构成的,因此碳元素是组成煤的有机高分子的最主要元素。同时,煤中还存在着少量的无机碳,主要来自碳酸盐类矿物。氢是煤中第二个重要的组成元素。除有机氢外,在煤的矿物质中也含有少量的无机氢。它主要存在于矿物质的结晶水中,如高岭土(Al2O3`2SiO2`2H2O)、石膏(CaSO4`2H2O)等都含有结晶水;氧是煤中第三个重要的组成元素。它以有机和无机两种状态存在;氮是煤中唯一的完全以有机状态存在的元素。煤中的硫成分是有害杂质,它能使钢铁热脆、设备腐蚀、燃烧时生成SO2污染大气及危害人类健康。所以,硫成分含量是评价煤质的重要指标之一。

      煤气中毒通常指的是一氧化碳中毒,一氧化碳是煤炭燃烧不完全形成的。一氧化碳被吸入肺,并通过血管进入血液。我们知道,红细胞是携带氧气及二氧化碳的“气体交换车”,通过红细胞的流动,全身组织才能进行气体交换。一氧化碳与红细胞结合的力量比氧气大200~300倍,所以大量的一氧化碳与红细胞结合,就大大减少了红细胞带氧的能力,使组织发生缺氧而“窒息”。

      4.意外发现的肥皂

      智慧思索

      最早的肥皂是谁发明的呢?

      古埃及有个庄园主,他请了一个厨师。由于吃饭的人多,做饭的人少,小厨师天天忙得不可开交,脸都没时间仔细洗,黑糊糊的。小厨师为了早上多睡会,每天忙到半夜把第二天的材料给准备出来。

      有一天,小厨师实在太困了,一觉睡到了8点,小厨师急急忙忙起来做饭。一不小心,把灶下的一盆炼好的羊油踢翻了,全部浇在炭灰里。

      小厨师怕被主人责骂,连忙用手将混有羊油的炭灰一把一把地捧了出去,以免被人发现。他捧完炭灰洗手时,忽然发现手上竟然出现了一些白糊糊的东西,而且手洗得特别干净,甚至连以前很难洗掉的污垢都不见了。

      小厨师没有多想就赶紧去做饭了。当他做完饭后又用那种白糊糊的东西把手洗了一遍,变得更白了,接着他又洗了洗脸,的确能变白。

      小厨师把他的发现告诉了庄园主,庄园主半信半疑地试了试。“嗯,不错,的确能让脸又白又光。”庄园主惊讶地说道。

      不久,小厨师的这种“小团团”被更多的人知道了,一传十,十传百,全国上下都开始使用了。

      原来,小厨师的“小团团”就是我们说的肥皂。

      肥皂是由易溶于油的亲油基(也叫疏水基)和易溶于水的亲水基所组成。这两个基团分别溶于油和水中,降低了油水的界面张力,从而把油水本不能互溶的两种物质连接起来不使其分离,被肥皂乳化后的油以微小的粒子分散于水中而不分层。肥皂的这种性质,能显着降低界面张力,这种化合物统称为表面活性剂。由于肥皂和其他表面活性剂有这种性质,因此产生润湿、渗透、乳化、分散、起泡和去污等作用。

      肥皂的化学成分是硬脂酸钠,它能和硬水中的碳酸氢钙反应,生成白色的沉淀物——硬脂酸钙。所以用硬水洗衣服,会浪费肥皂,而自然水如海水、河水、湖水、井水,总是和石灰石打交道,大多数是硬水。在家里最便当的软化硬水的方法,是把水煮一下,去掉碳酸氢钙。

      我们现在用的肥皂是从工厂的大锅里熬出来的。制皂工厂的大锅里盛着牛油、猪油或者椰子油,然后加进烧碱(氢氧化钠或碳酸钠)用火熬煮。油脂和氢氧化钠发生化学变化,生成肥皂和甘油。因为肥皂在浓的盐水中不溶解,而甘油在盐水中的溶解度很大,所以可以用加入食盐的办法把肥皂和甘油分开。因此,当熬煮一段时间后,倒进去一些食盐细粉,大锅里便浮出厚厚一层黏黏的膏状物。用刮板把它刮到肥皂模型盒里,冷却以后就结成一块块的肥皂了。

      药皂和一般的肥皂差不多,只是加进了一些消毒剂。

      香皂一般是用椰子油和橄榄油制造,并且加进了香料和着色剂,所以有散发出各种香味和五颜六色的香皂。甘油是制皂工业的重要副产品,甘油在国防、医药、食品、纺织等方面,都有很大的用途。

      5.铁盒出汗

      智慧思索

      水是我们的生命之源,我们离不开水。日常生活中,我们对水司空见惯,觉得它没有什么神奇的地方。那么要问你水是由什么组成的,又是谁最先揭开水组成之谜时,你是否也了如指掌呢?

      英国有一个化学家喜欢看魔术表演,他就是卡文迪斯。

      一天,卡文迪斯在路边看见一个长头发的魔术师在表演“铁盒出汗”,只见魔术师把氢气通入一个擦干的铁盒里,然后点燃,就看见铁盒里冒出一股股白烟来,接着是“啪”的一声巨响。这时,魔术师立即拿起铁盒对大家说:“大家看哪,铁盒出汗啦!”

      果然,刚才干燥的铁盒内出现了许许多多小水滴,这引起了卡文迪斯的好奇心。他回到实验室,立即做起了实验,把氢气和氧气混合在一起,然后点燃,结果发现,每次爆炸后,容器的四壁都出现了小水滴。

      他非常纳闷:“这些水是从哪里来的呢?难道是容器没有擦干造成的?”

      卡文迪斯把容器一遍又一遍地擦干,结果仍然是这样。

      经过无数次的试验和研究,结果发现:水是由氢元素和氧元素组成的。

      纯水是一种无味无色的液体,天然水多呈浅蓝绿色。水的元素构成是氢和氧,其化学分子式用H2O表示,是一个键能很强的偶极分子,这是H与O原子的电子层结构决定的。在H-O键中共价键成分很高,其形式是等腰三角形,两个H-O键角为105°。

      此外,水分子间分子键强大,使水具有较高的溶点和沸点。这一特性使得自然界的水多数条件下以液态形态存在。离子健化合物在水中极易溶解。水中的各种溶质极易发生相互之间及其与水之间的各种化学反应,具有良好的对自然界物质的迁移、转化能力。即具有很强的溶解力。

      常温下,水为液态。温度改变时,水的体积变化也不寻常,它在0℃~4℃范围内,一反“热胀冷缩”的普遍规律,而是在4℃时密度最大,高于或低于此温度时,密度都较小,因此当水结冰时,体积反而胀大而变轻,所以冰浮在水面上。水的这一特性,对自然界水下生命的保护有着十分重要的意义,当冬季河流、湖泊冰封水面时,反而保护了水下生物的生存。

      在一般液体物质中,除汞以外,水具有的表面张力最大。植物通过水的毛细管作用获得水分及养分,土壤也是通过毛细管作用来保持水分的。

      6.侯氏制碱法

      智慧思索

      我们平时吃的馒头、面饼等都离不开纯碱,因此只靠天然的纯碱是不够用的,这就出现了工业制碱。关于工业制碱,我国最早的就是侯德榜发明的“侯氏制碱法”,它的发明会有怎样的历程呢?

      以前全世界的碱生产都被英国垄断,他们不向其他国家提供相关的技术,还任意抬高产品的价格,给包括中国在内的其他国家工业的发展,造成了巨大的阻碍。

      当时,侯德榜在美国留学,期间来美国考察化学工业的陈调甫感慨地对侯德榜说:“中国的化学工业很需要碱,但我们没有制碱的技术,就只能看着别人卡我们的脖子,让我们受气……”侯德榜听后,暗下决心:一定要掌握制碱技术。

      毕业后,侯德榜回到祖国,开始研究制碱的方法,经过三年不懈努力,他终于探索出了一种制碱的方法,打破了英美对新式制碱法的技术封锁,使工厂生产出了洁白的纯碱。

      后来侯德榜认真地研究自己制碱法的优缺点,反复地试验,首次使用了一种自己想出的新方法,并配合一种合理的制作流程,大大节省了原料,降低了成本。1939年,侯德榜终于发明了“侯氏制碱法”。

      这种制碱法被世界公认为当时的最高水平,“侯氏制碱法”的名字永远留在了科学史中,侯德榜也被世界称为“制碱大王”。

      纯碱的化学学名是碳酸钠,俗称纯碱、苏打。化学式为Na2CO3。纯碱在常温下是固体粉末,而它的结晶水合物是白色晶体,观察到是白色小颗粒。

      纯碱水解后水溶液呈碱性,能和碳酸根离子结合产生沉淀的阳离子作用。它的结晶水合物是Na2CO3`10H2O,易风化。

      和纯碱易混淆的物质是碳酸氢钠,化学式为NaHCO3,俗称小苏打。经常用它当发酵粉做馒头。食用小苏打是呈白色粉末或细微结晶状,无臭、味咸、易溶于水,微溶于乙醇,水溶液呈微碱性。受热易分解。在潮湿空气中缓慢分解。此外小苏打放置于空气中,具有除去臭味、吸收湿气的功能,放久了之后,还可以做清洁剂。

      7.波尔多液

      智慧思索

      有一座城市里的葡萄得了一种“葡萄露菌病”,果农们看着大片大片的葡萄死去,揪心万分,却束手无策。这时,突然传来有一家的葡萄没有得病的消息,果农们喜出望外,像找到救命稻草一样。

      所有园主的葡萄都得病了,唯有一家幸免于难,这是为什么呢?

      波尔多是法国一个盛产葡萄的城市,当地人的主要经济来源都是靠葡萄。他们的葡萄收成非常好,可是有一年,葡萄因受到一种霉菌的影响,得了一种怪病:叶子会像长霉一样,变成白色的,藤蔓慢慢枯萎,严重的会带来毁灭性的灾难——颗粒无收。

      当地人称这种病叫“葡萄露菌病”。

      第二年,大片大片的葡萄正在开花结果,丰收在望。可是无情的露菌病又向四周蔓延开来,果农们心急如焚、束手无策,只能眼睁睁看着葡萄枯萎。

      正当果农一筹莫展的时候,传来一个消息:有一家的葡萄安然无恙。果农们像抓到一根救命的稻草,纷纷向那位园主讨教。结果园主也感到奇怪,茫然不知。

      这引起了米亚卢德的好奇心。“其他的葡萄都感染上露菌病,为什么大路边的葡萄却安然无恙呢?”米亚卢德想。

      为了弄清原因,米亚卢德找到了那个园主,并对土壤、水源、环境等诸多因素进行了分析和研究,结果令他失望——没有发现丝毫异常的地方。

      正当米亚卢德感到迷茫的时候,园主突然眼睛一亮:“由于我的园子在路边,行人较多,为了防止人们乱摘,我便用石灰水和硫酸铜混在一起喷了喷葡萄,这是不是有关系呢?”

      听了园主的一番话,米亚卢德赶紧回到实验室研究起来,他将石灰水和硫酸铜溶液按不同比例混合后,喷洒到葡萄上,经过仔细地观察,选定了一种最佳方案,制出了第一批药物。

      这批农药挽救了果农的葡萄,让果农避免了大量的经济损失。

      后来,米亚卢德为了纪念这座城市,就将药物命名为“波尔多液”。

      波尔多液,有效成分为碱式硫酸铜,化学式为Cu2(OH)2CO3,是人们常用的一种杀菌剂,且可自行配制,成本低,效果好。波尔多液喷在植物表面后,使植物表面形成一层保护膜,其膜上密布游离的铜离子,菌体或病原体落在植物表面,接触铜离子,就失去了活性及生命力。这是由于离子可渗入菌体细胞与酶结合,从而使其失去活力,但它对已侵入植物体内的病菌杀伤力较低。

      石硫合剂也是农业生产上防治病虫害的常用农药之一,它与波尔多液有很多相同点,也有许多不同点,不同点主要表现在:

      第一,波尔多液是一种保护剂,一般在果树萌芽前使用,主要用于预防病菌浸染性危害。石硫合剂则是一种既能杀菌又有杀螨、杀虫作用的优良药剂。一般于病害开始发生时使用,或在螨类、介壳虫、蚜虫发生期使用。

      第二,波尔多液是硫酸铜、生石灰和水配成;石硫合剂是由硫黄粉、生石灰和水配制而成的。

      第三,波尔多液须随配随用不能久存。石硫合剂则可以贮存在瓷器坛内,在其表面洒一层废机油作保护层加盖密封能存放15~20天。

      第四,波尔多液只要先把硫酸铜溶解于水,然后倒入乳化好的石灰水中搅拌均匀,滤清杂质即可使用;而石硫合剂应熬煮。熬煮的方法是:先用水把生石灰水溶解,加水煮沸,然后慢慢加入调匀的硫黄粉,边加边搅拌,煮至药液由淡黄色变为黄褐色,而且转深赤褐色为止。

      8.世界上最美味的汤

      智慧思索

      你喝过的汤里,哪一种是最美味的,答黄瓜海带汤的肯定少之又少,可有人说黄瓜海带汤是世界上最美味的汤,是他懂得知足,还是他太饿,还是另有缘由呢?

      “完了,忘记买做汤的菜了。”池田菊苗的妻子猛然想起来了,可现在去买菜又来不及了,丈夫马上就回来了。“没有汤,丈夫肯定不高兴。”妻子心里自发愁,情急之下,便将一根黄瓜切碎,和海带放在一起做了一个黄瓜海带汤。

      池田菊苗回来了,妻子热情地迎了上去。

      池田菊苗脱了外套,洗了洗手便端碗吃了起来。“今天的汤太美味了。”池田菊苗说道。

      妻子有点纳闷,以为丈夫在说反话,就把实情说了出来。池田菊苗很惊异:世界“第一”美味的汤是这样做的?妻子也尝了尝,的确这汤比平时的好喝多了。“你还放了别的调料了吗?”“没有啊,只放了点盐。”夫妻俩一问一答起来。

      最后,池田菊苗拿了一包海带去了实验室进行分析,最后终于发现汤之所以美味,是因为海带里含有一种叫“谷氨酸钠”的物质。

      池田菊苗叫它味元素,即我们常说的味精。

      味精,又叫谷氨酸钠,为无色或白色结晶或结晶形粉末,有特殊鲜味,是烹饪常用的调味品,食用过多,有害无益。

      因为大量摄入味精,会使血液中谷氨酸含量升高,从而限制了人体所需的钙、镁离子的利用,会造成暂时性头痛、心跳、恶心等不适。味精还可以诱发癌症,对人的生殖系统也有不良影响。因此,味精不宜食用过多。成人每日摄入量最好不超过6克。孕妇和孩子更应少食,甚至不食。

      1921年,中国化学工程师吴蕴初发明了一种提取谷氨酸钠的新方法——水解法,成功地提取出谷氨酸钠,并起了一个中国式的名字“味精”。1923年,吴蕴初与实业家张逸云等人合作建立了中国的第一个味精厂——天厨味精厂,向市场推出了“佛手牌”味精。1956年,日本的协和发酵公司又发明了一种生产味精的新工艺——发酵法。他们利用短杆菌的发酵,将糖、水分、尿素转化成谷氨酸钠。1964年,日本科学家又发明了“强力味精”。这种味精的鲜度是原来味精的160倍。

      9.防震bō璃

      智慧思索

      我们知道防弹bō璃摔不碎,但有一种“普通”的bō璃瓶也摔不碎,这是为什么呢?

      1904年夏天的一个夜晚,法国化学家贝奈第特斯像往常一样,做完一个实验后,就整理一下药品架,谁知一不小心,“啪”的一声,一只药瓶掉到地上。他连忙俯下身子去捡,奇怪的是,药瓶一点也没有破,只是上面有一些裂纹。这引起了贝奈第特斯的关注:“那只瓶子难道是什么特殊的材料做成的?为什么没有摔碎?用它来做车窗bō璃该多好啊!”

      于是,贝奈第特斯拿着那个小瓶子在灯光下,像看什么“古董”似的颠来倒去地观察,可还是没有看出什么名堂来。

      他百思不解,又找来其他的小瓶子进行比较、观察和试验,终于找到了原因。

      原来,这只小瓶子里,曾经盛过硝化纤维的乙醚溶液,时间长了,乙醚蒸发后,留下的硝化纤维形成一层胶膜,这层薄膜像一层皮一样,牢牢地黏合在小瓶子的内壁上,所以药瓶bō璃碎片被这层皮拉住了。

      这个发现给贝奈第特斯带来启示:一块bō璃有这么坚固的力量,那么两块合在一起呢?于是,他将两块bō璃中间涂上一层硝化纤维薄膜,后来经过无数次的研究,终于研制出世界上第一块高效能的防震bō璃。

      乙醚是古老的合成有机化合物之一,分子式C2H5OC2H5。无色易燃液体,极易挥发,气味特殊。能与乙醇、丙酮、苯、氯仿等混溶。与10倍体积的氧混合成的混合气体,遇火或电火花即可发生剧烈爆炸,生成二氧化碳和水蒸气。长时间与氧接触和光照,可生成过氧化乙醚,后者为难挥发的黏稠液体,加热可爆炸,为避免生成过氧化物,常在乙醚中加入抗氧剂。性稳定,其蒸气在450℃以下不发生变化,550℃时开始分解。100℃以下,与酸、碱不起作用。与三氟化硼作用形成乙醚化的三氟化硼,在烃基化、酰化、聚合、失水、缩合等反应中用作催化剂。可直接氯化(冷却下)生成一氯、多氯和全氯醚。

      工业上,乙醚可由乙醇在氧化铝催化下,于300℃失水制得。

      1832年,法国人H`布拉孔诺在一次实验中,棉布围裙被硫硝混酸弄湿,于是清洗后用手提着在壁炉边烤干。就在即将干燥的时候,眼前一亮,围裙不见了。原来,棉布中的纤维素已经被硝酸酯化为纤维素硝酸酯。

      1846年,化学家舍恩拜因使用硝-硫混酸制出了硝酸纤维素,并对其性能进行了研究。它是一种白色的纤维状物质,物理性质与棉花基本相同;它的爆炸威力比黑火药大2~3倍,可以用于军事,所以被称为“火棉”。不过,火棉的燃爆速度实在是太快了,甚至高于苦味酸。如果制成炮弹,那么在发射出炮筒之前就会爆炸,非常不安全。但是,用醇—醚混合溶剂处理并碾压成型后,其燃爆速度就能明显减慢,可以用作枪弹、炮弹的发射药或者固体火箭推进剂的成分。硝化纤维的爆炸反应方程式为:

      2(C6H7O11N3)n=3nN2↑+7nH2O↑+3nCO2↑+9nCO↑

      由于其爆炸不产生任何烟尘,所以也被称做“无烟火药”。学名纤维素硝酸酯,旧称硝化纤维、硝化棉。

      10.变红的紫罗兰

      智慧思索

      紫罗兰又叫草桂花,属十字花科,多年生草木,一般为紫色花朵。有一个英国人在市场上买了一束紫罗兰,拿回家以后却变成了红色,这是为什么呢?

      有一天,波义耳突然觉得实验室里应该摆上一些花草,这样不仅能净化空气,还会赏心悦目,让自己有一个舒适的工作环境。于是他便买了一束紫罗兰插在花瓶里,这时他的助手拿了几瓶盐酸进来,在花瓶附近,助手将盐酸倒进小bō璃瓶里,只见一股烟雾立即在室内弥漫开来,波义耳见状害怕浓雾会腐蚀花儿,就把花儿放在清水里洗了洗,忽然他发现一种有趣的现象:紫罗兰变成了红色的。

      他简直不敢相信自己的眼睛,揉一揉,没错,是变成了红色,波义耳不禁惊叫一声,而后陷入了沉思之中,“会不会是在盐酸的作用下才改变颜色的呢?”他让助手赶紧又买了几束回来,试了一下,果然不错。“既然花能变色,那么叶子呢,根、茎呢,会不会也能变色?”波义耳又陷入了沉思中。于是他赶紧和助手一起收集了许多植物的叶子、根茎,将它们的汁液提出来进行试验,发现所有的植物都会变色。

      这给了波义耳很大的启示,后来波义耳发明了检验酸溶液的石蕊试纸。

      指示剂,是能以本身颜色的变化来显示某种化合物的存在或溶液某些性质(如酸、碱性)的改变的一类物质。如石蕊、酚酞等。把石蕊试液,经过滤纸浸透、晾干、切成条状,制成了石蕊试纸。只要用石蕊试纸往溶液里一蘸,就能立即检验出这种溶液是酸性还是碱性的了,使用起来非常方便。

      酸碱指示剂是一类在其特定的pH值范围内,随溶液pH值改变而变色的化合物,通常是有机弱酸或有机弱碱。当溶液pH值发生变化时,指示剂可能失去质子由酸色成分变为碱色成分,也可能得到质子由碱色成分变为酸色成分;在转变过程中,由于指示剂本身结构的改变,从而引起溶液颜色的变化。指示剂的酸色成分或碱色成分是一对共轭酸碱。

      11.雨衣的由来

      智慧思索

      下雨天,我们经常打雨伞,如果步行,这很方便,但如果骑自行车、摩托车打雨伞就不方便了,这时我们会想到雨衣,那么雨衣是怎么来的呢?

      夏季的一个下午,天下起大雨,下班了,别人都打着雨伞回家了。可麦金杜斯却没有带伞,他站在厂房门口等待着雨停下来,天越来越黑,雨不但没有停还越下越大。没办法,麦金杜斯只好拿起自己的工作服,往身上一穿,就冲回了家。

      一到家,麦金杜斯就把工作服脱了下来,令他惊奇的事情发生了:里面的衣服居然一点没湿,这是怎么回事呢?麦金杜斯带着疑惑拿起了那件工作服仔细端详起来。

      原来他的这件工作服已经穿了好长时间,上面溅了很多橡胶溶液,就好像涂了一层防水胶,虽然样子难看,却不透水,好奇的麦金杜斯又试验一遍,连忙用勺子舀点水,往涂有橡胶液的地方滴,水不但没有渗进去,却顺势滚了下来。

      麦金杜斯灵机一动,找了一件衣服,把它全部涂上橡胶溶液制了一件雨衣。就这样,世界上第一件雨衣问世了。

      橡胶主要分为天然橡胶和合成橡胶,合成橡胶的主要成分除树脂外,还加入一定量的增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等。天然橡胶是由胶乳制造的,胶乳中所含的非橡胶成分有一部分就留在固体的天然橡胶中。一般天然橡胶中含橡胶烃92%~95%,而非橡胶烃占5%~8%。

      塑料与橡胶同属于高分子材料,主要由碳和氢两种原子组成,另有一些含少量氧、氮、氯、硅、氟、硫等原子,其性能特殊,用途也特别。

      在常温下,塑料是固态,很硬,不能拉伸变形。橡胶硬度不高,有弹性,可拉伸变长,停止拉伸又可恢复原状。这是由于它们的分子结构不同造成的。另一不同是塑料可以多次回收重复使用,而橡胶则不能直接回收使用,只能经过加工制成再生胶,然后才可用。塑料在100℃~200℃时的形态与橡胶在60℃~100℃时的形态相似。塑料不包括橡胶。

      12.哥伦布的礼物

      智慧思索

      哥伦布发现了新大陆,并从那里带回了黄金、棉花、动物和一个奇怪的小黑球,后来这个小黑球被送到博物馆,陈列在展柜里,作为哥伦布带回的新奇物品供人们观赏,那么这个小球是什么东西呢?

      哥伦布是西班牙着名的航海家,也是地圆说的信奉者。

      1492年,哥伦布受西班牙国王派遣,率领三艘百十来吨的帆船,从西班牙巴罗斯港扬帆出大西洋,直向正西航去。经70个昼夜的艰苦航行,终于发现了新大陆。

      1493年,哥伦布重游新大陆时,来到了加勒比海附近的海地岛,上岛后,哥伦布看见一群小孩子在玩游戏,只见他们把一个黑色的小圆球扔来扔去,圆球落地后还会弹得很高,这让他觉得非常有趣,于是他也玩了玩,的确,这种小球球很富有弹性。回西班牙时,哥伦布顺便也把它带回来了。

      当时人们不知道是什么东西,只知道是哥伦布带回来的新奇物品。

      直到后来人们才知道那是一种天然的橡胶。

      天然橡胶是由人工栽培的三叶橡胶树分泌的乳汁,经凝固、加工而制得,其主要成分为聚异戊二烯,含量在90%以上,此外还含有少量的蛋白质、脂酸、糖分及灰分。天然橡胶按制造工艺和外形的不同,分为烟片胶、颗粒胶、绉片胶和乳胶等。

      天然橡胶是重要的工业生产原料和战略物资,它是橡胶树上采集的树胶经过过滤、凝固制成,天然橡胶被广泛应用于轮胎胶带、输送带、医疗用品及仪器工业。

      全世界有24个国家生产天然橡胶,按产量多少排列依次是泰国、印尼、马来西亚、印度、中国、菲律宾、越南、尼日利亚、斯里兰卡。主要出口国为泰国、马来西亚、印尼。我国天然橡胶产地主要分布在海南、云南、广西、广东,其中海南胶占60%左右,且基本为标准胶。天然橡胶主要消费国为美国、日本、中国、印度、韩国、马来西亚、德国、法国、泰国、巴西、英国等。主要进口国为美国、日本、中国和西欧各国。

      古德伊尔出生在美国康涅狄格州的纽黑文市,古德伊尔30岁前曾帮助父亲经营五金业,后来破产,于是他改行制作和改良橡胶产品。

      一次,古德伊尔用橡胶和青铜制品配在一起制作装饰品时,青铜制品发生裂口。为了除去橡胶中的青铜渣,他将橡胶整块放在硝酸中热煮,以便使青铜溶出,但意外的是此时橡胶的黏性没有了。

      这次偶然事件中的发现,开拓了用硝酸改进橡胶质量的方法。

      1839年2月,他将橡胶和硫黄与松节油混溶在一起,将其倒入带把的锅内,边拿着锅边和朋友交谈,突然锅从手中脱落,锅中的混合物即掉在烧得通红的炉子上,这一块橡胶本应受热后溶化,但并未溶化,却保持原态而烧焦。他认为:这种烧焦的过程,如果在适当的时候能予以制止的话,那一定会形成不粘的橡胶混合物。

      后来进行了多次试验,他确立了橡胶加硫的新方法。

      13.化学家不洗手的后果

      智慧思索

      一杯香甜的葡萄酒,到了化学家的手里就变得酸溜溜的,是化学家在玩魔术,还是别人在搞恶作剧?

      今天是柏齐利阿斯的生日,一大早,妻子就告诉他早点回家,准备庆祝一下。做完实验,柏齐利阿斯就急忙赶回家。

      一进门,朋友们便纷纷围上来,举杯庆贺。他没有洗手,就接过酒杯,一饮而尽。

      当他用手抹了一下嘴角时,突然对妻子惊叫一声:“你怎么把醋当成葡萄酒给我喝了?”

      听到他的喊声,朋友们一下子愣住了,“这怎么可能呢?这杯子里是葡萄酒呀!”大家你望望我,我望望你,一时都不知所措。

      “没有啊,你是不是味觉出错了?”妻子委屈地说。

      接着,大家又斟了一杯品尝品尝,确实是又香又甜的红葡萄酒呀!

      柏齐利阿斯又随手倒了一杯,喝了一口还是酸溜溜的。他让妻子尝试一下,妻子喝了一口:“上帝,好酸啊!”

      “甜甜的酒,怎么变成酸的了呢?”大家觉得很奇怪。

      柏齐利阿斯也觉得很奇怪,自己看了看杯子,才发现自己双手沾满了铂黑粉末。“肯定是因为自己没有洗手,手上的粉末掉进了酒里。”这样想着,柏齐利阿斯便对朋友和妻子撒了个小谎,又回到了实验室,迫不及待地研究起来。

      原来,把红的葡萄酒变成醋酸,是铂黑粉末作的“怪”。它能使乙醇(酒精)与空气中的氧气发生化学反应,生成醋酸。粉末起了催化作用,就这样,“催化剂”被发明了。

      催化剂分正负两种,能使化学反应速度加快的催化剂,叫正催化剂。相反,能使化学反应速度减慢的催化剂,叫负催化剂。

      古代时,人们就已利用酶酿酒、制醋;中世纪时,炼金术士用硝石作催化剂以硫黄为原料制造硫酸。

      1835年,贝采里乌斯首先采用了“催化”这一名词,并提出催化剂是一种具有“催化力”的外加物质,在这种作用力影响下的反应叫催化反应。这是最早的关于催化反应的理论。

      1812年,基尔霍夫发现,如果有酸类存在,蔗糖的水解作用会进行得很快,反之则很缓慢。在整个水解过程中,酸类并无什么变化,它好像并不参加反应,只是加速了反应过程。同时,基尔霍夫还观测到,淀粉在稀硫酸溶液中可以变化为葡萄糖。

      1838年,贝采里乌斯提出,在生物体中存在的那些由普通物质、植物汁液或者血而生成无数种化合物,可能都是由此种类似的有机体组成。后来,将这些有机催化剂称为“酶”。

      1850年,威廉米通过研究酸在蔗糖水解中的作用规律,第一次成功地分析了化学反应速度的问题,从此开始了对化学动力学的定量研究。

      1862年,圣`吉尔和贝特罗发现无机酸作为一种催化剂可以促进两个反应向任一方向进行的反应速度。

      14.世界上第一根火柴

      智慧思索

      原始社会,人类过的是茹毛饮血的生活,偶然的一场自然大火,让人类认识了火的益处,于是开始保存火种,用石头相互摩擦生热点火,但这些做起来都非常困难。那么,怎样才能更容易呢?火柴便应运而生。那么火柴是怎样发明的呢?

      约翰`沃尔克喜欢打猎,有一次为了试制猎枪上的发火药,他费了好大工夫找了一根小木棍,然后他把金属锑和钾混在一起,用小棍子进行搅拌。拌好后,他想把小棍子上沾的东西弄干净,以便以后可以再用。于是,他就把小棍子在地上不停地蹭来蹭去,突然“啪”的一声,冒出一股火苗,木棍也跟着燃烧起来。

      约翰`沃尔克被这突如其来的情况吓了一跳,但随后,他头脑里立即闪出这样一个念头:“要是能用这种办法来制成火柴保存起来。需要时,拿来轻轻一划,就有火了,那该多好啊!”

      于是他开始了认真的研究,后来终于制造出了火柴——那种摩擦火柴,也是世界上第一根火柴。

      火柴头上主要含有氯酸钾、二氧化锰、硫黄和bō璃粉等。火柴杆上涂有少量的石蜡。火柴盒侧面由红磷、三硫化二锑、黏合剂组成。火柴着火的主要过程是:(l)火柴头在火柴盒上划动时,产生的热量使磷燃烧;(2)磷燃烧放出的热量使氯酸钾分解;(3)氯酸钾分解放出的氧气与硫反应;(4)硫与氧气反应放出的热量引燃石蜡,最终使火柴杆着火。

      火柴的品种非常多:

      一是抗风火柴。这种火柴经过特殊工艺处理后,即使在十级大风里点燃也不会被吹熄,非常适合在野外探险、考察中使用。

      二是芳香火柴。这种火柴的梗是用香精、玫瑰油、檀香油等浸泡或熏蒸过,点燃时不会产生有害气体二氧化硫,却会散发出令人愉快的香味。

      三是高温火柴。火柴头用四氧化三铁、铝粉和镁粉等混合剂作为药头,点燃时能产生1200摄氏度的高温,在停电时还能焊接电线、水壶、搪瓷盆等。

      四是多次使用火柴。普通的火柴燃烧后便丢弃,不仅浪费资源,而且影响环境,现在人们发明一种能多次使用的火柴,分内外两层,可以多次划燃使用。奥地利工程师裴迪南`尼赫发明一种新型的多次使用火柴,一根火柴竟然能用600次,节省了大量木材。可惜,作为商业机密,配制方法至今外人不知,瑞士、芬兰等国家的“火柴大王”用了各种计谋也没有破译出“秘方”。

      15.人造血液

      智慧思索

      1978年2月,日本医学教授内藤良一发明了人造血液,这种血液在医学界被认可,并在救死扶伤中发挥了巨大作用。但是,他是受到谁的启示才制得人造血液的呢?

      利兰`克拉克是一位美国科学家,有一次他专心致志做实验的时候,一只老鼠掉进了氟化碳溶液的大瓶子里。这一切,专心的克拉克竟然没有察觉,等他发现时,已经是半小时以后的事了。克拉克赶紧去捞。小老鼠居然还活着,这让克拉克非常震惊。

      为了弄清楚老鼠在溶液里淹不死的奥秘,克拉克又捉来一些小老鼠,把它们浸入溶液的深处。

      午饭后,才把这些小老鼠从溶液里捞上来,结果发现,这些浸泡在溶液里三个小时的小东西,不但没死,还忽闪着小眼睛,盯着克拉克。

      如果把这个结果应用到医学上,一定有很大的价值。于是,克拉克把小老鼠的遭遇和自己的想法在报纸上发表了。这引起日本一位医学教授的关注,后来这位教授经过大量的试验发明了人造血液。

      “人造血”是一种人造的氟碳化合物溶液,其中包含的成分也非常复杂。除了氟碳化合物为主要溶质外,还有甘油、卵酸酯、氯化钠、氯化钾、氯化钙、碳酸钠、葡萄糖等一系列物质。把它注射到失血人的体内,能代替一部分血液维持生命活动。“人造血”没有血型,什么血型的人都可以输,还可以像生产针剂那样进行大批工业化生产,能保存3年,输氧能力比真血高2倍。

      人造血液代替天然血液用于抢救病人,挽救了许多人的生命。由于人造血液是白色的,所以人们称它为“白色血液”。

      1979年,一种新型的氟碳化合物乳剂作为人造血液,首次在日本应用于人体单肾脏移植手术,并取得成功。时隔不久,美国也报道了人造血液给一位信仰宗教、拒绝输血的老人治疗血液病获得成功。

      1980年8月,我国科学工作者也成功研制了人造血液,它是氟碳化合物在水中的超细乳状液。这种奇妙的白色血液注入人体后,同人体正常血中的红细胞一样,具有良好的载氧能力和排出二氧化碳的能力,可以说,它是一种红细胞的代用品。氟碳化合物像螃蟹的螯那样,能够把氧抓住,在人体里再把氧气放出来,进行人体里的特种氧化还原反应。它的生物化学性质十分稳定,不管哪种血型的人,都能使用人造血液。

      人造血液与人体内的血液相比,还有许多缺点,它不能输送养分,也没有凝固血液的本领,更没有对外界感染至关重要的免疫能力,因此要研究出像人的血液那样的代用品,还要经过很大的努力。
  • (责任编辑:中国历史网)
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