书城童书中华少儿科普知识读本:数理化
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第17章 漫游化学天地(4)

长期以来,人们一直幻想着有一种金属材料,在加工时能像口香糖那样柔软可塑 ,一旦成形后,又能像钢铁那样坚固耐用。

20世纪70年代,超塑性金属开始应用于生产实际,英国一家汽车公司因用锌铝共 晶合金制造出整体汽车上盖而名噪一时,到目前已发现200多种合金材料具有超塑性 ,其中一部分已应用于生产实际。

39.难舍难分的父女金属

在金属世界中,有一对外貌相似、形影不离的金属钽和铌,被称为”父女金属“ ,说起它们之间的关系,还有一段曲折的故事呢!

在希腊神话中,坦塔拉斯是天神宙斯的儿子,他身为贵胄,倍受诸神的宠爱,一 度曾被允许参加诸神在奥林匹亚圣山召开的会议。但坦塔拉斯辜负了众神的信任,他 向凡人泄露了天机,为此诸神非常恼怒,罚他永世站在齐脖子深的天湖中。湖面上生 有果树,可当他饿了想摘果子吃时,树枝马上升高;当他口渴想喝水时,湖水立即退 去。坦塔拉斯又饥又渴,受尽磨难,而且在他头顶上还悬着摇摇欲坠的石块,仿佛随 时会砸下来,击碎他的头颅--这就是希腊神话中著名的”坦塔拉斯磨难“.钽的发现 者,瑞典化学家克柏格就是想用这个名字来说明,他在发现这一新元素的过程中所遇 到的困难,绝不亚于坦塔拉斯所受的磨难。

尼俄伯在希腊神话中是坦塔拉斯的女儿,她也是一位很不幸的女神。其实科学家 们发现铌要比钽早一年。

到了1844年,德国化学家罗塞证实了钽和铌是两种完全不同的元素,并根据它们 性质相似、难舍难分的特点,采用坦塔拉斯女儿尼俄伯的名字,于是”铌“便成了” 钽“的女儿了。

铌和钽相依为命地”生活“在一起。但是它们曾在很长的一段时间内不被重用, 直到第二次世界大战期间,人们发现了钽和铌难熔、耐腐蚀的特性后,才使这对”父 女“倍受青睐。

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钽是灰白色的金属,熔点接近3000℃,比不怕火炼的黄金更耐高温。金属钽还不 怕硝酸、硫酸,甚至在王水和浓硝酸中也不会被腐蚀。

40.聪明指”碘“

据统计,在我国的1000万智残人中,有18%以上是因为缺碘造成的。因此,我国 政府十分重视补碘,尤其是青少年和婴幼儿的补碘。

那么,缺碘为什么会造成少年儿童智力低下呢?

这是因为在人的脖子前端有一个内分泌腺,叫做甲状腺,它的功能是合成甲状腺 素。甲状腺素是人体内非常重要的内分泌激素,它的作用是促进人体的新陈代谢和生 长发育,而碘恰恰是人体合成甲状腺素所必需的原料。一个正常人每天必须摄取 100~200微克的碘才能满足生理的需要,若每天碘摄取量低于60微克,甲状腺的合成 就会受到障碍,这时人的脖子就会肿胀起来,我们就称他患了大脖子病。而正在生长 发育的青少年如果缺碘,甲状腺功能低下,就会导致智力低下,骨骼发育不全,甚至 成为侏儒。

小朋友们,为了聪明起见,别忘了补碘哟!

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怎样才能保证体内有足够的碘呢?我国政府采取的主要措施是把碘以碘酸钾的形 式加到食盐中,也就是商店中卖的加碘盐。我们天天都要吃食盐,于是就能经常摄取 碘。除此之外,还可以多吃含碘丰富的海带、紫菜,以及海鱼等海产品。当然,如果 已经患上了碘缺乏症,那可以服用一些含碘丰富的保健品,以及从富含碘的海藻中提 取的药剂。

41.”氟“一出击,低挡龋齿

科学家们通过调查研究后发现一个有趣的现象:在饮水中含氟量达到百万分之一 的地区,居民中患龋齿病的极少。于是,人们就开始利用氟化物来预防龋齿。

我们的牙齿洁白光亮,是由于牙冠上覆盖着一层乳白色的釉质保护层,而它的主 要成分是钙。釉质层是人体最坚硬的组织,但对酸性物质缺乏抵抗力,会被口腔中的 酸(如乳酸、醋酸)侵蚀。如果平时不注意护齿,一旦不可再生的釉质层遭破坏,细 菌将长驱直入,这时就分发生龋齿。而氟能与钙离子结合,生成不溶于酸的物质,从 而增强牙齿对口腔微生物形成的酸的抵抗力,保护釉质层免受损害。因此对饮水中含 氟量低的地区应增加适量的氟化物,如使饮水氟化,或使用添加了氟化物的牙膏,来 预防龋齿。

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不过氟对人体并非多多益善。饮水中氟的含量超过这一水平后,氟就会破坏人体 的钙、磷代谢平衡,它会与人体体液中的钙离子结合,生成溶解度很小的氟化钙,沉 积在骨骼中,形成氟骨病。此外,氟离子即使在低浓度下,也能抑制或促进酶的生化 过程。而大剂量的氟则能使人急性中毒,造成人体的代谢系统和细胞呼吸系统、内分 泌系统的紊乱,甚至会置人于死地。所以饮水中氟的含量必须严格控制,太少了不行 ,多了则也有害。

42.酶的故事

酶是一种生物催化剂。当人体内患有某种疾病时,一些组织或器官就会发生病变 而引起细胞破损,许多酶就会随之进入体液,使体液中某种酶的含量和活性明显升高 .所以通过对人体体液内某些酶活性的测定,可判断人是否得病。比如,当患肝脏疾 病时,血液中酶的活性发生了改变,其中最有临床诊断价值的便是谷丙转氨酶(GPT )的变化。目前血液中转氨酶的测定已普遍用于肝病的诊断中。催化剂是一种在化学 反应前后,本身质量和化学性质都不变,只是改变化学反应速度的物质。说起催化剂 的发现,还有一个有趣的故事呢。

100多年前的一天,瑞典化学家贝采尼乌斯在化学实验室忙碌地进行着实验,忽 然想起今天是他的生日,妻子在家里已准备了酒菜宴请宾客,于是他匆忙赶回家。一 进门,客人们纷纷举杯向他祝贺,他顾不上洗手就接过一杯酒一饮而尽,忽然他发现 杯中的酒是酸的。客人们纷纷凑近,猜测着酒变酸的原因。贝采尼乌斯仔细观察发现 酒杯里有少量黑色粉末,这正是在做实验时粘在手上的铂黑。原来铂黑使乙醇和空气 中的氧气发生化学反应,生成了酸溜溜的醋酸。后来,善于观察的贝采尼乌斯通过进 一步研究,发现了使化学工业发生革命的催化剂。

43.警惕”亚硝酸盐“入侵

亚硝酸盐对人体是有害的。当人食用了含有亚硝酸盐的物质后,它会通过肠胃进 入血液,将血红蛋白中的二价铁离子氧化成三价铁离子,虽然二价铁血红蛋白和三价 铁血红蛋白都能吸收氧气,但只有二价铁血红蛋白才能将氧气输送到各个组织;三价 铁血红蛋白吸收的氧气不但无法输送给人体的各个组织,也不能把组织排出的二氧化 碳带走,结果就造成了组织缺氧,引起呼吸困难,轻者头晕、头胀、耳鸣、全身无力 ,严重的血压下降、呕吐、昏迷、甚至死亡。另外,亚硝酸盐在人体内极易转化成亚 硝胺,而亚硝胺是一种世界公认的致癌物质。

44.赛璐珞的诞生

19世纪60年代,美国南北战争结束以后,玩室内象牙台球成了一种时尚,结果造 成了生产台球的原料--象牙的短缺,象牙的价格也越来越贵。为此,美国制造商费朗 和克拉登宣布,无论什么人,只要发明一种能替代象牙制造台球的材料,他们就将奖 赏他1万美金。

在纽约有一位名叫海厄特的印刷工人,他是一个业余化学爱好者,对寻找象牙的 代用品产生了兴趣。经过反复试验,1869年他终于以硝酸和纤维素为原料制得了硝酸 纤维素,再用酒精使硝酸纤维素胶化,然后与樟脑共热制成了一种崭新的材料。这种 新材料有受热变软、遇冷变硬的特性,不但外观上很像象牙,而且价廉,无毒,有良 好的弹性、韧性和机械强度,可制成透明与不透明的制品,易于加工和染成各种颜色 ,十分适合制作台球。开始人们称这种材料为”人造象牙“,后来又叫它”赛璐珞“, 意为”来自纤维素的塑料“.

赛璐珞是人类历史上第一次出现的塑料,它的问世开创了人类利用高分子材料的 先河。赛璐珞刚一问世,就受到人们的欢迎,被制成钮扣、梳子、铅笔盒、刀柄、眼 镜架等众多的日用品,我们熟悉的乒乓球就是用赛璐珞制造的。

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随着科学技术的发展,塑料的种类越来越多,不污染环境的自毁性塑料、制作胶 卷的感光性塑料、能储存热能的塑料、轻如鸿毛的泡沫塑料、性能优异的工程塑料等 相继面世,塑料在人们的日常生活中正扮演着越来越重要的角色。

45.向”负离子“道谢

负离子具有保健作用,医学专家通过研究认为有以下三方面的原因。

首先,在生物体内,每一个细胞都像一个微型电池,它的膜内外有50~90毫伏的 电位差,正是依靠这些电池的不断充电放电作用,机体神经系统才能把视觉、听觉等 信号输送到大脑,或将大脑的指令传送给身体的各个器官。机体组织的电活动需要通 过负离子的不断补充来维持。一旦生物体得不到负离子的补充,就会影响正常的生理 活动,产生胸闷、头昏,甚至患病。

其次,由于攻击人体细胞的病毒通常都带有负电荷,因此如果人体细胞也带上负 电荷,就会由于同性相斥的作用,使病毒失去对活细胞的攻击能力。

最后,负离子还能通过呼吸进入肺部,并能穿透肺泡皮层,由血液循环到达全身 的组织器官,通过对人体各组织直接刺激,以及与神经反射和体液的相互作用,对人 体产生综合的生理保健作用。

46.看不见的消毒剂:伽玛射线

一箱箱包装好的柑桔、苹果,以及各种新鲜水果蔬菜,不需要拆开包装箱,就能 消毒处理,并且能保鲜一年左右,这就是辐射保鲜的好处。

辐照消毒,不需要药液、器具,只要揿动控制器上的按钮,把一箱箱水果蔬菜送 入钴源室的通道,经过辐射处理,就能保存一年多的时间。

辐射消毒的奥秘,全在于放射性同位素钴-60.因为它会放射出一种伽玛射线,这 种射线有穿透墙壁的本领,一般的包装容器,不管是木箱还是塑料纸盒,都阻挡不了 它。而躲藏在水果、蔬菜里的微生物、害虫、细菌受到射线的照射后,生理功能紊乱 ,以致不能生长发育,直到死亡。

辐照食品时,让钴-60只放射出低能量的伽玛射线,不会把食品变成有放射性的 东西。同时,在辐照时,食品根本碰不到钴-60的放射性物质,所以也不会带有放射 性的残留物。

47.焰火璨灿照夜空

你知道五彩缤纷的焰火是怎么产生的?某些金属盐具有独特的火焰,这是19世纪 德国著名化学家本生首先发现的。把食盐撒在煤气灯的火焰上,突然,爆裂出亮黄色 火焰。然而是不是每种物质都有固定的焰色呢?用白金丝沾上各种金属盐,分别在本 生灯上灼烧,他发现钾盐是淡紫色的,钠盐是桔黄色的,钙盐是砖红色的,锶盐是洋 红色的,钡盐是黄绿色的……

正是这些金属盐在燃烧时发出不同颜色的光芒,才使”金光闪闪“、”空中乐“ 等等名目繁多的烟火,呈现出五光十色的绚丽景象,为节日增添欢乐。当你看到焰火 呈现红光时,就会想到这是碳酸锶或者硝酸锶的功劳;黄光是硝酸钠的缘故;绿光是 氯化钡的作用;蓝光是某些铜的化合物在燃烧。五彩缤纷的焰火,就是用各种金属盐 配制成的。

48.人的益友:乳酸菌

牛奶含有丰富的蛋白质、脂肪、乳糖、钙和磷等物质,还有维生素A、B2、B6和D 等,很容易被人体吸收。

生牛奶煮沸食用,不但可以杀菌,还能使牛奶中的蛋白质转变为变性蛋白质,易 被蛋白酶水解,人体容易吸收。

煮沸后的牛奶放久了会吸收空气中的细菌,使牛奶中的乳糖分解成乳酸、甲酸等 少量的有机酸。喝了这种变质的酸牛奶会引起腹泻、消化不良和中毒。可是,纯正的 酸牛奶又是人们喜爱的食品。酸牛奶是用优质的乳酸菌经过乳酸发酵制成的。有天然 酸牛奶、含糖酸牛奶、果味酸牛奶和香味酸牛奶等。

酸奶含有乳酸菌,能产生抗菌物质,具有抑制肠道内的腐败菌和防止自身中毒的 作用。酸奶还能降低血中胆固醇的含量,可预防心血管疾病。它是幼儿理想代乳品, 既容易消化、吸收,又能促进生长发育。

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煮牛奶时不能温度过高,时间不可太长。加热到120℃,乳糖就会焦化脱水,使 牛奶带有褐色。加热时间太久,牛奶中的酸性磷酸钙就变成中性磷酸钙,成为不溶性 沉淀物,难以被人体吸收。

49.猪肝变戏法

猪肝是一种营养丰富的副食品。在我们的餐桌上可以经常见到用它烹调成的菜肴 .说来你不信,猪肝还会变戏法哩!

在一个试管中,放入三分之一的30%的过氧化氢(H2O2,又称”双氧水“),往试 管里放入一小块新鲜猪肝,奇迹突然发生了:过氧化氢中冒出了许多气泡,把过氧化 氢的液面尽往上推。用一根刚熄灭的木条放到试管口,木条竟会”死灰复燃“.这里 的奥秘在哪里呢?

原来,新鲜的猪肝中有一种酶(酶是一种具有生物催化能力的蛋白质),叫做” 过氧化氢酶“.过氧化氢在过氧化氢酶的作用下,会立即分解成水和氧气。实验中我 们看到的气泡就是分解产生的氧气,而氧气能助燃。故能使刚熄灭的木条重新复燃。 至于煮熟的猪肝,由于破坏了其中的过氧化酶,因而就不会再有催化作用了。

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竹笋(冬笋),新鲜鸡、鸭血等也能像猪肝一样,变上述戏法。原因是竹笋、鸡 、鸭血中含有过氧化氢酶,也能催化过氧化氢的分解。不过竹笋中的过氧化氢酶对过 氧化氢来说,专一性要差一些。因此竹笋变起上述戏法来就没有猪肝好看了。

50.糖精不是糖

我们平时吃的白糖、红糖,都是从甘蔗、甜菜中提取出来的,它们是天然化合物 .化学家在实验的过程中偶然发现一种化合物是甜的,后来进一步研究,终于用人工 方法合成了一种新的甜味剂--糖精。

糖精像精制的白糖,是白色的结晶状粉末。但它不溶解于水,化学上叫不溶性糖 精。尽管它带有很浓的甜味,因为伴有类似金属的不快的感觉,所以不适宜于食用。 市场上卖的糖精,实际上是用不溶性糖精同小苏打中和反应后,结晶出来的糖精钠盐 .糖精钠能在水中溶解,所以也被人们称作可溶性糖精。它的甜度约为蔗糖的三五百 倍,所以含糖精钠十万之一的溶液,也能尝出甜味。

51.空气里的”维生素“

当你从人群鼎沸的商场里挤出来,走进有绿地、喷泉的公园,顿时会感到空气清 新,舒畅愉快。这是空气里的”维生素“--各种阴离子的作用。空气中的阴离子,可 以促进人体的血液循环,调节神经系统,有降低血压,缓和神经衰弱、镇静、镇痛、 止咳、止汗和利尿的功能。