书城童书中华少儿科普知识读本:数理化
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第18章 漫游化学天地(5)

阴离子是一些带负电的粒子。它们随宇宙射线、雷电、暴风雨、巨浪、喷泉水和 花而产生。本来,它们成千上万地来到人们身边,给人们增加”营养“,但是它们十 分娇弱,一碰到尘埃和烟雾就立刻”夭折“.越是人群拥挤、烟尘弥漫的地方,它们 越是容易死去,侥幸留下的也就寥寥无几了。人们还发现,在普通的房间里,每立方 厘米空气中只有四五十个阴离子,而在公园里要比房间里多十倍;在郊区野外,可能 多二十倍;到海滨、山谷、瀑布附近,阴离子可多达每立方厘米2万个以上。秀丽山 川最适宜于疗养憩息,就是这个原因。

52.”牧羊择居“与”风水宝地“

古时候,人们都想找一块能使自己的家族繁衍兴旺的”风水宝地“,有人在地形 、位置、水源、阳光等方面选择到合适的地方之后,并不急于在那里安营扎寨,而是 先放几年羊,然后,把羊宰了,仔细观察其所有脏器有没有发生病变,如果几代的羊 都很正常,他们才正式在那里安居乐业。有人把这种做法叫”牧羊择居“.

牧羊择居听起来似乎有点离奇,其实是很有科学道理的,因为人从婴儿到成人都 需要从食物中吸取各种必需的营养物质和化学元素,而不论是植物性食物还是动物性 食物,都离不开那里的水土。因此,一个地区的化学元素分布,决定着该地区居民食 物链中的化学构成。倘若那个地方的”风水“不好,水土中缺少人体所必需的元素, 或存在有毒的无素和放射性元素,那里的人的健康怎能不受到危害?天长日久,就会 一代不如一代,谁还愿意在那里定居呢?

现代研究表明,人的健康与水土密切相关。60年代,英国地球化学专家汉密尔顿 通过测定人体血液中各种化学元素的平均含量,和地壳中各种化学元素的丰度值,发 现两者之间非常相似,即地壳中丰度值高的元素,如铁、钙、钠等,在人体中含量比 较高。反之,丰度值低的元素,如锌、锰、钴等,在人体中含量也较少。他把含量较 高的称作”生命结构元素“,含量较低的称作”微量元素“.这两类化学元素在人体中 共有25种以上。

53.有”特殊功能“的水

石头是一种坚硬物质,石头中有水岂不是奇谈怪论?然而从有些石头中确实可以 榨出水来,这水非同一般,还具有特殊功能呢!

几年前,前苏联托木斯克工业学院的一些科学家从几米深的地下采出一块岩石, 密封包装好以后将岩石运到实验室,放进一个特制的耐压金属套筒里,然后加压,当 达到一定压力时,岩石里竟被挤出几滴水来。这是什么水?有什么用呢?

原来岩石中不仅有水,还有微生物,微生物能分泌多种酸,金属在这种水里的溶 解速度比在一般水中要快10~20倍。这种水在岩石中移动,遇到有金属矿的岩石或岩 层,就能把矿石中的金属富集起来。对这种水进行分析,不就可以帮助发现矿藏了吗 ?前苏联科学家就是利用这种方法找到了多个金属矿。

从岩石水中提炼出的某些微生物也具有特殊的功能,它们能吸收与石油伴生的气 体作养料,因此对这些微生物进行分析,也可以帮助科学家找到油田。例如,西伯利 亚的石油就是用这一方法发现的。

54.”竹篮“打水今不空

自古以来,有谁见过竹篮能打水?现在却不然,竹篮真的能打水了。你不信?假 如你在池子里放1000公斤水,那我用一两公斤重的”篮子“便可把这些水全部”打“ 上来。当然这个”篮子“不是用竹篾织的,而是用一种特殊的材料制成的。

这种神奇的材料叫高分子吸水剂。它是用淀粉经过化学处理以后制成的。我们知 道,淀粉通常由两个不同的部分组成,一部分是能溶于水的直链淀粉,一部分是不溶 于水的支链淀粉。高分子吸水材料则选用那些不溶于水的支链淀粉,经过化学处理后 ,使其分子链很长很长,而且又有许多枝杈,并且整个分子链盘结成团状结构。因为 淀粉分子是由许多葡萄糖分子键合起来的,而葡萄糖分子中有多个亲水基团,因此, 当这个高分子吸水材料遇到水时,分子链内部的亲水基团对水有特别的亲合作用,水 分子就一个个地往里钻。淀粉的分子链迅速伸长、舒张,把水分子固定包围在里面, 形成网状结构。正像用网兜装苹果那样,看上去网兜不大,可是打开以后能装许多个 苹果。这种吸水材料的吸水量可为自身重量的几百至一千倍。吸饱水以后,像胶糊状 ,对它施加压力或用离心方法也难以将其中的水分压出来或甩出来。

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高分子吸水材料已在农业、林业、医药卫生等方面获得了应用。例如,用它制成 的”吸水土“,在春旱或干旱的地区,拌种下地,不仅可以保证种子出苗与生长,而 且还可引起土体膨胀,起到疏松土壤的作用。过去,在我国黄土高原上植树是一个难 题,现在在树苗根部放入一些吸足水的高分子材料,就如同为其建造一座小贮水池, 而且可大大减少浇水次数,当它所吸收的水分被吸光以后,遇上下雨天,又可重新吸 水。故被称作干旱地区植树造林的”人工雨“.倘若将这种高吸水材料放在家里的花 盆中,即使出门一个月,也不用担心花卉会缺水枯死。现在,市场上卖的吸水尿布和 妇女用的卫生巾,就是用这种吸水材料和无纺布混合制成的,一块婴儿纸尿布可吸三 四泡尿。还有,若用它调制成皮肤用的药膏,搽在患处,则无油腻感,保持湿润,使 药效延长。

55.指纹与破案

每个人的指纹不同,即使表皮磨损或被烧伤,愈合后的新生表面仍能恢复原来的 纹路。一个人的10个指头的指纹也各不一样,可以说,在世界上没有任何两个人的指 纹是绝对一样的,这就像世界上没有两片相同的树叶一样。所以公安部门往往根据指 纹来破案。

在作案现场如何来获取指纹呢?原理很简单,我们可以自己动手来做个小实验: 取一张干净的白纸,用手指在纸上面按一下,然后把纸对准装有碘酒的试管上,并用 酒精灯在试管底部加热,等到试管出现紫色的蒸气后,你将会发现通常在纸上看不到 的指纹都会渐渐地显示出来,最后可以得到一个十分明显的棕色指纹。

这是什么原因呢?原来每个人的手指上总会有油脂、矿物油和汗水,用手指往纸 上按时,指纹上的油脂、矿物油和汗水便留在纸上,只不过是人的眼睛看不出来罢了 .当我们将这隐藏有指纹的纸放到盛有碘酒的试管口上方时,由于碘酒受热后,酒精 很快挥发,碘就开始升华,变成紫红色的蒸气。由于纸上指印中的油脂、矿物油都是 有机溶剂,因此碘蒸气上升到试管上以后就会溶解在这些油类中,于是就显示出指纹 了。

56.对付锈渍有绝招

用铁夹子夹湿衣服,衣服上会生出锈斑,无论是用肥皂,或者洗衣粉,都洗不掉 .对付这种讨厌的铁锈,可以请草酸帮忙。

草酸是白色晶体,很像白糖。在洗涤前,把一份草酸溶解在20份水中,配成草酸 溶液。然后,把它滴加在衣服的锈斑上,经过搓洗、漂清,铁锈就不见了。

草酸还能对付蓝墨水里的铁。如果衣服上不小心沾上了蓝墨水,得赶快用清水冲 洗,要是时间长了,就很难洗掉。因为蓝墨水里有一种叫做鞣酸亚铁的化合物,它遇 到空气中的氧气,就会被氧化成黑色的鞣酸铁。鞣酸铁在水中不溶解,这样墨水迹就 不能用清水洗掉了。如果用草酸来还原鞣酸铁,使它溶解于水中,衣服上的墨水迹就 可洗去。

草酸虽然能帮助洗去铁锈和蓝墨水迹,但是,它也会腐蚀衣服,把衣服的颜色也 洗褪了。因此,在用草酸溶液洗污迹以前,最好在衣服的边角等不引人注目的地方先 试一下,看是不是会褪色。另外,在用草酸洗墨水迹后,要多用清水洗几遍,不让多 余的草酸留在衣服上。

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草酸能除锈,是因为它有很强的还原能力。锈斑里的铁是三价铁,不溶解于水, 一碰到草酸就还原成二价铁并能溶解于水。

57.谁是涂炭生灵的罪魁祸手

30多年前,一股祸水悄悄地潜入欧洲斯堪的纳维亚半岛,造成江河湖泊里的鱼虾 大量死亡、稻田里的青蛙销声匿迹、鲜花凋零、庄稼枯萎,明明是盛夏时节,却出现 了残冬的生态景象。人们一时不知所措,议论纷纷、忧心忡忡……

为了揭开这个秘密,他们对那里的雨雪进行了大量的分析和研究,结果发现,从 天上降落下来的雨或雪都有强烈的酸性。人们知道,正常的雨水只是略带酸性,即PH 值为5.6,而挪威和瑞典等国的雨雪的PH值为3~4,比正常雨雪的酸度高出几十倍至几百 倍。鱼虾最适水体的PH值是6.8~7.8,如今酸度这样大,它们岂有不死之理?至此,人 们才知道,在继1952年伦敦烟雾事件之后,从天上又来了一位不祥之客--酸雨。

此后,酸雨不但没有收敛,反而愈演愈烈,欧洲、北美频频告急:瑞典有两万个 湖泊的鱼类濒临死亡;挪威南部1.3万平方公里土地上的鱼类大部分丧生;法国的大 片常青树莫名其妙地枯萎;波兰卡托维茨亚工业区的铁路被严重腐蚀,列车时速不得 不限制在40公里之内;加拿大仅安大略一个省就有140个湖泊鱼虾绝迹。

58.生命的精灵

五彩缤纷的花草树木,千姿百态的鸟兽虫鱼,形形色色的微生物世界,直到万物 之灵的人类,一切生命的共同奥秘全在核酸。没有核酸,就没有生命,核酸是生命的 精灵。

核酸非常细小,即使在电子显微镜下也难以看清。20万亿个鸡蛋中的核酸加起来 ,只有一个鸡蛋那么重。核酸分脱氧核糖核酸与核糖核酸两类。脱氧核糖核酸的直径 只有五百万分之一厘米,2500个脱氧核糖核酸分子拼起来,只有一根头发丝那样粗。 它的分子像一架向右盘旋的螺旋形梯子,梯子两边的扶手是由脱氧核糖和磷酸连接起 来的。由氢键连接的一对对碱基是这架梯子上的一级级阶梯。核糖核酸的”相貌“与 脱氧核糖核酸不同,它只有半边梯子,没有另一边”扶手“上长出的碱基与它配对。

俗话说,”种瓜得瓜,种豆得豆“,其中的奥秘也在核酸。生命的基础是蛋白质 ,而核酸就是复制蛋白质的精灵。什么样的核酸复制出什么样的蛋白质。

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蛋白质是怎样制造出来的呢?原来,在生物世界里,脱氧核糖核酸是各物种遗传 密码的携带者,它像传送带运送物品那样,把自己的特殊信息传给核糖核酸,核糖核 酸根据信息又把各种氨基酸送到适当的”位置“上,排列成链,然后再脱离核酸表面 ,就产生构成某物种基体的蛋白质,空出的核酸表面又为”装配“新的蛋白质作好准 备。这样反反复复,一模一样的蛋白质被不断地”装配“起来。上一代物种的性状特 征,就这样世世代代地传递下去。

59.”神仙“点灯揭秘

在四川成都的西北,有座美丽的青城山。每到夜晚,青城山的山坡上就会浮现出 点点亮光,仿佛夏夜的萤火虫时明时灭,当地的人们称它为”神仙点灯“.

其实这星星点点的亮光,并不是什么”神仙“点的灯,而是磷变的”戏法“.

在暗处将白磷暴露在空气中,它就会被空气中的氧气缓慢地氧化成五氧化二磷, 同时发出淡绿色的光。在青城山上蕴藏着丰富的磷矿,它们露出地面,与氧气一接触 ,便会发出一闪一闪的荧光,远远看去,就像是一盏盏的灯火,这就是”神仙点灯“ 的奥秘。同样,在农村,当人们在漆黑的夜晚,路过荒郊的坟地时,也常常会看到一 团团淡绿色的火光,它飘忽不定,时隐时现,人们称它为”鬼火“.长期以来,人们 一直将鬼火看成是一种神秘的东西,由此还引出了《聊斋志异》中的一个又一个故事 ,在民间也有”三月三,鬼上山“的传说。

其实”鬼火“与”神仙点灯“一样并不神秘,它是动物尸体腐烂后,体内的磷化 合物被土壤中的细菌分解成磷化氢气体后,冒出地面,遇到空气后自燃产生的。也就 是说,”鬼头“的谜底就是磷的自燃。

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在17世纪,磷是一种带有神秘色彩的化学元素。最早发现磷的是德国的一位名叫 布朗德的商人,他因破产而负债累累,为了东山再起,便加入了炼金士的行列。

布朗德在”炼金“过程中,意外地从人尿中提炼出了一种十分奇特的物质,这种 物质能像火一样在黑暗中放出闪烁的亮光,但这种”火“与一般的火并不相同,即使 将火柴放到这种”火“中也不会被点着。布朗德猜想这是因为这种”火“的温度太低 的缘故,便将他发现的这种物质称为”冷火“.

60.蛋白质也会使人中毒

1945年6月,一部分原来关在希特勒集中营里的人自由了,受到盛宴款待。他们 在忍受了长时间的饥饿以后,看到丰盛的酒菜,就狂饮大吃起来。结果,不少人断送 了生命。经过专家研究,发现是由于多吃了高蛋白食物,引起”蛋白中毒“的缘故。

世界上形形色色的生物体,都是由蛋白质构成的。人的血液、肌肉、内脏,甚至 皮肤、指甲、头发,都含有蛋白质。人体必须每天摄取一定数量的蛋白质,全身的细 胞才能正常活动,假如缺少蛋白质,就会体弱多病,容易衰老,甚至影响寿命。

在人类的食物中,像豆制品、瘦猪肉、鸡蛋、鱼、虾等,都含有比较多的蛋白质 ,是很好的营养食品。但并不是吃蛋白质越多越好。尤其是一些病人,多吃含高蛋白 的甲鱼、海参、老母鸡等,反而不利恢复健康。

61.米糠造油新景观

在葡萄酒厂,过去当作废物的葡萄核,现在可以用来提取食油,而且有较高的营 养价值。化学家发现,各种水果的种籽都含有较丰富的油脂。如果把它们收集起来提 取油脂,可以创造许多财富。

米糠中含油量比大米中含油量高,可按照习惯,大米是人吃的,米糠却喂猪了。 从米糠中提取食用油,已在一些国家实现了工业化。若能在粮食加工厂附设一个油脂 车间,及时处理米糠,可以得到营养丰富的高质量食用油。

从葡萄核、沙棘籽和米糠中提油,采用传统的热榨法效果不太好,一般采用溶剂 浸出法。就是用一些易挥发的有机溶剂淋洗已被粉碎的原料,使油脂溶解在溶剂中, 然后把淋洗得到的溶液蒸馏,易挥发的溶剂蒸出去回收,剩下油脂。

62.宇船员饮用的化学水

登月在今天已不是什么新鲜事,但人们还会问这些巡天揽月的英雄们不需要喝水 吗?他们喝的是”天上水“,还是从地面上带去的水?都不是,他们喝的是特殊的 水--”化学水“.

科学家们怎么想到制造”化学水“?这与美苏两大国在50年代末进行空间竞赛有 关。当时,苏联发射卫星的消息传到美国,美国舆论大哗,因为他们在”原子时代“ (反应堆、原子弹和氢弹等)一直领先,可万万没有想到在开辟”空间时代“方面却 落在苏联后头。美国总统肯尼迪对此也深感遗憾,于1961年5月25日在国会上断然决 定制造阿波罗登月飞船,争取在10年内抢先登上月球。

这就遇到一个问题:飞船内部所用的电能从何而来?宇航员所需要的水怎样解决 呢?当时有人建议带蓄电池或高效的银锌干电池;在飞船上放个水箱,从地球上带水 上去。可是这样一来,飞船的重量太大了,显然这不是上策。至此,化学家们自然想 起了氢氧燃料电池。