书城科普读物有趣的化学
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第12章 日常生活中的化学(3)

首先,是不合乎化妆品卫生标准的产品引起的。有的化妆品有害金属元素大大超过标准,如某些防治粉刺等软膏类化妆品中因含有过量的铅、汞等有害金属,用后会出现色素沉着,引起各种色斑。有些化妆品广告内容言过其实,而其中不乏有假冒或伪劣产品,若使用这些化妆品将很快会出现痒痛、红肿,甚至发生皮肤糜烂出水等现象,治愈后会留下疤痕,造成毁容等严重后果。

其次,是由于化妆品自身的因素造成的。目前的市售化妆品多是由多种化学原料配置而成。如合成香料、化学色素、防腐剂等。这些成分极易引起机体过敏,使皮肤出现血疹、水疮等现象。在合成香料中有不少是光敏性物质,涂用这类物质在日光作用下会引起光敏性皮炎,损伤皮肤细胞。化妆品所造成的皮肤损害主要是迟发型变态反应,化妆品的配合原料中的香精与防腐剂是引起变应性接触性皮炎的最常见成分,香精中的纯茉莉花油、羟基香草素、夷兰油、红色219、黄色204等,防腐剂中的尼泊金类等,化妆品中铅、汞、砷等重金属含量超标,都可引起皮肤的搔痒。

化妆品所用颜料也是过敏性物质,皮肤对朱红、大红、黄色等都有不同程度的过敏,所以胭脂、腮红、唇膏中色料可不同程度的引起皮肤过敏反应,出现疹子皮肤瘙痒等症状。尤其是目前所使用的染发液,其主要成分是对苯二胺,这种成分本身就是致敏物质。

应该提出的是,目前市场上含有各种添加成分的化妆品应运而生,如水解蛋白、生化试剂、酶制剂、胎盘液等配置成的冷霜、面膜、唇膏、洗面奶等化妆品,也很容易引起一些人的皮肤过敏反应。

第三,就是用法不当引起的皮肤炎症。化妆品放置久了,或用脏手接触过,会增加基质被微生物细菌污染的机会,使化妆品分解、腐败、变质等,使用这种变质化妆品会引起皮肤细菌炎症。此外用法不当也会发生皮肤的不良反应,如涂抹太多太厚,会破坏皮肤的正常生理功能。汗腺、皮腺的分泌减少,产生皮肤的不舒服感。在化妆品皮肤病中,过敏性皮肤者更容易出现过敏现象,如使用香水、祛臭液、染发剂则会引起严重的变态性皮炎。出现局部红肿,严重瘙痒以及皮肤灼热等严重过敏反应。所以皮肤过敏者使用化妆品更需谨慎。

美丽与健康并存

为了保护自身的健康,应学习和掌握一些皮肤科学和化妆品知识,正确选择和使用化妆品。在选择化妆品方面,不少人认为价格越贵质量就越好,并认为进口化妆品更好、更安全,事实并非如此,据调查,进口化妆品引起的皮肤过敏反应明显高于国产化妆品。

刺激强烈的化妆品,可以引起皮肤过敏、头发干燥、焦枯甚至脱落。价格越高的化妆品一般成分越复杂,含有多种化学成分,若使用者对其中一种成分过敏,便会带来不良反应,所以选购化妆品不应以价格为标准而要以适用为前提。

会变小的樟脑丸

“不翼而飞”的樟脑丸

人们常常在衣柜里,放进白色的樟脑丸,以防止羊毛衣物被虫蛀。

樟脑,无时无刻不在升华。在100摄氏度时,一颗樟脑丸,一会儿就“不翼而飞”了。在室温下,要挥发得慢一些。不过,日子久了,樟脑丸渐渐地变成蒸气飞到空气中去,最后也就“不翼而飞”了。

蠹虫的天敌

在衣柜、衣箱里,常常暗藏着敌人——蠹虫,它专爱吃羊毛衣物。在衣橱、衣箱里放了樟脑丸,蠹虫就不敢来了。同样的,用樟木做成的樟木箱,因为樟木中含有许多樟脑,即使不放樟脑丸,蠹鱼也不敢爬进去。

另外,樟树又是重要的化工原料,人们用它来做增塑剂,随着塑料工业的发展,天然樟脑开始供不应求。

合成樟脑

近年来,人们又从煤焦油里提炼出萘来作樟脑的代用品。因为萘具有近似于樟脑的气味,易挥发,能驱蠹虫,也能防蛀虫。大约从1吨煤里,可提取3~4千克萘。通常,往往还在萘中加入二氯化苯,加强驱虫能力。这种“樟脑丸”,人们常称它为“卫生球”,其略带黄色。萘很便宜,而且驱虫能力强。美中不足的是,由于一些萘球提炼不纯,常常会在衣服上留下油迹还有的含有一些苯酚、甲酚等,会使衣服沾上棕色斑点。

手表不能放在搁了萘球的箱子里,因为萘蒸气进入手表以后,会与机油起化学作用而使它凝固,失去润滑作用,损害手表的精确度。

可以变成燃料的水

水的“身世”

人们常说:“水火不相容。”水是最常用的灭火剂,怎么能变成燃料呢?要回答这个问题,先得从水的“身世”说起。

水是由氢气燃烧而成的。在燃烧过程中,每2个氢原子和1个氧原子化合,生成1个水分子,同时放出大量热能。虽然水的性质十分稳定,但如果给水以能量,在一定的条件下,也可使水重新分解成氢气和氧气。

在水中通上直流电,可以轻易地将水分解为氢气和氧气。不过,用电解法制得的氢气作为工业用途,用作燃料,是得不偿失的,因为今天的电力成本还较贵。一旦可控热核反应研制成功,电力就会变得十分低廉。到那时,电解法制氢将是一个将低廉电力转变成廉价燃料的简便方法。

变作“燃料”的水

太阳每秒钟射到地面上的总能量高达80万亿千瓦,这要比现在全世界的发电总量还要大几万倍,因此人们在以水制氢这个课题上,自然会想到利用天然免费的太阳能。

利用阳光电池将水电解为氢气和氧气早已成功了,不过由于目前阳光电池的造价还较贵,效率也不高,利用率一般仅有15%左右,因此用阳光电池电解水制氢,成本还是太高。

生物学家也在进行以水制氢的工作,并传来了捷报。他们发现:有不少藻类,如小球藻、固氮蓝藻、柱袍鱼腥藻和它们的共生植物红萍等,在一定的条件下,都具有光合制氢的本领,其中有些被认为是很有希望用作以水制氢的。另外,生物学家还找到一种微生物,在阳光照射下,这些微生物在水中会不断的将水分解,放出氢气,然后用容器将氢气收集起来,就能用作燃料。

会生锈的铁

容易生锈的铁

铁是由铁元素组成的,它经常在人们的生活中出现。比如人们在做饭时用的铁锅、饭铲;在军事方面的装甲车、钢铁军舰;还有建筑方面的铁塔、铁桥……这些都是用铁做的,所以铁的用途是非常广泛的。可是铁也有一些不好的地方,比如,时间长了容易生锈,这给人们带来了很多不便。有时为了延长铁的寿命就给它加上一层保护膜(油漆),这样铁就会不容易生锈了,可是日积月累后保护膜也不起作用,还是会渐渐地生锈。

铁为什么生锈呢?那铁锈又是什么呢?如何防止铁生锈呢?

常温时,铁在干燥的空气里不易与氧、硫、氯等非金属单质起反应,在高温时,则剧烈反应。铁在氧气中燃烧,生成四氧化三铁,炽热的铁和水蒸气起反应也生成四氧化三铁。铁易溶于稀的无机酸和浓盐酸中,生成二价铁盐,并放出氢气。

在常温下遇浓硫酸或浓硝酸时,表面生成一层氧化物保护膜,使铁“钝化”,故可用铁制品盛装浓硫酸或浓硝酸。铁是变价元素,铁与硫、硫酸铜溶液、盐酸、稀硫酸等反应时会失去两个电子。

铁生锈实验

找来4枚新铁钉和4个可乐瓶。第一枚铁钉放在干燥的瓶中,第二枚铁钉放在潮湿的瓶中,第三枚铁钉被放在了装有水的瓶中,第四枚铁钉放在装有油的瓶中。瓶子都是密闭的,经过一段时间之后看铁钉的变化,就会发现四枚铁钉有的生锈,有的则没有生锈。

为什么有的铁钉生锈,有的不生锈呢?那是因为铁容易生锈,除了跟它的化学性质活泼有关以外,同时与外界条件也有很大关系。水分是使铁容易生锈的物质之一。然而,光有水也不会使铁生锈,只有当空气中的氧气溶解在水里时,氧在有水的环境中与铁反应,才会生成一种叫氧化铁的东西,这就是“铁锈”。

“铁锈”是一种棕红色的物质,它不像铁那么坚硬,很容易脱落,一块铁完全生锈后,体积可胀大8倍。如果“铁锈”不除去,这海绵状的“铁锈”特别容易吸收水分,铁也就烂得更快了。铁锈是氧化铁的俗称,它是一种常见的化合物。氧化铁十分常见,因为铁很容易与氧化合。实际上,由于这种化合过程非常容易发生,以至于在自然界中几乎找不到纯铁。

铁要变成氧化铁,需要三种物质:铁、水和氧。当一滴水落到一个铁制的物体上,水与空气中的二氧化碳会化合成弱碳酸,与水相比,弱碳酸是一种较强的电解质。随着酸的形成和铁的逐渐溶解,一部分水开始分解为氢和氧。游离氧与溶解的铁化合形成氧化铁,同时释放出电子。最终,也就导致了铁锈的生成。

抗生锈的铁合金——不锈钢

不锈钢指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢,又称不锈耐酸钢。实际应用中,常将耐弱腐蚀介质腐蚀的钢称为不锈钢,而将耐化学介质腐蚀的钢称为耐酸钢。由于两者在化学成分上的差异,前者不一定耐化学介质腐蚀,而后者则一般均具有不锈性。不锈钢的耐蚀性取决于钢中所含的合金元素。不锈钢基本合金元素还有镍、钼、钛、铌、铜等,以满足各种用途对不锈钢组织和性能的要求。

不锈钢的发明和使用,要追溯到第一次世界大战时期。英国科学家布享利·布雷尔利受英国政府军部兵工厂委托,从事研究武器的改进工作。那时,士兵用的步枪枪膛极易磨损,布雷尔利就想发明一种不易磨损的合金钢,用来制造枪管。他将铬加入钢中,却因为某些原因,实验失败了。失望的布雷尔利就将它扔到了实验室外的废料堆中,过了一段时间,布雷尔利偶然发现废料中的铁都锈蚀了,但那些含铬的钢却依然光亮如初。他好奇地将其捡回去重新检测,于是,不锈钢诞生了。布雷尔利发明的不锈钢于1916年取得英国专利权并开始大量生产,至此,从垃圾堆中偶然发现的不锈钢便风靡全球,亨利·布雷尔利也被誉为“不锈钢之父”。

不锈钢不易产生腐蚀、点蚀、锈蚀或磨损。不锈钢还是建筑用的金属材料中强度最高的材料之一。由于不锈钢具有良好的耐腐蚀性,所以它能使结构部件永久地保持工程设计的完整性。含铬不锈钢还集机械强度和高延伸性于一身,易于部件的加工制造,可满足建筑师和结构设计人员的需要。

一擦就着的火柴

我们在日常生活中,用到火的时候,总会顺手拿起火柴盒,用火柴头在盒边一擦,“嗤”的一声,火柴就燃着了。

用火柴点火,非常方便。在钻木取火的时代,人们为了得到一个火种,常常要付出艰苦的劳动。没有足够高的温度,根本无法把木头引燃。

火柴的发明

人类发明火柴,也经历了漫长曲折的过程,火柴并不是轻而易举就制得的。

200多年前,在意大利的威尼斯出现了第一支火柴。那是一支巨型火柴,很像一根敲大鼓的木槌,槌头由一团氯酸钾药面做成。只要把火柴头浸到盛浓硫酸的瓦盆里,火柴就燃烧起来。这是由于氯酸钾碰到浓硫酸,发生猛烈的化学变化,又是发热,又是放氧气,于是,木棒就吐出了明亮的火焰。

那时候,这种火柴价格昂贵,即使是有钱人家也是几家合买一根。

这种最早的火柴,使用起来很不方便。而且如果浓硫酸溅在人身上,会烧坏衣服,伤害皮肤。

19世纪初,瑞典人发明了摩擦火柴。火柴头上涂了一层白磷,模样也变得小巧灵便,长短已经接近今天使用的火柴。划火柴,不需要专门的火柴盒,找块粗糙的地方,墙壁、砖头或是鞋底,轻轻地一擦,火柴就燃着了。

这是因为白磷的着火点很低,超过40摄氏度就自动着起火来。再说,白磷有毒,那时候,有些制火柴的工人,由于吸入了白磷蒸气而中毒死亡。因此,用白磷做火柴,实在不安全。

后来,人们又改用三硫化四磷来做火柴头,不再使用白磷,火柴仍然可以在鞋底上划出火来,而毒性和自动着火的危险减轻了许多。可是,这种改进了的火柴仍然不安全,在运输途中或者在口袋里磨来蹭去,还可能发火,酿成火灾。

幸而在1845年发现了另一种没有毒的磷——红磷。此后,就用红磷代替白磷制造火柴了。

1855年,瑞典人设计制造出了世界上第一盒安全火柴。安全火柴在火柴盒外侧涂上红磷,火柴头上有氯酸钾和三硫化二锑这两种引火药。

火柴燃烧的原理

当我们擦火柴时,火柴头蹭下的一丁点儿红磷,由于摩擦生热,达到着火点,就起火了。火星引着三硫化二锑,氯酸钾受热放出氧气,帮助燃烧得更旺。火柴杆是用松木或白杨木做的,前端又浸透了石蜡和松香,使火柴擦着后,火焰容易烧到火柴杆上去,着火的时间也长一些。

火柴一擦就着,关键在于红磷的着火点比较低。也就是说,只要有稍许一点热量(比如摩擦生的热)使红磷的温度升高到着火点以上,红磷就开始燃烧。

同学们可能会问,打火机点火又是怎么一回事呢?同学们一定注意到了,打火时,手指要按一下打火机,这样带动齿轮摩擦火石,于是就从那儿迸射出了火花。

火石里也有着火点比较低的物质,这就是金属镧和铈。它们好似火柴盒上的红磷,稍加摩擦,便着火燃烧。打火机里的汽油很容易蒸发,汽油蒸气遇到从近旁飞来的镧、铈的火花,便燃烧起来。

要点炉子了。在蜂窝煤炉的炉膛底,自下而上一层层铺上刨花,引火炭和蜂窝煤。用火柴或者打火机点燃碎纸片,依次引燃刨花、引火炭。最后,蜂窝煤就燃烧起来。

详细回忆一下点炉子的过程,划火柴,着火点很低的红磷烧起来,我们得到了火。以后,各种引火材料一个接一个烧了起来,它们的顺序是:火柴头上的药物——火柴杆——纸片——刨花一一引火炭——蜂窝煤。排列在前的引火材料着火点比较低,它点着以后,产生较高的温度,就把它后面的引火材料烧着了。一次一次地提高温度,才能使着火点较高的煤点着。

这里,你是不是已经归纳出一条知识:物质需要达到一定的温度才能开始燃烧。这个温度就是这种物质的着火点。

反过来,如果将一个熊熊燃烧着的煤球从炉子里钳出来,不多会儿它就熄灭了。

这也是同样的道理。单个的煤球脱离了火热的炉膛,它那不多的热量很快散失掉了,温度降到着火点以下,燃烧不能继续进行,火便熄灭了。

火柴工业

火柴工业开创于欧洲。1833年,世界上第一家火柴厂建立于瑞典。1865年,火柴开始输入中国,当时称之为“洋火”或“自来火”。中国的第一家火柴厂是卫省轩于1879年在广东省佛山县创办的巧明火柴厂。1921年,刘鸿生在苏州创办鸿生火柴厂,生产出质优价廉的“美丽”牌火柴。刘鸿生于1930年又创建了上海大中华火柴公司。1967年,第一台火柴自动连续机试制成功。1982年在济南火柴厂建成了中国第一条连续生产线。

便利的打火机

打火机,是一种小巧的取火器,现代打火机按使用的燃料可分为液体打火机和气体打火机,按发火方式可分为砂轮打火机和电子打火机。

打火机的发明