书城教材教辅科学知识大课堂——趣味科学
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第17章 趣味化学(3)

为什么有些人喜欢吃石头和土呢?科学家作了不同的解释。有人认为,岩石和土壤不仅对动植物起作用,而且对人的机体也起作用。岩土里含有身体里必需的某些微量元素,例如铜、硒、钼、铅、钴等,吃了可以补充人体之不足;也有人认为,这可能同疾病和寄生虫有关;还有人认为,吃石头和土是我们人类祖先“遗传”下来的一种习性。

地里飘出的“雪花”

20世纪初的一个夏天,在美国南部的得克萨斯州地方,曾经常发生过一件奇怪的事。那时有一支地质勘探队在那里勘探石油,他们夜以继日地往地下钻眼,几天下来,钻探机已经钻了很深的深度。一天,正当他们往下沉降井管时,突然从地下喷出一股高压气体,在钻井台上操作的勘探队员,个个措手不及,有的被气浪打得后退几步后摔倒在地,有的边往后退边高声喊着:“井喷了!井喷了!”

过了片刻,高压气流中还夹带着许多洁白的“雪花”状物体一起往外喷射。这些物体,先是在半空中纷纷扬扬,然后冉冉飘落地面。看到这种奇观,有几位青年人觉得好玩,便走了过去,伸出双手想将雪花扫扫拢,做个雪球,就在这个时候,有位青年感到像触电似地马上把手缩回来;有位青年将手缩回来一看,手上出现红肿;有位青年的手上则显出黑色的斑块。

过了一阵子,所有在场的勘探队员都感到气温急骤地变化着。刚才那令人窒息的闷热天气,顿时变成料峭的春寒。与此同时,飘落过“雪花”的地面上弥漫着迷迷蒙蒙的水雾。身处雾幕之中的勘探队员,油然产生了飘拂欲仙之感。

随着“云雾”的蒸腾,勘探队员发现地面上的“雪花”逐渐减少,不一会儿就像炊烟那样消散得无影无踪。

这种变戏法似的“雪花”,究竟是什么怪物?原来,这种“雪花”的真实身份是“干冰”。

干冰不是冰,不是由水凝结成的,而是无色的气体——二氧化碳凝结而成的一种固态物质。

如果把二氧化碳装在一个密封的钢筒里,再一加压,就变成水一样的液体了。再继续对这液体增压或降温,就会变成比雪更细一些的干冰。

埋在地下的油层,顶部存在有天然气,在这种气体中含有二氧化碳。这种二氧化碳被埋在离地表面很深的地方,承受的压强已相当大了,在这种高压下,二氧化碳气都变成了固态的干冰,因此,井口出现了喷射“雪花”的奇观。

干冰在常压下蒸发时,温度能低到约-80℃,如果用手触摸它,会把手冻坏的,所以那几位好奇的年轻的勘探队员,不是手被冻得红肿,就是皮肤上出现黑色斑块。

由于干冰的温度很低,在常温的空气中会急剧升华,使其周围的空气温度迅速下降,空气里的水蒸汽便凝结成雾。因而出现了故事中说到的“顿时变成料峭的春寒”气温和“弥漫着迷迷蒙蒙的水雾”。正因为干冰具有这种特殊“性格”,所以电影《孙悟空三打白骨精》和电视片《封神榜》中那些飘飘袅袅的云雾镜头,都是请干冰出场“帮忙”拍摄而成的。干冰还可以用于制造汽水、啤酒等饮料和作制冷剂、保鲜剂、灭火剂用。人们还将它作为化学药剂来耕云播雨,使美妙的甘霖从天而降。这样看来,干冰的功劳还真不小呢!

哑泉之谜

长篇小说《三国演义》中,曾有描述诸葛亮南征第五次擒获孟获的故事。故事中说:孟获和他的弟弟孟优逃到秃龙洞讨救兵时,秃龙洞洞主朵思大王向他们兄弟俩夸口说:“你们不必动用一兵一卒,我附近那四口毒泉,到时就可以使百万蜀兵有来无回。”接着朵思便诉说起那四口毒泉来:第一泉名叫哑泉,水味甘甜,人饮后话语不清,几天以后便会中毒身亡;第二泉名叫灭泉,水呈汤状,若用泉水洗澡,皮肉就会腐烂,致人身亡;第三泉名叫黑泉,水清而且深,水花溅到身上,就会全身中毒,变黑身亡;第四泉名叫柔泉,水冷如冰,人饮后浑身发冷无力而窒息身亡。蜀兵到来后,四周围都没有饮用水,必定到这四口泉来饮用。

果然如此,蜀军先锋王平率领几百名军士前阵探路,天气闷热,人马争着饮用第一泉——哑泉水。等他们回到大营,一个个只会指着嘴巴,张口结舌说不出话来。诸葛亮知道后,便亲自来到哑泉边,想看个究竟。到了泉边后,只见清水一潭,深不见底,水气凛凛。诸葛亮下车,登高望去,见四面群山遍岭,不见人烟,也不见鸟儿,心中很是不安。后来,幸亏有神灵指点,找到山林深处一位叫万安隐者的。隐者叫童子引王平等一队哑军先饮草庵后的安乐泉,饮后不久,这队哑军个个吐出恶涎,随后也能够说话了。隐者又告诫诸葛亮,这里还有三口毒泉,切不可饮,但是,如掘地为泉的则尽管饮用。于是蜀军安然无恙,安全行军到秃龙洞前,五擒孟获。

尽管《三国演义》是文学小说,许多人物和情节都是根据某些传说人物虚构的,但是,其中所涉及到的大量天文、地理、气象等自然科学知识,并非随意杜撰的。诸葛亮南征的故事发生在云南境内,而云南处在“三江多金属成矿带”的主体位置上,境内遍布大小铜矿,着名的东川铜矿自东汉起就开始开采。小说中的哑泉,很可能就是一种俗称胆水的含铜盐的泉水,即硫酸铜(胆矾)的水溶液。云南铜矿多为铜的硫化物矿床,如黄铜矿等,这类矿石中的铜不会溶于水,怎么能够变成铜溶液呢?这主要是几种微生物的功劳,如氧化硫杆菌、氧化铁硫杆菌、氧化铁杆菌等。黄铜矿往往与黄铁矿以及其他金属硫化物矿石共生,这几种微生物就生活在低含量无机盐弱酸性矿水中。在其自养过程中,专吃矿中的硫化物和低价铁,变成硫酸铁和硫酸。形成的这种酸性菌液,对矿石中的铜或其他金属又有氧化、分解和溶解等作用,于是,把本来不溶入水的铜转化成硫酸铜(胆矾),溶于水中即成了胆水。饮用胆水后引起的铜盐中毒病状是:呕吐、恶心、腹泻、言语不清,最后虚脱、痉挛而死,与小说中饮哑泉水后的症状相似。胆水解毒最简单的方法是渗进大量石灰水,两者反应生成不溶于水的氢氧化铜和硫酸钙沉淀,剩下的是解除了毒性的清水。估计拯救诸葛亮部下性命的安乐泉,就是一种碱性水,能使铜盐产生不溶性沉淀物。哑军饮了此泉就等于清洗了肠胃,减轻了中毒症状。其他三泉也非乌虚,其中也有一定科学依据。

李白斗酒诗百篇

据说唐朝天宝初年春的一天,唐玄宗与杨贵妃在兴庆宫香亭畔观赏牡丹。可是,看着看着,唐玄宗似乎觉得有些缺憾,原来是牡丹虽好,没有音乐相伴,便命着名乐师李龟年等奏乐,以歌舞助兴。乐师们难得看到皇上如此高兴,连忙卖力地吹奏起来,没想到,刚唱几句,皇帝脸上即露出不悦之色,命令立即停止演奏,会看皇帝脸色行事的得宠太监高力士马上到玄宗面前询问缘由。原来是乐师们的歌和曲都是一些旧歌陈曲、陈词滥调,皇帝听了不但没有高兴,反而觉得心烦。高力士立刻向皇帝建议:“皇上,要想听新词,何不召那李白进宫当场作词以助雅兴。”玄宗一听,龙心大悦,说道:“正合朕意,李龟年,朕命你速召李白进宫,填新词再唱。”

于是,李龟年急急忙忙上马出宫找李白,左打右探,才知道李白正在长安街上的一家酒楼中饮酒。可是,当他赶到酒楼一看,李白已经喝得烂醉,这可如何是好。不过皇帝的话是必须遵从的,皇帝要召李白进宫,不去不行。最后,李龟年决定先把他用马驮回去再说。

在皇宫中,李白醒来后,玄宗对他说:“李爱卿,今日牡丹盛开,朕与爱妃在此赏玩,不想再听那些陈词滥调,故唤你前来作新词。”李白听了,对皇帝说:“回皇上,要我作词不难,请先赐酒。”杨贵妃在旁听了不禁关切地问:“李爱卿,你刚刚酒醒,再喝醉了,那可如何是好?”李白躬身答道:“回贵妃,臣是斗酒诗百篇,醉后诗兴方如泉。”玄宗听了不禁笑道:“既然如此,快把西域上贡的上品葡萄酒拿上来,供李爱卿一醉方休!”杨贵妃也在旁说道:“李爱卿,让我用这九宝杯为您斟酒,以助酒兴。”于是,亲自倒上满满一杯葡萄美酒赐予李白。李白接过美酒,一饮而尽,紧接着又连饮数杯,才感到微微入醉,飘飘欲仙,趋此佳态,立即挥笔写了三首着名的《清平调》。

唐玄宗看了这三首《清平调》,十分欢喜,即刻命乐工演唱,并且亲自吹着玉笛伴奏。这个脍炙人口的故事在民间流传了几百年。可李白醉酒写好诗的谜底,却在近代才揭开。

原来酒中含的酒精能使含有脂肪的蛋白质的脑细胞产生物理变化,人长期大量饮酒,会使脑细胞膜硬化,这种病态,要靠喝酒才能暂时恢复正常。

李白长期嗜酒如命,是尽人皆知的,无疑是患上了慢性的酒精中毒症。平常他的脑细胞膜处于硬化状态,吟诗显得困难,必须喝上一定数量的酒,以使脑细胞膜暂时恢复正常,才能够思维敏捷,诗如泉涌,写出好诗来。所以郭沫若老先生曾这样评价李白,当李白醉了的时候,是他最清醒的时候,当他没有醉的时候,是他最糊涂的时候。

值得一提的是,我国唐代还不会酿制酒精含量很高的酒,一般喝的都是用糯米或黄米酿造的米酒,相当于现代的糟酒,酒精度很低,因此李白才能饮斗酒,敢说“百年三万六千日,一日须饮三百杯”。要是今天的60度白酒,莫说1天喝300杯,恐怕30杯也饮不下啊!

妙断毒针案

瓦特是一位赫赫有名的人物,一提起他,几乎人人都知道他是一位大发明家,发明过蒸汽机的。然而,他还充当过侦探,破获过一起凶杀案,知道这方面情况的人怕不会太多。

那是在一年的冬天,英国格拉斯哥大学的里斯德教授把瓦特请到他的研究所办公室,他们寒暄几句后,教授便把话题转到正题上来。他说:“瓦特先生,我今天特地请你来,是想请你帮我一个忙。我试制的一部机器的设计图纸,昨天发现已被人偷拍过。这部机器精密度相当高,其中有一些零部件的制造是偷拍者难以胜任的,你的手艺精湛,偷拍的人日后一定会来求你帮助解决的,到那时,请你……”

老教授说到这里,他的助手端着两杯咖啡推门走了进来。教授一看,立即中止谈话。

助手放好咖啡后没有说什么就出去了,稍后又提了一只水壶进来,把它放在火炉上,然后又往火炉里添加一些木炭,临走时还很有礼貌地对瓦特说:“瓦特先生,咖啡已不大热,请趁热喝了!”说着,便顺手把门关上走了。

老教授听清他的助手已走远了,便站起来走到房门前,小心翼翼地用钥匙把门反锁上。回到座位坐下后,小声地对瓦特说:“这样,再也不会有人进来打扰我们了。现在,我连自己的助手也难以信任。”

老教授呷了一口咖啡后,向瓦特详细介绍机器设计图纸被偷拍的经过,并要求瓦特如果有人拿这一设计图来请教时,立即告诉他。

瓦特边听边喝咖啡。不知怎的,他渐渐地感到头晕、乏力。

“一定是咖啡里放了安眠药。”聪慧而机智的瓦特马上意识到是有人搞的阴谋,但是,为时已迟。再过了片刻,瓦特觉得浑身麻木,便昏昏沉沉地靠在沙发上睡着了。

等到瓦特醒来时,他连喊了几声老教授的名字,可是,总叫不醒。瓦特站起来一看,老教授已倒在沙发上死去了,舌头伸在嘴外,两眼睁得大大的。再仔细一看,发现老教授的颈上扎着一枚约5厘米、带有软木塞的针。这针分明是枚毒针,致使教授在短短的时间内死去。

这时瓦特已完全清醒了,他细细一想,这件凶杀案完全是预谋的,于是他决定不惊动任何人,亲自侦察破案。他想,在咖啡里投放安眠药,可能是教授的助手所为。可教授颈上的毒针又是谁扎的呢?他从查看房间的环境入手,看了看办公室的门,门仍然关着,老教授的钥匙原样插在锁眼里,显然,从教授的助手提来水壶后,就再也没有人进来过。再看看四周的所有窗户,也都全部紧闭着,办公室成了全封闭的了,毒针从办公室外面投射进来也是不可能的。瓦特搓着双手,在房间里踱来踱去,苦苦地想着。一会儿他望望天花板,一会儿又看看地板,都没有发现可疑的地方。后来他把眼睛落在那直冒着蒸汽的水壶上。凭借职业的本能,他明白了,终于悟出了是教授的助手运用蒸汽的原理干的。教授的助手先把插有毒针的软木塞轻轻塞在水壶嘴上,然后放在火炉上,壶嘴正对着教授所坐的位置和他颈子的高度。当水壶里的水烧开后,壶内的蒸汽压力不断增加,到了一定程度时,软木塞带针迅速飞出,毒针便有力地扎在教授的颈上。

瓦特把自己侦查的初步结论报告了警方。经过警方进一步的侦查和对教授的助手的审讯,证实了瓦特的结论,案件终于破获。原来,教授的设计图纸是他的助手偷拍的,而后又怕教授追查,妄图独占这项发明的专利权,才制造了这一毒针案。

钻石疑案

相传,在18世纪的法国巴黎,曾发生过这样一件事:

在巴黎市中心开设有一家珠宝行。珠宝行老板是一位年过花甲的老人,名叫“考尔比”。考尔比经营这家商行已三十多年了,商行的规模在巴黎城同行业中是数一数二的,它的声誉蜚声整座巴黎城。商行顾客盈门,生意兴隆。有一年,商行从东方的印度采购到一颗世上罕见的钻石。消息像插了翅膀迅速地传播开来,一下子轰动了全城,市民们都想一睹为快。

一天,三位顾客——莫尔、埃罗、桑特同来珠宝行参观。老板考尔比热情地欢迎他们的光临。寒暄一番以后,考尔比便把三人迎入珍藏室。老板边介绍,边打开珍宝箱,那颗乌黑透亮的钻石,使来客赞不绝口。老板盖好珍宝箱后,又谨慎地用一张粘满浆糊的白色纸封条封好,然后把客人领到客厅叙谈。

当客人们坐定后,考尔比先后给三位客人各送上一杯咖啡。在客人们端咖啡杯时,考尔比发现三人的右手手指上都有点小伤:莫尔的食指稍有发炎;埃罗的拇指曾被毒虫咬过;桑特的中指则被刀划破。看来三人的受伤手指在来访前都用不同的药水涂抹过。

宾主边品尝咖啡,边无拘束地闲谈着。当他们谈兴正浓时,考尔比的老朋友、化学家德维尔前来拜访。经考尔比介绍,化学家与三位客人一一握手问好。

化学家德维尔是一位健谈的人,因而,宾主五人叙谈的气氛更加热烈,谈论的内容也十分有趣。席间三位客人都有事先后外出,但是,也都在很短的时间内又回到客厅,并且依旧谈笑风生。当客人们再次谈起那颗罕见的钻石时,化学家德维尔也想一饱眼福,便请主人领到珍藏室参观。当主人撕下湿漉漉的白色纸封条、打开箱盖时,意外地发现钻石不见了。他伤心地喊了一声:“我的上帝呀!”就昏过去了。沉着机智的德维尔唤醒主人,询问了整个过程,又察看了一下现场和封条后,便安慰老板说:“不用着急!我会帮你把事情查得一清二楚的。”

化学家搀扶着考尔比回到客厅后,向三位客人宣布钻石失踪了。三位客人个个神情自若,像是没有发生过什么事似的。

化学家用锐利的目光从三人的手指上迅速扫过,然后对埃罗说:“是你偷走钻石的!”