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第13章 奇闻趣事中的化学(1)

萤火虫的屁股为什么一闪一闪的

故事里的大学问

一到夏天的晚上,乡间就会有很多萤火虫飞舞,从远处望去,像星星一样一闪一闪的,非常漂亮。萤火虫的尾部能发出荧光,所以得名萤火虫。这种尾部能发光的昆虫约有近2000种,我国较为常见的有黑萤、姬红萤、窗胸萤等几种。那么,你知道这些萤火虫为什么能够发光吗?

真相是这样的

回答萤火虫为什么能发光这个问题,需要从化学与生物学两方面结合考虑。科学家研究发现,萤火虫的发光器位于腹部,这个发光器是由发光层、透明层和发射层三部分组成的。

发光层拥有几千个发光细胞,它们都含有荧光素和荧光酶两种物质。在荧光酶的作用下荧光素在细胞内水的参与下,与氧化合便发出荧光,也就是说萤火虫发光是把化学能转变成光能的过程。

在自然界中,有许多生物都能发光,如蠕虫、软体动物、细菌、真菌、甲壳动物、昆虫和鱼类等,而且这些动物发出的光都不产生热,故被称为“冷光”。萤火虫发出的冷光颜色有黄绿色、橙色,光的亮度也各不相同,萤火虫发出的冷光不仅具有很高的发光效率,而且发出的冷光一般都很柔和,光的强度也较高,不会刺激人类的眼睛。

早在20世纪40年代,人们根据对萤火虫的研究创造了日光灯,科学家先从萤火虫的发光器中分离出了纯荧光素,又分离出了荧光酶,然后用化学方法人工合成了荧光素。由荧光素、荧光酶、三磷酸苷和水混合而成的生物光源,可在充满爆炸性瓦斯的矿井中当闪光灯。夜光表的指针和数字之所以能够在黑夜也能看得很清楚,就是因为在表的指针和数字上涂有一种发光的材料。除了萤火虫会发光外,还有很多动物会发光,在这里我们就给大家介绍两种——荧光乌贼与。

荧光乌贼体型不大,一般只有7厘米长,但它发出的光却可以照到30厘米远,因为它的腹面有三个发光器,有的眼睛周围还有一个,它们靠自身合成放射性的复合物,在氧气、镁离子和荧光酶的参与下发出冷光,当它们遇到天敌时,就会发射出强烈的光,吓跑天敌。

是一种生活在海地附近的怪鱼,主要食用各种小型鱼类或幼鱼,也吃各种无脊椎动物和海鸟。在它的头部上方有一个肉状突出,如同一个小灯笼,是由的第一背鳍逐渐向上延伸形成的。前段像钓竿一样,末端膨大形成“诱饵”。

“小灯笼”会发光是因为它内部具有腺细胞,能够分泌光素,光素在光素酶的催化下,可以与氧作用进行缓慢的化学氧化而发光。希腊人的“魔火”

故事里的大学问

673年,阿拉伯舰队入侵君士坦丁堡,而希腊人只有为数不多的几只战船,双方的实力悬殊,似乎这场战争不用打就能看出谁会胜利。但是出人意料的是,希腊人却大获全胜,这是怎么回事呢?

这全靠希腊人的化学兵团,他们制造出了一种出奇制胜的“魔火”,他们使用魔法使水面上燃起了熊熊大火,把阿拉伯舰队周围的水面变成一片火海,烧得敌人毫无还手之力。侥幸逃命的阿拉伯士兵说,希腊人叫来了“闪电”燃烧舰船,有说希腊人掌握了“魔火”,连海都着火了。

从这以后,希腊人的舰队凭借着“魔火”在海上称霸了几个世纪,他们总能够打胜仗,神气极了。那么,你知道希腊人的“魔火”到底是什么吗?

真相是这样的

许多年后,希腊人的“魔火”秘密终于被揭开,它只不过是非常普通的两种物质——石灰与石油。石灰是一种非常常见的物质,一般建筑工地上都会有,生石灰遇水就会发出热量,足以将石油蒸气点燃,燃烧剂就会在水面上燃烧起来。

石灰是人们生活中常见的物质,石灰可是一个大家族,在这个家族中有生石灰、熟石灰、石灰乳、石灰水及碱石灰等,当然,还有他们的长辈——石灰石,看起来是不是有一种眼花缭乱的感觉,下面我们就来一一介绍一下。

1.石灰石。

石灰石是一种青色的石头,生在深山里,石灰石山通常景色优美,如桂林地多石灰石山,在那里有很多的大溶洞,形成了形状各异的石笋、石钟乳。石灰石坚硬,铁路的路基常用石灰石来建筑,其主要化学成分是碳酸钙,与石灰石成分相同的还有大理石,是高级建筑物的装饰材料,石灰石通过煅烧变成生石灰。

2.生石灰。

生石灰的成分是氧化钙,白色块状物,吸水性非常强,常用来做干燥剂,与水反应变成熟石灰。

3.熟石灰。

熟石灰的成分是氢氧化钙,为白色粉末,具有强烈的腐蚀性,主要用作建筑材料,室内墙壁、砌砖的料浆都需要它参与。在化工方面,常用熟石灰制漂白粉,由于它是生石灰加水消化而成,故又名消石灰。

4.石灰乳。

石灰乳是混浊的石灰水,又称氢氧化钙混浊液,它是固体和液体的混合物,常用于涂刷旧墙壁、配制波尔多液和石硫合剂,用作农药杀虫。

5.石灰水。

石灰水是氢氧化钙的溶液,石灰乳通过静置后的上层清液就是饱和的石灰水,碱性很强,常用它来做米豆腐。

6.碱石灰。

碱石灰是氧化钙与氢氧化钠的混合物。

在上文中,我们讲到用石灰乳配制波尔多液和石硫合剂,可以用作农药杀虫。其实,平时给农田杀虫的还有一种非常常见的化学农药——六六粉。初次听说这个名字,你一定会觉得奇怪,为什么叫六六粉呢?

原来,六六粉是一种叫作苯的化学物质在紫外线照射下和氯气作用生成的:C6H6+3Cl2C6H6Cl6,从生成的化学式中可以看出,它的分子是由六个碳原子、六个氢原子、六个氯原子构成的,所以,又叫作“六六六”粉。

防毒面具为什么能防毒

故事里的大学问

1915年4月22日,第二次世界大战期间,德方为了扭转不利战局,向英法军队集结的阵地上,施放了180吨氯气,致使5000名联军官兵当场中毒死亡,这是世界军事史上首次大规模的毒气战。

这次战役使英法联军蒙受了重大损失,于是,英法两国派出数十名最优秀的科学家,到曾被德方用氯气熏袭过的地段进行考察。他们惊奇地发现,阵地上大量野生动物,包括树林中的雀鸟及蛰伏的蛙类与裸露的昆虫,都中毒而死。唯独野猪,却安然无恙地活下来。

你知道为什么野猪能够存活吗?这又为防毒面具的发明提供了怎样的帮助呢?

真相是这样的

经过科学家们研究和实验发现,野猪喜欢用强有力的长嘴巴拱动泥土来寻找地里植物的根茎及一些小动物,当它们嗅到强烈的刺激气味时,常用拱地的方式来躲避。当德军施放毒气突袭联军时,野猪把嘴鼻拱进泥土里,因此躲过了灾祸。

再经过进一步的科学分析,科学家得出结论:因野猪用嘴拱地,松软的土壤颗粒吸附和过滤了毒气,所以,它们没有被毒气毒死。

根据泥土能过滤毒气的原理,科学家们选中了既能吸附有毒物质,又能使空气畅通的木炭,很快就设计制造出了世界上首批仿照野猪嘴形状的防毒面具。

1916年2月下旬,在凡尔登大战中,德军故技重施,在阵地上大放毒瓦斯,此时法军戴上了防毒面具,有效地抵御了德军的毒气攻击。自从1915年德军首先在战场上使用毒气——氯气以来,新的毒气不断在战场上出现,如沙林、芥子气等,于是,新的防毒方法不断涌出。

对于氯气,人们可以用碳酸钠、硫代硫酸钠等来防御,化学反应方程式为:

2Na?CO?+Cl?+H?O?NaHCO?+NaCl+NaClO

Na?S?O?+4Cl?+5H?ONa?SO?+H?SO?+8HCl

不过某种药品只能防御一种毒气,士兵在战场上除了要携带笨重的防毒面具,还需要配备各种各样的防毒气药物,实在太麻烦了,有没有一种万能的防毒剂呢?

俄国著名化学家谢林斯基为了找到答案,亲自做了一个实验,在一间化学实验室里,灌满毒气——氯气、光气、氰气的混合气体。在这间密封的实验室中,他用纱布包住一块木炭,按住口鼻,在实验室里坐了五分钟,却安然无恙,于是一种高效的万能毒气防御剂诞生了。

木炭是木柴经炭化制成的,是一种高效的吸附剂,为了提高木炭吸附力,即增大其活性比表面积,科学家将木炭脱水、脱油,终于制成了万能防毒剂——毒气战的克星。现在仍在使用的防毒面具就是一个与面部吻合很好的橡胶面具,里面加上一块经脱水脱油处理的活性炭。

危害生命的物质除了氯气之外,还有很多,下面就为大家列举九种最为广泛的物质:

1.一氧化碳。大量积累会破坏同温层的平衡。

2.二氧化碳。大量的积累会导致地球表面的温度升高,给生态环境带来灾难。

3.二氧化硫。污染大气,形成酸雨酸雾腐蚀某些合成纤维及金属设备,导致人体出现呼吸疾病。

4.一氧化氮。一氧化氮是笼罩在城市上空的烟罩中的主要成分,影响人体呼吸系统的健康。

5.汞。污染食品,尤其是海产品,如果在人体中积累很容易损害神经。

6.铅。影响酶和细胞的新陈代谢。

7.石油。石油若流入海中,会破坏大海中的浮游生物、植物和鱼类资源。

8.DDT农药。过量使用DDT农药会毒死鸟类和鱼类,甚至导致某些癌症。

9.辐射。它是污染物质中最危险的一种,会引起恶性肿瘤。

海鲜与啤酒同食为什么会引发痛风

故事里的大学问

亮亮这次考试考了全班第一名,爸爸非常高兴,就带着亮亮去海鲜大酒楼狠狠地撮了一顿,亮亮最爱吃海鲜了,看着桌子上摆满了各种各样他喜欢吃的美食,高兴得合不拢嘴。爸爸也很兴奋,不知不觉喝了不少啤酒。

第二天,亮亮爸爸手部的关节都肿胀起来,疼痛难忍,原来是痛风病发作了。医生说,海鲜与啤酒同时食用是诱发痛风病的罪魁祸首。你知道海鲜和啤酒同食为什么会引发痛风吗?

真相是这样的

痛风是一种代谢疾病,是由一种叫嘌呤的物质代谢紊乱引起的。海鲜是高蛋白、低脂肪的食物,含有嘌呤和苷酸两种成分,啤酒含有维生素B1。边吃海鲜边喝啤酒,就会造成嘌呤、苷酸与维生素B1发生化学作用,使人体血液中的尿酸含量增加,大量的尿酸不能及时排出体外,就会以钠盐的形式沉淀下来,易形成结石或引发痛风,对泌尿系统造成损害或使四肢功能出现障碍。

海鲜,味道鲜美,口感爽滑,深受人们喜爱,不过需要提醒大家的是,吃海鲜是非常讲究的,如饮食不当,很容易引发疾病,下面就为大家列举几种:

1.海鲜不能与水果同吃。

海鲜中富含蛋白质和钙等营养素,水果中则含有较多的鞣酸,如吃完海鲜马上吃水果,不但影响人体对蛋白质的吸收,海鲜中的钙还会与水果中的鞣酸结合,形成难溶的钙,刺激肠胃,甚至引起腹痛、恶心、呕吐等症状。所以,食用海鲜与水果应间隔2个小时以上。

2.吃完海鲜后不能喝茶。

吃完海鲜不宜喝茶的道理与不宜吃水果的原因大同小异,因为茶叶中也含有鞣酸,同样能与海鲜中的钙形成难溶的钙,食用海鲜前后喝茶,会增加钙与鞣酸结合的机会,所以,吃海鲜时最好别喝茶。

3.冰海鲜不能白灼着吃。

任何海鲜都只有在高度新鲜的状态下才能做成清蒸、白灼之类的菜肴,水产海鲜体内带有很多耐低温的细菌,且蛋白质分解快。如放在冰箱里多时,虾体的含菌量就会增大,蛋白质也已部分变性,产生了胺类物质,此种情况下是无法达到活虾的口感和安全性的,所以不适合白灼着吃,适合高温烹炒或煎炸。海鲜虽然美味,但并不是人人都适合食用,以下几类人不适合食用海鲜,应该特别注意:

1.过敏体质的人不适合食用海鲜,因为除了避免使用特定的过敏源外,海鲜过敏并没有较好的预防办法。

2.患有痛风症、高尿酸血症和关节炎的人不宜吃海鲜,因海鲜嘌呤过高,易在关节内沉积尿酸结晶,从而加重病情。

3.孕妇与哺乳期女性应少吃海鲜,因为一些海产品容易受到污染,尤其是汞超标比较严重,而汞会影响胎儿和婴儿的大脑和神经发育。

4.甲状腺功能亢进者应少吃海鲜,因海鲜中含碘较多,可加重病情。

5.平日吃冷凉食物易腹泻和胃肠敏感的人应少吃海鲜,以免引起腹痛、腹泻。

生活中的解毒食品

故事里的大学问

每到夏天,姗姗的妈妈就经常给姗姗熬绿豆汤喝,姗姗不明白其中的原因,妈妈解释说:“绿豆是宝,夏天喝能祛暑,还能清热解毒呢!”姗姗又问:“绿豆不就是食物吗?怎么能解毒呢?”

“其实,绿豆也是一味中药,据《本草纲目》记载,‘绿豆气味甘寒,无毒……解一切药草、金石诸毒’,据说能解药中金、石、砒霜、草木毒。”妈妈的解释让姗姗更加好奇了:绿豆到底是怎样解毒的呢?生活中又有哪些解毒的食品呢?

真相是这样的

其实,严格地说,绿豆解的是药物与食物中的毒性,而不是解药,民间也常用绿豆煮汤来解救药物或食物中毒的人。那么,绿豆为什么会具有解毒功效呢?

这是因为绿豆中的绿豆蛋白、鞣质和黄酮类化合物,可与有机磷农药、砷、铅、汞化合物结合形成沉淀物,从而使其减少或失去毒性,而不被肠道吸收。所以,农药中毒的人在服用中药的同时可服用绿豆汤,以增加疗效。不过,患有慢性胃肠炎、腹泻、痛经的人在服用中药的同时是不应食用绿豆的,否则不仅会降低中药的药效,还会加重病情。

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