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第5章 千变万化的气体(2)

一是室内装修的胶合板、细木工板、中密度纤维板和刨花板等人造板材,因为甲醛具有很强的黏合性,还具有加强板材的硬度及防虫、防腐的作用。因此,目前生产人造板使用的胶黏剂多是以甲醛为主要成分的脲醛树脂。

二是含有甲醛成分的各类装修材料,如白乳胶、泡沫塑料、油漆和涂料等。乳胶粘剂在装饰装修中广泛用于木器工程和墙面处理,封闭在墙面的乳胶中的甲醛最难清除。

三是室内装饰纺织品,包括床上用品、墙纸、化纤地毯、窗帘和布艺家具。在纺织生产中,为了增加抗皱、防水、防火等性能,也会加入一些含有甲醛的助剂。

虽然甲醛超标会给人体造成一定的危害,但是不可否认的是,甲醛的用途十分广泛,与人们的生活息息相关。那么,甲醛有怎样的用途呢?

1.纺织业。

在服装面料生产过程中,为了达到防皱、防缩、阻燃等作用,或为了保持印花、染色的持久性,都会用到甲醛。目前用甲醛印染助剂较多的为纯棉纺织品。穿着含有甲醛的纺织品会逐渐释出游离甲醛,通过人体呼吸道及皮肤接触引发呼吸道炎症和皮肤炎症,还会对眼睛产生刺激。

2.防腐溶液。

甲醛无色,有刺激气味、易溶于水,35%~40%的甲醛水溶液俗称福尔马林,具有防腐杀菌性能,可用来浸制生物标本,给种子消毒等。甲醛具有防腐杀菌性能的原因主要是能与构成生物体上的蛋白质上的氨基发生反应。

此外,甲醛还用于木材加工和食品行业,如加入水产品等不易储存的食品中。

揭开魔鬼谷的秘密

故事里的大学问

在新疆与青海交界的昆仑山区,有一条神秘而恐怖的山谷——那棱格勒河中上游的魔鬼谷。每当牧民和牲畜进入后,风和日丽的晴天顷刻间电闪雷鸣,狂风大作,人畜常常遭电击而倒毙。在谷中到处可见腐烂了的动物骨骸、猎人的枪和淘金者的尸体,让人毛骨悚然。多少年来,这里有两个谜团一直令人费解:一个是山谷的牧草为什么会出奇的繁茂?另一个是这么美丽的牧场为什么成为牦牛和牲畜的坟场?

真相是这样的

原来,魔鬼谷的磁场强度非常高,巨大的磁力使指南针失灵,仪器不准。这里的地层除有大面积三叠纪火山喷发的强磁性玄武岩外,还有30多个磁铁矿脉及石英闪长岩体,正是这些岩体和磁铁矿产生了强大的地磁异常带。夏季它使受昆仑山阻挡而沿山谷东西分布的雷雨云中的电荷在这里汇集,形成超强磁场,遇到异物,便会发生尖端放电即雷击现象,使人畜遭电击而死亡。

电闪雷鸣一般会伴随着降雨过程,同时电闪雷鸣会给空气中的氮气和氧气化合提供条件,生成一氧化氮,一氧化氮继续被氧化成二氧化氮,二氧化氮被雨水吸收转化为硝酸,硝酸随雨水降下,淋洒到土壤中,并与土壤中的矿物质作用生成能被植物吸收的硝酸盐。这样就使土壤增加了硝态氮肥,促进了植物的生长。这就是魔鬼谷四季常青,牧草茂盛的原因。

一氧化氮是非常不稳定的,在空气中很容易转变成二氧化氮,它是一种有毒的气体,主要损害呼吸道,吸入初期仅有轻微的眼及呼吸道刺激症状,如咽部不适、干咳等。经数小时至十几小时的潜伏期后就会发生迟发性肺水肿、出现胸闷、呼吸窘迫、咯泡沫痰、发绀等,可并发气胸及纵隔气肿。

一旦发现有人氮氧化合物中毒,应立即让其离开现场,扶其到空气新鲜处,并保持呼吸道顺畅。如发现中毒的人呼吸困难,要及时输氧;如呼吸停止,需立即进行人工呼吸,并及时就医。

水火真的不容吗

故事里的大学问

俗话说:“水火不相容”。水能灭火的道理妇孺皆知。但是在一些特殊的情况下,水却能助燃,甚至与火“狼狈为奸”。

在生活中,你可能遇到过这样的事情,在使用煤炉或者煤气灶时,如不小心将水洒在煤炉上,这时火不但没有小,还会猛地变成一个火团向上蹿,你知道如何解释这一现象吗?

真相是这样的

水能灭火是因为把大量的水浇到火上时,水将燃烧产生的热量夺去,产生了水蒸气,使可燃物的温度降低。同时,水蒸气又将燃烧物与空气隔绝,所以火势就减小了,火就被扑灭了。但是少量的水遇到烧得通红的煤炭或煤气时就会产生水煤气。

水煤气的主要成分是一氧化碳和氢气,两者都是可燃性的气体,一遇到火就会立刻燃烧起来,所以火就越烧越旺。一些有经验的烧炉师傅喜欢在燃烧旺盛的炉火上加一些湿煤,就是利用了水的这个特性。

你相信水会变成可怕的烈性炸药吗?在英国曾经发生过这样一件事:一天,英国一家炼铁厂的熔铁炉底部产生了裂缝,顷刻间炽热的铁水从裂口跑了出来,当温度达到一千多摄氏度的铁水遇到炉旁一条水沟时,“轰”的一声巨响,整个车间被炸掉了。水怎么会有与炸药一般的威力呢?

水在一般情况下是很稳定的,但是如遇高温的铁水就会发生下面的反应:

3Fe+4H?OFe?O?+4H?↑

当一千多摄氏度的铁水流入水沟时,在瞬间产生了大量的易燃易爆气体,这些气体被铁水的高温点燃,所以就把巨大的生产车间炸掉了。

为了避免这一悲剧再次发生,钢铁厂里的铁水包在注入炽热的铁水与钢水之前,必须进行充分的干燥处理,不让包中留下一滴水,以防止爆炸的发生。

通过上面的讲解,我们应该明白这样一个道理:水火并不总是不相容的。要知道,水也是能够点火的哦!

在酒精灯的灯芯里,放入绿豆般大小的一粒切除了表面氧化物的金属钾,用水点酒精灯,马上就被点着了。这是金属钾遇水发生了剧烈的化学反应,生成了氢氧化钾和氢气,同时放出了大量的热,使酒精灯燃烧起来。由此可见,当钠、钾等化学物质发生燃烧时,如在上面浇水,会比火上浇油更危险。

科学实验证明,向液体燃料油中喷水,使油雾化后燃烧,可使火焰更旺。原来,喷入的水处在这些燃料油的微滴当中,当油滴燃烧时,水受热变成水蒸气,膨胀的水蒸气将油滴炸得粉碎,使油与空气混合成了油气。这样一来,燃料油同空气中的氧气混合得更充分了,燃烧进行得也更迅速,所以火焰就更旺盛了。

湄公河上的“火球”之谜

故事里的大学问

每年第十一个朔望月的第一个月圆之日,湄公河上就会冒出数百个“火球”,有红色、粉红色、橙色等数种颜色,它们从河面腾空而起,直入云霄。每每这时,就会吸引大批居民及旅游者前往观看。

由于“火球”出现的时间正好与当地居民的传统斋戒结束日期不谋而合,所以引起了人们的许多猜测,人们认为“火球”是由盘踞在湄公河里的一条大蛇吐出的。这当然只是迷信的说法,可是我们又该用什么科学知识解释这一现象呢?

真相是这样的

泰国科学家们确信火球是一种自然现象,他们从“火球”现象的发源地采集了土壤和水样。经过研究发现,“火球”很可能是由甲烷和氮气造成的。

湄公河底部有长年累积下来的大量动植物遗骸,分解腐烂后释放出甲烷、氮气,河水在阳光的照射下,温度升高到一定程度后,气体就会上升到水面。当氮气、甲烷与氧气发生化学反应,就会燃烧起来,从而形成“火球”的奇观。

大家对氮并不陌生,那么甲烷是什么呢?其实,甲烷在自然界中的分布非常广,它是最简单的有机物,也是含碳量最小(含氢量最大)的烃,也是天然气、沼气、油田气及煤矿坑道气的主要成分。甲烷可用来作为燃料及制造氢气、炭黑、乙炔、一氧化碳、氢氰酸及甲醛等物质的原料。

在通常情况下,甲烷比较稳定,与高锰酸钾等强氧化剂不会发生化学反应,与强酸、强碱也不会发生化学反应。但是在特定的条件下,甲烷就会发生某些化学反应,最基本的氧化反应就是燃烧:

CH?+2O?→CO?+2H?O

甲烷是一种重要的燃料,是天然气的主要成分,在标准压力的室温环境中,甲烷是无色、无味的。或许你会感到疑惑:为什么家用天然气有一股特殊的味道呢?这是为了安全而添加的甲硫醇或乙硫醇的味道。

飞人之死

故事里的大学问

1783年11月21日,法国巴黎米也特堡广场人山人海,连国王路易十六和王室人员也出来了。因为在广场即将举行一次史无前例的表演——人乘气球飞上天去。

表演者罗泽尔和马库斯·达兰德登上了停在广场中心的气球吊篮,这是一只热气球,气球的气囊口正对着熊熊的烈火,热空气把气囊充得鼓鼓的。下午1时45分,气球在礼炮声中冉冉升起。气球飞行了20多分钟,飞行了8千米后,最终平安落地。

之后,罗泽尔越加喜欢航空探险,就在他飞上天的第二年,他又心血来潮,要乘气球飞越英吉利海峡。那时已经发明了氢气球,他就把氢气球与热气球组合在了一起,准备用这种组合式的气球去横渡海峡,不料,气球却在海峡上空发生了爆炸,罗泽尔也因此失去了生命。

你能用化学知识解释一下罗泽尔乘坐的组合式的气球为什么会发生爆炸吗?

真相是这样的

罗泽尔乘坐的组合式的气球之所以会爆炸,其原因就在于他不知道氢气是一种易燃易爆的气体,遇到火星就会爆炸,而热气球正好是火星的来源。

氢气是无色并且密度比空气小的气体。在常温下,氢气的性质很稳定,不容易跟其他物质发生化学反应。但在点燃或加热的条件下能跟许多物质发生化学反应,最常见的就是在氧气中燃烧,生成水。

不过,不要认为氢气加热就会发生爆炸,只有点燃不纯的氢气才会发生爆炸。氢气爆炸极限是4.0%~75.6%(体积浓度),意思是说,如果氢气在空气中的体积浓度在4.0%~75.6%之间时,遇火源就会爆炸,而当氢气浓度小于4.0%或大于75.6%时,即使遇到火源,也不会发生爆炸。

2011年福岛第一核电站1号机组和3号机组发生的爆炸都是氢气爆炸,造成大量放射性物质泄漏到外部,严重威胁人们的健康,由此可见,氢气爆炸真的不容小视啊!

氢作为燃料,是一种最洁净的能源,因为氢的燃烧产物是水,对环境不会造成任何的污染。相反,以汽油,柴油为燃料的车辆,排放大量氮氧化物、四乙基铅,会导致酸雨,酸雾和严重的铅中毒。更重要的是,废气中还含有苯并芘等强致癌物质,污染大气,危害健康。

不仅如此,氢的热值高,氢燃烧的热值高居各种燃料之冠。据测定,每千克氢燃烧放出的热量为1.4×108焦耳,是石油热值的3倍多,并且它贮存体积小,携带量大,行程远。

相信在不久的将来,在马路上的奔跑的汽车也能用氢作为燃料,那时候就不会担心空气污染问题了。

“屠狗洞”的真相

故事里的大学问

在意大利某地有一个奇怪的山洞,人走进这个山洞平安无事,可是只要狗一走进山洞就会一命呜呼,所以,当地居民称之为“屠狗洞”。迷信的人认为洞里有一种“屠狗”的妖怪。

为了找到“屠狗洞”的真相,科学家波尔曼来到山洞进行实地考察,他在山洞里并没有找到所谓的“屠狗”的妖怪,只看到岩洞里倒悬着许多钟乳石,地上丛生着石笋,立在潮湿的地上,波尔曼透过这些现象经过科学的推理终于揭开了其中的奥秘。

真相是这样的

“屠狗洞”的秘密就在于它的构成上,它是由大量钟乳石和石笋组成的岩洞——石灰岩岩洞,在这里,长年累月进行着一系列的化学反应。我们知道石灰岩的主要成分是碳酸钙,受热后会分解产生二氧化碳气体:

CaCO?△CaO+CO?↑

之后,二氧化碳又和地下水、石灰岩发生化学反应,生成可溶性的碳酸氢钙:

CaCO?+CO?+H?OCa(HCO?)?

当含有碳酸氢钙的地下水渗出地层时,因压力降低,碳酸氢钙分解又释放出二氧化碳:

Ca(HCO?)2CaCO?↓+CO?↑+H?O

因二氧化碳比空气重,所以聚集在地面附近,浓度较高,当人进入山洞后,二氧化碳只淹没人的下半身,有少量的二氧化碳扩散,人只会感到轻微的不适,但狗站立时正好淹没在二氧化碳中,最终狗等小动物会因缺氧而窒息死亡。

炎热的夏天,人们喜欢喝啤酒消暑,打开啤酒瓶盖时经常看到啤酒向外喷出大量的泡沫,有时还会像喷泉一样喷出,这是什么原因呢?

一般来说,每升啤酒中都含有5g左右的二氧化碳,在制造啤酒时,会通过一定的压力将其灌入瓶中,所以,每瓶啤酒里都溶解了一定的二氧化碳。由于啤酒瓶里是有一定空隙的,打开时,只要轻轻摇晃,气体就会形成泡沫从啤酒瓶里溢出来。

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