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第22章 漫游化学天地(9)

伏特是意大利的物理学教授,他年轻时就对电学有过研究。1786年的一天,伏特 一大早就钻进了实验室,助手们惊奇地发现伏特手里拿的不是物理实验用的器材,而 是一个关着几十只活蹦乱跳的青蛙的笼子,原来在几个月以前,有一位名叫伽尔伐尼 的意大利生物学家发表过一篇论文,说他在做解剖青蛙的实验时,发现挂在窗前铁栅 栏铜钩上死蛙的大腿肌肉收缩了一下,他认为这是生物电现象,因为在动物肌肉中贮 存了电,所以用金属接触它们时,电就会跑出来。伏特在实验室中重复了伽尔伐尼的 实验后,对伽尔伐尼的解释产生了怀疑,他认为并不是蛙腿上的电跑到金属中来了, 而是两种不同的金属接触,产生的电流刺激了蛙腿,才使它的肌肉产生收缩,也就是 说蛙腿在这里仅仅起到验电器的作用,它的收缩表明回路中有电流通过。在经过了一 次又一次的试验后,伏特终于在1799年把一块锌板和一块铜板浸在电解质溶液中,制 成了人类历史上第一个电池。

电池中的电流是在氧化还原反应过程中,由电子转移产生的。将一块锌片和一块 铜片插入电解质溶液(比如稀硫酸)中后,由于锌比铜活泼,所以就失去电子,被氧 化成锌离子(Zn+2),锌片失去的电子通过导线流向铜片,并在那里与溶液中的氢离 子(H+)结合,放出氧气。也就是说,电池通过化学反应,将化学能转化成了电能。

96.变色镜的灵通

在盛夏的骄阳下,人们往往会戴上墨镜,但普通的墨镜有个缺点,戴着它一切都 变得灰蒙蒙的。而有一种自动调光的变色眼镜则克服了这一缺点,它能随外面光线的 强弱而自动改变镜片颜色的深浅:当周围光线很强时,变色镜片会自动变暗;当光线 变弱时,变色镜片会变淡至无色透明。

那么变色眼镜为何能自动调光呢?

原来这种眼镜的镜片玻璃在制造时,加入了溴化银。溴化银的颗粒很小,因此在 一般光线的照射下不会出现吸收、散射等现象,看上去跟普通眼镜片没什么两样。但 是,当强光照射到这种加入了溴化银的玻璃镜片中后,溴化银就会分解成溴原子和银 原子,并聚集成一定尺寸的胶体银粒子,它能吸收可见光,因此玻璃镜片就变成灰黑 色了,而且光线越强,这一变化也越明显。这时,如果把变了色的玻璃镜片再放回到 黑暗中,由于没了光照,所以银原子又会与溴原子化合成原来的溴化银,玻璃中也就 不存在光吸收了,玻璃镜片便又回到了原先的无色透明状。如果光照强度反复变化, 镜片的变色也可反复出现。这就是自动调光变色眼镜的变色原理。

97.布勃卡尔手中的秘密武器

撑杆跳高始于1866年。最初进行这项比赛时,运动员使用的是木制撑杆,创造的 最高纪录为3.05米;后来使用了竹杆,到1942年,把纪录提高到了4.77米。竹杆的优 点是轻且有弹性,缺点是自身重量大,于是人们又用铝合金杆代替竹杆,铝合金杆虽 然轻而坚固,但弹性不足,因此到1957年,撑杆跳的世界纪录仅提高了1厘米。那么 ,到哪儿去找既细又结实,而且还富有弹性的撑杆材料呢?就在体育界人士一筹莫展 的时候,化学家们帮助解决了这一难题,他们采用一种复合材料--玻璃钢--来制造撑 杆。乌克兰著名撑杆跳运动员布勃卡正是凭借玻璃钢制成的撑杆,一次又一次地刷新 了撑杆跳世界纪录。

小档案

玻璃钢既不是钢,也不是玻璃,它是将玻璃熔化,拉成细丝,织成布,然后将一 层层的玻璃布叠在一起,放进热熔的塑料中加热处理制得的,学名叫玻璃增强塑料。 玻璃钢非常坚硬,它的机械强度可与钢材相媲美,可重量却只有钢材的四分之一,而 且玻璃钢不生锈,也不导电,因此有着广泛的用途。比如,人们用玻璃钢制成喷气飞 机的油箱和管道,以减轻飞机重量;用玻璃钢制成的舰船和潜水艇,结构坚固,且不 怕海水的腐蚀,如果船身一旦有破洞,只要在洞口周围涂上胶粘剂,再贴上玻璃钢布 ,很快就能修复;由于玻璃钢没有磁性,不阻挡电磁波通过,因此用玻璃钢制成的雷 达罩就好比给导弹戴上了一副防护眼镜,既不阻挡雷达的视线,又能起到防护作用; 此外,在体育上,人们除了用玻璃钢做撑杆外,射箭用的弓也是用玻璃钢制造的。

98.记忆之谜

科学研究证实,记忆同睡眠一样,与化学有关。

1962年,美国的一些科学家设计了动物实验来研究记忆中的奥秘。他们通过大量 实验发现,如果在开灯时电击蜗虫,然后将这些受过电击的蜗虫碾成浆给其他蜗虫吃 ,结果那些未在灯光中受过电击的蜗虫也同样见了光就逃避。同样,科学家们又在黑 暗中电击小白鼠,然后在受过电击的白鼠大脑中提取出一种化学物质,再将这些物质 注射到其他小白鼠的大脑中,结果这些小白鼠也开始怕起黑暗了。这些实验说明,记 忆与睡眠一样,也是由化学物质引起的。科学家们在对这种化学物质研究后发现,它 是一种多肽。如果将来能够人工合成这种物质,那么人类就可以实现记忆移植。

99.不食人间烟火

近些年来,世界人口增长迅速,地球的负担越来越重,科学家们设想,如果人类 也能像豆科植物那样,体内长有“根瘤菌”,那人类不就能充分吸食大气中取之不尽 、用之不竭的氮气,成为不食人间烟火的“神仙”而自由地生存了吗?

事也凑巧,前不久,科学家们在非洲新几内亚山区调查研究时发现,住在那里的 一些人饮食非常简单,每天仅吃一些山芋和蔬菜,最多加一些豆类和花生,每人每天 蛋白质的摄入量仅为22克,是世界卫生组织规定的1/3,然而那里的男女老少却个个健 康强壮,丝毫没有营养不良的迹象。

这是怎么回事?

科学家们经过研究后惊奇地发现,在这些人的肠道里居然有固氮菌,它们在身体 中吸收和固定空气中的氮气,继而合成蛋白质。这个惊人的发现使科学家们茅塞顿开 .他们设想,在不久的将来,大力培养这种能在人和动物体内生活的固氮菌,并将其 置于人类体内,那么我们就可直接向大气索取蛋白质,从而成为不食人间烟火的“活 神仙”.

100.乙烯的神功

作为植物生长的调节剂,乙烯对不同植物的作用是不同的,请看下面三个事例:

1864年,美国人发现一件奇怪的事情,煤气灯泄漏出的气体可使附近的树木提前 落叶。

1892年,在亚速尔群岛,有个木匠在温室中工作时,无意中将美人蕉的碎屑当作 垃圾烧了起来,结果美人蕉屑燃烧的烟雾弥漫开来后,温室中的菠萝一齐开了花。

1908年,美国有些康乃馨的培育者将这种名贵的花卉移植到装有石油照明灯的芝 加哥温室中,结果花一直未开。

……

针对上述事例,科学家们进行了大量的研究,结果发现原来这都是乙烯捣的鬼: 煤气灯中漏出的是乙烯,它能使树叶早落;美人蕉碎屑燃烧后产生乙烯,它能促使花 儿开放;芝加哥温室中石油照明灯放出的乙烯,它却抑制了康乃馨花儿的开放。考考 你

1.什么酸

走进实验室,化学老师指着五瓶没有标记的酸液问同学们:“这是五瓶浓酸液, 它们是硫酸、硝酸、盐酸、醋酸和氢氟酸,谁能不用任何药物很快把它们鉴别出来? ”

片刻,只见李奋同学走到台前,随手拿出一瓶说:“这是氢氟酸!”又拿起第二 瓶说:“这是硝酸!”在剩下的三瓶中,他很快地说出:“这是醋酸!”“这是盐酸 !”“最后一瓶是硫酸。”

老师夸奖他答得又快又准,并请李奋同学告诉大家,他是如何鉴别出来的。你能 说出李奋是怎样鉴别出来的吗?

2.谁偷了碳酸氢铵

有一年夏天,在湖南省宁乡县的某个生产队,突然发生了一件奇怪的事情:仓库 里的5000千克碳酸氢铵丢了1500多千克。队干部来到仓库左看右看,奇怪,仓库关的 严严实实的,没有一点被盗的痕迹。仔细一检查,发现不少装着碳酸氢铵的塑料袋上 有许多破洞,而这些口袋里的碳酸氢铵丢的最多。经过调查,保管员诚实可靠,也没 有偷。那么,是谁偷了碳酸氢铵呢?请你帮他们来破案吧!

3.为什么要把煤弄湿再烧

当你走过工厂锅炉间的时候会发现工人往往把煤堆放在露天任凭雨淋,有时候不 下雨还要浇点水,把煤弄湿后才加到炉膛里,这是为什么?

4.手帕为何烧不坏?

小刚说:“我的手帕烧不坏!”小梅不相信,于是小刚就给小梅当场实验。

他拿一块手帕,先在水里充分浸透。取出后,轻轻把水挤掉(但挤得不太干)。 然后再将手帕浸入二份酒精一份水的混合液里,取出后,拿一把铁钳夹住手帕的一角 ,放到火上点燃。这时手帕立即着火,奇怪得很,火焰很大,但手帕却没有烧坏。

小梅感到很奇怪,为什么一块普通的小手帕却烧不坏呢?

5.节目单有何秘密?

化学魔术晚会开始了,报幕员在舞台左侧挂出一张“节目单”.节目单上除了“ 演出节目”四个字以外,竟是一张白纸。只见报幕员手拿一个喷筒,对准节目单乱喷 一通,雾滴所到之处,纸上现出杂乱无章的红蓝斑点,转眼之间,红蓝相间的演出节 目内容已呈现在观众面前。你知道这是什么道理吗?

6.为什么铁皮簸箕容易生锈

王家伯伯常把吃完的罐头剪开拼接成铁皮簸箕,但是他发现,他做的簸箕特别容 易生锈,为什么?

7.玻璃杯有何秘密

取一只玻璃杯,瓶口朝上平放在桌子上,然后在玻璃杯里放一些碎纸,把玻璃杯 里的碎纸用火点着,不许用嘴吹,不许用水浇,不许把杯子的位置移动,当碎纸未烧 完以前,用什么方法最容易使火自然熄灭,为什么?

8.谁说得对

三位同学手里分别拿着两个不封口的瓶子,一位男同学手里的两口瓶子瓶口均向 上,另一位男同学手里的两口瓶子瓶口均向下,一女同学手里的瓶子瓶口一上一下。 这三个同学都说:“我手里拿着两个瓶子,一个瓶里装着氢气,一个瓶里装着二氧化 碳。”三个人里只有一个人说对了,请你想一想,他们谁说得对?为什么?

9.37毫升哪里去了?

高浓度的烈性酒,有时是以95%的纯酒精,兑入适量水和香料配成的。有一次, 一个细心的人想配制1000毫升50度的酒。他用量筒量取了520毫升95%的酒精,另外又 量取了480毫升蒸馏水,当他在蒸馏水中滴入几滴香料,和酒精混合以后,发现混合 后的酒不是1000毫升,而是963毫升。还有37毫升到哪里去了呢?他实在解不开这个 谜,请你帮他想想吧!

参考答案

1.一般簸箕是用白铁皮(镀锌铁皮)做的,当白铁皮被敲打,部分表面损坏后, 锌和铁与空气中的水分形成原电池,锌比铁活泼,故而铁不易生锈。而食品罐头的铁 皮是马口铁,表面镀的是一薄层锡,当马口铁被敲打,部分表面损坏后,锡和铁与空 气中的水分形成原电池,铁比锡活泼,先腐蚀铁,因而铁皮很容易生锈。

2.把杯里的碎纸用火点着时,用一块木板或其他东西把杯口紧密地盖着,杯里得 不到外面的氧气补充,不能够给火助燃,而杯内空气中原有的氧气又很快在燃烧过程 中消耗完,火就会自灭了。

3.氢气轻,必须装在口朝下的瓶里。二氧化碳重,要装在口朝上瓶里。所以女同 学说得对。

4.酒精用水稀释后,并未挥发掉,因此二者的质量并没有减少,只是体积变小了 .这是因为,看起来紧密无隙的液体,其实它们的分子和分子之间,仍然有着很大的 空隙。当酒精和水混和后,酒精分子和水分子就通过“氢键”的方式彼此联接起来, 这时分子间的空隙,比酒精和水单独存在时要小,因此,它的体积也就比酒精水相加 后应有的体积略小。5.用塑料瓶装的是氢氟酸,颜色略黄的是硝酸,揭开可闻到醋味 的是醋酸,揭盖后冒烟的是盐酸,剩下无色无味的是硫酸。

6.碳酸氢铵是一种氮素化肥。它见水就化,并放出一种刺鼻的氨臭味。干燥的碳 酸氢铵在常温20℃时基本稳定,天气一热,气温升到30℃以上,再加上雨多潮湿,如 果包装不严密,它就会分解成氨气和二氧化碳,飞到大气中去。气温越高,湿度越大 ,它分解得也越快。这个生产队仓库里的碳酸氢铵就是这么逃跑的。

7.因为湿煤烧起来比干煤好。湿煤上的水一遇到火热的煤就产生了化学反应,生 成一氧化碳和氢气,这两种气体都是可燃的。因此烧湿煤等于将水也当作燃料在燃烧 .

8.这是由于酒精能燃烧,并且燃点低,而水是不会燃烧的,所以手帕烧不坏。

9.用无色的酚酞溶液和百里酚酞(麝香草酚酞)溶液,预先写上节目名称,然后 用稀碱溶液喷射,酚酞遇碱显红色,百里酚酞遇碱显蓝色。

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