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第1章 化学发展史
§1 2000年诺贝尔化学奖得主
瑞典皇家科学院10日宣布，美国科学家艾伦·黑格、艾伦·马克迪尔米德以及日本科学家白川英树由于在导电聚合物领域的开创性贡献，荣获今年的诺贝尔化学奖。
在人们的印象中，塑料是不导电的。在普通的电缆中，塑料就常被用作导电铜丝外面的绝缘层。但三位诺贝尔化学奖得主的成果，却向人们习以为常的“观念”提出了挑战。他们通过研究发现，经过特殊改造之后，塑料能够表现得像金属一样，产生导电性。
塑料是一种聚合物，而所谓聚合物，是由简单分子联合形成的大分子物质。聚合物要能够导电，其内部的碳原子之间必须交替地由单键和双键连接，同时还必须经过掺杂处理——也就是说，通过氧化或还原反应移去或导入电子。
黑格、马克迪尔米德和白川英树于70年代末在塑料导电研究领域取得突破性的发现。由于他们开创性的工作，导电聚合物成为对物理学家和化学家都具有重要意义的研究领域。目前，导电塑料已广泛地用于许多工业领域，如抗电磁辐射的计算机视保屏、能过滤太阳光的“智能”玻璃窗等。除此之外，导电聚合物还在发光二极管、太阳能电池、移动电话和微型电视显示装置等领域不断找到新的用武之地。导电聚合物的研究成果，还对分子电子学的迅速发展起到推动作用。将来，人类将能制造由单分子组成的晶体管和其他电子元件，这将不仅大大提高计算机的运算速度，而且还能缩小计算机的体积。
黑格1936年出生于美国衣阿华州苏城，目前担任加利福尼亚大学圣巴巴拉分校聚合物和有机固体研究所所长；艾伦·马克迪尔米德目前担任美国宾夕法尼亚大学化学教授，他1927年出生于新西兰的马斯特顿；白川英树1936年生于东京，目前任日本筑波大学材料科学研究所化学教授。
§2 X射线/放射性/化学史
一、Ｘ射线的发现
Ｘ射线是１８９５年德国物理学家伦琴（RontgenW.K.1845-1923）发现的。１８９５年１１月８日晚，伦琴为了进一步研究阴极射线的性质，他用黑色薄纸板把一个克鲁克斯管严密地套封起来，在完全暗的室内做实验。在接上高压电流进行实验中，他意外地发现在放电管一米以外的一个荧光屏（涂有荧光物质铂氰化钡的纸屏）上发生亮的光辉。一切断电源，荧光就立即消失。这个现象使他非常惊奇，于是全神贯注地重复做实验。他发现即使在跷仪器二米处，屏上仍有荧光出现。伦琴确信，这个新奇现象不是阴极射线造成的，因为实验已证明阴极射线只能在空气中进行几厘米，而且不能透过玻璃管。他决定继续对这个新发现进行全面检验。一连六个星期都在实验里废寝忘食地工作着。经过反复实验，他确信发现了一种过去未被人们所知的具有许多特性的新射线。这种射线的本质一时还不清楚，所以他取名为“Ｘ射线”（后来科学界称之为伦琴射线）。他在１２月下旬写的论文中说明了初步发现的Ｘ射线的如下性质：（１）阴极射线打在固体表面上便会产生Ｘ射线；固体元素越重，产生的Ｘ射线越强。（２）Ｘ射线是直线传播的，在通过棱镜时不发生反射和折射，不被透镜聚焦。（３）与阴极射线不同，不能借助磁体（即使磁场很强）使Ｘ射线发生任何偏转。（４）Ｘ射线能使荧光物质发出荧光。（５）它能使照相底片感光，而且很敏感。（６）Ｘ射线具有很强的贯穿能力，比阴极射线强得多。它可以穿透射线具有很强的贯穿能力，比阴极射线强得多。它可以穿透千页的书，二、三厘米厚的木板，几厘米的硬橡皮等。１５毫米厚的铝板，不太厚的铜板、银板、金板、铂板和铅板的背后，都可以辨别荧光。只有铅等少数物质对它有较强的吸收作用，对１．５毫米厚的铅板它实际上不能透过。伦琴一次检验铅对Ｘ射线的吸收能力时，意外地看到了他自己拿铅片的手的骨髂轮廓。于是他请他的夫人把手放在用黑纸包严的照相底片上，用Ｘ射线照射，底片显影后，看到伦琴夫人的手骨像，手指上的结婚戒指也非常清晰，这成了一张有历史意义的照片。
１８９６年元旦，伦琴将他的论文和第一批Ｘ射线照片复制件分送给一些著名物理学家。几天之后，这个发现就传遍了全世界，在公众中引起轰动。其传播之迅速，反应之强烈，在科学史上是罕见的。Ｘ射线很快就被应用于医学和金属探伤等领域，从而创立了Ｘ射线学。Ｘ射线究竟是一种电磁波，还是一种粒子流，曾经争论许多年。直到１９１２年德国物理学家劳厄和他的助手发现Ｘ射线通过晶体后产生衍射现象，才证明它是一种波长很短的电磁波。
Ｘ射线的发现具有十分重大的意义，它是１９世纪末２０世纪初发生的物理学革命的开端。它的发现对于化学的发展也有重要意义：１９１３年，根据对各种元素的特征Ｘ射线光谱的研究发现的莫斯莱定律，确定了元素的原子序数等于核电荷数，这对元素周期律的发展和原子结构理论的建立起了重要作用。以Ｘ射线晶体衍射现象为基础建立起来的Ｘ射线晶体学，是现代结构化学的基石之一。
伦琴由于发现Ｘ射线，于１９０１年成为第一个诺贝尔物理学奖获得者。伦琴作出这个重大发现并非由于偶然的幸运。他的广博深厚的科学素养，周密敏锐的观察能力，顽强探索的科学精神和严谨细致的实验工作，使他具有高瞻远瞩的科学远见，能迅速地揭示出并捕捉住前人所未注意的有重要价值的新现象，紧紧抓住这种现象进行深入研究，终于取得成功。
二、天然放射线的发现
１８９６年法国著名数学家和物理学家彭加勒（Poincare,H.1854-1912）注意到Ｘ射线是从受阴极射线轰击而发出荧光的玻璃管壁上产生的。他提出是不是所有能强烈地发荧光和磷光的物质都能发射出Ｘ射线。法国物理学家亨利·贝克勒（Becquerel,H.A.1852-1908）由此受到启发，立即开始研究究竟有哪些荧光和磷光物质能发射Ｘ射线。他把许多磷光和荧光物质一一放在密封照相底片上置于阳光下曝晒，底片都没有感光。他想起十五年前和他父亲一起制备的磷光物质硫酸铀酰钾晶体，于是他把一块这种晶体放在日光下曝晒，直到它发出很强的荧光，然后把它和用黑纸包封的照相底片放在一起，发现底片感光了。他错误地认为这种晶体发射Ｘ射线。１８９６年２月２４日他向法国科学院报告了这一实验，认为Ｘ射线与荧光有关。
３月１日，贝克勒把在抽屉里和铀盐放在一起的一张密封的底片拿去冲洗，显影后发现一件奇怪的事：这张底片已经感光，上面有很明显的铀盐的象，和刚经过日晒的铀盐产生的影象同样清晰。究竟日晒和荧光对于铀盐发出的这种神秘射线有没有关系呢？于是他亲自用纯试剂合成一些硫化物荧光物质，并设法加强它们的磷光，但它们日晒后都不能使底片感光。经过几个月的反复试验，贝克勒确信使底片感光的真实原因是铀和它的化合物不断地放射出一种奇异的射线，日晒与荧光都与照相底片感光无关，他把这种射线称为“铀射线”。
１８９６年５月１８日，贝克勒宣布：发射铀射线的能力是铀元素的一种特殊性质，与采用哪一种铀化合物无关。铀及其化合物终年累月地发出铀射线，纯铀所产生的铀射线比硫酸铀酰钾强三至四倍。铀射线是自然产生的，不是任何外界原因造成的（光照、加热、阴极射线激发等不需要），所以既与荧光无关，也和Ｘ射线不同。铀射线能穿透过黑纸使照相底片感光，能使空气电离，使验电器放电，这些性质与Ｘ射线相同。但它的穿透能力不如Ｘ射线，它不能穿透肌肉和木板。
铀射线的发现，立即引起科学界的极大兴趣。当时在巴黎大学攻读博士学位的居里夫人，即玛丽·斯克洛多芙斯卡（Sklodowska,M.1867-1934），决定选择铀射线的本质和来源问题作为自己的博士论文题目。１８９７年她开始研究。要深入研究铀射线的本质，首先要有一台能精确测量铀射线强度的仪器。玛丽的丈夫、法国物理学教授居里（Curie,P.1859-1906）设计了一个灵敏而简易的铀射线检验器。经过几周的研究，玛丽先弄清楚了铀射线的强度与试样中铀的浓度成正比，而与含铀化合物的化学组成无关，也不受外界光照和温度起落的影响。由此可以确认这种辐射是铀原子一种特性。１８９８年，她和德国人施米特（Schmidt,G.C.1856-1949）分别发现钍元素也具有这种性质，表明这种性质并非铀元素所独有。于是玛丽建议把这种性质叫做“放射线”，把具有放射线的元素如铀和钍叫做“放射性元素”。
三、放射性元素钋和镭的发现
居里夫人对很多种矿物标本逐个检验有无放射性。检验了几百种物质，都没有放射性。但当她检验到一种沥青铀矿和一种铜铀云母矿时，发现它们有很强的放射性，其强度比根据其中铀或钍的含量所预计的强度大得多。她又根据天然铜铀云母矿精确分析得到的组成，自己合成了铜铀云母，发现天然铜铀云母的放射性是人工合成试样的４．５倍。这两种矿物的异常的放射性，只能解释为其中含有某种含量很少但比铀和钍的放射性强得多的新元素。
１８９６年６月，居里夫妇开始合作搜索这种新元素。他们先到沥青铀矿中去找。他们把这种矿石分解后，用系统的化学分析程序把其中的各种元素按组一组一组逐步分开。每经过一步分离，就测定两部分的放射线，根据溶液和沉淀有无放射性或放射性的大小来确定新元素在哪一部分中。经过几次淘汰搜索的范围逐步缩小，最后他们发现在沥青铀矿中有两种而不是一种新的放射性元素。１８９８年７月他们根据放射性证实了一种新放射性元素的存在，当时他们还只得到了一点富集了这种新元素的硫化铋，它的放射性远比金属铀的放射性大得多。要知道在沥青铀矿中这种新元素的含量只有一亿分之一，用一般的化学方法把它富集起来是何等艰巨啊！玛丽为这个新元素命名为“Polonium”（钋），这是为了纪念她的祖国波兰。五个月后，居里夫妇又根据放射性发现了另一种新的放射性元素，它已富集在氯化钡结晶里。这种混有新元素的晶体比金属铀的放射性竟大九百倍。居里夫妇给该元素命名为“Radium”（镭），意思是“赋予放射性的物质”。钋富集在硫化铋沉淀中，镭富集在氯化钡晶体中，这说明它们的化学性质分别很象铋和钡，而与铀相差很远。但是，这时居里夫妇还没有得到一点点纯的镭或钋的化合物。他们决定下一阶段的工作是从沥青铀矿制取纯的镭化合物。他们估计从沥青铀矿中提取了铀以后钋和镭可能原封不动地存留在废矿渣中，因为钋和镭的化学性质与铀相差很远。于是他们便从奥地利处理沥青铀矿的国营矿场买到了便宜的废矿渣。从１８９９年到１９０２年底，居里夫妇在物理学校的矿烂工棚里艰苦地工作了４５个月，一公斤一公斤地处理了两吨废矿渣。经过几百万次的溶解、沉淀和结晶等提炼工作，终于得到仅仅１００毫克的光说纯氯化镭。它的放射性强大得令人吃惊，竟是铀盐的二百万倍！把它放在玻璃瓶里，玻璃瓶就放出紫色的荧光，它也能使金刚石、红宝石、萤石、硫化锌、铂氰化钡等发出磷光。他们对镭的原子量进行了初步测定，大约是２２５，从而确定了它在周期表中处于ⅡＡ族钡的下面。
１９０３年６月２５日，３６岁的玛丽·居里夫人在巴黎大学通过了博士论文答辨，论文题目是《放射性物质的研究》。这年１１月，英国皇家学会授予居里夫妇载维金质奖章。１２月１０日居里夫妇和贝克勒一道荣获这一年的诺贝尔物理学奖，分享奖金。
１９１０年，居里夫人和法国化学家德比尔纳（Debierne,A.1874-1949）合作，通过电解氯化镭取得了金属镭，研究了它的性质。１９１１年，居里夫人获得了诺贝尔化学奖。全世界只有为数极少的几位科学家两次获得诺贝尔奖，居里夫人是其中唯一的女科学家。
玛丽·斯克洛多芙斯卡１８６７年１１月７日出生沙俄统治下的华沙，当时波兰已经亡国一百多年了。她少年时就有强烈的爱国思想，在青年时代又爱上了科学，决心要以科学振兴祖国，为波兰争光。她于１８９１年来到巴黎求学，先后以优异的成绩获得数学和物理学硕士学位，１８９５年与已是物理学教授的居里结婚，结成了一对后来非常著名的科学伴侣。从１８９８年６月起居里决定和玛丽合作共同探索沥青铀矿中的新的放射性元素，他们的亲密合作一直持续了八年。１９０６一天居里在大街上被载重马车撞倒，车轮夺去了他的生命。居里夫人悲痛欲绝，几乎神经失常。经过长期疗养后刚刚康复，她就以惊人的毅力，不仅担负起抚养两个女儿的家庭重担，承担了居里在巴黎大学的教授席位，而且为放射科学的建立和发展又作出了重大贡献，从而获得了１９１１年诺贝尔化学奖。镭的发现在科学界引发了一场革命，居里夫妇的工作是原子能应用研究的开端。但居里夫人不仅是有重大贡献的科学家之一，而且是一位高尚无私的人。当时镭的价格十分昂贵，但居里夫人甘于过着简朴的生活，她毫无保留地公布了镭的提炼方法，没有申请专利。正如她所说“镭不应该使任何人发财，镭是化学元素，应该属于大家”。她所获得的巨额奖金，也几乎全部用于接济穷苦的学生，或支援了科学团体。１９３４年７月４日，居里夫人在长期患恶性贫血白血病后与世长辞。医生的证明是：“夺去居里夫人生命的真正罪人是镭”。她把自己的一生献给了科学事业。
四、α、β、γ三种射线的发现
居里夫妇曾发现，镭发出的射线有两种。１８９８年，出生于新西兰在剑桥大学卡文迪许实验室工作的青年物理学家卢瑟福（Rutherford,E.1871-1937）开始投入放射性的研究工作。他用强磁铁使铀射线偏转，发现射线分为方向相反的两股，这表明它至少包含有两种不同的射线，一种非常容易被吸收，称为α射线；另一种具有较强的穿透力，称为β射线。１９００年法国人维拉德（Villard,P.1860-1934）观察到，镭除了上面两种射线之外，还存在着第三种射线，它不受磁场的影响，与Ｘ射线非常类似。在此之前，卢瑟福已于１８９８年发现一种比α和β射线穿透力更大的射线存在，这就是维拉德１９００年所确认的这种射线。后来卢瑟福把它称为γ射线，并于１９１４年确定了它是一种波长比Ｘ射线更短的电磁波。贝克勒１８９９年发现β射线在磁场中偏转的方向与阴级射线相同。居里夫人证明它荷负电。１９００年贝克勒测定了它的荷质比，确认β射线就是电子流。为了揭示α射线的本质，卢瑟福作了多年的努力。１９０２年，他用强磁场使射线发生的偏转，证明了它是带正电荷的粒子流，这种粒子被称为α粒子。１９０６年他测定了α粒子的荷质比，证明它的数量级与氢或氦离子相同，但当时的实验精度还不能分辨出它带一个还是两个电荷。１９０７年卢瑟福到英国曼彻斯特大学任教授后，和年轻的德国物理学家盖革（Geiger,H.1882-1945)一起工作，利用他发明的计数管和克鲁克斯创造的闪烁计数法，计数了一克镭一秒钟内放出的α粒子数，测量了从镭源得到的总电量，从而计算出每个α粒子带有两个单位电荷。卢瑟福由此推测出α粒子是带有两个正电荷的氦离子。卢瑟福又和合作者拍摄了α粒子的光谱线，证明它和氦的光谱线一样，由此判定，α粒子是氦离子。
§3 阿佛加德罗：创立分子学说
在物理和化学中，有一个重要的常数叫阿佛加德罗常数。它表示1摩尔的任何物质所含的分子数。
在物理学和化学中，还有一常见的定律叫阿佛加德罗定律。它的内容是在同一温度、同一压强下，体积相同的任何气体所含的分子数都相等，这一定律是意大利物理学家阿佛加德多于1811年提出的，在19世纪，当它没有被科学界所确认和得到科学实验的验证之前，人们通常把它称为阿佛加德罗的分子假说。假说得到科学的验证，被确认为科学的真理后，人们才称它为阿佛加德罗定律。在验证中，人们证实在温度、压强都相同的情况下，1摩尔的任何气体所占的体积都相等。例如在0℃、压强为760mmHg时，1摩尔任何气体的体积都接近于22．4升，人们由此换算出：1摩尔任何物质都含有阿佛加德罗常数个分子，这一常数被人们命名为阿佛加德罗常数，以纪念这位杰出的科学家。
阿佛加德罗在科学史上占据这样一个重要地位，那么他究竟是个什么样的人呢？让我们从分子论的提出说起。
分子论的提出
就在英国化学家道尔顿正式发表科学原子论的第二年（1808年），法国化学家盖·吕萨克在研究各种气体在化学反应中体积变化的关系时发现，参加同一反应的各种气体，在同温同压下，其体积成简单的整数比。这就是著名的气体化合体积实验定律，常称为盖·吕萨克定律。盖吕萨克是很赞赏道尔顿的原子论的，于是将自己的化学实验结果与原子论相对照，他发现原子论认为化学反应中各种原子以简单数目相结合的观点可以由自己的实验而得到支持，于是他提出了一个新的假说：在同温同压下，相同体积的不同气体含有相同数目的原子。他自认为这一假说是对道尔顿原子论的支持和发展，并为此而高兴。
没料到，当道尔顿得知盖·吕萨克的这一假说后，立即公开表示反对。因为道尔顿在研究原子论的过程中，也曾作过这一假设后被他自己否定了。他认为不同元素的原子大小不会一样，其质量也不一样，因而相同体积的不同气体不可能含有相同数日的原子。更何况还有一体积氧气和一体积氮气化合生成两体积的一氧化氮的实验事实（O2＋N2——>2NO）。若按盖·吕萨克的假说，n个氧和2n个氮原子生成了2n个氧化氮复合原子，岂不成了一个氧化氮的复合原子由半个氧原子、半个氮原子结合而成？原子不能分，半个原子是不存在的，这是当时原子论的一个基本点。为此道尔顿当然要反对盖·吕萨克的假说，他甚至指责盖·吕萨克的实验有些靠不住。
盖·吕萨克认为自己的实验是精确的，不能接受道尔顿的指责，于是双方展开了学术争论。他们俩人都是当时欧洲颇有名气的化学家，对他们之间的争论其他化学家没敢轻易表态，就连当时已很有威望的瑞典化学家贝采里乌斯也在私下表示，看不出他们争论的是与非。
就在这时意大利一位名叫阿佛加德罗的物理学教授对这场争论发生了浓厚的兴趣。他仔细地考察了盖·吕萨克和道尔顿的气体实验和他们的争执，发现了矛盾的焦点。1811年他写了一篇题为：“原子相对质量的测定方法及原子进入化合物的数目比例的确定”的论文，在文中他首先声明自己的观点来源于盖·吕萨克的气体实验事实，接着他明确地提出了分子的概念，认为单质或化合物在游离状态下能独立存在的最小质点称作分子，单质分子由多个原子组成，他修正了盖·吕萨克的假说，提出：“在同温同压下，相同体积的不同气体具有相同数目的分子。”“原子”改为“分子”的一字之改，正是阿佛加德罗假说的奇妙之处。由此可见，对科学概念的理解必须一丝不苟。对此他解释说，之所以引进分子的概念是因为道尔顿的原子概念与实验事实发生了矛盾，必须用新的假说来解决这一矛盾。例如单质气体分子都是由偶数个原子组成这一假说恰好使道尔顿的原子论和气体化合体积实验定律统一起来。根据自己的假说，阿佛加德罗进一步指出，可以根据气体分子质量之比等于它们在等温等压下的密度之比来测定气态物质的分子量，也可以由化合反应中各种单质气体的体积之比来确定分子式。最后阿佛加德罗写道：“总之，读完这篇文章，我们就会注意到，我们的结果和道尔顿的结果之间有很多相同之点，道尔顿仅仅被一些不全面的看法所束缚。这样一致性证明我们的假说就是道尔顿体系，只不过我们所做的，是从它与盖·吕萨克所确定的一般事实之间的联系出发，补充了一些精确的方法而已。”这就是1811年阿佛加德罗提出分子假说的主要内容和基本观点。
分子假说的曲折经历
现在，大家都认识到分子论和原子论是个有机联系的整体，它们都是关于物质结构理论的基本内容。然而在阿佛加德罗提出分子论后的50年里，人们的认识却不是这样。原子这一概念及其理论被多数化学家所接受，并被广泛地运用来推动化学的发展，然而关于分子的假说却遭到冷遇。阿佛加德罗发表的关于分子论的第一篇论文没有引起任何反响。3年后的1814年，他又发表了第二篇论文，继续阐述他的分子假说。也在这一年，法国物理学家安培，就是那个在电磁学发展中有重要贡献的安培也独立地提出了类似的分子假说，仍然没有引起化学界的重视。已清楚地认识到自己提出的分子假说在化学发展中的重要意义的阿佛加德罗很着急，在1821年他又发表了阐述分子假说的第三篇论文，在文中他写道：“我是第一个注意到盖·吕萨克气体实验定律可以用来测定分子量的人，而且也是第一个注意到它对道尔顿的原子论具有意义的人。沿着这种途径我得出了气体结构的假说，它在相当大程度上简化了盖，吕萨克定律的应用。”在他讲述了分子假说后，他感慨地写道：“在物理学家和化学家深入地研究原子论和分子假说之后，正如我所预言，它将要成为整个化学的基础和使化学这门科学日益完善的源泉。”尽管阿佛加德罗作了再三的努力，但是还是没有如愿，直到他1856年逝世，分子假说仍然没有被大多数化学家所承认。
道尔顿的原子论发表后，测定各元素的原子量成为化学家最热门的课题。尽管采用了多种方法，但因为不承认分子的存在，化合物的原子组成难以确定，原子量的测定和数据呈现一片混乱，难以统一。于是部分化学家怀疑到原子量到底能否测定，甚至原子论能否成立。不承认分子假说，在有机化学领域中同样产生极大的混乱。分子不存在，分类工作就难于进行下去，例如醋酸竟可以写出19个不同的化学式。当量有时等同于原子量，有时等同于复合原子量（即分子量），有些化学家干脆认为它们是同义词，从而进一步扩大了化学式、化学分析中的混乱。
无论是无机化学还是有机化学，化学家对这种混乱的局面都感到无法容忍了，强烈要求召开一次国际会议，力求通过讨论，在化学式、原子量等问题上取得统一的意见。于是1860年9月在德国卡尔斯鲁厄召开了国际化学会议。来自世界各国的140名化学家在会上争论很激烈，但役达成协议。这时意大利化学家康尼查罗散发了他所写的小册子，希望大家重视研究阿佛加德罗的学说。他回顾了50年来化学发展的历程，成功的经验，失败的教训都充分证实阿佛加德罗的分子假说是正确的，他论据充分，方法严谨，很有说服力。经过50年曲折经历的化学家此时已能冷静地研究和思考，终于承认阿佛加德罗的分子假说的确是扭转这一混乱局面的唯一钥匙。阿佛加德罗的分子论终于被确认，阿佛加德罗的伟大贡献终于被发现，可惜此时他已溘然长逝了。甚至没有为后人留下一一张照片或画像。现在唯一的画像还是在他死后，按照石膏面模临摹下来的。
科学的业绩永载史册
阿佛加德罗出生在一个世代相袭的律师家庭。按照他父亲的愿望，他攻读法律，16岁时获得了法学学上学位，20岁时又获得宗教法博士学位。此后当了3年律师。蝶蝶不休的争吵和尔虞我诈的斗争使他对律师生活感到厌倦。1800年他开始研究数学、物理、化学和哲学，并发现这才是他的兴趣所在。1799年意大利物理学家伏打发明了伏打电堆，使阿佛加德罗把兴趣集中于窥视电的本性。1803年他和他兄弟费里斯联名向都灵科学院提交了一篇关于电的论文，受到了好评，第二年就被选为都灵科学院的通讯院士。这一荣誉使他下决心全力投入科学研究。1806年，阿佛加德罗被聘为都灵科学院附属学院的教师，开始了他一边教学、一边研究的新生活。
由于阿佛加德罗的才识，1809年他被聘为维切利皇家学院的数学物理教授，并一度担任过院长。在这里他度过了卓有成绩的10年。分子假说就是在这里研究和提出的。1819年，阿佛加德罗成为都灵科学院的正式院士，不久担任了都灵大学第一个数学物理讲座的第一任教授。1850年，阿佛加德罗从这一教职上退休。
自从1821年他发表的第三篇关于分子假说的论文仍然没有被重视和采纳后，他开始把主要精力转回到物理学方面。阿佛加德发表了很多著作，重要的著作是四大卷的《可度量物体物理学》。从历史观点来说，这是关于分子物理学最早的一部著作。
这些著作和论文是阿佛加德罗辛勤劳动的结晶。从一个律师成为一个科学家，他是作了很大的努力的。他精通法语、英语和德语，拉丁语和希腊语的造诣也很高。他那渊博的知识来源于勤奋的学习。他博览群书，所做的摘录多达75卷，每卷至少700页。最后一卷是1854年编成的，是他逝世前两年的学习记录，可谓活到老学到老。
阿佛加德罗生前非常谦逊，对名誉和地位从不计较。他没有到过国外，也没有获得任何荣誉称号，但是在他死后却赢得了人们的崇敬，1911年，为了纪念阿佛加德罗定律提出100周年，在纪念日颁发了纪念章，出版了阿佛加德罗选集，在都灵建成了阿佛加德罗的纪念像并举行了隆重的揭幕仪式。1956年，意大利科学院召开了纪念阿佛加德罗逝世100周年纪念大会。在会上意大利总统将首次颁发的阿佛加德罗大金质奖章授予两名著名的诺贝尔化学奖获得者：英国化学家邢歇伍德、美国化学家鲍林。他们在致词中一致赞颂了阿佛加德罗，指出“为人类科学发展作出突出贡献的阿佛加德罗永远为人们所崇敬”。
§4 阿佛加德罗的分子学说
一、阿佛加德罗的一生
化学家阿佛加德罗（Avogadro,A.1776-1856）是意大利都灵市人，出生于一位著名的律师家庭。１６岁时取得了法学士学位，２０岁时获得法学博士学位，并当了几年的律师。他厌倦律师工作，从２４岁起他开始对数学、物理学发生了浓厚的兴趣。阿佛加德罗学习认真，工作负责。尽管他懂法文、英文和德文，可是他的科学理论除意大利外，外国很少有人知道。１８０４年都灵科学院推选他当通讯院士，１８１９年才正式选为科学院院士。１８２０年被聘为都灵大学数学、物理学教授，一直在这里教学和科研多年。他一生发表了５０多篇论文，内容十分丰富，还有最重要的著作《可度量物体物理学》共４大卷。阿佛加德罗生前没有获得任何荣誉称号。死后才赢得人们的崇敬。１９１１年为纪念阿佛加德罗定律提出１００周年，意大利在都灵建立了阿佛加德罗纪念像，出版了他的选集，颁发了纪念章。
１９５６年，意大利科学院召开了纪念阿佛加德罗逝世１００年大会。在会上意大利总统将首次颁发的加佛加德罗大金质奖章授与两位著名的诺贝尔化学奖获得者──英国化学家欣谢尔伍德(Hinshelwood,S.C.1897-1967）和美国化学家鲍林。他们在致词中一致赞颂，他“为人类科学发展作出贡献的阿佛加德罗永远为人们所崇敬。”
二、三论分子未能得到重视
化学家道尔顿发表原子学说的第二年，化学家盖·吕萨克提出了气体化合体积定律。他将自己做的化学实验结果与原子学说相对照，认为原子学说所说化学反应中各种原子以简单数目相结合的论点，可以用自己的实验予以支持，于是他提出了一个新的假说：“在同温同压下，相同体积的不同气体含有相同数目的原子”他认为这一假说是对原子学说的支持和发展。没想到，道尔顿坚决反对这个假说，因为原子学说认为不同元素的原子大小不会一样，其重量也不一样，因而相同体积的不同气体不可能含有相同数目的原子。正当化学界对盖·吕萨克提出的假说开展争论时，阿佛加德罗对这个问题也发生了浓厚的兴趣。他仔细考察了盖·吕萨克和道尔顿争论之所以相持不下，矛盾无法解决，关键在于没有指出分子的存在。
１８１１年，阿佛加德罗在法国《物理杂志》发表一篇经典性的论文，题为《论测定物体中原子相对重量及其化合物中数目比例的一种方法》，论述了有关原子量的测定，化学式的确立等，他根据盖·吕萨克的实验事实，进行了合理的推论，引入了分子概念。文章指出，原子是参加化学反应的最小质点，分子则是游离态单质或化合物能独立存在最小质点。分子由原子组成，单质分子由相同元素的原子组成，化合物分子则由不同元素的若干原子组成。他还根据盖·吕萨克定律的实验事实，修正了盖·吕萨克假说中的错误。认为“在同温同压下，相同体积的不同气体具有相同数目的分子。”此假说的奥妙之处在于把原子换成了分子，这样跟道尔顿的原子学说就没有矛盾了，跟实验事实也统一起来了，这样跟道尔顿的原子学说就没有矛盾了，跟实验事实也统一起来了。根据阿佛加德罗的假说，只要承认任何物质可以独立存在的最小微粒是分子，那么单个的气体分子就不是单个的原子，而是由两个或两个以上的原子所组成，如氢、氧、氮、氯的分子都是由２个原子组成的。虽然阿佛加德罗假说，言之成理，持之有据，可是并未获得化学界的承认。１８１４年，阿佛加德罗发表了第二篇关于阐述分子假说的论文，仍然没有引起什么反响，同样遭到冷遇。就是在这一年，法国物理学家安培（Ampere,A.M.1775-1836）也独立提出了类似的分子假说，也没有引起化学界的注意。这时阿佛加德罗更清楚地认识到自己提出的分子假说在化学发展中的重要意义。他对这种现象非常着急，于是在１８２１年又发表了阐述分子假说的第三篇论文。在文中写道：“我是第一个注意到盖·吕萨克气体实验定律可以用来测定分子量的人，而且也是第一个注意到它对道尔顿的原子学说具有意义的人。沿着这种途径我得出了气体结构假说，它在相当大的程度上简化了盖·吕萨克定律的应用”。在阿佛加德罗论述了分子假说后，感慨地写：“在物理学家和化学家深入地研究原子学说和分子假说之后，正如我所预言，它将要成为整个化学的基础和使化学这门科学日益完善的源泉。”尽管阿佛加德罗前后三论，作了最大的努力，但是，还是没有获得人们的认可。
三、分子学说的再生
道尔顿提出原子学说后，测定原子量已成为化学家研究的重要课题。但是由于不承认分子的存在，化合物的原子组成就无法确定，以至原子量测定的数据呈现一片混乱。于是有的化学家对原子量能否测定表示怀疑，甚至对原子学说是否正确也产生了怀疑，不承认分子假说，在有机化学中同样产生了极大的混乱，如醋酸就可以写出１９个不同的化学式，当量有时等于原子量，有时等于重合原子量（即分子量），无论无机化学还是有机化学中的混乱局面，都使化学家无法容忍。因而他们要求召开一次国际会议，力求通过讨论，在化学式、原子量等问题上取得统一的意见。于是１８６０年９月在德国卡尔斯鲁厄召开了国际化学会议。来自世界各国的１４０位化学家在会上争论热烈，但没有统一的意见。明珠是不怕被土埋的，到一定的时候，仍然会破土而出，放出光芒。这时意大利化学家康尼查罗（Cannizzaro,S.1826-1910）散发了他写的《化学哲学教程提要》的单行本。他回顾了５０年来化学发展的历程，成功的经验和失败的教训，都充分证实了阿佛加德罗的分子假说是正确的。这个单行本一开始就写道：“我相信，近年来科学的进步、已经证实了阿佛加德罗、安培和杜马关于气态物质具有相似结构的假说，即同体积的气体，无论是单质还是化合物，都含有相同数目的分子，而不含有相同数目的原子，因为不面物质的分子以及在不同状态下的相同物质的分子可能含有不同数目的原子，其性质也可能相同，也可能不同”。接着康尼查罗在书中着重介绍了求原子量和分子量的基本方法，还研究了应用杜隆和培蒂的原子热容定律来验证自己所得原子量的正确性。康尼查罗还指出当量与原子量的不同，原子有自己不变的原子量，但也可能具有不同的当量。化学家经过５０来年的曲折历程，终于承认阿佛加德罗的分子假说了。阿佛加德罗的伟大贡献被发现，立即光芒四射，成为扭转这一混乱局面的理论武器。
§5 阿累尼乌斯建立电离理论的争论
自１７９９年意大利物理学家伏打发明电池以后，英国化学家尼柯尔森（Nic-holson,W.1753-1815）和卡里斯尔（Carlisle,A.1768-1840）最先发现溶液具有导电性。他们把两根铂丝的一端放在不很纯的水中，而把两根铂丝的另一端连接电池的两极，发现两极上都有气体出现，据检验负极上是氢气，正级上是氧气。这是他们在１８００年发表的实验结果。接着，他们电解酸、碱、盐溶液，也得到同样的结果。人们感到奇怪的是，为什么氢气和氧气会出现在不同的电极。后来，英国化学家法拉第（Faraday,M.1791-1867）将分解前的物质称为电解质，把电流进入溶液的极叫做阳级，把电流从溶液出来的极叫做阴极。他认为，在溶液中电流是由带电荷的分解物运送前进的。他把这样的运输物叫做离子。意思是说这种物质是用电经分解出来的。其中带正电荷向阴极移动的离子叫做阳离子；带负电荷向阳极移动的离子叫做阴离子。其他如法国化学家希托夫（Hittorf,J.W.1824-1914）和柯尔劳希（Kohlrausch,F.W.1840-1910）都研究过离子在溶液中的迁移，但他们也都认为离子是通电流后产生的。在众多的电解质导电的研究者中，只有英国化学家威廉逊（Willianson,A.W.1824-1904）和德国化学家克劳胥斯（Clausius,R.J.E.1822-1888）认为，电解质的分子与形成它们的原子之间存在着动态平衡，电解质分子与邻近分子之间不断地交换原子，因此分子的离解和原子的化合永远在连续不断地进行着。但是，他们又认为这些离解出来的原子只能在很短的时间内存在，即他们只相信电解质只有极小的离解度，认为在常温下溶液中的分子不可能大量的离解。
瑞典化学家阿累尼乌斯（Arrhenius,S.1859-1927）从１８８２年秋开始对溶液的导电性进行了一系列的测量，直到次年才结束。他把实验的结果通过整理、概括、计算又花了几个月时间。同时，他还查阅了学术刊物中与这个问题有关的论文，对有关数据都作了比较，探索各种物质意想不到的现象和解释。最使他惊奇的是氨的性质。这种物质在气体状态时是不导电的，而它的水溶液却是导体，溶液越稀，导电性越好。阿累尼乌斯查明卤酸也都有类似的性质。为什么会出现这样的现象呢？到１８８３年５月阿累尼乌斯才根据实验作出这样的结论：溶液稀释时，导电性增加的原因是水。
阿累尼乌斯兴致勃勃地把他的新理论向化学家克利夫（Cleve,P.T.1840-1905）介绍：要解释电解质水溶液在稀释时导电性的增加，必须假定电解质在溶液中具有两种不同的形态。即非活动性的分子形态和活动性的离子形态。实际上，稀释时电解质的部分分子分解为离子，这是活性的形态；而另一部分则不变，这是非活性的形态。因为当时代学家一般都认为溶液中的离子是通入电流后产生的。所以当克利夫听到阿累尼乌斯的解释，毫不掩饰他的不满，说阿累尼乌斯的论点纯粹是胡说八道。阿累尼乌斯又重申了他的看法，克利夫却尖刻地冷笑地说：“这是蛮好的理论嘛！”阿累尼乌斯本想获得克利夫的认可和支持，没想到是这样的结果。
阿累尼乌斯肯定那些认为通电流后电解质才离解的看法是错误的，深信自己的解释是正确的。因而他对克利夫的挖苦丝毫没有使他丧失信心。于是他又到医学院去找研究化学的生理学教授汉马尔斯腾（Hammerstein.A.1841-1932）。汉马尔斯腾怀着极大的兴趣听了阿累尼乌斯的介绍。他发现这种见解非常独特，而且是对现象的合理解释，建议他继续研究。阿累尼乌斯决定对他的想法进行理论上的概括，并准备写成论文发表。他把第一篇题名为《电解质的导电率研究》，第二篇题名为《电解质的化学理论》。这两篇论文于１８８４年６月经斯德哥尔摩科学院讨论后推荐发表。阿累尼乌斯渴望留在乌普萨拉工作，把两篇论文的校样作为学位论文向大学提出。学术委员会接受了这两篇论文，并指定在１８８４年５月进行答辨。阿累尼乌斯获得委员会的赞许，答辨得很好。但克利夫教授仍然不同意他的理论。他认为：“纯粹是空想，我不能想象，比如，氯化钾怎样会在水中分解为离子。钾在水中单独存在可能吗？任何一个小学生都知道，钾遇水就会产生强烈的反应，同时形成氢氧化钾和氢气。可是氯呢？它的水溶液是淡绿色的，又有剧毒，而氯化钾溶液则是无色的，完全无毒。”
答辩进行得很强烈，特别费力的是同克利夫教授的辩论。当时，不同意关于在分子、原子和离子之间存在着本质的差别。阿累尼乌斯竭力证明，在溶液中，特别是在氯化钾溶液中，存在的不是钾原子和氯分子，而是两种元素的离子。钾离子不同于中性的钾原子，它带阳电荷。因此，性质上与中性原子不同。氯离子带阴电荷，不同于中性的双原子的氯分子，而完全具有另一种性质。
虽然溶液中离子的形成不决定于电流的想法，威廉逊、克劳胥斯等化学家早已提出过，但仅仅是一种没有验证的假设。阿累尼乌斯不但论述得很明确而且通过实验证明了这个假设的正确性。他甚至还计算出，在氯化氢的溶液中，有９２％的溶质处于活性形态，也就是说大部分溶质分解为离子了。这些结果也为其他科学家所证实。例如，德国化学家奥斯特瓦尔德（Ostwald,W.1853-1932）虽不是研究电离过程的，可是，他在研究盐酸的催化作用时却查明，它的总量中只有９８％对过程起加速作用。这一数值与阿累尼乌斯计算出来的数值是接近的。用硫酸进行试验时，也得到相似结果。根据奥斯特瓦尔德的意见，由于硫酸的浓度不同，起催化作用的硫酸可以由５０％到９０％，而阿累尼乌斯查明的数值则是４７．６％到８５％。尽管阿累尼乌斯搜集了大量的实验材料，以及无可辩驳的证据，但是，由于委员会支持克利夫等人的意见。对论文答辨还是给以第三级评语。
阿累尼乌斯论文答辨以后。更加坚信自己的理论是正确的。次日，他把自己的两篇论文分别寄给欧洲最著名的研究溶液的科学家克劳胥斯、范霍夫（van'tHoff,J.H.1852-1911），万尔（Meyer,J.L.1830-1895），奥斯特瓦尔德，获得四位化学家的赞扬和肯定。其中奥斯特瓦尔德专程与他讨论。
阿累尼乌斯进一步研究认为，在电解中两极间的电位差只起指导离子运动方向的作用，并没有分解分子；相同当量的离子，不管溶质是什么，都带有同量的电荷，因而在两极沉淀物的当量是相同的，这与法拉第的认识是一致的。这个理论还解释了各种溶液中的反应热。例如稀释的强酸和强碱的中和热，不管它们是什么，都是相同的。这是因为在强酸和强碱之间的反应都是氢离子和氢氧根离子结合成水分子的反应，中和热都相同。其它溶液中的反应热都可以从电离理论得到解释。分析化学反应中的许多现象，如沉淀、水解、缓冲作用、酸和碱的强度以及指示剂的变色等也都可以从电离理论得到合理的解释。
阿累尼乌斯由于提出了电离学说，于１９０３年荣获了诺贝尔化学奖。阿累尼乌斯的电离理论为物理化学的发展开创了新阶段，同时也促进了整个化学的进步。
甚至归初反对过电离理论的克利夫，也在阿累尼乌斯获得诺贝尔奖后认为：“这一新的理论是在困难中成长起来的。那时化学家不认为它是一种化学理论，物理学家也不认为它是一种物理学理论。但是，这种理论却在化学与物理学之间架起了一座桥梁。”克利夫还认为阿累尼乌斯与贝采里乌斯是瑞典的骄傲。他在纪念贝采尼乌斯的讲演会上说：“从贝采里乌斯肩上卸下的斗篷，现在已经由阿累尼乌斯戴上了。”
§6 氨气和发现与合成
1727年英国的牧师、化学家哈尔斯（Hales,S.1677－1761），用氯化铵与石灰的混合物在以水封闭的曲颈瓶中加热，只见水被吸入瓶中而不见气体放出。177４年化学家普利斯德里重作这个实验，采用汞代替水来密闭曲颈瓶，制得了碱空气（氨）。他还研究了氨的性质，发现它易溶于水、可以燃烧，还发现在氨气中通以电火花时，其容积增加很多，而且分解为两种气体；一种是可燃的氢气；另一种是不能助燃的氮气。从而证实了氨是氮和氢的化合物。其后戴维等化学家继续研究，进一步证实了2容积的氨通过火花放电之后，分解为1容积的氮气和３容积的氢气。
19世纪以前，农业生产所需氮肥的来源，主要是有机物的副产物和动植物的废物，如粪便、种子饼、腐鱼、屠宰废料、腐烂动植物等。那时哨石的产量很有限，而且主动用于军工业生产。1809年，智利的沙漠地区发现了一个巨大的硝酸钠矿床，很快就开发利用。到1850年世界上硝盐的供应，主要是智利。随着农业的发展和军工生产的需要，迫切要求建立规模巨大的探索性的研究。他们设想，能不能把空气中大量的氮气固定下来。于是开始设计以氮和氢为原料的合成生产氨的流程。
尤其是在18４7年，德国发生了农业危机，首都柏林爆发了抢夺粮食的“土豆革命”，引起了政府重视生产粮食，因而开展了对土壤的研究。在土壤的肥料问题上，曾经流行一种腐殖质理论，认为作物是依赖土壤中的腐殖质为养料的。而腐殖质这种东西只能来源于腐败的动植物体，因此肥料的来源是有限的。当时德国的著名化学家李比希致力于研究植物所需要的碳和氢的来源问题。为此，他对稻草和其它许多干草的分析中发现，植物中含碳的量不是因土壤的条件不同而有所不同，因此他支持植物中的碳来自大气的观点。他在分析各种植物的汁液时，发现其中都含有氨，同时发现雨水中也有氨。大气中的氮很不活泼，也不能直接被植物所吸收，而氨却容易被植物吸收，因此他判断植物是通过吸收氨来获得含氮养料的。李比希的实验结论，第一，指出腐殖质理论的局限性，把植物氮的来源限制于腐殖质；第二，指出了腐殖质理论的表面性，只知道植物氮来源于腐殖质，而不知道氮是怎样被植物吸收的；第三，指明了开辟新的氮肥源的重要性。
1900年法国化学家勒夏特利是最先研究氢气和氮气在高压下直接合成氨的反应。很可惜，由于他所用的氢气和氮气的混合物中混进了空气，在实验过程中发生了爆炸。在没有查明发生事故的原因的情况下，就放弃了这项实验。德国化学家能斯特（Nernst,W.1864-1941），对于研究具有重大工艺价值的气体反应有兴趣，民研究了氮、氢、氨的气体反应体系，但是由于他在计算时，用了一个错误的热力学据，以致得出不正确的理论，因而认为研究这一反应没有什么前途，把研究停止了。
虽然在合成氨的研究中化学家遇到的困难不少，但是，德国的物理学家、化工专家哈伯（Haber,F.1868－1934）和他的学生勒·罗塞格诺尔（LeRossignol,R.）仍然坚持系统的研究。起初他们想在常温下使氨和氢反应，但没有氨气产生。又在氮、氢混合气中通以电火花，只生成了极少量的氨气，而且耗电量很大。后来才把注意力集中在高压这个问题上，他们认为高压是最有可能实现合成反应的。根据理论计算，表明让氢气和氮气在600℃和200个大气压下进行反应，大约可能生成8％的氨气。如果在高压下将反应进行循环加工，同时还要不断地分离出生成的氨气，势必需要很有效的催化剂。为了探索有效的催化剂，他们进行了大量的实验，发现锇和铀具有良好的催化性能。如果在175－200个大气压和500－600℃的条件下使用催化剂，氮、氢反应能产生高于6％的氨。
哈柏把他们取得的成果介绍给他的同行和巴更苯胺纯碱公司，并在他的实验室做了示范表演。尽管反应设备事先做了细致的准备工作，可以实验开始不久，有一个密封处就受不住内部的压力，于是混合气体立即冲了出来，发出惊人的呼啸声。
他们立即把损坏的地方修好，又进行几小时的反应后，公司的经理和化工专家们亲眼看见清澈透明的液氨从分离器的旋塞里一滴滴地流出来。但是，实验开始时发生的现象确实是一个严重的警告，说明在设计这套装置，必须采取各种措施，以避免不幸事故发生。哈伯的那套装置，在示范表演后的第二天发生了爆炸。整个设备倾刻之间变成一堆七歪八扭的烂铁。随后，刚刚安装好的盛着催化剂锇的圆柱装置也爆炸了。这时金属锇粉遇到空气又燃烧起来，结果，把积存备用的价值极贵的金属锇几乎全部变成了没有多用处的氧化锇。
尽管连续出了一些爆炸事故，但巴登公司的经理布隆克和专家们还是一致认为这种合成氨方法具有很高的经济价值。于是该公司不惜耗巨资，还投入强大的技术力量、并委任德国化学工程专家波施（Bosch,C.1874－1940）将哈伯研究的成果设计付诸生产。波施整整花了5年的时间主要作了两项工作。第一，从大量的金属和它们的化合物中筛选出合成氨反应的最适合的催化剂。在这项研究中波施和他的同事做了两万多次实验，才肯定由铁和碱金属的化合组的体系是合成氨生产最有效、最实用的催化剂，用以代替哈伯所用的锇和铀。第二，是建造了能够高温和高压的合成氨装置。最初，他采用外部加热的合成塔，但是反应连续几小时后，钢中的碳与氨发生反应而变脆，合成塔很快地报废了。后来，他就将合成塔衬以低碳钢，使合成塔能够耐氢气的腐蚀。第三，解决了原料气氮和氢的提纯以及从未转化完全的气体中分离出氨等技术问题。经波施等化工专家的努力，终于设计成了能长期使用的操作的合成氨装置。1910年巴登苯胺纯碱公司建立了世界上第一座合成氨试验工厂，1913年建立了大工业规模的合成氨工厂。这个工厂是第一次世界大战期间开始为德国提供当时其缺少的氮化合物，以生产炸药和肥料。
§7 贝采里乌斯发现硒
硒是1818年内瑞典化学家贝采里乌斯发现的，硒的发现以及其后对晒化物的研究有很多轶闻趣事，从中我们不难看出，在化学发展的进程个，化学家不辞辛苦，勇于实践的精神。
贝采里乌斯(1779～1848)是与道尔顿、阿佛加德罗同时代的人，他从事了多力面的研究工作，作出了很多重大贡献，成为十九世纪上半叶最著名的化学家之一．道尔顿的原子论提出后，对原子量的测定就成了当时促进化学发展的最重要的“基本建设”，贝采里乌斯十分重视这项工作，他花费了20多年的时间，在极其简陋的实验室里，对两千多种物质进行了准确的分析，为计算原子量和提出其它学说提供了丰富的科学实验根据．同时，他还发明了许多新的分析仪器，创立了许多新的实验方法，使定量分析获得了极大的进步．他的分析技术在当时被公认为是最高超的．他从乌拉尔铂矿中首次分离出了钯、锇、铑、铱四种元素，从四氟化硅中制得了单质硅，又从铅室中发现了新元素硒．他首创了用拉丁字母作为元素的符号，并用以表达物质的化学式．他提出的“电化二元论”，几乎解释了当时已知的全部无机化合物的构成，1835年他又首次提出催化的概念，所有这些，对化学的发展都起到了极其重要的作用。
在长期的科学实践中，他培养了大批的化学人才，当时欧州各国的许多杰出的化学工作者都乐于到他的实验室进行学习和工作，维勒、李比希、杜马等都是他的助手和学生。
1818年，刚过不惑之年的贝采里乌斯为了分析铅室沉积物的组成，研究它们对硫酸生产的危害，同时也为了取得生产利润，为他的实验室筹措资金，给瑞典的一家硫酸厂投了资，并承担了该厂的检验工作．但是不久，这家工厂就毁于一场大火，投资不但没有获得利润，连本钱也搭进去了，这无疑便他十分沮丧．但他仍怀着极大的热情坚持不懈地分析着收集到的沉淀物的组成，在多次认真细仔的分析中，意外地发现了硒这一稀有的新元素，这是他从这次投资和检验工作个得到的最大的收获，是比金钱更贵重的回报．贝采里乌斯如获至宝，马上对硒展开了研究，很快就发现这一新元素与碲很相似．碲是1700年发现的，在拉丁文中碲(Teiius)是行星地球的意思．贝采里乌斯给他的宠儿起名硒．硒(Selenium)在古希腊语中是月亮女神的意思．他进一步认识到：硒与硫之间有更多的相似性，在他的第一部出版物中说道：“硒正好居于硫和碲之中间，并与硫的性质更接近”．“硒的性质介于金属与非金属之间”．
贝采里乌斯没有足够的时间去研究所有的硒化物，只能把有机硒化物的研究交给他的学生们去做，同时给予关注和指导。1847年1月23日这天正是他的寿诞之日，他的学生维勒教授写来贺信，并向他报喜：“今天，您的一个小孙子、硒的孩子—硒巯基已经来到世界．”这指的是乙硒醇，它是被维勒的学生C·西蒙制备出来的．但此后有机硒化学的发展是十分艰难的，甲硒醇-这一系列的第一个同系物直到1930年后才见报道．贝采里乌斯曾指出：C-Se键不如C-S键牢固，Se-Se键也要比S-S键弱得多，化学的和物理的因素都能引起键的分解破坏，这会给有机硒化物的合成和分析工作带来极大的困难，利用硒化氢的强酸性(比硫化氢的酸性大2000倍，与甲酸接近)可能会做一些事情．但是硒化氢对于鼻粘膜的特殊刺激作用早已被贝采里乌斯领教过，他给这一不愉快的经历以生动的描述：“我确信，没有一个化学家在经受这种气体一吹之，终生会忘记它”！维勒就乙硒醇的合成给贝采里乌斯的信中用了意为地狱的和恶魔的宇来形容这种气味．硫化物的气味早已是“臭名昭著”的，而硒化物比它还要难闻得多，并且这种气味又极易穿透和附着在衣服、鞋袜、毛发和皮肤上．化学家为了研究工作可以尽量忍受，但他的家庭成员、邻居和朋友们却不能容忍．瑞德教授就有过亲身的经历：当他还是剑桥大学的一名青年助教时，泡普教授建议他制备甲基乙基硒．瑞德很快发现在室内进行实验定会惹人讨厌，他把实验搬到楼顶上去做，以为这样“通风”最好，不会再遭人反对，不料气味很快扩散到整个剑桥，以致引起了全校的骚动，破坏了正在这里召开的达尔文诞生一百周年纪念会．气味源很快就被找到了，瑞德当然遭到了指责、但也得到了与会科学家们的同情与谅解．无奈，瑞德把他的实验搬到远离市区的一个沼泽地去作，工作和生活上的不便瑞德都能克服，但公众对这一实验的恐惧和反对仍不能消除，尤其是招来了大批喜欢这种气味的蚊虫的包围和叮咬，干拢得他难以把实验进行下去．
这个故事告诉我们：在贝采里乌斯时代，化学家们的工作，尤其是对有机硒化物的研究是何等的艰难!
进入本世纪50年代以来，随着科学技术的发展，对硒及硒化物的研究提出了新的要求．硒是优良的光电和半导体材料，大量应用在光电管、激光器、整流器的制造和无线电传真、电视技术上．这一时期，微量元素在生物学和医学个的作用已引起人们的高度重视．1936年，在美国科达他州发现牛、羊等牲畜普遍患有土磷病．症状是脱毛、牙、蹄发软，并有不育和畸胎．经研究方知：当地的土壤中含硒量较高，硒被植物吸收，再被动物食入即引起中毒．有趣的是：不同类族的植物吸收硒的量的差异是很大的，一部分植物的生长是依赖于晒的，在无硒的土壤中是找不到它们的，而这样的“指示植物”又能维持一些寄生虫、昆虫幼虫的生长，这表明，硒对于植物学和动物学来说是十分重要的。
1950年发现低浓度的硒能防止实验动物的肝坏死，减少各种因营养不良引起的病症．世界不同地区都报导了用硒化物治疗家畜疾病的病例，这就促进了人们对硒化物用于医疗方面的研究．各国学者的研究都表明：硒对人体是一个十分重要的元素，它直接参加酶的代谢，缺硒可引起许多营养缺乏病的发生，导致肿瘤和心血管疾病发病率的提高．与心血管疾病有关的微量元素除了钒、铬之外，最主要的就是硒．中国学者对克山病的研究结果在这方面作出了重要贡献．美国学者的研究又证实，硒和维生素E共用可以抗癌，可以对抗Pb、Hg、Cd、Ta的毒性；硒化物的防辐射性远高于硫化物．
从贝采里乌斯发现硒至今已有175年的历史，硒是一种稀有而分散的元素，对它的研究工作的进展是艰难而缓慢的．这可能是它的稀缺、“奇臭”和毒性造成的．但硒在生理、生化等方面的独特的功能巳引起生物化学、药学、公共卫生、医疗、保健等各个领域的科学家的高度重视，相信有更多的化学工作者会投身到硒化学的研究中。
§8 苯的发现和苯分子结构学说
苯的发现和苯分子结构学说
苯是在1825年由英国科学家法拉第(MichaelFaraday,1791-1867)首先发现的。19世纪初，英国和其他欧洲国家一样，城市的照明已普遍使用煤气。从生产煤气的原料中制备出煤气之后，剩下一种油状的液体却长期无人问津。法拉第是第一位对这种油状液体感兴趣的科学家。他用蒸馏的方法将这种油状液体进行分离，得到另一种液体，实际上就是苯。当时法拉第将这种液体称为"氢的重碳化合物"。1834年，德国科学家米希尔里希(E.E.Mitscherlich,1794-863)通过蒸馏苯甲酸和石灰的混合物，得到了与法拉第所制液体相同的一种液体,并命名为苯。待有机化学中的正确的分子概念和原子价概念建立之后，法国化学家日拉尔(C.F.Gerhardt,1815-856)等人又确定了苯的相对分子质量为78，分子式为C6H6。苯分子中碳的相对含量如此之高，使化学家们感到惊讶。如何确定它的结构式呢？化学家们为难了：苯的碳、氢比值如此之大，表明是高度不饱和的化合物。但它又不具有典型的不饱和化合物应具有的易发生加成反应的性质。德国化学家是一位极富想象力的学者，他曾提出了碳四价和碳原子之间可以连接成链这一重要学说。对苯的结构，他在分析了大量的实验事实之后认为：这是一个很稳定的"核"，6个碳原子之间的结合非常牢固，而且排列十分紧凑，它可以与其他碳原子相连形成芳香族化合物。于是，凯库勒集中精力研究这6个碳原子的"核"。在提出了多种开链式结构但又因其与实验结果不符而一一否定之后，1865年他终于悟出闭合链的形式是解决苯分子结构的关键，他先以(Ⅰ)表示苯结构。1866年他又提出了(Ⅱ)式，后简化为(Ⅲ)式，也就是我们现在所说的凯库勒式。
有人曾用6只小猴子形象地表示苯分子的结构.关于凯库勒悟出苯分子的环状结构的经过，一直是化学史上的一个趣闻。据他自己说这来自于一个梦。那是他在比利时的根特大学任教时，一天夜晚，他在书房中打起了瞌睡，眼前又出现了旋转的碳原子。碳原子的长链像蛇一样盘绕卷曲，忽见一蛇抓住了自己的尾巴，并旋转不停。他像触电般地猛醒过来，整理苯环结构的假说,又忙了一夜。对此，凯库勒说："我们应该会做梦！……那么我们就可以发现真理，……但不要在清醒的理智检验之前,就宣布我们的梦。"应该指出的是,凯库勒能够从梦中得到启发,成功地提出重要的结构学说,并不是偶然的。这是由于他善于独立思考,平时总是冥思苦想有关的原子、分子、结构等问题,才会梦其所思；更重要的是,他懂得化合价的真正意义,善于捕捉直觉形象；加之以事实为依据,以严肃的科学态度进行多方面的分析和探讨,这一切都为他取得成功奠定了基础。
§9 苯的发现者—法拉弟
1825年6月16日，在英国皇家学会举行的一次学术会议上，法拉第（MichaelFaraday1791－1867）宣读了他的关于发现苯的论文，叙述了他是怎样从一种复杂的混合物中分离出这种碳氢化合物的，还介绍了这种化合物的性质和测定组成的方法和结果。当时年轻的法拉第还只有三十四岁，但是他已经在皇家研究院工作了十二年之久。
法拉第用来分离出笨的原料是一种油，在当时，伦敦这个城市为了生产照明用的气体（也称煤气），通常是将鲸鱼或鳕鱼的油滴到已经加温的炉子里，以产生煤气，然后再将这种气体加压到十三个大气压，把它储存在容器中，供各方面使用。在压缩气体的过程中，同时得到了一种副产品—油状液体。
法拉第对这种油状液体发生了兴趣，几乎花了五年时间来研究它。为了从混合物中分离出他所想要得到的组份，法拉第设法弄到了数量相当可观的油状液体，他细心地进行蒸馏，每隔10℃更换一次接受容器,把气体冷凝成各个组份。他觉得这样做还不够细致,于是再重复地精制这些馏份,最后法拉弟终于得到了具有重大意义的结果。他发现在80℃到87℃区间内蒸馏时，沸点比较恒定，在这个时候蒸出大量的液体时，温度没有多大变化。而在蒸馏其他组份时，温度经常要升高。这一点启发了法拉第，他继续研究在这个温度区间内获得的某种固定组份的物质，最后终于分离出一种新的碳氢化合物。
法拉第描述这种碳氢化合物，略带杏仁味，在一般的条件下，它是一种无色透明的液体当把这种液体放在冰水中冷却到零度时，它就会结晶变成固体，在玻璃容器的器壁上长出树枝状的结晶，如果从冰水中取出容器，让温度慢慢上升，这种固体在5.5℃时熔化，如果把熔化后的液体暴露在空气中，最后它会完
全挥发。
值得注意的是，法拉第当时测得这种化合物的熔点为5.5℃，沸点82.2℃，在15.5℃时它的比重是0.85。与现在所测得的苯的熔点(5.5℃)，沸点(80.1℃)，10℃时比重为0.87865，在数值上是比较接近的，它们之间的差别是因为当时法拉第分离出来和苯还不够纯。
法拉第还观察了这种液体不导电，微溶于水，易溶于油、醚和醇中，在阳光照射下，让氯气与这种物质作用，生成两种物质，一种是结晶，另一种是粘稠状的液体，它们无疑是对二氯苯与邻二氯苯。
法拉第将这种液体的蒸气通过热的氧化铜，把它分解成二氧化碳和水，例如在60℃时，0.776克蒸气分解产生的二氧化碳和水相当于0.711704克碳和0.064444克氢，说明这个化合物中碳与氢的重量之比为12:1。但由于当时法拉第所用的原子量与现在不同，当时的标准是C=6，H=1，所以法拉第就认为这种化合物的实验式是C2H，并把它称为是重碳氢化物(bicarburetofhydrogen)。如果法拉第能采用现在的原子量标准C=12，H=1的话，它肯定能正确地表达出苯的实验式是CH。
法拉第还用引爆这种化合物的蒸气与氧气的混和物的方法，测得它的蒸气密度是2.44(以氧气的密度等于1为标准)，但是由于法拉第当时此还认识得不够清楚，所以他也没有能进一步推测出苯的分子式是C6H6。尽管如此，法拉第毕竟应该算是第一位分离出苯这种碳氢化合物的化学家，而且第一次研究了苯的性质，测定了苯的组成，所以发现苯的功劳应该归于法拉第。
§10 波义耳：把化学确立为科学
化学史家都把1661年作为近代化学的开始年代，因为这一年有一本对化学发展产生重大影响的著作出版问世，这本书就是《怀疑派化学家》，它的作者是英国科学家罗伯特·波义耳。革命导师恩格斯也同意这一观点,他誉称“波义耳把化学确立为科学”。波义耳是怎样一位科学家？在发展化学科学上作出了哪些突出的贡献呢？
巨人辈出时代的平凡经历
波义耳生活在英国资产阶级革命时期，也是近代科学开始出现的时代，这是一个巨人辈出的时代。波义耳在1627年1月25日生于爱尔兰的利兹莫城。就在他诞生的前一年，提出“知识就是力量”著名论断的近代科学思想家弗兰西斯·培根刚去世。伟大的物理学家牛顿比波义耳小16岁。近代科学伟人，意大利的伽利略、德国的刻卜勒、法国的笛卡尔都生活在这一时期。
波义耳出生在一个贵族家庭，家境优裕为他的学习和日后的科学研究提供了较好的物质条件。童年时，他并不显得特别聪明，他很安静，说话还有点口吃。没有哪样游戏能使他入迷，但是比起他的兄长们，他却是最好学的，酷爱读书，常常书不离手。8岁时，父亲将他送到伦敦郊区的伊顿公学，在这所专为贵族子弟办的寄宿学校里，他学习了3年。随后他和哥哥法兰克一起在家庭教师陪同下来到当时欧洲的教育中心之一的日内瓦过了2年。在这里他学习了法语、实用数学和艺术等课程，更重要的是，瑞士是宗教改革运动中出现的新教的根据地，反映资产阶级思想的新教教义熏陶了他。此后波义耳在实际行动中虽然未参与任何一派，但是他在思想上一直是倾向于革命的。
1641年，波义耳兄弟又在家庭教师陪同下，游历欧洲，年底到达意大利。旅途中即使骑在马背上，波义耳仍然是手不释卷。就在意大利，他阅读了伽利略的名著《关于两大世界体系的对话》。这本书给他留下了深刻的印象，20年后他的名著《怀疑派化学家》就是模仿这本书的格式写的。他对伽利略本人更是推崇备至。
波义耳的哥哥们和他们的父亲一样，在英国的资产阶级革命中都是保皇派。1644年，他父亲在一次战役中死去。家庭情况的突变，经济来源的中断，使波义耳回到战乱的英国。回国后他随着同情革命的姐姐莱涅拉夫人一起迁居到伦敦。在伦敦他绪识了科学教育家哈特利怕，哈特利泊鼓励他学习医学和农业。
波义耳在家里是14个兄弟姊妹中最小的一个：在他三岁时，母亲不幸去世。也许是缺乏母亲照料的缘故，他从小体弱多病。有一次患病时，由于医生开错了药而差点丧生，幸亏他的胃不吸收将药吐了出来，才未致命。经过这次遭遇，他怕医生甚于伯病，有了病也不愿找医生。并且开始自修医学，到处寻找药方、偏方为自己治病。哈特利伯的鼓励使他下决心研究医学。当时的医生都是自己配制药物，所以研究医学也必须研制药物和做实验，这就便波义耳对化学实验发生了浓厚的兴趣。
在研究医学的过程中，他翻阅了医药化学家的许多著作，他很崇拜比他大50岁的比利时医药化学家海尔蒙特。海尔蒙特不论白天黑夜，完全投入化学实验，自称为“火术的哲学家”。这就成为波义耳学习的榜样。波义耳为自己创造了一个实验室，整日浑身沾满了煤灰和烟，完全沉浸于实验之中。波义耳就是这样开始了自己献身于科学的生活，直到1691年底逝世。
英国皇家学会的元老
一批对科学感兴趣的人，其中包括教授、医生、神学家等，从1644年起定期地在某一处聚会，讨论一些自然科学问题。他们自称它为无形学院。1648年因为伦敦战局不稳，更因为资产阶级革命派的军队攻占了牛津，革命派首领克伦威尔任命无形学院的成员维尔金斯担任牛津瓦当学院的院长，无形学院的部分成员也纷纷迁往牛津，活动的中心从伦敦转移到牛津。1660年，因政局趋于稳定，活动中心又转回到伦敦。随着无形学院的队伍扩大，在1660年的一次集会上，宣布正式成立一个促进物理——数学实验知识的学院。不久经国王批准，这学院变成以促进自然科学知识为宗旨的皇家学会。皇家学会根据培根的思想，十分强调科学在工艺和技术上的应用，建立起新的自然哲学，成为著名的学术团体。
波义耳1646年在伦敦就参加了无形学院的活动。后来由于厌倦首都上层社会生活中的空虚，更重要的是想集中精力做一些科学实验，于是迁往他父亲一所偏远的庄园，在那里读书、进行科学实验，一住就是8年。庄园的生活虽然安静，但是对于波义耳的科学活动毕竟有很多不便之处，特别是他很想念那些无形学院的朋友们。1654年，他迁往牛津，寄宿在牛津大学附近一个药剂师家里。以后他又建立了自己设备齐全的实验室，并为自己聘用了一些助手，有些助手还是些很有才华的学者。例如罗伯特·虎克后来也戌为一个著名的科学家，他发现了形变同应力成正比的固体弹性定律，制成了显微镜，观察到植物细胞。这些助手在波义耳领导下进行观察和实验，并帮助波义耳收集整理科学资料和来往信件。这样就在波义耳的周围形成了一个科学实验小组，波义耳的实验室也一度成为无形学院的集会活动场所。波义耳的一系列科研成果都是在这里取得的，那本划时代的名著《怀疑派化学家》也是在这里完成的。据统计，在1660一1666年的6年里，他写了10本书，在《皇家学会学报》上发表了20篇论文。在牛津，波义耳一直是无形学院的核心人物，正式成立一个促进实验科学的学术团体也是波义耳的主张。不过当皇家学会在伦敦成立时，波义耳身在牛津，所以没有成为该学会的第一批正式会员，但是大家都公认波义耳是皇家学会的发起人之一，固而被任命为首属干事之一。
1668年，波义耳得知他姐夫去世的消息后，决定从牛津迁往伦敦，和他亲爱的姐姐莱涅拉夫人住在一起。到伦敦后，他又在他姐姐家的后院建造了一所实验室，继续进行他的研究工作。对于社交活动，他看得很淡漠，甚至有点厌恶。但是他却把自己的科学活动与皇家学会密切地联系起来，因而在皇家学会赢得很高的声誉，是科学界公认的领袖。1670年他园劳累而中凤，经过很长时间的治疗才痊愈。因此1680年波义耳被选为皇家学会会长时，他因为体弱多病又讨厌宣誓仪式而拒绝就任。
杰出的成就，不朽的贡献
波义耳在科学研究上的兴趣是多方面的。他曾研究过气体物理学、气象、热学、光学、电和磁、无机化学、分析化学、化学、工艺、物质结构理论以及哲学、神学。其中成就突出的主要是化学。
和当时的许多科学家一样，波义耳首先研究的对象是空气。通过对空气物理性质的研究，特别是真空实验，他认识到真空所产生的吸力乃是空气的压力。他做了一系列实验来考察空气的压力和体积的关系，并推导出空气的压力和它所占体积之间的数学关系。在他的著作《关于空气弹性及其物理力学的新实验》中，他明确地提出：“空气的弹性和它的体积成反比”。法国物理学家马略特在此后15年也根据实验独立地提出这一发现。所以后人把关于气体体积随压强而改变的这一规律称作波义耳——马略特定律。这一定律用当今较精确的科学语言应表达为；一定质量的气体在温度不变时，它的压强和体积成反比。
1、正确地指出了研究化学的目的
17世纪以前的化学知识，一部分是炼金术的内容，目的在于变贱金属为黄金或白银；一部分是医药学的内容，目的在于发展医药，治病救人；一部分是化工生产的内容，目的在于增加产品的种类和提高产品的质量。化学研究没有独立性，主要由于没有明确的、正确的研究目的，而是其它部分的附属物。关于研究化学的目的问题，波义耳提出了与以前的炼金术家、医药学家和化工生产者有本质不同的见解。他认为研究化学的目的不是醉心于炼金术和医药，而是在于认识物质的本性。为此就需要进行专门的实验，收集所观察到的事实，使化学从炼金术和医药学中解放出来，发展成为一门专为探索自然界本质的科学。他说：“化学，到目前为止，还是认为只在制造医药和工业品方面具有价值。但是我们所说的化学，绝不是医学或药学的婢女，也不是甘当工艺和冶金的奴仆。化学本身作为自然科学中的一个独立部分，是探索宇宙奥秘的一个方面。化学，必须是为真理而追求真理的化学。”波义耳的自然观促使人们逐渐认识到，化学是具有自然特性的一门需要积极发展的科学。由于研究化学有了明确的研究目的、范畴和方向，使化学研究彻底地从炼金术、医药学、化工生产中解放出来，大大地推动了化学科学的发展。所以恩格斯高度评价说：“波义耳把化学确立为科学。”直到现在，波义耳所确定的化学研究的目的，对化学的研究和发展仍然具有指导意义。
2、第一个科学的元素定义
自文艺复光以后，欧洲出现了资本主义文化思想的萌芽，人文主义逐渐发展起来，提倡以人为本位的个性解放，反对以神为本位的宗教思想。同时科学家又提出了许多封建力量相对抗的观点，冲击着各种是的自然观。到了１７世纪，由于资产阶级的兴起，在欧洲资本主义生产关系逐渐产生，资产阶级民主革命先后在英、法、德、美等国取得胜利，推动了生产力的迅速发展，使工业和科学有广阔的发展前景，大大扩展了人们的思想眼界，促进了人们对自然认识的飞跃。首先在天文学中，随后在力学、光学和生理学中提出了一系列的新学说。这些科学的研究对象从可观察的、可测量的宏观物体和现象，进入到微观领域的研究。在化学中积累了许多知识需要整理，对化学反应过程需要解释。在这个时期波义耳在构成物质本源的研究提出科学的见解。
17世纪以前在物质构成的认识问题上，希腊哲学家亚里士多德提出的“土、水、气、火四元素学说”和医药学家提出的“汞、硫、盐三元素学说”一直在起作用，影响着化学的发展，甚至笛卡儿也相信不疑。但是年轻的波义耳对这个问题十分惑疑，难道亚里士多德和医药学家的见解真正是正确的吗？一切物体都仅仅是由这几种元素构成的吗？如果是这样的话，炼金术为什么不能找到点金石？这个问题应该通过实验来解决。
波义耳用实验证明，黄金不怕火烧，不会被火分解，更不会在火的作用下生成盐、硫或汞；但它可以跟其它金属融在一起变成合金，还可以熔解在王水里，而且所得到的产物经过适当处理黄金又可以恢复原性重现出来。他实验得出把砂子和灰碱两种东西混合在一起，经过加热可以熔化成透明的玻璃；生成的玻璃再也不会分解成土、水等东西。把灰碱和油脂烧煮会变成肥皂，但将肥皂加热所得到的产物却是跟碱和油脂完全不同的渣块。榨压葡萄得到的果汁，经过发酵可以变成酒精，果汁和酒精也都不会变成盐或硫。波义耳还指出，不少的化学变化都可以说明，同一物质经过不同处理可以转变成其它各种东西。这说明物质的组成和性质是复杂的，即不是亚里士多德所说的四元素，也不是医药学家所说的三元素。他还研究了在冶金和金属加工业中，金属锻烧以后所得的灰渣比金属还重的现象，决不是金属分解以后留下的元素，而得到的是比金属本身更复杂的物质。波义耳通过许多事实的论证后，给元素下了一个比较科学的定义：“我指的元素应当是某些不同任何其他物质所构成的原始的和简单的物质或完全纯净的物质”，“是具有一定确定的、实在的、可觉察到的实物，他们应是同一般化学方法不能再分解为更简单的某些实物。”这是世界上第一个科学的元素定义。由于波义耳给化学元素提出了科学的定义，为人类研究物质的组成指明了方向。虽然波义耳提出了科学的元素概念，由于时代的局限性，他并没有明确指出那些物质是真正的元素，而且仍然把火、水、气等当作元素。
3、发展了古代的微粒说
古希腊唯物主义哲学家德谟克利特认为物质是由微粒构成的。到１７世纪这个观点重新复活起来，并获得了发展，牛顿、胡克、波义耳都是坚持微粒说的代表人物。关于光线通过棱镜而折射的问题，他们都以微粒作解释，可以微粒只是一种推想的东西实际上谁也没有看过。化学家为了解释化学反应过程，也求助于微粒的运动和变化。虽然波义耳深信微粒说，但把它应用于化学却出现了问题。化学物质的性质是多种多样的，反应过程是复杂的，只是用微粒及其运动是难以解释的。他说：“我建议的关于特殊本源的微粒说，其重大困难就在于自然物体实际见到这种繁多的特性会起源于这样少的两种因素，而且简单到只是物质和位移运动，这是不能令人置信的。”他根据盐能溶于水而不能溶于油或汞，但黄金能溶于汞而不能溶于水和油，硫能溶于油而不能溶于水或汞等现象，认为应该在微粒说上面添加一些别的东西以补充其内容。他设想物质的基本微粒有各种不同形态和大小，并以不同的方式运动，或者相互固定在各种不同的次序和排列上，并在它们的细孔里保持着某些流出物或发散物。如同各个字母一样，可以有各种不同的方式组合起来，每个组合体代表一个化学物质。这就是他给微粒说添加的所谓“物体中的变异原理”。波义耳的变异原理，丰富了古希腊以来关于微粒说的内容，发展了哲学家的微粒说。
实验和观察是一切的基础
在波义耳众多的科研成果中，还有几项不能磨灭的化学成就。波义耳常说，“要想做好实验，就要敏于观察。”这几项成就都是实验中敏锐观察的结果。
在一次紧张的实验中，放在实验室内的紫罗兰，被溅上了浓盐酸，爱花的波义耳急忙把冒烟的紫罗兰用水冲洗了一下，然后插在花瓶中。过了一会波义耳发现深紫色的紫罗兰变成了红色的。这一奇怪的现象促使他进行了许多花木与酸碱相互作用的实验。由此他发现了大部分花草受酸或碱作用都能改变颜色，其中以石蕊地衣中提取的紫色浸液最明显，它遇酸变成红色，遇碱变变成蓝色。利用这一特点，波义耳用石蕊浸液把纸浸透，然后烤干，这就制成了实验中常用的酸碱试纸——石蕊试纸。
也是在这一类实验中，波义耳发现五信子水浸液和铁盐在一起，会生成一种不生沉淀的黑色溶液。这种黑色溶液久不变色，于是他发明了一种制取黑墨水的方法，这种墨水几乎用了一个世纪。
在实验中，波义耳发现，从硝酸银中沉淀出来的白色物质，“如果暴露在空气中，就会变成黑色。这一发现，为后来人们把硝酸银、氯化银、溴化银用于照像术上，做了先导性工作。
晚年的波义耳在制取磷元素和研究磷、磷化物方面也取得了成果，他根据“磷的重要成分，乃是人身上的某种东西”的观点，顽强努力地钻研，终于从动物尿中提取了磷。经进一步研究后，他指出：磷只在空气存在时才发光；磷在空气中燃烧形成白烟，这种自烟很快和水发生作用，形成的溶液呈酸性，这就是磷酸，把磷与强碱一起加热，会得到某种气体（磷化氢），这种气体与空气接触就燃烧起来，并形成缕缕自烟。这是当时关于磷元素性质的最早介绍。
波义耳所以取得这么大的成就，正如他所说：“人之所以能效力于世界，莫过于勤在实验上下功夫。”
§11 波义耳研究化学的科学方法
波义耳的科学研究方法，也是他极其重要的贡献，是影响科学研究和发展很重要的东西。
一、把科学实验作为研究化学的基本方法
“实验科学始祖”──弗·培根认为：“一般说来，要窥探大自然的奥秘，除了实验之外，别无其它门径可入。”作为培根哲学思想信奉者的波义耳也强调物理学、化学知识的真正基础是实验。他指出，不能停留在对自然界作偶然的观察而要主动地向自然进攻。要作系统的而且往往是人为的调整自然界，调整物理世界，以使在非常不同的条件下观察它，也就是，通过有目的的实验去观察自然现象。实验和观察的方法是形成科学思想的基础，化学必须依靠实验来确定自己的基本定律。
波义耳把比较严密的实验方法引入化学研究，为使化学成为一门实验科学打下基础。波义耳一个有眼光的自然科学家，应该“比亚里士多德学派更经常地留心考究经验；不要满足于自然界自然地产生的现象，当人们需要找出经验时，他们渴望通过有目的地装备起来的试验去扩大他们的经验。”可见波义耳不仅要求科学工作者要注意实验，而且要主动地实验，从实验中总结经验。波义耳明确指出：“化学，为了完成其光荣而庄严的使命，就不能认为目前为止的研究方法是正确的。是必须抛弃古代传统的思辨方法”，只有这样，化学才能象“已经觉醒了的天文学、物理学那样，立足于严密的实验基础之上。”他勉励科学工作者说：“人之所以能效力于世界者，莫过于勤在实验上做功夫。”这也是波义耳取得成功的重要科学方法，也是学习科学的重要科学方法。
二、重视对实验的理论分析
波义耳认为实验材料毫无疑问是非常重要的，因为没有材料的理论是没有根据的，也就是虚伪的理论。但是他也不相信科学原理、定律或规律是从实验材料中现成地得出来的。他认为实验材料是理论家用来进行思维加工的，用这些材料作研究的依据从中提出科学的见解，去对历史上发生的事件或现象作出因果性的解释。可见，波义耳重视实验，并没有忽视理论思维。
作为弗·培根信奉者的波义耳，虽然同培根一样强调实验方法的重要性，但他跟培根却有些不同。培根认为科学原理将会是通过对自然现象的研究以一种机械论的方式自然而然地涌现出来。波义耳则不同意这样的观点。他不仅重视以实验为基础的归纳法，而且也注意用笛卡儿的演绎法。对实验进行理论分析，使实验和理论、归纳法和演绎法的关系能够有正确的理解。所以波义耳在科学方法论的研究和应用，对培根的实验方法有所发展。
波义耳也和培根一样，重视汇集浩瀚的自然科学史料，搜集繁多的化学实验材料。他亲笔记载了许多有关物质的流动性、坚硬度、多孔性、颜色、凝聚、火焰、空气、液体、呼吸、人体血液、金属等实验材料。但搜集这些材料的目的，不是想机械地从中归纳出科学原理和定律，而是把它们作为理论家分析研究的原材料。所以，波义耳是把实验和理论结合起来研究的，这就发展了培根提出来的实验方法论。
三、重视假设的研究方法
波义耳认为实验材料只能是科学家分析研究事物的依据，以便从中提出各种假设用以解释自然现象或历史事件。材料无疑是十分重要的，因为没有材料的假设是毫无根据的空想。波义耳说：“恐怕很少有人比得上我对实验怀着深挚的爱和重视了，然而对我来说，如果有人提出某个有创造力的概念……那么，我就会比他向我透露某个精巧的实验更加感激他。”可见波义耳既重视实验又重视假设的作用。他认为科学家孜孜不倦地进行科学实验，但却不要过早提出科学原理或公理，可以在提出原理或公理之前先提出猜测性的假设。看看所提出的假设是不是具有解释问题的能力，即使这样慎之又慎也还会有错误，但可以从错误中获得教益。之所以需要这样谨慎地对等科学，因为人们对待问题常常会被表面现象所迷惑，看不见事物的内在本质。假设有时可能不正确，只有对现象作出比较深刻的分析，才能确定假设是否具有真正的价值。他曾作过很好的比喻：“某些假设就象出售药品的药店一样，第一眼看到的可能是毒蛇和鳄鱼，还有其他可怕的和有害的物品，但实际上却是有益于人们身心健康的有效药物的储藏室。”即使先错误地作出药物都是有毒的假设，但经过谨慎地分析之后，就可以作出对人们健康有益的正确的假设了，所以人们研究事物，为了不被表面的现象所迷惑，先作个假设，再检验它解决问题的能力，以确定假设是不是能够成立。这种过程是研究科学很需要的。
§12 波义耳研究酸、碱的故事
酸、碱、盐是古代人们早已知道的。醋酸可以说是古代人知道最早的酸。一般食醋中的含量不过4－5%。古时的人常认为果汁中含有的酸都是醋酸，其实各种果汁所含的酸是不同的。食盐、硝、明矾、绿矾、锅灰等物质也是古代人们知道的。如１５世纪德国炼金术家费来丁（Valentine,B.）提出物质是由汞、硫、盐三种元素组成的观点，其中就有盐。关于酸、碱、盐的系统研究，则是１７世纪中叶英国化学家波义耳开始的。他发现酸碱指示剂，对酸、碱进行了识别和分类，使人们形成了酸和碱的统一概念。
有一天，波义耳的园丁把一篮美丽的紫罗兰送到书房里，当他欣赏紫罗兰的鲜艳和芳香后，随手摘了一束向实验室走去。他一边走一边沉思着，现在实验室里可能正在蒸馏矾类（重金属的硫酸盐）制取矾油（浓硫酸），不知道进行得怎样了？走到实验室把门推开，只见缕缕浓烟不断地从蒸馏器流到玻璃接受器。象往常一样他每天照例要检查实验人员的工作，这时候顺手把紫罗兰放在桌上，然后去倾注硫酸。一下子刺激性的硫酸蒸汽从瓶口冒出，很快漫延到桌子的周围。蒸馏完毕后，他拿起紫罗兰准备回到书房。这时他发现紫罗兰也在微微冒烟，因为酸沫溅在上面去了。他想应该把这些酸沫洗掉否则紫罗兰会遭到腐蚀，于是把花放在水盆里浸洗，自己坐在窗前。过了一会儿发现盆子中出现奇迹！这些紫罗兰竟然变成了红色。波义耳把书本扔到一边，立刻拿起花篮回到实验室。要求实验员准备几个杯子，在每个杯子中装一种酸并注入一些水，然后他把紫罗兰分成若干小束分别放入各种酸溶液中。他静静地注意观察着，发现花朵的紫蓝色逐渐变成浅红色，过了一会儿全部变成红色了。
波义耳认为这种现象十分有意义，他根据许多种已知酸使紫罗兰变成红色的事、实，概括出这样的规律：不仅盐酸、硫酸能使紫罗兰变成红色，其它的所有酸也同样可以把紫罗兰从蓝色转变成红色，其它的所有酸也同样可以把紫罗兰从蓝色转变成红色。他认为这是一个很重要的发现，以后只需要把紫罗兰的花瓣放进一种溶液中能轻而易举地确定它是是不酸性。他们用水或酒精分别制取紫罗兰的不浸液或酒精浸液作为检查酸的溶液，比直接用紫罗兰花朵方便得多。
科学研究往往有这样一类现象，由一种事物或理论的发现，而引起了对其它事物或理论的发现。波义耳研究各种酸对紫罗兰的作用，从而联想到，紫罗兰对碱溶液是不是也有某种特殊的反应呢？是不是还有其它的有色植物，比紫罗兰的效果更好呢？如果要解决这个问题，也只有用实验室来回答。不畏疲劳、善于深思的波义耳为了寻求科学真理，进一步研究了有关鉴别酸、碱溶液的方法。他发现不仅紫罗兰、玫瑰花等或它们的浸液可以鉴别酸、碱溶液，其它不少的药草、地衣、有色树皮和植物的根都具有区别酸、碱溶液的作用。其中以石蕊的效果最后，遇酸变红，遇碱变蓝。他们不仅把石蕊制成浸液，而且用浸液把纸浸透、烤干，制成石蕊纸。
他把能区别酸、碱的这些药剂，称为酸碱指示剂，用石蕊制成的纸，称为石蕊试纸。把这种纸片放进被检验的溶液中，只要纸片改变了颜色，就能证明这种溶液是酸性还是碱性的。不仅用酸碱指示剂可以区分出酸、碱，而且根据变色的程度可以粗略地反映出酸、碱的程度。
波义耳还指出，酸除了具有酸味、能使指示剂变色外，还是一种强有力的溶剂；碱除了能使指示剂变色外，具有滑腻感和除垢的性质，它能溶解油类和硫磺，还具有与酸对抗和破坏酸的能力。波义耳驳斥了当时流行的一种酸碱论，即德国化学家塔亨尼乌斯（Tachenius,1620-1690）等人的观点，他们简化生命过程的化学现象，把生命机体中发生的化学反应都归结为酸碱反应，因此他们认为所有的物质不是酸就是碱。波义耳指出，物质可以分为三类：除了酸碱外，还有盐。波义耳的观点虽然也不很全面，却较其它的分类方法合理得多。
§13 创立高分子化学的施陶丁格
棉、麻、丝、木材、淀粉等都是天然高分子化合物，从某种意义上来说，甚至连人本身也是一个复杂的高分子体系。在过去漫长的岁月中，人们虽然天天与天然高分子物质打交道，对它们的本性却一无所知。现在我们已认识什么是高分子，并建立了颇具规模的高分子合成工业，生产出五光十色的塑料、美观耐用的合成纤维、性能优异的合成橡胶，致使高分子合成材料与金属材料、无机非金属材料并列构成材料世界的三大支柱。面对这一辉煌成就，我们不能不缅怀高分子科学的奠基人、德国化学家施陶丁格。
论文发表的背景
什么是高分子呢？它是由许多结构相同的单体聚合而成的，分子量往往是几万、儿十万。结构的形状也很特别，如果说普通分子象个小球，那未高分子由于单体彼此连接成长链，就象一根有50米长的麻绳。有些高分子长链之间又有短链相结而成网状。又由于大分子与大分子之间存在引力，这些长链不但各自卷曲而且相互缠绕，形成了既有一定强度、又有不同程度弹性的固体。因为分子大，长链一头受热时，另一头还不热，故熔化前有个软化过程，这就使它具有良好的可塑性，正是这种内在结构，使它具有包括电绝缘在内的许多特性，成为新型的优质材料。人们对它们的组成、结构的认识和合成方法的掌握经历了一个实践——认识——实践的曲折过程。
1812年，化学家在用酸水解木屑、树皮、淀粉等植物的实验中得到了葡萄糖，证明淀粉、纤维素都由葡萄糖组成。1826年，法拉第通过元素分析发现橡胶的单体分子是C5H8，后来人们测出C5H8的结构是异戊二烯。就这样，人们逐步了解了构成某些天然高分子化合物的单体。
1839年，有个名叫古德意尔的美国人，偶然发现天然橡胶与硫磺共热后明显地改变了性能，使它从硬度较低、遇热发粘软化、遇冷发脆断裂的不实用的性质，变为富有弹性、可塑性的材料。这一发现的推广应用促进了天然橡胶工业的建立。天然橡胶这一处理方法，在化学上叫作高分子的化学改性，在工业上叫作天然橡胶的硫化处理。
进一步试验，化学家们将纤维素进行化学改性获得了第一种人造塑料——赛璐珞和人造丝。1889年法国建成了最早的人造丝工厂，1900年英国建成了以木浆为原料的粘胶纤维工厂，天然高分子的化学改性，大大开阔了人们的视野。1907年，美国化学家在研究苯酚和甲醛的反应中制得了最早的合成塑料——酚醛树脂，俗名电木。1909年德国化学家以热引发聚合异戊二烯获得成功。在这一实验启发下，德国化学家采用与异戊二烯结构相近的二甲基丁二烯为原料，在金属钠的催化下，合成了甲基橡胶，开创了合成橡胶的工业生产。
上述对高分子化合物的单体分析，天然高分子的化学改变了实践和在合成塑料、合成橡胶方面的探索，使人们深切地感到必须弄清高分子化合物的组成、结构及合成方法。对于这个基础理论问题人们所知甚少，这一理论发展的缓慢与高分子本身的复杂特性有关。化学家们一直搞不清它们的分子量究竟是多少，它为什么难于透过半透膜而有点象胶体，它为什么没有固定的熔点和沸点，不易形成结晶？这些独特的性质以当时流行的化学观来看是很难理解的。
早在1861年，胶体化学的奠基人，英国化学家格雷阿姆曾将高分子与胶体进行比较，认为高分于是由一些小的结晶分子所形成。并从高分子溶液具有胶体性质着眼，提出了高分子的胶体理论。这理论在一定程度上解释了某些高分子的特性，得到许多化学家的支持。尽管也有化学家提出了不同看法，但均未引起注意。我们将支持格雷阿姆的高分子胶体理论的称为胶体论者。他们拿胶体化学的理论来套高分子物质，认为纤维素是葡萄糖的缔合体。所谓缔合即小分子的物理集合。他们还因当时无法测出高分子的未端基团，而提出它们是环状化合物。在当时只有德国有机化学家施陶丁格等少数儿个人不同意胶体论者的上述看法。施陶丁格发表了“关于聚合反应”的论文，他从研究甲醛和丙二烯的聚合反应出发，认为聚合不同于缔合，它是分子靠正常的化学键结合起来。天然橡胶应该具有线性直链的价键结构式。这篇论文的发表；第七章 化学与科技前沿
§1 buckyball分子揭露地球历史
美国夏威夷大学的地球化学家和她的同事，最近发现一种分布在沉积泥表层的叫做"buckyball"的分子中包含着氦气，而这些氦气并非来自地球表层，而是来自宇宙外层空间。这一发现将发表在3月28日出版的美国《国家科学学术学报》上。
这种被叫做"buckyball"的分子，是一种含有60个或60个以上碳原子的碳元素。取名"buckyball"是为了纪念一位名叫BuckminsterFuller的科学家而得。科学家们在研究该分子的结构时发现，这种分子的结构就像一个笼子，分子的内部禁锢着氦分子。而这些氦分子已经被囚禁在"buckyball"里长达6千5百万年之久。
据分析，正是在距今6千5百万年以前，一颗小行星撞击了地球，并杀死了生活在地球上的恐龙。而这颗小行星上的buckyball分子在地球的外层空间禁锢一些氦气，而这些氦气至今还被包含在这些buckyball分子中。在小行星被撞碎之后，落在地球表面上，从而形成了这层含有"buckyball"分子的沉积泥层。
这一发现给科学家带来了一种研究古代地球历史的新方法：即在研究地球上的地质和生物遗迹时，去发现古代行星撞击地球的证据。
§2 巴西积极研制汽油酒精两用车
据此间媒体报道，德国大众汽车公司和美国通用汽车公司设在巴西的分公司经过长期合作，在可同时使用汽油和酒精作为燃料的两用汽车的研制方面取得了积极进展。
巴西从７０年代开始推出了以酒精为燃料的汽车，但是由于这种汽车的发动机不能燃烧汽油，市场销售前景有限。大众和通用的科研人员目前已解决了酒精汽车不能使用汽油的难题，并研制出了可以燃烧汽油和酒精的双用发动机模型。
这种双用发动机的原理是在油箱里设置一个探测器，对燃料性质进行分析后将信息传递给燃烧系统，自动调解氧气和燃料的比例，从而使不同的燃料都可发挥最高的效能。科研人员指出，装置这种发动机的汽车也可以使用酒精和汽油的混合燃料。
研究人员预计，这种新型的两用汽车将在５年后投放市场。业内人士分析指出，由于国际市场上石油价格波动剧烈，因此，这种可同时使用汽油和酒精作为燃料的汽车市场前景十分广阔。
§3 爆炸性的高能N5+阳离子登场
美国加州爱德华空军基地空军研究室研究高能材料的化学家KarlO.Christe在美国化学会冬季氟会议上宣布他与他的同事W.W.Wilson合成并表征了一种含有N5+离子的盐类。该阳离子可看作是100多年来第3次以可分离量获得的全氮物种。第一次是1772年分离出N2，第二次是1890年合成了重氮离子N3-。尽管报道过其他存在于气体中的其他含氮物种，但未被分离过。Colorado州立大学S.H.Strauss教授称N5+的合成为真正不可思议的发现。
Christe的合成方法是在-78℃的无水氟化氢中令N2F+AsF6-与HN3反应。反应产物为白色粉末，稳定极限温度为22℃。他在该温度下获得了质谱数据，但在低温激光光谱仪中，只有几个微克的该样品发生爆炸，毁掉了样品池。
Clemson大学DesMarteau教授评论说，该化合物具有高爆炸性并不使大家感到惊讶，令人惊讶的是该化合物竟然能够存在。
加拿大McMaster大学J.Schrobilgen教授则指出，这种工作只有少数实验室能够进行得了。
Christe指出，N5+阳离子是远比O2+更强的氧化剂，跟水和有机物反应均发生爆炸。合成量可达半克。经计算，该化合物的生成焓高达+1460kJ/mol，因此，该化合物竟然还能稳定存在确实是令人惊讶的。振动光谱和理论计算表明，该离子具V形构型。研究者预想，可以其他含N5+离子的盐也能被合成，例如，可能N5+SbF6-是一个更稳定的盐，他们甚至还打算合成一个纯粹由氮组成的新物种——N5+N3-。
§4 对电信有影响的玻璃陶瓷
长冈大学的研究人员已经研制出一种透明的以亚硝酸盐(TeO2)为主要原料的玻璃陶瓷,它会有许多用途,包括光学通信。这种新材料因其低声子能预期成为稀土(E月+,P巧+)掺杂光放大器的优良基质玻璃。
光放大器的开发在世界上竞争激烈,而像亚磅酸盐玻璃纤维这样的材料在日本其他一些公司如N17也在试验。玻璃陶瓷即多晶陶瓷是通过玻璃的结晶制备的。首先他们通过令熔料骤冷或冷却到室温制造玻璃。然后根据玻璃的成分把它加热到适当的温度,引起结晶。结晶过程使人们能把材料制成理想的形状。在光学通信或光学计算机中,需要具有优良功能的透明材料,长冈的研究人员能通过玻璃陶瓷加工制备透明材料。透明性在光学工业中是很重要的。材料越透明,光的传播距离越长,可以使大量的信息迅速地传播。
对这种新材料还要进行更多的研究,而且研究人员已经开始检验掺杂E巧+的Te汇兑透明玻璃陶瓷的荧光特性。目前,还未制定商业化的方案和发布专利。该计划是由日本政府的拨款资助的,而且没有适本政府的拨款资助的,而且没有适当的技术交流或合伙关系。
预计这种产品会对光学通信和即将来临的光子学时代产生重大影响。这两个领域都受到许多产业广泛的研究,其中包括电信公司、光纤生产商、玻璃和电子产品制造商。虽然这些研究人员取得了重大进步,但他们承认,他们仍需改善这砂新型玻璃陶瓷的性能,以便对这一产业产生重要影响。
§5 长城公司率先推出双燃料车用机油
北京自从吹响了向大气污染宣战的号角后，越来越多的公共汽车和出租车都换上了热值高、硫氮等杂质少、不含芳香烃化合物的理想气体燃料——压缩天然气和液化石油气。长城公司抓住这一机遇，针对气体燃料发动机的特点，率先研制并推出压缩天然气发动机油和液化石油气发动机油，实现了与国际润滑油的同步发展。长城公司是我国最大的润滑油专业生产企业，其高档润滑油产销量一直居国内之首。目前，该公司可生产19大类近200个产品，“长城”牌是石化行业唯一的“中国驰名商标”。
§6 超级汽车
这是未来的小汽车吗
设想一下10年后你沿着道路开车的情景吧。你已经决定折价卖出从高中起就在开的老爷车,换进一部对你来说还是头一回的全新的小汽车。
你选中的是Flash,这是一部跑得和德制BMW型一样快的令人起敬的车子,它几乎完全没有噪音和污染,并且用1加仑汽油能跑300英里。满满一油箱汽油就足够把你和全家人从纽约送到洛杉矶。听上去不像真的吧 对,那可能还不是真的。但如果世界上几位设计师和工程师的梦想成真的话,这就将是真的。在这些技术奇才的计算机的荧觉屏上闪烁的是一种完全新型的汽车方案。它和今天汽车之间的差别就像Miatas和ModelTs之间的差别一样。一个重大的重量问题
超级汽车的许多想法源自科罗拉多州斯诺马斯的落基山研究所(RMI)。那里的研究人员一直在努力解决被许多工程师认为是现代汽气车首要的能效差的问题。请考虑这一事实:每加仑汽油.的能量只有2%是被现代汽车用来运载乘客的;其余的9896不是被耗掉就是用于汽车本身的推动。RMI的工程师说,真正的高效汽车应能把这些数字颠倒过来,把它的大部分能量用于运载乘客。
为什么现代汽车要浪费这样多的能量 这首先是因为现代汽车是用重金属制成的。1993年汽车的平均重量是3200磅,其主要材料是钢。为了使这样大的质量加速,大功率发动机消耗大量汽油是不可避免的。今天的新车平均每加仑汽油只能跑30英里。RMI的主任洛文斯说:“我们要设计不像坦克,而更像飞机的汽车”。不用重金属
洛文斯说,藉助于用空间工业所用的那种高级复合材料来代替钢,可以解决当代小汽车的重量问题。复合材料是由两种或两种以上材料合成,它加强了每种材料的个别性能。在塑料中镶嵌玻璃纤维丝制成的玻璃纤维就是一种人所熟知的高级复合材料。
RMI的设计人员说,最适合于汽车的复合材料是碳纤维复合材料。碳纤维是马尾般近乎纯碳的长线。当把碳纤维嵌入塑料中时,其结果就是一种比钢还坚硬得多的复合材料,其重量却比钢轻3-6倍。
美国的通用汽车公司(GE)已经用碳纤维复合材料模制成一种超级汽车(Ultralite)。它重1400磅,比1995年小汽车的平均重量轻1800磅。
§7 超强金属
长时期以来西方的工程师一直都在称赞俄罗斯的材料技术。为了利用它,在密歇根开始营业的Synmatix公司现在和洛斯·阿拉莫斯国家实验室一起与俄罗斯的三个科研实验室合作,将俄罗斯的一个产生超强金属的工艺过程加以完善。用每英寸400吨的压力挤压金属粉末使金属颗粒变得更加细小。当使这些“纳米粉末”形成某种形状时,部件的强度是由普通的金属或合金制成的部件的10倍。
§8 储氢纳米碳管研究获重大进展
中科院金属所成会明博士的研究小组大量制备出了纯度较高、平均直径为1.85纳米的单壁纳米碳管，经适当后处理，可在室温下把较多的氢储存起来，从而解决了这一世界性需求的难题，被认为是迄今为止该领域最令人信服的结果。
§9 蛋白酶与艾滋病的化学战
多重打击是迄今为止所下的消灭致命敌人--艾滋病--的最好赌注。初步结果表明,这些叫蛋白酶抑制剂的药使其他药物治疗相形见绚。蛋白酶是艾滋病病毒复制时必需的一种酶,美国粮食与药物管理局批准的这些药能使蛋白酶失去活力。当蛋白酶抑制剂与其他药物合用时,艾滋病病毒就会减少,直到一些病人病情减轻。临床试验正在继续。
§10 电池的构造
准备钳子、钉子、剪刀等工具和一节旧电池，我们把这节电池解剖了，了解电池的构造，以便弄清楚电池里怎么会有电。
用钳子把电池的“外衣”撕下，外层是铁皮或纸，里边是银白色的锌皮，把它进一步撬开，你会看到顶部圆环形塑料片中间有一根黑色的棒，叫碳棒，底部有铁片和锌壳相连接，充满碳棒和锌壳间的是浆糊状的化学药物。
从头发现在化学药物中分开放入两种不同的物体，如碳棒和锌皮，化学药物对它们的作用就会有强弱，并且在碳棒周围和锌皮周围产生高底不等的电势。如果用导线连结，高电势碳棒上的电就会流向低电势锌皮这边。这样，人们就得到了流动的电。
电池内的化学药物和锌皮一直在发生化学反应，电池用久了，外壳就比较软。
§11 对电信有影响的玻璃陶瓷
长冈大学的研究人员已经研制出一种透明的以亚硝酸盐(TeO2)为主要原料的玻璃陶瓷,它会有许多用途,包括光学通信。这种新材料因其低声子能预期成为稀土(E月+,P巧+)掺杂光放大器的优良基质玻璃。
光放大器的开发在世界上竞争激烈,而像亚磅酸盐玻璃纤维这样的材料在日本其他一些公司如N17也在试验。玻璃陶瓷即多晶陶瓷是通过玻璃的结晶制备的。首先他们通过令熔料骤冷或冷却到室温制造玻璃。然后根据玻璃的成分把它加热到适当的温度,引起结晶。结晶过程使人们能把材料制成理想的形状。在光学通信或光学计算机中,需要具有优良功能的透明材料,长冈的研究人员能通过玻璃陶瓷加工制备透明材料。透明性在光学工业中是很重要的。材料越透明,光的传播距离越长,可以使大量的信息迅速地传播。
对这种新材料还要进行更多的研究,而且研究人员已经开始检验掺杂E巧+的Te汇兑透明玻璃陶瓷的荧光特性。目前,还未制定商业化的方案和发布专利。该计划是由日本政府的拨款资助的,而且没有适本政府的拨款资助的,而且没有适当的技术交流或合伙关系。
预计这种产品会对光学通信和即将来临的光子学时代产生重大影响。这两个领域都受到许多产业广泛的研究,其中包括电信公司、光纤生产商、玻璃和电子产品制造商。虽然这些研究人员取得了重大进步,但他们承认,他们仍需改善这砂新型玻璃陶瓷的性能,以便对这一产业产生重要影响。
§12 对新氢键——双氢键（A-H…H-B）的理论计算
Crabtree等去年报道了26种分子间双氢键B-H…H-A，dHH<2.2埃(J.Am.Chem.Soc.,117,1995:3485;ibid:12875)。日本Doi和Miyake新近对双氢键作了理论计算，提出双氢键的极限是dHH2.7埃,该值为假设的H3C-H…H-CH3之间的双氢键,计算得到其双氢键的键能小于1kJ/mol。
计算表明1972年报道的气相中的NH4++CH4=[NH4·CH4]（J.Am.Chem.Soc.,1972,94,5188,6305）反应产物应含双氢键，计算键能为14.69kJ/mol,与实验测得的反应焓15.02±0.46kJ/mol相吻合。计算涉及的体系有BH4-…HCN,BH4-…CH4,LiH…NH4+,LiH…HCN,LiH…HCCH,BeH2…NH4+,BeH2…HCN,CH4…NH4+等。其中BH4-…HCN计算双氢键键长1.709埃,为最小者,键能达75.44kJ/mol,为最高者。
§13 二氧化碳的坟场
最近，英国地质勘察组织（BGS）提出一种减少发电站释放的CO2的方案，以减少CO2这种温室效应气体对地球气候的影响。研究安全处置CO2方案已有多年的BGS的Keyworth认为，在众多可能方案中有一个方案似能迎合财政预算——在深海里埋葬CO2。除此而外的方案，如用树木吸收CO2，估计需把整个欧洲用植物覆盖才行，而用旧的地下矿井来存放CO2却难免泄漏：都不可能。曾有过把欧洲释放的CO2运送到大西洋中部深海存放起来的方案，其不现实性只是长途运输的价格太高。于是，一个由多国公司和科学家组成的研究小组提出了用靠近北海的岩层来存放废弃的CO2的方案。他们认为，存放的技术实际上已经存在：以超临界流体的状态来提取并压缩发电厂烟囱冒出来的CO2，然后用泵把这种“液态”CO2打进废弃的油气井的多孔岩层里。实验室试验和地球化学模拟表明，经上千年，气体将会溶于多孔岩石里的水，并与水反应，进而与岩石反应。研究小组相信，贮存期可以超过几万年，甚至可能几百万年。这项计划最花费之处恐怕是要在发电厂建一个装置并使之运转。据息，一种变通的方案已经实现：挪威国营油气公司的多孔岩层贮存。这显然比从发电站取得CO2容易实施多了。BGS正在继续研究埋葬进岩层的CO2最终的命运。
§14 CO2的原子晶体
最近，美国LawreceLivermore国家实验室（LLNL）的V.Lota和H.Cynn成功的在高压下将CO2转化为具有类似SiO2的原子晶体。在过去，CO2已经发现有4种晶体，都是分子晶体，他们发现，在—40 С的温度下将液态CO2装入一个高压容器中用Nd：YBLIF4激光器加热到1800K，40GPa高压，CO2在微米级的红宝石芯片上或者在铂薄膜上形成类似SiO2的原子晶体，该样品在高于1800K的显微照片上显示了一个新相。在常温下，只要压力高于1GPA，该相能够稳定存在。对比加热前后的Raman光谱，发现分子晶型的CO2正交相转化为SiO2的柯石英晶型（Coesitie，是二氧化硅的一种高压相，发现于陨石，可在实验室中在高压下合成）的Si—O—Si相同特征的震动图谱，该晶体强烈发射Nd：YLF激光的二级谱谐振频率。该性质引起人们对这种晶体在光电子学方面的应用的浓厚兴趣。
§15 非杀伤性化学武器
在全世界人民热爱和平、呼吁和平的今天，全球的硝烟战火一直不断，每天都有生灵遭到涂炭，战争已和大量生命的毁灭紧紧联系在一起。如何做到古人所说的“不战而屈人之兵，善之善者也”的战略思想，使战争的伤亡降低到最低程度。近年来，在国际纠纷和一些小规模战斗中使用了一类“非杀伤性化学武器”，达到了克敌制胜的目的。
所谓非杀伤性化学武器，是利用化学方法，从而使敌人丧失战斗能力。它是那些既不杀死敌方人员，又能使其失去战斗力，既不摧毁其武器又能使敌方的武器装备处于瘫痪的武器。即只破坏敌方的武器装备、军事设施，使其失去战斗效能，而不会伤害人。这类化学物质不在“世界禁用化学武器公约”所禁止的6类14种化学毒剂之列。
目前广泛发展的非杀伤性化学武器主要有：
化学失能剂如镇静剂、发笑剂、致幻剂等，它所利用的化学药剂，可干扰或破坏敌方人员的神经系统，使之丧失自控能力而无法进行战斗。这类药剂中有的如同安眠药、镇静剂，能使人昏迷，坐等待擒；有的能使人极度兴奋、想入非非，陷入幻觉之中，思维全被破坏，失去记忆，不分敌我，宛如精神病人；有的能破坏支配行为的大脑神经，中毒后头脑仍然清楚，能说话、能看清事物，可就是全身乏力，四肢瘫痪，像是在梦境中想动而动弹不得一般。在战斗中化学失能剂可以装填到炮、炸弹或导弹中布洒，也可以通过坦克、飞机、舰艇和工事等建筑物的通气口，施入其内部，而使敌人失能。
超强润滑剂这类物质类似特氟隆（聚四氟乙烯）和它的衍生物。它可用飞机、火炮施放，也可由人手工涂刷在机场、航母甲板、铁轨乃至公路，使之成为名副其实的“滑冰场”。由于这种超滑物几乎没有摩擦系数，又极难清洗，一旦在机场、航母甲板、铁轨、公路上使用，就使车辆无法运行，火车无法开动，飞机难以起降，无法施行战斗行为。还可以把超强润滑剂雾化喷入空气里，当坦克、飞机等的发动机吸入后，功率就会骤然下降，甚至熄火。
超强粘合剂这是一种运用超粘性聚合物，如化学固化剂和纠缠剂(即胶粘剂)等。作战时可用飞机播撒，炮弹（炸弹）的投射等方法，将粘性很强的胶粘剂直接置于道路、飞机跑道、武器、装备、车辆或设施上。这类化学制剂的作用与超强润滑剂正好相反，具有超级粘合力，甚至象“粘苍纸沾苍蝇”那样，粘住车辆和装备使之寸步难行。胶粘剂一旦被吸入发动机，可造成发动机停车，当车辆的激光测距仪、瞄准器等部件上粘上这种胶粘剂时，它们将失去作用。据悉，在索马里的摩加迪沙，美国军队就使用了一种叫“太妃糖弹”、“肥皂泡喷枪”的新武器，只要用挎在肩上的喷射器喷洒，就能够立即把人粘住，使之动强不得。再如在公路上使用一种特殊的橡胶破坏剂，可逐步使车辆的轮胎变形、破碎乃至爆裂，被“钉”在沥青路上不能动弹。
金属脆化剂(LME)它是一种液态喷涂战剂。这种喷剂可使金属或合金的分子结构发生化学变化，从而达到严重损伤敌方武器的目的。这种液剂一般是透明的，几乎没有什么明显的杂质，可作为喷洒剂，喷涂到金属和合金制造的物品上，使分子结构发生变异、脆化，桥梁等建筑物失去支撑而坍塌；舰体破裂、机翼折断、坦克一中炮弹就炸毁──武器装备都宛如老化的塑料，脆不经击。
超极腐蚀剂(“C+”)，这种战剂主要包括两类：一类是比氢氟酸强几百倍的腐蚀剂，它可破坏敌方铁路、铁桥、飞机、坦克等重武器装备，还可破坏沥青路面等。另一类是专门腐蚀、溶化轮胎的战剂，它可使汽车、飞机的轮胎即刻溶化报废。它具有极强的腐蚀性，可以“吃掉”任何一种金属、橡胶和塑料，不仅能毁坏坦克和汽车，还可破坏任何一种武器。若将此剂同金属脆化剂技术结合起来使用，效果更强。将超强腐蚀剂喷洒到兵器、仪表、车辆上，或布洒在机场跑道、公路、工事上，能快速使其遭到腐蚀破坏，或阻止人员去接触、利用它。
泡沫体即可膨胀的泡沫材料。将这些泡沫体以各种方式播撒在敌装甲部队和运输车队通过的地区，这些泡沫体被高速吸入坦克、装甲车、汽车的发动机内后，发动机立即熄火，成为一堆废铁。此外，将泡沫剂快速喷射在敌通过地区，可使敌人员和车辆象“脚泡入水泥池”一样，短时间不能行动。
易爆剂像乙炔炮弹，发射到坦克群或低空飞行的机群中爆炸开来，放出特种乙炔气体，发动机吸入后，就会发生内炸。据报道，装填0.5千克生的乙炔气体的炮弹，就可摧毁一辆坦克。与易爆剂相反的则是阻燃剂，将这种化学药剂雾化喷放到空气中，当发动机吸入时，燃料就会变质，难以燃烧爆发，从而使发动机熄火。如果将这种阻燃剂布洒到敌军海港，就可使舰艇无法起航；正在飞行的飞机遭遇到这种袭击，无疑便会坠落。
油料凝合剂这是一种微生物战剂，将其投入到油料中可使油料变质，凝结成毫无用途的胶状物。它主要用来破坏敌方的油库等。
目前，世界各国在这方面都已投入了巨资研制这类化学物质，但是使用这类武器仍有许多争议，有人认为使用这些化合物违反了国际条约，因为它们与化学和生物战剂的性质相同；有人认为这类武器符合未来战争的方向。我认为，人类只有消灭自己发明出的各种战争武器，把我们的家园建设得更加美好，才是人类生存的根本目的。
§16 飞机黑匣子
每次发生空难,搜索人员都千方百计要寻找飞机黑匣子。一架环球航空公司的客机在美国长岛神秘失事,调查人员也是靠飞机的黑匣子查明失事的原因。
黑匣子不是黑色,“黑匣子,,这名称是源自仪器内那些黑色的电子零件。事实上,黑匣子的外壳并不是黑色,而是较易被搜索人员发现的荧光橙色。
根据欧洲的标准,黑匣子必须能够抵受2.25吨的撞击力,在1100℃高温下10小时仍不会受损。要符合以卜的标准.黑匣子通常是用铁金属和一些高性能的耐热材料做成。
飞机黑匣子可分为两种:飞行资料记录仪和驾驶室声音记录仪。前者是负责记录飞机的飞行高度、位置、速度等资料,而后者则负责记录驾驶室内机组人员的对话。有了以上的资料,调查人员便能了解飞机失事前的飞行状态。
新一代黑匣子装在一些新式的客机,如波音公司的777客机上,可记录4000多项飞行资料,除可在意外后帮助调查外,还可为日常的维修工程提供有用资料。
无论如何,黑匣子的确为世界各地多宗飞机意外事故的调查提供了重要线索。最近,国际赛车联会也决定研究能否在一级方程式赛车内安装一种类似飞机黑匣子的行车记录仪,可方便调查赛车意外。
§17 飞秒化学
飞秒化学（Femtochemistry）[1]，一个使化学人感到迷茫、神奇、兴奋不已的陌生英文单词、专业术语、新学科领域。1999年自然科学的桂冠诺贝尔化学奖授给了埃及出生的科学家艾哈迈德·译韦尔（AhmedH.Zewail），以表彰他应用超短激光（飞秒激光）闪光成相技术观测到分子中的原子在化学反应中如何运动，从而有助于人们理解和预期重要的化学反应，为整个化学及其相关科学带来了一场革命。
1飞秒化学的技术基础——飞秒激光简介
激光曾被视为神秘之光，并已被人类广泛使用。近年来，科学家研究发现了一种更为奇特的光——飞秒激光（飞秒femtosecond，简写fs），亦称超短激光。飞秒激光主要的特点有：
第一，飞秒激光是一种以脉冲形式运转的激光，持续时间非常短，只有几个飞秒，1femtosecond=1×10-15s，它比利用电子学方法所获得的最短脉冲要短几千倍，是人类目前在实验条件下所能获得最短脉冲的技术手段。
第二，飞秒激光具有非常高的瞬时功率，可达到百万亿瓦，比目前全世界发电总功率还要多出百倍，科学家预测飞秒激光将为下世纪新能源的产生发挥重要作用。
第三，它能聚集到比头发的直径还要小的空间区域，使电磁场的强度比原子核对其周围电子的作用力还要高数倍。
高功率飞秒激光系统由4部分组成：振荡器、展宽器、放大器和压缩器。在振荡器内，利用一种特殊技术获得飞秒激光脉冲。展宽器将这个飞秒种子脉冲按不同波长在时间上拉开。放大器使这一展宽的脉冲获得充分能量。压缩器把放大后的不同成分的光谱再会聚到一起，恢复到飞秒宽度，从而形成具有极高瞬时功率的飞秒激光脉冲。
飞秒激光的出现使人类第一次在原子和电子的层面上观察到这一超快运动过程。基于这些科学上的发现，飞秒激光在物理学、生物学、化学控制反应、光通讯等领域中得到了广泛应用。
2飞秒化学的发展与应用研究
泽韦尔小组是在实际的化学反应过程中，用高速照相机尽可能地给正好处于反应过渡态的分子摄像，所用的照相速度是达到几十飞秒的闪光新技术——飞秒激光，其快的程度就像以铁钉生锈为基准的炸药爆炸速度。一般来说，反应分子中的原子完成一次振动的时间间隔为10至100fs。化学反应就在这样的时间分辨、像荡秋千一样的过渡态平衡中发生了。
首次成功是发现了从反应物到生成物过程中中间体（Intermediates）的存在。为了理解反应过程中机理，从相对稳定的分子或分子碎片（中间体）开始，不断缩短脉冲照相的时间间隔，捕捉过渡态中的分子或分子碎片，使反应连续起来。
第一次实验是分解ICN→I＋CN，整个反应在200fs内完成，在I－C键即将断裂的时候，泽韦尔小组能够准确地观察到过渡态。
另一个重要实验是Nal→Na十I。在一个真空室中，原始分子以分子束（beamsofmolecules）的混合形式存在，用强的激活脉冲（PowerfulPumPPulse）使平均核间距为2.8的基态离子对Na+I－处于呈现共价键特征的激化状态［Nal］*（其性质随分子的振动而变化），再用较弱的探索脉冲（weakerProbePulse）以选定的波长去探测捕捉原始分子或变化了的分子，在光谱仪中，新的分子或分子碎片像指纹一样留了下来。实验表明，当[NaI]*核间距为10～15时，以Na+和I－离子形式存在；当核间距恰好在6.9时，极可能返回基态（2.8）或分解为Na和I原子。
泽韦尔还研究了H＋CO2→CO＋OH，展现了该反应经历了一个相对长的HOCO状态（1000fs）。
对同一分子内2个相同的化学键是同时断裂还是先后断裂的问题，通过对C2I2F4→C2F4＋2I的实验研究，表明是协同的（同时）。
当出现意外的实验结果时，往往更令人感兴趣。在可以认为是简单反应的苯（C6H6）与双原子分子的I2反应实验研究时，发现，2个分子相互靠近形成复杂结合体，激光使一个电子从苯环发射到I2分子上，形成的正负电荷作用使其中一个碘原子与苯环结合，同时I2共价键断裂，另一个碘原子离开体系。整个这个反应只发生在750fs的时间间隔内。
随着研究的深入，另一个重要的有机反应是丁烷开环为乙烯和乙烯闭环成丁烷的平衡过程。它们可能只经过同时断裂或形成两支C－C键翻越一个简单能垒的过渡态（图2）；也可能先断裂或形成一支C－C键形成中间体，从而翻越双能垒（TWO－stage）的微观过程（图3）。泽韦尔及其合作者证实了中间体的存在，寿命为700fs。
再一个利用飞秒技术的典型反应是光致（light－induced）一个分子向另一个分子转化的光异构化（Photoisomerization）（图4）。他们的结论是在反应过程中，2个苯环彼此是同时旋转的。
一个类似的行为在视黄醛（Retinal维生素A醛）中也已观察到。在最初的光化学作用时，顺反异构转化是绕着双键进行的。其他研究人员用飞秒光谱学技术发现该过程在200fs内完成，而且在产物中仍有一定量的振动。此反应速率表明，吸收的光子能量不是被平均分配而是集中在相应的双键上，此可以解释为什么有70％的高产率和夜晚眼睛对光敏感。
另一个重要的生物学例子是飞秒化学可以解释为什么植物叶绿素分子（Chlorophyll）能通过光合作用有效地进行能量转换。
随着研究的拓展，飞秒化学已经渗透到许多领域，不仅对分子束而且在表面化学方面（如理解和改良催化剂）、液体和溶剂方面、聚合物方面（如导体材料）等都得到应用。另一个重要的应用领域是生命科学方面。总之，泽韦尔的飞秒光学实验技术，犹如电视节目通过慢动作来观看足球精彩镜头那样，他的研究成果可以让人们通过“慢动作”观察处于化学反应过程中的原子与分子的转变状态，从根本上改变了我们对化学反应过程的认识。
§18 氟氯烃分解法
破坏臭氧的氟氯烃已被禁止使用,但是过去储备的数百万磅氟氯烃如何处理 耶鲁大学研究人员找到一个解决办法:他们用大黄叶子中的一种化学物质把氟氯烃转变成食用盐、碳和氟化烃(和牙膏中的氟化钠是同一物质)。挥发的氟氯烃被通入加热至550F的草酸钠中,然分解成上述成分。
§19 干洗新方法
衣物干洗通常意味着需要使用一种有毒的溶剂-四氯乙烯。而洛斯阿拉莫斯国家实验室和休斯环境系统公司的科学家有一个较好的方法:他们采用在l000磅压力下液化的二氧化碳。当二氧化碳变回气体时,污垢就从衣服上洗掉了。二氧化碳干洗的费用和目前所用的溶剂法的费用差不多,可以商业化。
§20 高分子智能材料
目前在新材料领域中，正在形成一门新的分支学科──高分子智能材料。这类物质是通过有机合成的方法，使无生命的有机材料变得似乎有了“感觉”和“知觉”。这类材料在实际中已有了应用，并正在成为各国科技工作者崭新的研究课题，预计不远的将来，这些材料将进入到我们的生活。
数千年来，人们建造的建筑物都是模拟动物的壳，天花板和墙壁都是密不透风，以便把建筑物内外隔开。科学家正在研制了一种能自行调温调光的新型建筑材料，这种制品叫“云胶”，其成分是水和一种聚合物的混合物，低温下是透明的胶状半流体，当天气变暧时，它就变成白色，这一变化过程是可逆的。
这种聚合物的一部分是油质成分，在低温时油质成分把水分子以一种冰冻的方式聚集在这种聚合物纤维的周围，就像“一件冰茄克衫”，这种像绳子似的聚合物是成串排列起来的，呈透明状，可以透过90％的光线。当它被加热时，这种聚合物分子就像“面条在沸水里”那样翻滚，并抛弃它们的像冰似的“冰茄克衫”，使聚合物纤维得以聚在一起，此时，“云胶”又从清澈透明变成为白色，可阻挡90％的光。这种变化可在两三度温差范围内完成。
建筑物如果具有像这样的“皮肤”，就可以适应周围的环境。当天气寒冷时，它就变成透明的，让阳光照射进来；当天气暖和且必须把阳光挡住时，它就变得半透明。一个装有云胶的天窗，当太阳光从天空的一端移向另一端时，能提供比较恒定的进光量，充满云胶的多层玻璃，不仅可用作天花板，而且可用作墙壁。
德国在高分子智能材料方面也取得了一定的进展，著名化学康采恩巴斯夫公司正在研制一种智能塑料，它可以按人们的需要时而变硬时而变软。
这种名为“施马蒂斯”的塑料是由这家公司的工程师舒勒发明的：他在烧杯中倒入一种乳白色流体，用一根金属棒搅拌，液体渐渐变稠，最后成为硬块，接着硬块又在顷刻之间变成液体。如果急速把金属棒从液体中抽出，那么液体就会像胶水一样把棒拉住，只有非常缓慢地提起，才能抽出金属棒。据舒勒说，造成这种现象的原理是，这种塑料的溶剂是水，其微小的颗粒排列整齐时呈液体状，受到干扰时就呈固体状，因而人们可通过各种外因来变换它的物理状态。
如这种塑料能自行消除外来的撞击，特别适合于车辆的缓冲器，用这种塑料制成的油箱即使被坦克压过也不会破裂；用于建房则抗震性能特强；如果在桥梁钢架上套上一层用这种塑料制成的微型管道网，其中储存有防锈剂，一旦钢架生锈，管道会自行溶解，释放出防锈剂；以此制成的胶囊丸病人服用后，可到体内指定部位才释放出药物。
日本正在研制的用高分子聚碳酸酯与液晶结合而成的液晶膜或人工分离膜已在医药工业得到应用。比如，在医疗中，将薄膜做成胶囊状，把消炎剂放入里面，然后将胶囊埋入发炎部位，胶囊可依据患处发炎而引起的温度变化，及时释放出药剂，达到预期的治疗目的和治疗效果。在食品工业方面，利用人工膜可研制出“辨味机器人”的味觉感知器，并可改进或制造所需的各种食品成分。又如用薄膜技术可浓缩葡萄汁，提高葡萄酒的味质；可制造低盐分酱油、纯化果汁，给食品着色等。这既可改进食品质量，增强人的食欲，又可扩大食品销售市场，提高食品工业的经济效益。
随着对高分子智能材料研究的深入，把高分子材料和传感器结合起来，已成为智能材料的一个新的特点。意大利在研制有“感觉”功能的“智能皮肤”，已处于世界领先地位。1992年，意大利比萨大学工程专家德．罗西根据人类皮肤有表皮和真皮(外层和内层)组织的特点，为机器人制造了一种由外层和内层构成的人造皮肤，这种皮肤不仅富有弹性，厚度也和真的皮肤差不多。
为了使人造皮肤能“感知”物体表面的质感细节，德．罗西的研究小组还研制了一种特殊的表皮，这种表皮由两层橡胶薄膜组成，然后在两层橡胶薄膜之间到处放置只有针尖大小的传感器，这些传感器是由压电陶瓷制成的，在受到压力时，就产生电压，受压越大，产生的电压也就越大。据报道，德．罗西制成的这种针尖大小的压电陶瓷传感器很灵敏，对纸张上凸起的斑点才能感觉到，铺上德．罗西研制的人造皮的机器人，可以灵敏地感觉到一片胶纸脱离时产生的拉力，或灵敏地感觉到一个加了润滑剂的发动机轴承脱离时磨擦力突然变化的情况，迅速作出握紧反应。
美国的一些桥梁专家正在研究主动式智能材料，能使桥梁出现问题时自动加固；美国密执安大学则在研究一种能自动加固的直升飞机水平旋翼叶片，当叶片在飞行中遇到疾风作用而猛烈振到时，分布在叶片中的微小液滴就会变成固体而自动加固；人们还研究一种住宅用的“智能墙纸”，当住宅中的洗衣机等机器产生噪音时，智能墙纸可以使这种噪音减弱。
总之，高分子智能材料已成为材料科学的一个重要研究领域，各国科学家正在为此作不懈地努力。从人类发展的历史证明，每一种重要材料的发现和利用，都会给社会生产力和人类生活带来巨大的变化，把人类物质文明和精神文明向前推进一步。可以肯定地说，终有一天各种各样实用的高分子智能材料会大量出现在我们的面前，必将改变我们人类赖以生存的环境，把人类支配和改造自然的能力提高到一个新的水平。
§21 光化学烟雾
大气中的HC和NOx等为一污染物，在太阳光中紫外线照射下能发生化学反应，衍生种种二次污染物。由一次污染物和二次污染物的混合物（气体和颗粒物）所形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。NOx是这种烟雾的主要成分，又因其1946年首次出现在美国洛杉矶，因此又叫洛杉矶型烟雾，以区别于煤烟烟雾（伦敦型烟雾）。
这种洛杉矶型烟雾是由汽车的尾气所引起，而日光在其中起了重要作用：
2NO(g)+O2(g)→2NO2(g)
NO2(g)NO(g)+O(g)
O(g)+O2(g)→O3(g)。
NO2光分解成NO和氧原子时，光化学烟雾的循环就开始了。原子氧会和氧分子反应生成臭氧(O3)，O3是一种强氧化剂，O3与烃类发生一系列复杂的化学反应，其产物中有烟雾和刺激眼睛的物质，如醛类、酮类等物质。在此过程中，NO2还会形成另一类刺激性强烈的物质如PAN（硝酸过氧化乙酰）。另外，烃类中一些挥发性小的氧化物会凝结成气溶胶液滴而降低能见度。下列化学方程式表示光化学烟雾的主要成分和产物。
汽车排气+阳光+O2(g)
CO，NOx，烃提供能量
→O3(g)+NOx(g)+CO2(g)+H2O(g)+有机化合物
氧化剂刺激剂
总之，NO，HC的氧化，NO2的分解，O3和PAN等生成，是光化学烟雾形成过程的基本化学特征，其反应机理极为复杂，至今还在研究之中。它对大气造成的严重污染不能轻视。O3，PAN，醛类对动植物和建筑物伤害很大，对人和动物的伤害主要是刺激眼睛和粘膜，及气管、肺等器官，引起眼红流泪、头痛、气喘咳嗽等症状，严重者也有死亡的危险。O3，PAN等还能造成橡胶制品老化、脆裂，使染料褪色并损坏油漆涂料，纺织纤维和塑料制品等等。
在发生光化学烟雾时，大气中各种污染物的浓度比晴朗天气要增大五六倍（见下表），能见度晴天为11.2km，而烟雾天只有1.6km。
天气浓度/克.吨－1污染物 晴朗 有烟雾 增大倍数
CO烃过氧化物氮的氧化物低级的醛臭氧SO2 3．50．20．10．080．070．060．05 23．01．10．50．40．40．30．3 6．55．55．05．06．05．06．0
显然，要对石油、氮肥、硝酸等化工厂的排废严加管理，严禁飞机在航行途中排放燃料等，以减少氮氧化物和烃的排放。现在已研制开发成功的催化转化器，就是一种与排气管相连的反应器，它使排放的废气和外界空气通过催化剂处理后，氮的氧化物转化成无毒的N2，烃可转化成CO2和H2O。
§22 过碳酸钠和过硼酸钠作氧化剂的综述
J．Muzart在synthesis1995，11，1325上发表综述指出过碳酸钠和过硼酸钠不仅仅是洗涤剂、漂白剂和杀菌剂的添加剂，而且是廉价的多用途的有机氧化剂。它可用于由烯类得到环氧杂烷和羧酸，由苄基化合物得到酮，由酚类得到醌类，由烷类得到氢过氧化物，由酮得到酯，由醛得到酸，由肟得到硝基化合物，由苯胺得到重氮化合物，由硫醇得到二硫化物，由硫化物得到砜，等等。
§23 合成氨新法——电合成
最近，两位希腊化学家，位于Thessaloniki的阿里斯多德大学的GeorgeMarnellos和MichaelStoukides，发明了一种合成氨的新方法（Science，2,Oct.1998,p98）。
在常压下，令氢与用氦稀释的氮分别通入一加热到570oC的以锶-铈-钇-钙-钛矿多孔陶瓷（SCY）为固体电解质的电解池中，用覆盖在固体电解质内外表面的多孔钯多晶薄膜的催化，转化为氨，转化率达到78%；对比：几近一个世纪的哈伯法合成氨工艺通常转化率为10-15%！
实验条件探索：他们用在线气相色谱检测进出电解池的气体，用HCl吸收氨引起的pH值变化估算氨的产率，证实提高氮的分压对提高转化率无效；升高电流和温度虽提高质子在SCY中的传递速度却因SCY导电率受温度限制，升温反而加速氨的分解。
§24 化学与全球环境变化
第15届国际化学教育会议综述
第15届国际化学教育会议（15thInternationalConferenceonChemicalEducation）于1998年8月9日至14日在埃及首都开罗召开。本届会议由埃及AinShams大学理学院化学系组织召开，并得到联合国教科文组织（UNESCO）和国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）的协助。来自世界50多个国家和地区的450余位专家、学者出席了这次大会，他们绝大多数是各国高、中等学校的化学教师和化学教育研究人员。这是ICCE第一次在阿拉伯国家召开的会议，阿拉伯国家出席会议的代表人数占了很大的比例。我国有7位（大陆5位、台湾2位）专家、学者出席了会议。
这届国际化学教育会议的主题是"化学与全球环境变化"。会议的分主题有：环境问题的综合教学，环境污染与环境监测，化学教学中的技术作用，21世纪的化学教育，现代教学技术，大学与工业在化学中的相互作用，开放和远距离化学教学，大学与中学化学课程，微型与小型实验仪器，低成本仪器，化学评定与评价，国际化学教育标准，新产品和新材料化学等。
围绕着这些主题，会议组织了10个大会报告(Plenary)，18个专题研讨会(Symposia)，16个学术讨论会(Workshop)，33个口头发言(OralPresentation)，69个张贴论文(Poster)，共发表论文188篇，内容相当丰富，反映了世界各国对化学教育及环境问题的研究成果。美国Cornell大学量子化学家Hoffmann教授(1981年诺贝尔化学奖获得者)向大会作了"ChemistryinCulture"的报告。
我国专家、学者在这次大会上也进行了研讨交流。北京师范大学田荷珍教授和刘吉吉的论文"多媒体CD-ROM-元素家族-的设计和制作"在专题研讨会和学术讨论会上进行了交流，受到与会者的好评。人民教育出版社化学室陈晨介绍的"中国中学化学实验与环境保护教育"，引起许多代表的关注，不少人索要中国中学化学教材，并表示愿意交换教科书。杭州师范学院周宁怀教授的微型化学实验研讨会及成功的实验，引起许多代表的兴趣，并与很多企业和单位达成了合作意向。
专题讨论会按18个研讨主题分类，分别为：(1)自学/远距离教学；(2)环境化学；(3)化学教育；(4)废物管理与处理；(5)环境教育；(6)医药化学,工业方法；(7)化学与工业；(8)环境扫盲；(9)化学教育方法；(10)临床化学；(11)廉价微型实验仪器；(12)多媒体在化学教学中的应用；(13)污染监测；(14)污染与工业；(15)金属有机物化学教学；(16)化学教师的培训；(17)文化古迹的保护；(18)奥林匹克化学竞赛。属于这类的报告共有56篇。
从这次会议的报告、论文和讨论的内容看，主要集中在以下几个方面：
1.化学教育要进行改革，适应21世纪的需要
大会报告和论文很多都涉及化学教育和化学教育方法的改革问题。化学教育作为一门科学学科，在构成科学知识方面，与应用、社会和人类科学一起形成完整的体系。中学化学教育的主要标准应涉及化学科学及其与物理和自然科学联系的概貌。化学课程与相关活动应反映涉及二门以上学科，即与数学、物理、生物等相结合，并要关注当今日益发展的科学技术。大学化学教育应反映现代化技术、跨学科技术和联合工业的高度发展和自动化，以及因此而对各种人才的要求。许多代表认为应改革化学实验基础课程的教学方法，改革课程结构。如美国加州大学洛杉矶分校的Henary教授介绍了为自然科学和工程专业学生设计的普通化学课程，南非的Huddle教授等介绍了难点概念教学等一些包括综合方法在内的化学教学方法。
2.加强对化学教师的培训工作
随着化学教育及化学教育方法改革的深入，对化学教师的要求也不断提高，因此应加强对化学教师的培训工作。墨西哥的Portilla博士介绍了理科教师的现实化课程，这些课程的主要目的是为理科教学教师提供教育学和教学法方面的进一步知识。澳大利亚的Beasley教授介绍的"培训化学教师"，引发代表们去讨论对未来教师职业的要求--停留在过去是没有出路的(defendingthepastisnotaviableoption)。南非的Bapoo教授提出为教师开设培训课程，可以提高化学教育水平，能解决教学中的难点等。
3.重视现代教学技术的运用
许多代表认为应重视现代教学技术的运用，如使用交互性多媒体技术可以提高学生认识化学反应的能力，并有助于化学实际的应用。如南非的Steyn博士演示的交互性多媒体软件有助于改进正常的应用课程教学内容。英国开放大学的Bennett教授"为远距离学习者设计的教材"也可以通过网络教学得以运用。
4.强调并普及环境教育
环境问题是本届大会的核心论题之一。土耳其的Tuncay教授的"为高中生设计的新环境化学课程计划"一文，提出了一种在高中教授环境化学的可能而必要的课程。印度学者的"全球环境教育的观念：2001年的梦想"，更是详细论述了环境教育的各个方面。许多代表就环境化学，环境扫盲，环境教育，化学、污染与工业等各方面也展开了充分的讨论，认为应加强和普及环境教育，应把用于环境扫盲的化学教育作为一种基础教育课程来设置。
5.推广微型实验仪器
关于微型实验仪器在前几届会议上也曾交流研讨过，这次会议很多国家都对这一论题十分关注，这是因为化学实验仪器微型化具有节省药品、节省时间和空间、减少污染等优点。许多代表认为，特别是在发展中国家，应当推广微型实验仪器，以保证教学质量的提高。
§25 抗HIV活性天然产物新进展
1抗HIV活性生物碱
在动植物中生物碱含量一般都比较丰富，而且很多生物碱具有抗癌、抗菌、抗衰老等生物活性，所以不少科学工作者也在寻找具有抗HIV活性生物碱,并且发现和合成了具有较强抗HIV活性的五个喹啉类生物碱（1，2，3，4，5）、对HIV逆转录酶和感染HIV细胞融化具有抑制作用的萘基异喹啉的单体和二聚物（6，7），抗HIV病毒的一类黄酮生物碱（8）。
2抗HIV活性萜
ThitimaPengSParP等人从植物MaProuneaafricana的根中找到六个五环三萜化合物（9，10，11，12，13，14），这六个化合物具有抑制HIV－IRT和HIV－2RT的作用，药理结果表明，这类结构的化合物极有可能发展成临床药物。ToshihiroFujioka等人从植物Syzigiumdauifloyum的叶子的甲醇浸取液分离到具有抗HIV活性的三萜（15）和降三萜（16）。我国的Hong－Xi等人从中草药华东水杨梅分到六个对HIV-1蛋白酶强烈抑制作用的三萜，意大利的SoniaPiacente从ArdisiaJaponica的根中得到具有抗-HIV的活性的三萜。
3抗HIV活性的黄酮类化合物
包括菊花，不仅具有抗菌、抗病毒、抗螺旋体和消炎活性，最近又发现具有强抗HIV的活性黄酮类化合物（17，18，19），
4抗HIV活性的木脂素
上海医科大学的Dao－FengChen等人从我国南部含量丰富民间草药鸡血藤（KadsumLnteriorA．cSmith）的茎的乙醇浸取液中发现在体外抑制H9复制的物质，经分离得到四个具有抑制HIV复制的木脂素（22、23、24、25）。
从印度民间草药和其他国家的植物中也发现具有抗HIV活性的木脂素。
5抗HIV活性的甾体
意大利G．Bifulco等人采集地中海的海绵PSeudoax－inissadigtataCabioch，从中分离到二个具有抑制HIV－1和HIV而保护细胞的甾醇硫酸盐（26，27）。
6抗HIV活性的不饱和脂肪酸酯
AshokD．Patil等人从海绵XestoPonglammta中分离到七个含溴的不饱和酸酯。都具有抑制HIV－1RT作用。
7其它抗HIV活性物质
以色列的VeredReshef从蓝藻ScytonemasP．和Oscillatoriaraoi发现九个酰化了的硫酸糖酯和双半乳糖酯。它们表现出不同的抑制HIV作用的活性。
Jin－RuiDai从澳大利亚灌木ConosPermumincurvumlindley发现抑制HIV－1的新的萘醌化合物。ThitimaPengsuParpTakaokonoshima，Hyumgjakim也先后发现抗HIV的各种甙类化合物。
获得性免疫缺陷病（AIDS）因其蔓延快，临床症状复杂和死亡率高，自1981年来发现该疾病起，一直受到各国政府重视，并对其病原体——人类免疫缺陷病毒（HIV）进行了大量的研究。抗HIV药物的研究主要集中在HIV逆转录酶抑制剂。目前已有5种该酶的核苷类药物被FDA批准用于临床治疗。但这些药物仅能有限地延缓病情发展，延长生命。因此，寻找新的高效低毒，价格适宜的药物是当务之急。从近6年的抗HIV天然药物的发展可看出，在天然中具有抗HIV物质主要集中在生物碱、萜、木脂素和黄酮类化合物中。我们应当进一步研究这些具有抗HIV活性的物质，使之尽快用到临床。这特别需要天然产物、天然药物研究工作者通力合作，开发新药物。
§26 科里与计算机模拟技术
伊利亚斯.詹姆士.科里，美国有机化学家。由于其在有机合成的理论和方法学方面的贡献，1990年荣获诺贝尔化学奖。
科里从50年代后期开始从事有机合成的研究工作，30多年来他和他的许多协作者合成了几百个重要的天然产物。这些天然产物的化学结构都比较复杂，而且越到后来，合成的目标化合物结构越复杂，合成的难度也越大。1967年他提出了具有严格逻辑性的“逆合成分析原理”，根据这一原理将要合成的目标分子，按可再结合的原则，在合适的键上进行分割，使之成为合理、较简单的和较易得到的较小起始反应物分子。然后反过来将找到的这些小分子或等价物按一定的顺序和立体方式逐个地通过合成反应再结合起来，并经过必要的修饰，而得到所要合成的目标化合物。1969年他和他的学生卫普克把“逆合成分析原理”编制了第一个计算机辅助有机合成路线设计的程序OCSS(有机化学合成模拟)。后来，世界各地许多大学和科研单位的化学家受他的启发，以这个OCSS程序为基础，开发了许多新的程序，编制了若干软件，掀起了一股合成化学计算机辅助设计的潮流，使合成化学进入到一个崭新的天地。
最近几年，由计算机参与的能够模拟真实分子体系的结构与行为的方法，在学术界与工业界引起了很大的反响。这个新的领域就是“分子模拟”。
分子模拟是用电脑以原子水平的分子模型来模拟分子的结构与行为，进而模拟分子体系的各种物理与化学性质。分子模拟法不但可以模拟分子的静态结构，也可以模拟分子的动态行为，如分子链的弯曲运动、分子间氢键的缔合与解缔行为、分子在表面的吸附行为、以及分子的扩散等。目前，科学家要合成出一种具有使用价值的分子物质，大约要在5万种新合成的物质中才能得到一种，其它则是无使用价值的“废物”。如果通过分子模拟，科学家就可在屏幕上方便地筛选出“想要”得到的分子。
如高强度的高分子新材料在航天、国防、交通等工业领域里非常重要，它的设计与研制是科技领域中的重要课题。在新材料的分子设计中，材料科学家提出的改进方案，如改变分子键上的原子等，都可以通过分子模拟对其最终的力学性能进行判断。很明显，在屏幕上合成这些高分子之快，鉴定结构之方便，确定力学模量之可靠，为我们提供了一个新的设计高分子材料的有力工具。
在石油化工的水系统中，结垢是常见的问题，根据不同水质而采用不同的除垢剂及使用高效率的除垢剂是必要的。由于实验手段的限制，人们尚不能看到除垢剂如何起作用，因此，在除垢剂的设计上仍然凭经验，难以做到有的放矢。分子模拟技术以它对分子的结构、分子间相互作用与运动行为的精确描述，以及清晰的图像、动画的显示，而成为解决此类问题的有效方法。除垢剂的功能是阻止、破坏结垢分子形成晶体的过程，在计算机屏幕上进行这类模拟过程，不但能够认识除垢剂在分子水平上的除垢机理，而且可以在合成新除垢剂前了解有哪些化学结构的分子能够嵌入结垢晶格表面，为合成最有效的除垢剂提供了数据。
由于分子模拟的发展突飞猛进，并显示出不同于理论方法和实验方法所能提供的结果，它越来越受到重视与欢迎。如果说科里的有机化学合成模拟促进了药物的合成，使目前在有机合成领域里计算机辅助设计成为必不可少的重要工具这一现实。那么，现在分子模拟法的兴起，它必将成为二十一世纪材料科学领域科研与生产的主力军。
另据报载刚刚战胜国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫的“深蓝”超级计算机将参与新型抗癌药物的研制。科学家将在这台超级计算机上模拟出组成新药的各种化合物及要治疗的疾病，从而不必占用昂贵的实验室和时间了，届时只要一天就能确定一种新药的药效。
§27 壳聚糖吸附胆固醇
高脂血症治疗新进展
血清中胆固醇水平高是冠心病等疾病的重要原因。大量研究表明，用吸附法降低血清中胆固醇水平可延缓甚至逆转动脉粥样硬化斑块的发展。在当前吸附法治疗高脂血症的推广应用中，所用吸附剂不是价格过于昂贵就是性能不稳定，很难应用于临床。壳聚糖具有优良的血液相容性和吸附性，用作胆固醇吸附剂正克服了上述缺点。
实验发现：壳聚糖对胆固醇的吸附与壳聚糖脱已酰化程度、分子量有密切关系。实验结果表明：随壳聚糖脱已酰化度提高，壳聚糖对胆固醇吸附量也提高，当壳聚糖分子量为53-54万时，吸附量达到最大值，吸附量还跟壳聚糖形态有关，壳聚糖粉末粒径越小越利于吸附。
§28 可分解的塑料
形形色色的塑料制品极大地丰富了人们的生活，但废弃的塑料在自然界里的分解速度很慢，要完全分解得几十年的时间。因而，塑料在改善了人们生活质量的同时也给人类带来了一个恼人的问题--垃圾问题。仅美国，每年就要抛弃几百万吨的废旧塑料。
为了妥善地解决塑料垃圾的难题，化学家们正在改变着塑料本身的结构，以便废弃的塑料在不太长的时间里完全分解。目前，可分解的塑料有两种类型。一类是光分解类型，这一类塑料在制造过程中，其高分子链上每隔一定的距离就被添加了光敏基团。这样的塑料在人工光线的照射下是安全的、稳定的，但是在太阳光（含有紫外线）的照射下，光敏基团就能吸收足够的能量而使高分子链在此断裂，从而使塑料得以分解。另一类是生物可分解塑料，这一类可分解的塑料是在高分子链上引入一些基团，以便空气、土壤中的微生物能使高分子长链断裂为碎片，进而将其完全分解。目前，这类塑料主要是淀粉基生物可分解塑料。现在，有些化学家正在研制非淀粉基生物可分解塑料。如，已制成了乳酸基生物可分解塑料、多糖基的天然塑料。乳酸基塑料是以土豆等副食品废料为原料的，这些废料中多糖的含量很高，经过处理后，多糖先转换为葡萄糖，最后变成乳酸，乳酸再经聚合便可制得乳酸基塑料。这种塑料不但成本低而且很容易处理，如可以烧掉（不产生有毒气体）或加以回收再利用（不会对循环制品造成任何污染），当然，若废弃，也很容易被微生物分解。多糖基天然塑料是从一种类似淀粉的化合物中提炼加工而成的，这种化合物就存在于一些天然物质，如玉米、蟹壳中。这种天然塑料可在一个月内分解。
化学家们还制出了生化聚合塑料，这种塑料是天然细菌的末端产品。它们能被土壤里的微生物在短期内分解。
可以相信，一旦这些可分解的塑料大量替代现在使用的塑料，那么塑料垃圾造成的环境污染必将得到完善的解决。
§29 来自稻田的甲烷
据C&ENOct.7,1996,p10报道,设在菲律宾的国际水稻研究所(IRRI)的科学家Lantin指出,甲烷是一种效果甚过二氧化碳的温室效应气体,每年它向大气的释放量为5亿吨,而20%来自稻田。稻田有机物的无氧分解生成的甲烷约90%通过水稻的根、茎、叶向大气释放。其余的则被从水稻根部扩散的氧氧化成二氧化碳。甲烷在大气中的浓度远小于二氧化碳，但是其致暖效应比二氧化碳大30倍。甲烷在大气中的滞留时间也较长。它对大气，对对流层的臭氧、羟基和一氧化碳的水平均有影响。因此，该研究所认为应当致力于研究培植较少向大气释放甲烷的水稻品种或栽培技术。
在随后于10月28日出版的该杂志上则登载了美国加里福尼亚大学的RalphCicerone的信件,作者首先指出,甲烷在大气中的寿命比二氧化碳短；作者又指出,据最近资料,日本的土壤化学家K.Yagi和K.Minami的统计,全世界稻田向大气释放的甲烷的量只有Lantin给出的数据的一半。而且，田间实验告诉我们，稻田释放甲烷的量受诸多因素的制约，如向土壤添加的有机物，水稻生长期内水的管理，土壤的种类，水稻输送甲烷的机制等等。
附注：在较早的文献里还报道过白蚁或非洲草原蚁群也会向大气释放大量甲烷。
附带可以指出，与甲烷问题相似的还有稻田释放氮氧化物的问题。水稻研究所正在研究如何使水稻自身具有固氮能力而减少使用氮肥的问题。其实，所有农作物都存在因施用过多氮肥而使水体和大气难免受到氮化合物污染。释放到大气中的氮氧化物同样是一种改变大气温度的重要原因。
§30 耐辐射纤维增强塑料
日本原子力研究所高崎辐射化学研究所与三井建筑公司协作研制出一种氨化铝纤维增强环氧塑料。这种新塑料的耐辐射性能是传统产品的30-50倍。它还能耐10兆戈瑞辐射,是钢筋的3倍。
新的材料是在研究核聚变反应堆的混凝土建筑屏蔽时制出的。这是一种由氨化铝纤维编成的带,然后再灌注环氧树脂。它的耐辐射性是用Teboraglicgdil-二亚氨基-二苯基乙烷芳香剂和抗辐射的固化剂制的环氧树脂增强的。通过添加氧化苯乙烯又进一步提高了材料的施工性能。
这种纤维由于很轻而且非常坚固,所以可作为一种新的、安全的、可节省劳动力的建筑方法使用。例如,它可用来代替加固混凝土的钢筋。此外,由于新塑料具有良好的绝缘性,所以还可以在使用混凝土的建筑设施中使用,以保护计算机和其他电子设备,防范闪电和其他电脉冲的袭击。将来还可以用它保护线性马达机车和超导蓄电设施不受到电磁场的破坏。
§31 农作物将告别化学杀虫剂
最近，EDENBioscience公司开发成功了一种新的农作物生产和保护技术。这种新的技术将能够让农作物提高产量，并且使得其更清洁，更有利于人体健康。
EDENBioscience公司利用该技术开发的第一种应用产品是一种发声的产品，叫做——Messenger(R)。它给农作物种植者提供了一种有效的新工具，它能够让种植者控制农作物的生长，使其很少生病，提高产量，这种工具还能杀灭害虫，其中包括极小的线虫类害虫。
这样，农作物种植者就可以减少或者不用对环境有害的化学杀虫剂，从而降低对环境的污染，也提高了农作物的产量，而生产出来的产品又更将康。
目前，该公司正在为这种新产品申请销售许可证。而美国环境保护署将在几周内给这种新的产品完成注册登记。
§32 农作物生长电脑模拟技术
民以食为天。自古以来，人类都是“面朝黄土背朝天”，辛辛苦苦地在田里耕作，日复一日，年复一年。如果人们运用电脑技术，对农作物的生长过程和结构进行三维模拟，使小麦的整个生长周期被浓缩在不到一分钟里，使植物按照人们的意愿“随心所欲”地生长，这将是农业生产上的一次革命。
我们知道农作物的生长周期比较长，影响农作物生长的因素也很多。自然环境、气候、虫害，甚至农作物自身的形状及芽、叶、茎、花都会影响农作物的果实。以前人们对农作物的研究都是在田里或在实验室内，方法也比较陈旧且时间较长。我国是一个农业大国，农业在国民经济中占有十分重要的地位，使用电脑研究农作物是保证我国在农业生产保持高竞争力的不可缺少的手段。
在电脑上模拟农作物的生长过程不同于一般的动画制作，它的根本目的在于利用现代化高科技工具进行科学研究。如科学家们已搞出了一个名为“根茎图”的根生长通用模式软件，制作了一系列复杂而又写实逼真的电脑植物图画。他们研究根梢怎样穿出土壤、旁根何时从哪里发出、有多少数量的氮进入植物体内最合适等。这项研究成果最终也许可以帮助农民决定在何处、何时、以何种浓度施何种肥料。同时，研究人员希望将根与茎的生长模式结合起来，以形成整个虚拟植物的模式并建立虚拟植物实验室。研究人员们在虚拟植物实验室里开发软件，详细地描绘任何植物的生长过程，试图解决一些“如果怎样，就会怎样”的问题。
随着科学的发展，将来如果能按电脑模拟的结果培育出或用基因工程技术繁殖出一个新型、真实的人造植物来，相信这种作物完全能与具有最理想性状的虚拟作物相媲美。专家们预言：利用电脑模拟作物的结构及生长过程，其前景是令人振奋的。
§33 铅污染及无铅汽油
从97年6月1日起，北京和上海逐步禁止出售含铅汽油，这无疑是我国在大力发展经济的同时，注重环境保护的又一重大举措．那么缘何停售含铅汽油 这要从铅的污染谈起．
铅(Pb)，是一种蓝白色的重金属元素是重要的工业原料，广泛运用于冶炼、印刷、焊接、陶瓷、橡胶和涂料、油漆、杀虫剂及机动车燃料中．目前，全世界每年约消耗400万吨铅．铅是一种有用又有毒的元素，它既为人类服务又毒害、摧残着人类．
二十世纪八十年代以来，随着汽车的增加和含铅汽油的大量使用，汽车排铅正成为城市铅污染的主要来源，从1985～1995年的10年之间，我国累计有15813吨铅排人大气、水体等自然环境中，并且主要集中在大城市．调查显示，北京市大气中的铅80％来自于汽车尾气．汽车尾气中的烷基铅则来自于汽油添加剂-四乙基铅．四乙基铅是无色油状液体，略具苹果香味，沸点低，极易挥发．汽油中加入四乙基铅后不仅提高了汽油的抗爆指数，还降低了生产成本．汽车行驶中有25～75％的四乙基铅排人空气，通常汽车尾气中，含铅量达20～50g／m3，最高可达到100g／m3．除通过大气被人体吸收外，还能污染水源、土壤，通过饮水、进食的途径进入人体．铅进入人体后，除部分通过粪便、汗液、头发排泄外，大部分沉淀于骨髓，溶化到血液中，损害骨髓造血系统，大脑神经系统和泌尿系统及生殖器官等．铅能阻碍血液的合成，导致贫血，出现头痛、眩晕、乏力、困倦、便秘和肢体酸痛等症状，有的口中还有金属味；另外动脉硬化、消化道溃疡和眼底出血等也与铅污染有关．儿童还伴有智力发育障碍，注意力不集中、多动而兴奋，行为异常，智力低下和学习成绩差等，这是因为铅进入人体后通过血液侵入大脑神经组织，使营养物质和氧气供应不足，造成脑组织损伤所致，严重者还可能会导致终身残疾．
汽车尾气已经成为人类健康的一大公害．70年代以后，世界各国尤其是工业化国家越来越严格地限制使用含铅汽油，被誉为汽车"绿色食品"的无铅汽油开始得到广泛应用．无铅汽油一般是加入了甲基叔丁基醚[CH3OC(CH3)3]作为高辛烷值组份．这种组份沸点较低，可以改善汽油的蒸发性能，对汽车的启动、加速以及减少发动机活塞磨损和耗油量．
1972年12月，美国宣布了开始实施逐步淘汰含铅汽油的战略，到1996年1月l日，美国已实现全面禁止含铅汽油．日本是世界上实现汽油无铅化最早最彻底的国家．早在1985年，就实现了普通汽油无铅化，1987年以后，普通和优级汽油产品己全部实现无铅化．整个欧州联盟无铅汽油市场占有率已达60％，新加坡、马来西亚等亚太国家和地区均宣布：到2000年将全部实现汽油无铅化．
我国对无铅汽油的推广使用也很重视．从1993年起在部分机动车辆试用无铅汽油，结果表明使用无铅汽油不存在技术问题．继北京之后，上海、广州、天津、西安、深圳等城市及其它重要经济特区和旅游区也已实施汽油无铅化，有关部门更制定了20O0年全国全面实现汽油无铅化的详细的年度计划．为了使催化裂化装置可直接生产无铅90＃普通汽油，我国开发了提高汽油辛烷值的催化裂化剂和辛烷值助剂，已实现了工业应用．据有关资料介绍：我国原油加工能力已达2.2亿吨，无铅汽油的生产已占汽油总量的60%。
汽油无铅化，是人类生存、环境保护的必然趋势，也是提高效率，节约能源的一大重要举措．我国是个燃料消耗大国，要实现这种转变任重而道远。
§34 前景广阔的磁化学
磁化学是自60年代末发展起来的一门新兴学科。20世纪以来，科学家对物质结构的研究深入到原子内部，发现原子内部也是一个小小的磁场。电子围绕着原子核旋转，原子核自身也在旋转，都会产生磁场，这些微观的磁场为人类了解物质的化学结构提供了有效的途径。早在本世纪20年代就曾有人研究过磁场对化学反应的作用，然而直到60年代末人们发现了化学反应中原子核和电子的自旋极化现象后之后，磁场作用与化学反应的内在联系才被揭示出来。此后，关于磁场对化学反应影响的研究广泛展开，并创立了一门新的学说──磁动力化学。
在80年代以前，磁动力化学作为一门新的学科尚处于萌芽阶段，研究者主要立足于小分子有机物反应，对磁动力化学的基本原理进行研究。这些研究使磁化学的领域大大地拓宽了，原有的磁化学只是一门研究物质结构的学科，而磁动力化学则可以直接应用于化学产品的合成。像电化学、光化学一样，包含磁动力化学在内的磁化学是一门可以与工业生产紧密结合的学科，目前已在化工、环保、建材、生物技术、医药产品等领域显示出广泛的应用前景。
1980年，一位日本学者成功地将磁化学方法应用于高分子材料合成，进行了磁场作用下的苯乙烯乳液聚合，实现了磁化学研究的突破性进展，标明磁化学的研究具有重大的实用价值。此后短短的十余年间，各种关于磁场条件下的高分子化学反应的报道相继出现，高分子磁化学研究取得了丰硕的成果。有关报道已证实，磁场的作用就像温度、压力以及射线一样，可以对高分子聚合反应产生重要影响。在外加磁场作用下实施的一些自由基聚合反应，所得的高聚物产率和分子量比没有磁场作用时要高，高聚物的立体规整度、热性能等也会由于磁场的作用而得到控制。如液晶聚合物单体在磁场作用下聚合，可形成高度取向的液晶高聚物。已研究过的在磁场条件下聚合的高聚物体系包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈等。
磁化学方法还可用于基本有机合成，用来控制反应的路径，从而有选择地获取所需的产物，目前已在医药产品开发等领域获得应用。磁化学还可以用于环境保护、治理污水等。此外，国内以中医理论为基础，运用磁生物效应而发展起来的磁疗法，近年来已在临床中获得大量应用，为配合磁疗研究，国内医学界对磁生物化学进行了大量研究。这方面的研究成果，也构成了磁化学的重要组成部分。
磁化学在这些领域上所取得的突破性进展标志着这门学科从理论研究到实际应用的巨大转折。可以预见，磁化学将像电化学、光化学一样，在化工领域发挥作用。
§35 全球变暖使北极臭氧层变薄
一项名为“拯救”的研究北极平流层臭氧空洞的行动正在展开。这是一个国际性大课题，来自加拿大、欧洲、俄罗斯、美国的200多名科学家参加了该项目。他们在地面上施放飞艇、气球及卫星，来研究距地面13英里的北极平流层中臭氧的情况。
今年他们已完成了一些数据测量工作，结果使他们吃惊：在温室气体的作用下，北极臭氧层正在变薄！
美国科罗拉多大学的学者图恩解释说，臭氧的消失与云层有直接关系。在没有云层的情况下，平流层中的发泡剂氟里昂和灭火剂哈龙的消耗臭氧的作用十分有限。目前，北极冬季的平流层已经很温暖，这在理论上使云层的存在时间变短，这应该是有利于臭氧层的保护的。
但温室效应却改变了上述趋势：温室气体能够使地球表面温度增高，但对平流层却有着冷却的作用，这使得云层有了较多的存在时间。在这段时间里，进入平流层的氟里昂在紫外线作用下，释放出氯原子，氯原子马上和臭氧发生连锁反应，形成氧原子，一个氯原子可以破坏10万个臭氧分子，这对臭氧层破坏极大。
“拯救”计划的一位项目主任米切尔·库里洛担忧地说，旨在保护臭氧层的《蒙特利尔议定书》规定了氟里昂等消耗臭氧层物质的淘汰进程，使人们看到了臭氧层恢复的曙光。但全球变暖使北极平流层云层增多，却是始料未及的，这会影响北半球臭氧层的恢复进程。
在未来5年内，科学家将在卫星上装载更新的探测设备，进一步监视北极臭氧空洞及地球生态系统带来的灾害。
§36 人造骨使用的新材料
日本科技厅一家国家材料研究所研制出一种由陶瓷和有机物混合的、适合作为人造骨使用的新材料。据|说这种材料的硬度适中,接近于真的骨骼,而且它还不会损坏有机骨骼,当植入人体后,可以让真骨在其周围生长。该所和东京医疗与牙科大学现正协作进行动物实验,希望能在三年后把这种材料投入市场。
一般由金属或陶瓷制的人造骨多数都有一些缺点:其硬度与有机骨不同、化学性质不稳定、离子会流出使患者痛苦以及骨儒没有传导能力。这给病人带来极大痛苦,其中包括需要动几次手术。在这种情况下,该所开始研究制造一种新的没有免疫原性和毒性的、易于用低成本合成的材料,这种材料应能促进骨倍组织的再生.
磷酸三钙一一种陶瓷一是由直径5-10微米的微粒构成。在180℃下把它和聚交醋酸共聚物混合并固化。陶瓷的表面离子和共聚物的官能团结合形成一种弹性模量几乎和真骨相同的物质。
预计这种材料至少有三种临床用途:首先,它可以用作人造骨植入在事故中受伤或因疾病造成的骨船中有缺陷的部位;经过一段时间以后它会自然变成有机骨。其次,它可以用作牙齿材料,再生出因年长而退化了的齿跟骨组织。第三,它可以用作供治病用的给药系统,当与药物混合后,它能够激活细胞,帮助这些细胞恰当发挥作用。
§37 日本开发出可保存上千年的纸张
据日本王子制纸公司日前发布的新产品信息说，这家公司最近开发出一种高级纸，能够保存１０００年之久而不老化变质。
含有残留木质素的普通纸极易受到酸性气体的腐蚀而老化，而优质纸在数十年之后也会老化变质。
王子制纸公司使用一种特殊的药品，对纸浆进行两次漂白，大大减少了木质素的残留量，从而防止了纸张的老化，并且提高了纸的洁白程度。用它书写或印刷学术论文、年鉴、辞典等，基本上能够保存上千年而不老化褪色。
§38 沙子-未来的石油
目前汽油价格不断上涨，是所有的碳化合物(石油、煤和天然气)开始耗尽的首批迹象.不管石油藏量还够人类使用40年还是100多年.碳作为能源供应者的时代在人类历史巾将只是一个短短的篇章.硅的数量无限
同碳一样.硅也与氧气一起“燃烧”.但是,地球上实际存在的硅(化学结合)数量无限.除了氧气之外,硅是地球表层最常见的元素,因为普通沙粒型都有硅.如果能够成功地以合适的成本把银光闪闪的硅用做产生能量的物质,那么人类将摆脱对资源用尽的-切忧虑。
硅作为产生能量的物质.甚至可能比石油和煤还多.与碳不同.硅也可以同氮一起燃烧.在大自然里没有纯硅,它都是以化学方式结合的.大多与氧结合。二氧化硅与通常的石英砂和石英岩没有什么不同.地壳的四分之三是由这种物质组成的地球表层二氧化硅多的原因很简单:几乎没有其他化学化合物像硅和氧的化合那么坚固.因此,要把这两种元素分开需要很多能量.但是,为把这两种元素分开所需的能量不会丢失.硅里蕴藏着能量.纯硅将成为-种带有与碳相同的能源密度的电池:一磅硅产生的能量与一磅碳产生的能量大致相当.
随时都可以通过使硅与氧或者氮在-起燃烧的方式，使硅中所含有的化学能量重新释放出来.硅在开辟一种受时间限的地储存能源和安全地运送能源的新方法。燃烧时不产废气
硅燃烧时不产生废气.如果硅与氧结合，硅会还原,变成无害的沙子.但如今在获取这种金属时.还需要煤作为反应伙伴.因此，在获取硅时也会产生二氧化碳。法兰克福大学的无机化学教授奥纳寄希望于开发把污染环境的气体从废气中过滤出来的技术.根据接新的看法.可以使固体二氧化碳转变为甲醇,甲醇是可能的汽油替代物.从中期来看,找到不排放二氧化碳的解决办法是可以想象的:通过生物技术方式或者借助电解.卡尔斯鲁厄大学汽车制造研究所的赫布斯特就寄希望于借助电解.安全的最佳燃料
从安全的角度来说,硅是最佳的燃料.例如,与铀燃料棒不同,硅在运输时不需要安全容器;也不像氢那样需要高压油箱.这种能源物质可以简单地用卡车装运.在运输硅时,驾驶员甚至可以吸烟.用燃烧着的烟不能点燃碎硅片,甚至用切割烧嘴也能点燃碎硅片.
运输硅的船只沉没后,不会像油船那样发生灾难.在船只破损时，运载的硅会简单地下沉，然后随着时间的推移在海底重新转变成沙子。
但是,应该先发展燃烧硅的发电厂。硅的大多数能量将与纯氧一起燃烧时释放出来。尽管如此，奥纳教授仍过多地寄希望硅与氮的反应。因为在与氮反应时,除了热量之外还会产生一系列很有经济价值的产品。这位化学家说:从纷济角度来看,我们可以借助氮使沙子变成金子。
反应堆的“灰烬”成分除了沙子之外主要是硅氮化物.硅氮化物无毒，可用于制造非常坚硬和如今非常昂贵的瓷器。工业上需要这种物质作为材料的涂层，使它们不怕刮、不怕潮湿、不怕火或酸.
此外，可以毫无问题地使硅氮化物变成生产氮化肥的基本原料氨。这将为生产这种植物养料开辟一条全新的道路。
但如果用硅大量石油或天然气，那么，产生的氨会大大超过生产化肥所需的数量，但这种刺鼻的气体还含有一部分能量，它会燃烧。奥纳教授还看到-种更令人惊异的用途:氨也可以充当汽车燃料电池的氢供应者。
§39 石棉肺
石棉是一种应用相当广泛的建筑材料，由于它耐高温、耐酸碱及绝缘性好，常被用来作为建筑、防火、隔热材料，如充当地坪、天花板、墙壁的填充物等。
石棉是纤维状镁、铁、钙、钠的硅酸盐矿物的总称，不同产地的石棉组成成分的含量有所不同，有的还含有氧化铅等。它为黄绿色或白色，分裂成絮状时为白色，有丝绢的光泽，纤维富有弹性。根据化学成分和晶体结构，主要可分为温石棉和青石棉两类。温石棉是镁的硅酸盐，纤维强度和挠性较大，纤维较长的可用于纺织防火用品和滤布等；纤维较短的或粉状的可用于制水泥制品、石棉保温材料和绝缘材料等。青石棉包括镁、铁、钙、钠的硅酸盐，一般性脆，不适于纺织，但耐酸、碱性能较好，用作过滤介质、油漆填充物，也用于制绝缘材料和石棉水泥制品等。我国石棉产量丰富，石棉制品在工业及民用建筑方面广为运用，其造成的危害也越来越明显。目前，世界上已有不少国家禁止石棉的生产，因为石棉纤维可导致矽肺及肺癌。在美国，每年有近一万人死于与石棉有关的癌症，我国目前还未见总体情况报导。
现已证实，石棉的危害主要是由于石棉制品天长日久受到破坏其纤维散布到室内空气中，而人长期生活其间，大量石棉纤维入肺，导致肺功能受到损坏，使人发病，一般在较高浓度下为7-9年，在较低浓下为15-20年。病初表现为气短、胸痛、咳嗽。晚期患者表现为食欲减退、体重减轻、体力衰弱、盗汗等。患者还常伴有轻重不同的神经衰弱症，如失眠、疲倦、烦躁、易怒等。当含有硅的石棉纤维进入肺部时，硅粉能够杀死巨噬细胞，经常性吸入石棉纤维者就会造成矽肺病，重者还会并发肺癌。
因此，当建筑物中的石棉制品受到损坏时，应及时修缮或拆除，拆除的石棉不能存放室内，应埋在经过特许的地方。
§40 说说导电性塑料
可以使信息社会的梦想成真
在塑料中添加某种杂质，绝缘的塑料就具有了像金属那样的导电性。这一发现使白川英树获得了今年的诺贝尔化学奖。这项技术的研究已进入了实用化阶段,人们的许多梦想都会因它而成为现实;
筑波大学名誉教授白川英树(64岁)是第二个获得诺贝尔化学奖的日本人.他的获奖理由是“发现并开发出了导电性塑料”。他使被认为是绝缘体的塑料具有像金属那样的导电性.因此赢得了好评.以这一发现为契机.我们将推进支撑信息技术社会的电子零件的开发.笔记本电脑也许有一天可以装人手表中.本文介绍一下导电性塑料的原理、应用实例及其发展前景.
“服用兴奋剂”
1977年,白川教授等人发现，在名为聚乙快的塑料中添加碘这一杂质后，聚乙快便像金属那样具有导电性.
聚乙快具有导电性，关键是塑料的结构和碘这一杂质在起作用.聚乙快是由碳原子和氢原子组成的.碳原子具有可与其他原子结合的4个电子.聚乙快中的碳原子,利用两个电子与旁边的碳原子结合(双重结合).另一个电子与相反方向的碳原子结合(单一结合),剩下的一个电子与氧原子结合.聚乙快就是由无数个这种结构组成的.
与普通的塑料相比.碳原子由双重结合和单一结合交替组成的塑料,具有电子容易流动的性质,如果在其中加入碘等杂质，电子就会被杂质吸引，电子原来所在的位置就会出现空洞.于是,其他电子先后流动起来.以弥补这个空洞，从而产生了电流.
与白川教授--起进行研究的筑波大学教授赤木和夫指出:“杂质虽然不会改变塑料的结构，但使电子处于兴奋状态.从而形成电流。在体育比赛中，运动员利用药物来提高成绩的行为叫做服用兴奋剂.我们把在塑料中添加杂质使其具有导电性的行为,亦称为“服用兴奋剂”。
实用化阶段
与金属相比,塑料的特点是容易加工,重量轻.白川教授等人的发现推动了导电性塑料的研究.现已开发出数十种这类塑料.近几年.导电性塑料的研究进入了实用化阶段.
1990年，松下通信工业公司高级工程师工藤康夫等人,利用导电性塑料代替在电路中具有蓄电作用的液体电容器电解质,成功地使电路的电阻降低到百分之一以下.
电阻小可以节电.也可以适应电信号的迅速变化.为此.在实现个人电脑小型化和高速化方面.导电性塑料的需求量正在扩大.日本国内的市场规模现在是每年1000亿曰元,预计5年后将翻一番.
佳娜宝公司1989年开发的导电性塑料电池,扩大了其在移动电话电池市场的份额.这是因为，追求轻巧的移动电话市场,需要比用镍和铅等重金属制作的传统型电池更轻的电池.佳挪宝公司强调:“与重金属相比.使用导电性塑料更有利于保护环境”。
人们期待开法出通电后可以发光的导电性塑料，这种材料今后会大有市场.
先锋音像设备公司没有利用导电位塑料,但根据导电性塑料的原理.于1997年开发出新型显示器.并且开始应用到汽车音响中.以往的液晶本身并不发光.是从后面照射光线来显示画面.这种显示器的画面切换速度比液晶提高了近1000倍,因此非常清晰.
分子大小的电路
白川教授开发出的聚乙快,具有碳原子直线结合的链式结构.而赤木教授则成功地合成了具有螺旋状链式结构的聚乙快.
如果使具有导电性的物质呈螺旋状，就可以制成电子零件中不可缺少的线圈和电磁铁.精密地加工螺旋状的聚乙快.还可以制成分子大小的线圈和电磁铁.
此外,研究人员正在利用导电性塑料制作分子大小的电路.进行作为计算机计算基础的二进位制的研究.
赤木教授满怀憧憬地说:“如果能把这些要素组合在一起,我们也许就可以像瑞典皇家科学院所说的那样.把高性能的计算机装入手表中”。
§41 塑料芯片
剑桥在如今(2000年)制造塑料芯片的竞争中领先一步。这是一场激烈的商业竞争,但这场竞赛也许源自于科幻小说.在抢先实现塑料芯片商业化的竞争中.剑桥大学的科学家看上去稍稍领先了一步-他们组建了一个新公司,希望证明制造集成电路几乎可以像印刷彩色杂志一样容易.
剑桥科学家组建的塑料逻辑公司(PlasticLogic)打算使用类似于工业用喷墨打印机的设备,把碳基材料的微小颗粒啧射到芯片的基底上.从而形成几乎全部都是由塑料制成的精密的半导体装置.假如塑料微芯片不需要像硅芯片那样相对较高的制造成本的话.它们可能成为使用集成电路的产品的组成部分.
自从50年前,人们发明集成电路以来.微芯片的年产值已经增加到大约2000亿美元〈合1428亿英镑).几乎所有的芯片都是用硅制成的.而把硅转化成半导体形式需要采用成本高昂的光刻技术和真空加工过程.
大约15年前,科学家开始考虑用塑料代替硅.塑料不仅便宜.而且在理论上它也更容易被加工成适合使用的电路.科学家在20世纪70年代后期取得了一项突破,他们发现了让先前被认为是绝缘体的塑料变得能够导电的方法.在过去10年时间里,研究人员又迈进了-步.他们找到了通过在特定位置改变塑料的物理和化学特性来影响塑料传导电子(或阻止电子流动}程度的方法.
如果要想让塑料来替代硅成为半导体原料的话,这种对塑料导电特性的“微调”---比如说在精确控制的位置添加特殊的化学物质--是十分重要的.
人们考虑用来制作微芯片的塑料材料跟聚乙烯等传统概念上的塑料完全不是一回事.它们是诸如聚噻吩和寡噻吩等新型聚合物家族的成员.
在芯片基底上铺上一层层塑料材料以制成半导体装置的过程，可以利用类似于工业印刷的相对直接的工艺来完成.这种技术类似于丝网印刷（即化学材料是通过微型栅格噻吩喷到基底上的）或喷墨印刷.在后一种方法中,可溶性的有机化合物通过高度精确的喷嘴直接喷射到目标上.最新技术的喷墨打印机能达到大约25微米的打印精度--虽然这与最新的微处理器所需的0.2微米的精确度还差得很远，但对某些种类的半导体元件来说已经足够用了.不管今后会发生什么事情，塑料逻辑公司可能已经树立起了一个重要的标志.它标志着一个新产业的诞生.
§42 伟哥
伟哥又名威尔钢，美国辉瑞公司新近用化学方法合成而偶然发现的新药，口服后能免除因体内NO生成不足而引起阳萎。属处方药物，必须在医生允许下对确有必要使用的患者才可使用。有报道自用此药以来发生过有可能因服药引起的死亡事故200例。最近，英国卫生署向英国政府提出建议，只允许伟哥处方用于因前列腺手术、盆腔手术、脊柱受损、糖尿病、多发性硬化症及单纯遗传性神经疾病引起阳萎症的患者。以上患者将得到4.86英磅一片的伟哥，而市售伟哥每片为12英磅。
§43 未来能源在海底
越来越多的科学家相信，未来洁净能源的最大一部分也许藏在海底,以冰冷的能够燃烧的冰块晶体形式存在。
当科学家们想到能源,浮现在脑海中的常常是燃烧和火焰.而不是冰块.
火焰和冰块也许是一对风马牛不相及的组合.但是越来越多的科学家相信,未来洁净能源的最大一部分也许藏在海底,以冰冷的能够燃烧的冰块晶体形式存在.科学家认为,这种称为水合甲烷的物质大量沉积在大陆架的边缘.有机沉淀物在这个压力巨大而且温度寒冷的地方存在了数百万年.初步证据表明,这些物质的储备量也许超过了石袖、煤炭和天然气的总和.
最近率领一个考察队前往卡罗来纳近海布莱克海脊进行考察的负责人查尔斯.波尔说,单是这种形成物就含有足够的甲烷满足美国105年的天然气需求.他说:“我们考察的这个海脊位于北美大陆架的边缘,距海面860米,水合甲烷在这个巨大的隆起物中大约占沉积物数量的5%”。
波尔是加利福尼亚州蒙特雷海湾海洋馆研究所的资深科学家.在最近的“海洋钻探计划”中他是领头的两位科学家之一。海洋钻探计划是一个有15年历史的国际合作计划,其目的是探索海床下的神秘世界,
作为最大的一项国际地球科学研究计划.海洋钻探计划有7家国际伙伴参与,代表着20多个国家,其中包括欧洲国家.澳大利亚、中国和日本.与人类“势不两立"
波尔在接受电话采访时说:“人类和水合甲烧常常是势不两立的.在我们能够舒舒服服地观察它们的环境中,它们会很快分解,只有机缘巧合,我们才能看到自然界中的水合甲烷.当你看到它们时.你要找的东西已经消失了”。水合甲烷是19世纪末由石油公司首次在北极的永久冻结带发现的，并且也许只能在北极才能进行商业开采.这是因为生成水合甲烧需要相对低的温度和很高的压力.波尔说:“在零下F40摄氏度左右,能够在海洋表面发现水合甲烷。如果气温为20摄氏度,那么只能在海面下3公里深处才能找到它们。波尔和海洋钻探计划代理主任约翰·法雷尔说,水合甲烷也许可以首先作为“溢流气体”进行商业利用,以此来提高北极,特别是普拉德霍湾地区现有油气井的开采效率.人们越来越兴奋
虽然研究尚处在早期阶段(仅仅是编辑一份世界水合形成物的详细资料也要花数十年时间),但是人们的兴趣越来越大.一些科学家.甚至还有能源部的-些官员认为.大规模的商业开采有可能到2015年就会开始.
如果油气的价格在未来十年之内仍然居高不下,开采计划可能会加速。但是,巨大的环境和技术障碍不容忽视.尽管沼气是一种燃烧起来非常干净的矿物燃料,但是如果未经燃烧就直接排人空气中,它将是一种强效的温室气体,会对世界的气候以及海洋本身产生深远的影响.
谢夫隆国际石油公司的资深科学家阿特-约翰逊提醒说,对这一规模巨大的潜在资源进行商业开采“恐怕还要等上好几年,并且目前还存在很多未知数”。但是他又说:“由于潜力巨大,所以我们不得不重视它.随着天然气的价格持续上涨,人们对这一潜在资源的兴趣将越来越大.现在,我们对这种资源目前只有粗略的认识.它的规模大不大 它是一些规则分布的晶体吗 它藏在沙粒的缝隙之中并且能够流到井眼中吗 甚至它能够进行开采吗 我们目前还不知道”。
这种状况也许会在今后几年里发生改变.日本的陆地矿物燃料资源虽然缺乏,但是其领海中却有可能蕴藏着大量的水合甲烷.约翰逊说,日本人正在大力研究开采的可能性.潜在的全球性能源
海面的温水就足以分解某些水合物.另外,有证据表明天然气沉积是某些水合形成物的基础,在这种情况下有可能在天然气田上打井，把这些气体释放出来,从而降低水合甲烷晶体所受的压力.
单是压力降低,也许就足以使这些晶体分解并且释放出气体.联合海洋研究所的前任主席亚当·詹姆斯最近在国家新闻俱乐部的一次午宴上说,他觉得水合甲镜“有可能成为世界的主要能源”.
但是他提醒说,目前还不清楚以这类形式存在的气体“能否在开采的同时对环境不造成威胁,因为如果这种气体泄漏会变成温室气体”.他还担心开采会造成大陆架边缘动荡,这有可能引发海底塌方,并且可能导致灾难性的海啸.
目前已有证据表明,过去这类气体的大规模自然释放,在某种程度上导致了地球气候的急剧变化.8000年前那场在北欧造成浩劫的大海啸,也是这种气体的释放所致.
另外,已有的海底油气管线也会面临威胁.这些管线也许会提高周围海床的温度,导致气体释放,从而在海底形成巨大的洞穴,这样会造成这些管线断裂,导致具有大规模破坏性的海底泄漏.
那么,这种资源是否会不负众望成为一种能源呢 海洋钻探计划的科学家认为,他们最好还是继续对海底进行研究,尽量多地了解这种神秘的能够燃烧的冰块.这种东西有可能是赐予人类的巨大恩惠,也有可能是巨大的灾祸,或者两者都是.
§44 我国在世界上率先合成高活性抗癌物质
新华社北京５月２１日电虽然起步较晚，但我国科学家"后发先至"，不久前在世界上率先合成出一种抗癌作用异乎寻常的分子。这不仅使在实验室大量合成这种抗癌物质成为可能，为癌症患者带来福音，也表明我国科学家在人工合成抗癌物质领域走在了世界最前沿。
为攻克癌症，世界各国科学家各展神通，试图从自然界分离具有抗癌活性的化合物，以合成抗癌药物。１９９２年，国外科学家从南非的一种庭院观赏植物--虎眼万年青中分离到具有不可思议的强抗癌作用的皂甙类化合物。生理活性筛选实验表明，其体外抗癌活性比现在临床使用的紫杉醇、阿霉素、喜树碱等抗癌药物强十倍甚至百倍。
因单纯的皂甙类化合物很难从自然界中分离获得，化学合成成为大量获取这类抗癌物质的唯一选择。国外科学家相继开展了人工合成工作，但因为合成难度较大而进展缓慢。1９９７年，在导师惠永正和俞飚研究员的指导下，中国科学院上海有机化学研究所邓绍江博士等人也加入人工合成这一抗癌物质的行列。虽然在时间上晚于国际同行，但是我国科学家采取高效的技术路径，克服了种种困难，率先完成了这一分子的全合成工作，一次性合成达２０多毫克。如果直接从天然植物中提取２０毫克，则需要十几公斤的原材料，费时费力费原料。
后发何以先至？"多年来，我们的研究小组已经在皂甙等糖类分子的合成上形成了一整套方法，合成过不少中草药化合物，在世界上处于领先水平，正是这种科研实力奠定了基础。"俞飚解释说。
目前，科学家正在对虎眼万年青皂甙的分子结构进行改造，以期进一步提高其活性，使其更有可能成为抗癌药物。而美国同行则正在利用我国科学家提供的样品进行抗癌机理研究。
§45 洗衣粉助剂三聚磷酸钠及其替代品
合成洗衣粉作为天然肥皂的替代品，诞生于物资极度匮乏的“二战”时期，由于其优良的去污性能，很快风靡全球。合成洗衣粉是由三磷聚酸钠、硅酸钠、烷基苯磺酸钠、荧光增白剂等化工原料合成的。三聚磷酸钠俗称五钠，分子式为Na5P3O10，它是洗衣粉的主要成分，一般占洗衣粉含量的15－25％，因其含量的高低对去污力影响很大，目前绝大多数洗涤剂均使用三聚磷酸钠作为助剂。但由于三聚磷酸钠中的磷是植物的三大营养要素之一，会造成水域的“富营养化”问题，因此寻找比三聚磷酸钠更优越的替代品已成为当务之急。
三磷聚酸钠作为洗衣粉助剂已为人类服务了半个世纪，对清洁人类的生存环境，提高洗衣粉的去污效果起到了巨大的作用：⑴它有螯合高价第三章 中国化学家
§1 蔡馏生
蔡馏生教授生于1902年福建省泉州市人。1924年毕业于燕京大学化学系，1932年在美国芝加哥大学获博士学位。
蔡馏生教授热爱祖国、热爱党、热爱社会主义。半个多世纪以来，特别是建国以来，为中国的教育和科学事业作出了重要贡献。抗日战争期间，宁愿过着清贫的生活，不在日本帝国主义统治下工作。解放战争期间，不满国民党的反动统治，积极支持学生运动。1949年4月，看到祖国即将解放，立即中断在美国的学术工作，毅然回国参加社会主义建设。1952年积极响应党的号召，主动要求到吉林大学的前身——东北人民大学筹建化学系，蔡镏生教授长期担任化学系系主任，在工作中呕心沥血，辛勤耕耘，为化学系的创办、发展和人才培养做出了贡献。
蔡镏生教授专长化学动力学。五十多年来一直从事物理化学领域的研究工作，将近代物理新技术应用于物理化学，取得丰硕成果，促进了我国实验物理化学的发展。他还长期致力于与能源开发有关的催化动力学、光化学的研究，直到晚年仍孜孜不倦地指导中青年教师、科技人员开展太阳能的光化学利用研究工作。
蔡镏生教授于1951年加入中国民主促进会，1982年加入中国共产党。他曾任中国化学会理事、中国民主促进会中央委员、第三、五届全国人大代表以及《化学通报》等学术刊物编委。他学风严谨，为人正直，一生献身于教育事业和科学事业。
§2 蔡伦(约公元63一121)
蔡伦，字敬仲，湖南来阳县人。东汉明帝刘庄年（公元58一75）未，开始在宫掖做事。到汉和帝刘肇即位时，他做了皇帝的侍从宫官，传达诏令，掌管文书，参与军政机密大事。
蔡伦很有才学，敦厚慎重，曾多次"直谏皇帝，指出其过失。后加位尚方令，在汉和帝年间即公元97年，掌管皇宫用的刀、剑等器械，这些器械无不精密、坚固，为后世所效仿。
古时的书是相互间用绳子连接的可记载文字的竹片，纸则采用细薄的丝织品，纸贵书重，很不方便。蔡伦便动脑筋想办法，用树皮、麻头、破布、鱼网等材料制造纸张。公元105年，蔡伦将自造的纸呈给和帝，皇帝很重视。从此，世人部使用这种纸，称之为"蔡侯纸"。
安帝年间（公元114年），和帝的皇后邓太后因蔡伦久侍宫中，封他为龙亭侯。以后，蔡伦在长乐宫中专管皇帝的车马事。公元118年，皇帝见经传文章多不正规，就命刘珍和良史校订经文经书中的谬误，指定蔡伦监管他们的工作。蔡伦受窦后（汉章帝刘旭后）的微辞授意，诬陷安帝祖母宋贵人。太后死后，安帝亲自处理政务，命令蔡伦自己到廷尉处接受处罚。蔡伦蒙受耻辱，遂洗净身体整戴衣冠，自杀而死。
蔡伦的这段生平摘自被后人视为正史的《后汉书》，《后汉书》上的记载成了后人了解研究蔡伦的主要依据，然而《后汉书》是在蔡伦死后由南朝史学家范晔编撰的，相距300多年了，记载是否准确，后人有些怀疑，通过进一步研究，了解到范哗等编写的《后汉书》其大部分原始史料来自刘珍主编的《东观汉记》其中蔡伦传是蔡伦死后30年，东汉桓帝命史官曹寿、延笃为蔡伦立传，收于《东汉观记》。看来这段记载还是可信的。问题是《东仅观记》历经许多朝代，部分内容散失或有残缺，各种辑本内容不完全一样。有的辑本中的《蔡伦传》，对蔡伦造纸一说没有象范哗那么肯定。这就引起后人的种种猜疑。
最早在唐朝，张怀难在《书断》中说："汉兴，有纸代简，至和帝时，蔡伦工为之。"北宋的《负宣野录》中也说"纸，旧亦有之，特蔡伦善造尔，非创也。"北宋的苏易简在《文房四谱》中说："汉初，已有幡纸代简，成帝时有书诏，至后汉元兴，中常侍蔡伦以敝布及鱼网树皮而作之弥工，如蒙括以前已有笔之谓也。"南宋的史绳祖在《学斋拈笔》中也说："纸笔不始于蔡伦蒙括，......但蔡、蒙所造，精于前世则有之，谓纸笔始于此二人，则不可也。"由此可见唐宋以来，确有一些人认为：纸并非始于蔡伦。这一观点到了当代，争论更为激烈。原因是一些出土的新发现为上述观点提供了新的论证。
本世纪以来，我国考古工作者先后发现了十多次古纸出上。其中有1933年在新疆发现的"罗布淖尔纸"1957年在西安灞桥古墓中出土的"灞桥纸"，1973年在甘肃发现的"居延金关纸"，1978年在陕西发现的"扶凤纸"，1979年敦煌出土的"马圈湾纸"。这些出上的纸被一些人认为是西汉麻纸，即在蔡伦以前就有的纸。主要是根据这些材料，一些人认为蔡伦是造纸术的改造者，而不是发明者。另外一些人不同意这一观点，坚持认为蔡伦是造纸术的发明者。其理由如下：
上述古籍中有关"纸非始于蔡沦"的叙说是因为对纸的定义认识模糊，不加辨别地把前汉与后汉两个不同朝代、把丝织"纸"与植物纤维纸两种性质截然不同的"纸"混为一谈所造成的.上述出土的所谓"西汉昧纸"，因为断代不明确，证据不足，迄今仍无"片纸只字"证明它们是西汉麻纸。其次历史文献上也没有任何有关西汉麻纸的记载。
双方争论最集中的是围绕着"灞桥纸"展开的，双方都运用了现代的科技手段对漏桥纸进行了科学的分析。前者认为灞桥纸是现存世界上最早的植物纤维纸；后者认为灞桥纸不是纸，而是一些废旧麻絮、绳头等散乱纤维的堆积物、不适于书写，更谈不上代替帛。
这两种不同的学术观点展开争鸣是正常的，通过学术上的争论，通过考古的新发现，历史上这一悬案终究会清楚的。无论争论的双方情感是多么激动，言语是多么激烈，但是他们都承认蔡伦是中国古代一位杰出的科学家，他在造纸技术的发明或发展上的卓越贡献是不容抹杀的。
不管说蔡伦是造纸术的发明者，还是说他是造纸术的改良者，造纸都是我国的伟大发明，是我国人民对世界文明的伟大贡献，这一历史定论是无可非议的。由于蔡伦的努力，人们掌握了用树皮、麻头、破麻布、旧鱼网等廉价的原料，生产出适于书写的植物纤维纸，并使这种生产技术推广流传开来，这是勿容置疑的蔡伦的重要贡献。后来人们沿用蔡伦生产纸的工艺，采用竹、藤、稻杆等其它原料，生产出形形色色的手抄纸，这是历史的事实。蔡伦总括出来的造纸工艺很快地随着纸张一齐外传了。至迟在公元285年传到了朝鲜，后又传到了日本。大约在唐朝，我国的造纸术传到了阿拉伯，再由阿拉伯传至欧洲，在造纸木的外传中，世界人民部承认这是中国的伟大发明，他们也都知道中国有一个蔡伦在其中作出了卓越的贡献。
§3 陈裕光
陈裕光原籍浙江，1893年生于南京，1915年毕业于金陵大学化学系，次年赴美国哥伦比亚大学攻读有机化学，1922年获博士学位。回国后，1922－1924年任北京师范大学理化学教授、系主任，并曾代理校长职务。1925年到南京任金陵大学化学系教授，1927年起任金陵大学校长，一直到1950年，为金陵大学的建设和发展，作出了贡献。
陈裕光先生对学会工作十分热心，1932年中国化学会在南京成立时，他被推选为首任会长并连任四届，直到1936年。他为中国化学会的创建和发展奠定了良好的基础。1982年九月，中国化学会在南京举行学会成立五十周年纪念大会，陈裕光先生在大会上用中、英文作了热情洋溢的讲话，受到了中外学者的热烈欢迎和赞赏。1985年，化学通讯复刊时，他在医院的病房中为这个刊物的复刊书写了贺词，祝愿复刊后的化学通讯，能为四化建设和人类化学知识的丰富，作出更好更大的贡献。
陈裕光先生毕生热爱祖国、关心祖国的统一和发展。新中国成立前夕，他不同意迁校台湾。后来他曾发起组织金陵大学校友会，沟通国内外特别是海峡两岸校友的联系。1982年，他以九十高龄只身访问美国，向校友们介绍国内情况。近年来，他接待了许多国外和台湾的校友，为祖国的振兴和统一大业鞠躬尽瘁、死而后已。
§4 戴安邦(1901-1999)
生于江苏省丹徒县,1924年毕业于金陵大学化学系。1928年赴美留学，1931年获美国哥伦比亚大学博士学位。同年回国，到母校任教，1933年被聘为金陵大学教授。使中国化学会的发起人之一。
他历任金陵大学化学系主任、理学院院长、南京大学化学系主任、配为化学研究所所长、中国化学会常务历史、江苏省化学化工学会理事长、国家科委化学组成员、国务院学位委员会理学学科评议组成员等职。曾任第三届全国人大代表，第五、六届全国政协委员，第25届国际配位化学会议主席，中国民盟中央委员。1981年当选为中国科学院学部委员。
戴先生是我国老一辈爱国科学家，是我国配位化学的倡导者和奠基人，毕生致力于教育和科学事业。他的“全面化学教育”思想在国内外影响深远。批样了我国几代化学人才，取得了许多重大科研成果，为我国配位化学挤身于国际学术前沿做出了卓越贡献。
戴先生是《化学通报》（前身为《化学》）的创始人并任总编辑达17年，之后一致就任编委和顾问，并捐资设立“《化学通报》优秀论文奖和优秀编审奖”，为《化学通报》的创建和发展做出了重大贡献。
§5 冯新德
冯新德先生1915年10月12日出生于江苏省吴江县同里镇。1937年清华大学化学系毕业获得理学土，1946年公费留学入美国诺脱丹大学化学系，1948年获得博土学位，导师为著名的高分子化学家C．C．普赖斯(Price)教授。
冯先生赴美前，在云南大学、浙江大学等任教。1948年学成归来，任清华大学化学系教授。1952年院系调整至北京大学任化学系教授至今。早在1949年，在清华大学率先讲授高分子化学——聚合反应课，1956年在北京大学建立了中国第一个高分子化学教研室，任主任至1986年。此外，应聘兼任中国科学院化学研究所(1956-1966年)和感光化学研究所(1977至今)研究员；曾当选中国化学会第2O至22届理事，兼高分子委员会副主任；1981年遴选为中国科学院学部委员即院土；1983年受聘为中国石化总公司技术顾问。他还是日本京都大学(1984年)和美国西雅图华盛顿大学(1988至今)客座教授。
冯先生非常重视学术交流工作，他是我国高分子学术刊物创办人之一，历任本刊和《中国高分子科学》英文版主编、以及本刊前身《高分子通讯》中英文版的副主编。他还积极发起和联系国内外的高分子专家组织了多次全国和国际高分子学术会议，促进了国内高分子科学研究迅速发展和国际学术交流，其中1991年受国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)之托，在中国杭州主持召开“烯烃与乙烯类聚合物及功能化—反应、机理与工业应用”国际讨论会，为此主编出版德国大分子化学所属大分子讨论会专刊(MacromolecularSymposia)第63卷(1992年)。
冯先生在其近六十年的教学与科研生涯中，为我国高分子科学事业和培养造就一批高级人才做出了重大贡献，发表论文200余和荣获多项奖励，被誉为我国高分子化学的先驱和奠基者之一。
§6 傅鹰
傅鹰教授祖籍福州，生于1902年1月19日。1919年就读于燕京大学，1922赴美留学，1928年毕业于Michigan大学研究院，获科学博土学位。1929年回国，先后执教于协和医学院、东北大学、青岛大学、重庆大学和厦门大学。1945年再度赴美，继续在Michigan大学研究院工作。傅鹰教授在美国听到中国人民解放军回击英舰挑衅的消息，感到中国人民真正站起来了。1950年欣然偕夫人有机化学家张锦教授回国，先后在北京大学工学院、清华大学、北京石油学院任教。1954年到北京大学化学系主持建立胶体化学教研室，任主任。1955年被推举为中国科学院学部委员。1962年任北京大学副校长。1979年病逝北京。
傅鹰教授热爱教学工作，他的讲课深入浅出，富于启发性。凡听过他讲课的同志，无不为他渊博的知识、严密的逻辑和生动的语言所吸引。他善于掌握和活跃课堂的气氛，并常穿插一些科学典故，使讲授内容在不知不觉中给听者留下了不可磨灭的印象。但很少有人知道他在课堂上的一言一例都是事先经过深思熟虑的。
傅鹰教授曾编写过物理化学、胶体科学、化学热力学、化学动力学和无机化学等多种教材。这些教材内容丰富、结构严谨、文笔流畅，深受读者喜爱。可惜正式出版的只有《化学热力学导论》和《大学普通化学》。他在《化学热力学导论》的序中说：“编写课本既非创作，自不得不借助于前人，编者只在安排取舍之间略抒己见而已。编此书时曾参考诸家著作。移植仿效在在皆是。但编书如造园，一池一阁在拙政园恰到好处，移至狮子林可能只堪刺目；一节一例在甲书可引人入胜，移至乙书可能即味同嚼蜡。若此书中偶有可取，主要应归功于上列诸家；若有错误，点金成铁之咎责在编者。”这些话很值得我们认真学习与思考。
傅鹰教授是中国少数有突出贡献的胶体和表面科学家之一。早在本世纪二十年代至五十年代，傅鹰教授曾长期在美国Michigan大学胶体化学实验室进行表面化学特别是吸附的研究，并曾取得许多重要的结果。例如，发现同系物的吸附规律有时呈现出与Traube规则完全相反的现象；最早设计了利用润湿热测定固体粉末比表面的方法(比BET法早八年)；发展了测定多孔固体比表面的气体吸附热力学方法；开展了一系列液相吸附热力学的研究；发现并确证固体自溶液中的吸附也存在多分子层的情形等等。这些都是国际学术界所公认的，并经常被有关专著、教科书和科学文献所引用。傅鹰教授在科研中勇于开拓，经常指导并鼓励学生去研究新课题。他十分关心胶体化学在国民经济中的应用，曾多次亲临大庆油田、北京油漆厂指导工作。
傅鹰教授是我国著名的化学家，是新中国胶体化学发展的主要奠基人。同时，他又是位坚定的爱国者，是我们党的诤友。傅鹰教授刚正不阿的为人，一丝不苟的治学态度和热心从事化学教育事业的形象，将永远留在化学界后辈的心中。
§7 高济宇
1981年3月，国务院批准中国科学院各学部的委员名单。在化学部的67名学部委员中，就有9名是他的学生。
高济宇教授是河南舞阳人，1902年5月出生，1923年去美留学。当时的中国，虽然号称民国，实际上军阀割据、政治腐败，帝国主义插手瓜分势力范围、内战频发、民不聊生，科学落后、教育落后。中国在世界上没有地位、没有发言权；像一块大肥肉任人宰割。有志之士，纷纷寻找救国救民的真理。先生抱着教育救国、科学救国、发奋图强、振兴中华的良好愿望，远涉重洋才在美国华盛顿州立大学和伊利诺州立大学学习八年，1931年获博士学位。学成归国后即投入教育事业，在前中央大学执教，直到解放。院系调整后，在南京大学任教至今。屈指算来，已有五十一年了。高济字教授，在这半个世纪以来，从事教育工作的成就和贡献，是值得回顾的。
化学是一门实验性很强的自然科学。高先生所从事的专业是有机合成和有机反应，更是离不开实验。可是，在旧中国，国民党政府对高等教育事业只当成点缀，根本不重视。在高等学校里要开展化学实验，平时已非易事；在抗战期间的重庆就更加困难了。张罗教学科研经费要煞费苦心，有经费还买不到器材，还要在临时搭起的竹筋泥墙的房子里因陋就简地布置实验室。最困难的是化学试剂。当时学校里工业纯的化学试剂也只有少数品种，化学纯的试剂就更是凤毛麟角了。在这样的条件下，高先生千方百计地筹备了制药部，挑选了能干的教职员去主持工作。生产化学纯的试剂，不但使化学系的教学科研实验赖以开展起来；保证了教学质量。而且还供应了一些兄弟单位。当时的学生，现在大都在60岁左右，分布国内外各地区各部门，在今年南京大学举行80周年校庆活动相聚时，他们谈起当年高老师为了坚持教学质量苦心经营创造条件的情景，依然印象深刻，令人难忘。高先生教学的特点，是既教知识，又教方法，深入浅出，循循善诱，启发学生，指导自学，着重培养学生从事科学工作的能力、作风和思路。’他不但关心学生的学业；更关心他们的成长。针对学生特点，给以诱导，使他们能在特定。领域里发展成材。他不但关心在校学生，还经常关心毕业的学生，帮助他们找工作谋出路使能发挥所长。许多校友有今日事业上之成，是同高先生的辛勤培养和关怀是分不开的。高先生对教学认真负责；几十年如一日。有些课程他已经讲过许多遍，但是每次讲课，仍然要认真备课；有所增益，有所改进。后来的青年教师上课，他也是谆谆嘱咐，一堂课。要有一堂课的目的和要求，要使它达到最大的效益。高先生极为重视基础课，他的研究生，如果某门课成绩一般。他就要求他重读。研究生不扎扎实实做两年以上的论文实验，他是决不会让他毕业的。
“文革”期间，教研室挑选了几个毕业生留校，在同班学员中，他们已经是佼佼者了，可是，高先生仍旧坚持要求教研室主任胡宏纹教授亲自对他们重新加以严格训练，为他们设计了《中级有机化学实验》，要他们认真的一个个做完。高先生说，基础不打好，十年二十年后，当他们成为中年人，用什么教育别人，用什么攀登高峰。高先生在后来从事学校行政工作期间仍关心教师的成长，不时来到教研室检查他们的工作，用自己的亲身经验教育他们。高先生有一句话在教师中影响很大，他说：“作为教师，就像一把梯子，要让学生们从我们这把梯子上去攀登高峰”。这是一种多么崇高的胸怀呀！
高先生不仅在教学上做出了贡献，而且在科研中也做出了不少成果。。他勤奋刻苦、持之以恒，从1929年发表第一篇论文起，50多年来，不论是实验条件如何艰苦，行政职务如何繁忙，只要有可能，他总是竭力使科研不中断。他对研究生和青年教师说：做科研要注意发现问题；要想问题。不仅仅是在实验室里想到它，走路、吃饭时都想到它。他从30年代初期开始，就在有机合成及有机反应等方面开展研究工作，特别是对“二酮”的研究。他合成了1，6—二酮和1，7—二酮，并研究其成环机理。他尊重权威，但不迷信权威。他用实验证实某些权威某些结论的错误，并提出自己的见解。例如，1932年他合成的1，2-二苯甲酰环丁烷的在理论上应有的两个可能异构体，证明了前人结论的错误；1940年又用分子银处理2，5-二溴-1，6—二苯己二酮-1，6，又否定了曾是他自己导师在1934年的成环的假定，并提出了酮—环醇互变异构。但是他从来不打击别人抬高自己，他只说明事实，但是不点人家的名。他对1，6-二酮及1，7-二酮及其衍生物的合成、结构性质和反应进行了系统研究，在有机化学反应、立体化学、反应机理等方面做了不少工作。高先生还曾领导过两个国防科研小组，搞了十多年，做了大量的工作，但是由于成果不能发表，不了解情况的同行，还认为高先生当时已经不再进行科研工作了。高先生认为，科学不是为个人的，不是求名求利的敲门砖，当年自己学科学就是为国为民，只要对社会主义祖国有利，他就做，充当无名英雄，他至今不悔。
高先生除教学、科研工作外，还对学术团体做出过重要贡献，他留美回国后深感化学家必需联合起来，共同推进我国的化学科学的发展，所以他十分热心于中国化学会的工作，特别是他担任中国化学会副总干事（1941-1943)、总干事(1944-1948)和《化学通讯》总编辑(1942-1949)期间，在抗日战争和解放战争艰苦的岁月中，他与中国化学会的其他负责人一起，克服重重困难，干方百计维持学会工作、开展学会活动，在筹备年会、出版刊物等方面，做了大量的组织工作和会务工作。并经常利用年会和《化学通讯》向广大会员作总干事报告。解放前夕，他将中国化学会成立十七年来的工作，作了全面系统的总结；新中国成立后，总会迁到北京，他把学会档案材料整理后送到北京，作了移交。此后，还一直关心学会的工作，多年任中国化学会的常务理事、副理事长等职。
§8 高小霞（1919-1998）
中国科学院院士、北京大学化学学院教授高小霞先生是浙江萧山人，1944年毕业于上海交通大学化学系，曾在前中央研究院化学研究所工作，1949一1951年在美国纽约大学研究院学习获硕士学位，1951年后任教于北京大学化学系。高小霞先生是我国著名的分析化学家．从50年代初就致力于电分析化学研究，40多年来在极谱催化波领域取得了系统、创造性的杰出成果。高小霞先生热爱教育事业，在教育战线辛勤耕耘半个世纪，是我国杰出的化学教育家。高小霞先生是第三届全国人大代表，第五、六、七届全国政协委员。曾任中国化学会常务理事和《化学通报》编委。1998年9月9日在北京逝世。
§9 葛洪(公元284一345)
我国的炼丹术有着悠久的历史，早在公元前三四世纪的战国，就有关于方士和求"不死之药"的记载。秦始皇曾派遣徐福带着几百个童男童女到蓬莱求仙人赐不死之药。汉武帝招罗众多方士，讲求长生不老之术。炼丹的风气在封建统治阶级的扶助下盛行起来。魏晋南北朝，方士演变成符水治病的道士，他们把先秦的道家创始人老子认作始祖。从此道教成为我国封建社会中的主要宗教之一，与儒、佛并行于世。
炼丹的本意是荒谬的，它指望惜金石之精气使人长生不老，得道成仙。但是在炼丹的实践活动中，部分炼丹家吸取了劳动人民生产和生活的丰富经验，同时孜孜不倦地从事采药、制药的活动，积累了大量的关于物质变化的知识，认识了物质变化乃是自然界的普遍规律。特别是炼丹人大都兼搞医疗活动，他们把炼丹的药物引入医疗，从而丰富了我国传统医学的内容。在这些炼丹家中，葛洪是一个突出的代表。
1.失意的知识分子一炼丹家
葛洪字稚川，号抱朴子。东晋丹阳句容人。出生在一个没落的贵族家庭，祖父在三国时代曾是吴国的大官，父亲也做过吴国的大官，投降晋国后，还做过中等官吏。在他13岁那年，父亲病亡，家境也随之恶劣。葛洪从小就有一种强烈的求知欲，没有书，就到处向别人借书来读，无钱买笔墨，就拿木炭在地上练写字。从16岁读儒家的"孝经"、"论语"等书开始，广泛地阅读了许多书，从经书、史书到杂文，凡能借到的书都认真地读了。后来还学习了"望气"、"卜卦"之类。葛洪经过长期的刻苦自学终于成为一个学识渊博的人。
公元303年，多处发生农民起义，反对晋朝的统治，石冰率领的起义军是其中的一支起义队伍。由于是世家子弟，小有才干的葛洪奉了吴兴太守之命，率兵与石冰作战。石冰被打败了，葛洪却没有被论功行赏。忿忿不平的葛洪投戈释甲，离乡去了洛阳。到了洛阳又遇上了"八王之乱"，到处都在打仗，口家的路也走不通了。正当他不知如何是好时，他的一个朋友要到广州去做官，于是他自告奋勇去为朋友打前站。没想到他在广州替朋友安排妥了，朋友却在上任的路卜被杀了。无可奈何的葛洪只好暂时逗留在南方。恰好当时广东南海一位太守鲍玄喜欢搞神仙之术，与葛洪有共同的语言，而入相处十分投机。于是20多岁的葛洪就拜鲍玄为师学道，不久又与鲍玄的女儿结婚。在政界没有找到出路的葛洪，逐渐粑兴趣转向炼丹，在广东的10年中，大部分时间他部在从事炼丹。
公元316年，葛洪回到阔别十余年的江南故乡。这时候晋朝在长江以北的统治已不复存在。司马睿在南京做了东晋的皇帝，他为了笼络怔南豪族，以葛洪曾带兵打败石冰的功劳为藉口，封葛洪为"关内侯"。此外葛洪曾做过4年的中等京官。此时的葛洪对做官已无兴趣，当他听到"交址"（系现在的越南）有丰富的炼丹原料时，就请求到广西的勾漏县做官，好就近来料炼丹，东晋的皇帝乐得做个好人，同意了他的请求。其实他没能去成广西勾漏县，因为当他带领全家到了广州后，朋友们就劝他不要再走，再往西走实在太危险了。于是他就将家人安顿在广州，自己到罗浮山去修炼，过着他那"神仙丹鼎"的炼丹生活。大约死于公元345年，享年61岁。
2.勤奋的学者，众多的著作
据《晋书》中的"葛洪传"介绍，葛洪"博闻深洽、江左绝伦；著述篇章人富于班马"。这就是说，葛洪的学问很丰富，在江南是无人可比的，他的著作比班固和司马迁的著作还多。《晋书》里列举他的著作有，《抱朴子》内篇116篇，碑诔诗赋100卷，移檄章表30卷，"神仙"、"良吏"、"隐逸"、"集异"等传各10卷，五经史汉百家之言方使杂事310卷，"金匮药方"100卷，"肘后要急方"4卷。
一个人有这么多的著作，抄述了310卷书，可以想像他是很勤奋的。由于历史较长，时局动乱，葛洪的许多著作多有失散，这给全面、深入地评价葛洪带来一定困难。经过专家的认真考证，认为至今有书并确信是葛洪所著的书至少有下述四种：《神仙传》、《抱朴子内篇》、《抱朴子外篇》、《肘后备急方》。
《神仙传》里，葛洪根据宣扬炼丹术的需要，记载了92位"神仙"的事迹。这些所谓的神仙有墨子、魏伯阳等历史上的真人，也有传说中的广成子之类。每个人的传记都十分简单，但内容却十分荒诞无稽，例如把墨子说成地仙，到汉武帝时仍象个50多岁的人。
《抱朴子内篇》共有20卷，其中讲炼丹的主要是"金丹"、"仙药"、"黄白"3卷。"金丹"这一卷主要讲利用无机物质炼出所谓的长生仙丹。"仙药"这一卷着重讨论植物性的"五艺"与延年益寿。"黄自"卷侧重讲了许多人造黄金和自银。所以，要研究葛洪时期的炼丹术和其中的化学知识敏应该研读这本书。
《抱朴子外篇》大多讲的是儒家应世的道理，纯粹是封建社会统治阶级的某些政治理论。后来有人将《抱朴子外篇》与《抱朴子内篇》合并成一部书，总称《抱朴子》。
《肘后备急方》是葛洪完成的多种医学著作中至今留传于世的唯一一书，他原先著作《金医药方》100卷（已失传），因卷帖洽繁，不便携带，乃将其中救急、多见、简要实用的部分摘成《肘后备急方》3卷。本书在流传过程中，经梁朝陶弘景增补，改名为《肘后百一方》后来金代杨用道等再行增补一次，更名为《肘后备急方》今天看到的就是这个本子。
在这本书的序文中，葛洪写道："诸家各作备急，既不能穷诸病状，兼多珍贵之药，岂贫家野居所能立办，因此，他决计选录"率多易得之药，其不获已，须买之者，亦皆贱价，草石所在皆有，"这种为方便贫苦患者着想的精神是十分可贵的。
《肘后备急方》现存8卷，1一4卷讲内病，包括心腹病、伤寒、时气、中风、水病、发黄等急性病；5一6卷讲外发病，包括痈疽、疮疥、耳目等病）；7卷讲的是"他犯病"，包括虫兽伤、中毒等病；第8卷则是介绍一些备急丸散和牲畜病。书中突出之点是对某些传染病的认识达到了很高水平。如所述的虏伤，是世界上对天花的最早记录。葛洪对一些传染病还提出了预防方法，现在看来也很科学。总之葛洪所著的《肘后备急方》是我国医药史中的珍贵文献，有人说它是"古代的中医诊疗手册"一点也不过分。
3.炼丹理论与化学知识
西晋未叶，统治阶级内部争权夺利，"八王之乱"、"蛮族叛乱"，战争接连不断，社会生产力受到严重破坏，阶级斗争异常尖锐，农民起义也风起云涌。生活在这种形势下，葛洪和一些地主阶级一样，从现实的失望中，转而求援于上帝，投身于神仙方士之术。葛洪把老庄之学充分地演化为神仙方士之术，他的思想实质上是内神仙外儒术。他的炼丹理论正是从这一思想出发的。他认为一切物质都可以变，而在诚心的要求和适当的条件下，人们可以变得仙丹和黄金。根据这一理论，葛洪在收集、研究各种药方，为民治病的同时。进行了大量的炼丹实验。从这些炼丹的实验中，葛洪熟悉了许多无机物质的组成和一些比较简单的化学反应。我们仅从《抱朴子内篇》里，可以发现葛洪已具备有下列的化学知识：
一、他说："丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂"，丹砂即硫化汞，加热即分解而得到汞。汞与硫磺化合又生成黑色的硫化汞，再在密闭容器中调节温度，便升华为赤红色的结晶硫化汞。采用硫化汞制水银，我国早在公元前之世纪就知道，葛洪是最早详细记录这一反应的人。
二、"以曾青涂铁，铁赤色如铜"曾青大概指含硫酸铜的胆矾，以曾青涂铁即以铁和硫酸铜的溶液起作用，铁取代了硫酸铜里的铜，故表面附有一层红色的铜，因为采用涂敷的方法，所以硫酸铜只在铁表面发生作用。葛洪进而说："外变而内不化"。可见对于这一金属置换反应，葛洪是作了仔细观察的。
三、"铅性自也，而赤之以为丹，丹性赤也，而白之以为铅。"这是说铅可以变为铅白，即碱式碳酸铅，铅白又可以变成赤色的铅丹，即四氧化三铅：铅丹则可以变还为铅白，最后回复为铅。这表明葛洪对铅的化学变化作过系列实验考察。
四、"取雌黄、雄黄，侥下，其中铜铸以为器复之，......百日此器皆生赤乳，长数分。"雌黄指As2S3，雄黄指As2S2，它们加热后均能升华。葛洪这段话就是对它们升华试验的描述。
五、葛洪大概曾制得外表象黄金、白银的几种合金，可能里面有不同比例的铜、铅、汞、镍等元素。《抱朴子内篇》里"黄白"那卷对此讲得有声有色，可惜原文过于隐晦，还需作进一步考证研究。
在当时，葛洪能有这样丰富的知识是难能可贵的，他是我国炼丹术发展中承前启后的人物。他那富于鼓动性的文笔，替炼丹术作了宣传，他对炼丹方法的具体著述对后来的炼丹家影响很大。
§10 何炳林
1918年生于广东番禺县，1942年于西南联合大学化学系毕业，后在重庆中央工业试验所任助理工程师，一年后又回到母校西南联合大学化学系任助教，1947年赴美国留学，1952年获美国印第安纳大学化学博士学位。
1956年，何炳林教授由美国回国，到南开大学化学系任教授，先后担任过南开大学高分子教研室主任、化学系系主任、高分子化学研究所所长等职，并兼任过青岛大学校长（1985-1986）。他是南开大学高分子化学学科（1958年）、高分子化学研究所（1984年）和“吸附分离功能高分子材料国家重点实验室”（1989年）的创始人。
何炳林教授是一位以治学严谨著称的著名教育家，他为国家培养了一大批高分子化学的专业人才，其中包括7名博士后、40多名博士、90多名硕士和许多大学毕业生，他们之中有一些人已成为国内位知名学者。
何炳林教授是一位杰出的科学家，他为我国有机化学和高分子化学特别是反应性和功能高分子化学的发展做出了重大的贡献。他回国后立即以科研组主要成员身份参加了农药“除草剂一号”的科研工作，这一科研项目曾获国家科委一等奖。他领导开展了关于离子交换树脂的研究，获得了二机部的资助与支持。这一研究为当时国防工业提铀提供了急需的分离材料，因此获得了“献身国防科学技术荣誉奖”。后来他又发明了大孔离子交换树脂的合成方法，并由此引导一类重要分离材料——吸附树脂的诞生，这对功能高分子材料的发展和相关领域（如水处理、制药、化工分离及催化、环境保护、生物技术等）中的技术进步起到重要的推动作用。从70年代末期起，他将自己的学术研究领域拓展到反应性和功能高分子的多个方面，如：高分子试剂，用于有机及聚合物合成的高分子催化剂、生物医用高分子材料等。在他的领导下，众多出色的研究工作为我国功能高分子化学的发展做出了重大的贡献。
何炳林教授一直重视理论结合实际。1958年他在南开大学创建中国第一个离子交换树脂工厂——南开大学化工厂。他的很多研究成果已经应用于实际工业生产并取得了巨大的社会和经济效益。
何炳林教授是以为极富才华和创造力的科学家，至今已在国内位学术刊物上发表学术研究论文580篇，综述论文一百余篇，已申请4项专利，并主编了《离子交换与吸附》一书。何炳林教授一直非常重视国内外学术交流活动，他创办了《离子交换与吸附》及《ChineseJournalofReactivePolymers》期刊。他是《高分子学报》、《高分子科学》（英）的副主编，还是国内外多种著名杂志的编委。1980年至今，他共获各种奖励27项，其中包括国家自然科学奖、国家发明奖、何梁何利基金科学技术进步奖、日本高分子学会国际奖等。由于他对国家的巨大贡献，他曾荣获全国劳动模范称号（1980年），并当选为第三届、第五届全国人大代表，1980年遴选为中科院院士。
§11 侯德榜
在中国化学工业史上，有一位杰出的科学家，他为祖国的化学工业事业奋斗终生，并以独创的制碱工艺闻名于世界，他就像一块坚硬的基石，托起了中国现代化学工业的大厦，这位先驱者，就是被称为"国宝"的侯德榜。
侯德榜（启荣，字致本），1890年8月9日诞生于福建省福州市闽侯县坡尾乡一个普通农户家庭。1907年，他以优异成绩毕业于福州英华书院；1910年他毕业于闽皖铁路学校，并到津浦铁路当施工练习生；1911年，考入北京清华留美学堂；1913年，以10门功课1000分的成绩名震全校，被保送美国麻省理工学院，1916年毕业，获学士学位；1919年，他在哥伦比亚大学获硕士学位；1921年，他以《铁盐鞣革》的论文获该校博士学位。
这一年，侯德榜收到一封来自祖国的不寻常的信件，寄信人是爱国实业家范旭东先生，当时，正值第一次世界大战后的欧亚交通受阻时期。中国一向依赖进口的洋碱断了来源，国计民生受到严重影响，范旭东先生决心在塘沽久大精盐公司的基础上创办永利制碱公司并进一步发展中国自己的制碱工业，可是苦于当时国内没有专业人才，于是他发信给在美国留学的侯德榜，恳请他回国共同振兴祖国的民族工业。就这样侯德榜怀着工业救国的远大抱负，毅然放弃自己热爱的制革专业，回到阔别8年的祖国。为了实现中国人自己制碱的梦想，揭开苏尔维法生产的秘密，打破洋人的封锁，侯德榜把全部身心都投入到研究和改进制碱工艺上，经过5年艰苦的摸索，终于在1926年生产出合格的纯碱。其后不久，被命名为"红三角"牌的中国纯碱在美国费城举办的万国博览会上获得金质奖章，并被誉为"中国工业进步的象征"，在1930年瑞士举办的国际商品展览会上，"红三角"再获金奖，享誉欧、亚、美。1937年，抗日战争爆发，永利碱厂被迫迁往四川，由于当时内地盐价昂贵，用传统的苏尔维法制碱成本太高，无法维持生产，为寻找适应内地条件的制碱工艺，永利公司准备向德国购买新的工艺--察安法的专利，但德国与日本暗中勾结，除了向侯德榜一行高价勒索外，还提出了种种对中国人来说是丧权辱国的条件，为了维护民族尊严，范旭东毅然决定不再与德国人谈判。侯德榜与永利的工程技术人员一道，认真剖析了察安法流程，终于确定了具有自己独立特点的新的制碱工艺，1941年，这种新工艺被命名为"侯氏制碱法"。
1957年，为发展小化肥工业，侯德榜倡议用碳化法制取碳酸氢铵，他亲自带队到上海化工研究院，与技术人员一道，使碳化法氮肥生产新流程获得成功，侯德榜是首席发明人。当时的这种小氮肥厂，对我国农业生产曾做出不可磨灭的贡献。
侯德榜一生在化工技术上有三大贡献。第一，揭开了苏尔维法的秘密。第二，创立了中国人自己的制碱工艺--侯氏制碱法。第三，就是他为发展小化肥工业所做的贡献。
侯德榜一生勤奋好学，虽工作繁忙却还著书立说，先后发表过10部著作和70多篇论文。《纯碱制造》一书于1933年在纽约列入美国化学会丛书出版。这部化工巨著第一次彻底公开了苏尔维法制碱的秘密，被世界各国化工界公认为制碱工业的权威专著，同时被相继译成多种文字出版，对世界制碱工业的发展起了重要作用。美国的威尔逊教授称这本书是"中国化学家对世界文明所作的重大贡献"。《制碱工学》是侯德榜晚年的著作，也是他从事制碱工业40年经验的总结。全书在科学水平上较《纯碱制造》一书有较大提高。该书将"侯氏碱法"系统地奉献给读者，在国内外学术界引起强烈反响。
侯德榜为世界化学工业事业所作的杰出贡献受到各国人民的尊敬和爱戴，英国皇家学会聘他为名誉会员（当时其国外会员仅12人，亚洲仅中国、日本两国各一名），美国化学工程师学会和美国机械工程师学会，也先后聘他为荣誉会员。
1949年5月，正在印度帮助工作的侯德榜得到中共中央副主席刘少奇请他回国的消息后，谢绝了印度塔塔公司年薪10万美元的聘请，冲破重重阻挠，历时50天，绕道回到祖国的怀抱，聂荣臻同志亲自到车站迎接。周恩来同志又亲临北京东四十条16号永利办事处看望，并高度赞扬他的爱国主义精神。几天后，毛泽东主席又接见了侯德榜，详细倾听了他对振兴工业的意见，并提出了恳切的希望。
1949年，他出席了第一届中国人民政治协商会议，并被选为第一届全国委员会委员。后又历任第二、三、四届全国政协常委，第一、二、三、四届全国人民代表大会代表。同时，他还历任中央财政委员会委员、重工业部化工局顾问、化工部技术委员会主任、化工部副部长等职务。1957年9月，他光荣地加入了中国共产党。?
侯德榜积极从事学术活动，他是最早的中国科学社成员之一，并担任过中华全国自然科学专门学会联合会副主席、中国科学技术协会副主席、中国化学会理事长、中国化工学会理事长，他还是中国科学院技术科学部委员。
1974年8月26日，这位勤奋一生、功绩卓著的科学家与世长辞，终年84岁。朱德、周恩来、叶剑英、郭沫若等领导同志送了花圈，聂荣臻代表中共中央和国务院出席了追悼会。历史的风云随着星辰的移转而逝去，而这位科技界名流人物却在人类历史的年轮上留下了璀灿光痕。侯德榜勤奋、创新和爱国的一生，一直在激励后人开拓进取，共创祖国的美好未来。
§12 胡日恒
胡日恒先生1920年5月生于浙江宁海县，1943年毕业于西南联合大学物理系，获理学学士学位，并留校任教。1948年赴美留学，就读于俄亥俄州立大学。1951年获博士学位，并在该校Johnston’实验室从事低温热化学研究，任助理研究员。1956年回国后，在中国科学院化学所从事热力学、热化学研究至今。先后任副研究员、研究员、物理化学研究室主任等职。曾兼任中国化学会理事、中国化学会物理化学专业委员会副主任委员，并与黄子卿教授一道创建了中国化学会溶液化学、化学热力学、热化学及热分析专业委员会，先后任副组长、组长、顾问；并担任国际热分析联合会(1CTA)理事，物理化学学报副主编、化学学报、化学物理学报编委和国际热化学学报编委等职。
胡日恒先生一生致力于物理化学研究和教育，特别是在化学热力学、热化学、量热学方面造诣深厚。早在美国工作期间就开展了低温量热研究。回国后，在中国科学院化学研究所创建了我国第一个热化学实验室，领导研制了一批精密量热仪器，精密度达到当时国际先进水平。其中燃烧热量计及标准物质苯甲酸和噻蒽热值的测定被国际同行Cox和Pilcher在“ThermochemistryofOrganicandOrganometallicCompounds”专著中详细引述，作为中国热化学研究水平的标志。这些热化学研究成果获得1978年全国科学大会奖。并多次获科学院科技进步奖。
胡日恒先生十分重视基础学科研究，在我国率先开展了热化学键能、生物化学热力学、超临界流体相平衡、界面和表面化学热力学等多方面热力学、热化学前沿的研究。发表论文100余篇。与此同时他也十分重视本学科的应用基础研究。先后领导开展了推进剂热化学、核材料的热化学和热物理研究以及石油能源开发中的化学热力学研究。其成果分别获国家级特别奖、中国科学院科学技术进步二等奖和石油部科技进步二等奖。
胡日恒先生十分重视人材的培养。1960年受柳大纲所长委托，参与创建中国科技大学近代化学系，从1961年开始指导研究生。改革开放以后，成为我国首批博士生导师。为国家培养了一大批化学热力学和热化学的骨干力量。
胡日恒先生自物理化学学报创刊以来，任学报副主编，为学报的创建及发展做出了重要贡献。胡日恒先生一生热爱祖国，热爱科学，拥护中国共产党领导。他治学严谨，诲人不倦，待人诚恳，对工作精益求精。他将毕生精力奉献给科学事业，为我国物理化学事业发展和跻身国际先进行列做出了不可磨灭的贡献。
§13 黄耀曾
黄耀曾先生是我国杰出的有机化学家。由于他在有机化学领域中做出的卓越贡献，在国内、外名望很高。
黄耀曾先生的主要研究领域是有机合成化学，但涉及多环化合物化学、氯化学以及金属有机化学。他是我国有机氟化学的先驱者之一，是我国金属有机化学的开拓者。迄今他共发表学术论文208篇，其中半数发表在国际著名学术刊物上。与他人合译、合著书籍共9本。1960至1984年任上海有机化学研究所副所长。1979年当选为中国科学院学部委员、化学部常委、副主任。1981年担任《有机化学》杂志第一任主编、《化学学报》编委和国际性刊物《无机和金属有机的合成和反应》、《杂原子化学》顾问编委等职。他还被骋为中国科学技术大学化学系副主任，南京大学、上海科学技术大学、华东师范大学兼职教授，以及华东化工学院的名誉教授，1983年他受聘为美国诺特丹大学访问教授，并在美国7所大学讲学。1985年应香港中文大学聘请讲学。他曾多次获得中国科学院、有关部委及上海市的科学技术奖励，1978年获全国科学大会奖，1982年获国家自然科学三等奖，1985年获国家科学技术进步一等奖，1938年获国防科工委颁发的献身国防科技事业荣誉证章，1991年获中国科学院自然科学一等奖，1992年获国家创造发明二等奖。
从以上简述的208篇学术论文、9本著作、众多的获奖研究成果、国内外大学的委聘以及重多的行政职务，可以看出先生的业绩、巨大的工作量和卓越的贡献。一个经历过旧社会的动乱，又经历了新中国成立后的历届运动的学者，耗去了许多做学问的时光，特别是十年文化大革命耗去了他的黄金时代的光阴，他尚能取得如此的成就，说明先生已将他能用的时间全部用于工作。
先生年逾古稀时，在199O年春节献词中写道：“十年动乱起苍黄，万马齐喑究可伤，……跃马加鞭落实处，争分夺秒补流光。”他要在以后的时间内把损失的时间弥补回来。12年过去了，成绩证明先生完成了20多年的工作量。先生的贡献暂且用论文的数量和获奖成果来表示。
研究工作的成败，选题是关键。研究题目选得好，越努力，成绩越大，反之题目选偏了，会钻到牛角尖去。先生在选题方面常教导我们：基础课题要抓前沿，应用课题要抓效益。这是先生选题的指导思想。先生的选题，大家都很佩服，以致先生交给我们的题B，连想都不想地去做了，因为只要努力，总是有结果的。
早在先生青年时代，就表现出他选题的才华。那是他十分巧妙地设计并完成了从琥珀酰苯为原料合成了4—(m·甲氧基—苯基)丁酸。这是合成女性激素的必要原料。而按鲁滨逊的合成路线需20步完成。为此他的老师庄长恭先生对他十分赞赏。短短的4年间，他们在《德国化学会志》上发表了5篇高水平的论文，受到英国、德国、瑞士等国化学家的重视。
50年代初期，为了消灭长江流域危害面积较大的棉花红腐病、立枯病和小麦黑穗病，先生与他人合作研制出有机汞杀菌剂——西力生，并移交沈阳农药厂生产，年产二千余吨，对消灭这些病虫害，提高农业产量，做出了贡献。
50年代，国际间抗菌素研究迅速发展，继青霉素之后，金霉素、土霉素、链霉素等相继出现。这些品种在抗菌素产值中约占40％。当时我国尚需依赖于进口来满足治疗上的需要。为解决依赖进口的状态，黄先生在抗菌素委员会的领导下，承担了金霉素的提取纯化工作。他们改进了金霉素的提取工艺，并在不到半年的时间里，把试制成功的金霉素于上海第三制药厂进行批量投产。接着他们又对金霉素的化学结构进行了研究，并提出了合成设想。虽然后来由于国防科研任务的需要而中断了研究，但从已取得的成果可以看出黄先生和他领导的研究组在这项研究中所显示出的有机合成的高深造诣。如R.B.伍德沃德的合成是选择脱羟脱甲基金霉素为目标，而黄先生研究组是选择从脱水金霉素为合成目标。两年后国外完成的从脱水金霉素转化成金霉素的化学反应，说明该研究组当时选定的目标是对的。此外，有关多环体的形成，各官能团的安排，研究组曾做过许多模型试验，其设计路线与伍德沃德后来发表的工作类同处甚多，与英国D．H．R．巴顿后来发表的工作也很相似。’
60年代初期，由于国防任务的需要，先生正投身于氟化学和新型炸药的研究中，但在阅读文献资料时，先生很敏锐地预计到金属有机化学将有大的发展。他在1964年发表的文章中曾写道：“1954年以后重要的发现有有机磷(Wittig)、有机硼(Browo)以及过渡元素有机应用于合成。”“过渡元素有机化合物的应用，目前还处于萌芽阶段，它们多变的反应性能，丰富的理论，可以预期将有大的发展。”[61当时立即组织了少数人力开展有机铬化学和有机砷化学的研究。这个在文化大革命中曾被批判为自留地的工作却成为先生80年代后开拓金属有机化学的起始点。更值得指出的是先生在文章中提到的两项重要发现的科学家都获得1979年的诺贝尔化学奖。
1972年先生刚从“牛棚”解放出来，就一头钻进了当时还不是对他十分开放的图书资料室，如饥似渴地翻阅几年没有看的资料，凭他对化学专业的广博知识，马上敏锐地觉察到日本的福井谦一和美国的伍德沃德和霍夫曼所从事的分子轨道的研究对化学界是一重大的贡献。先生当时已年近古稀，却学习起量子化学来，第二年发表了“分子轨道对称守恒规律及前沿轨道相互作用简介”一文。有趣的是9年后，这两位学者福井和霍夫曼同时获得1981年的诺贝尔化学奖。由此可见，先生在预测诺贝尔化学奖获得者上，准确度是很高的。
先生从1978年开始，全力以赴开拓他在1965年就预期将有重大发展的金属有机化学工作，他率先开辟了有机砷、有机锑、有机啼和有机铬化学。这些研究工作在国际上都处于领先水平。例如，他领导的砷元素的类维蒂希反应的研究，成功地用于合成具有生理活性的天然产物，如白三烯、前列腺素等。自二芳烃铬的结构被确定以后，有机化学家都希望应用二芳烃铬催化烯烃的聚合，但一直未获得成功。黄先生领导的研究组成功地用7一二芳烃铬催化全氟烯烃和全氟炔烃的齐聚和聚合。催化全氟丙烯时，得到了二聚体、三聚体和脱氟三聚体。脱氟三聚体的形成已证明是由三聚体经氢化铬氢化，而后脱去两份氟化氢而得到。氢的来源经过重氢标记反应，证明为二芳烃馅经重排而来，这是首次发现二芳烃铬可以发生重排。如果以二芳烃铬在苯溶液中催化聚合全氟丁炔可以得到不溶和不熔的梯型高聚物，而在吡啶溶液中则得到可溶性的线性聚合物，制成的薄膜具有半导体性能。此外，他与其他合作者共同发现了有机化学中未有先例的炔酯烯醚重排反应。
黄先生倡议和促成了国内、国际金属有机化学会议的召开，并担任过第一、二届中、日、美金属有机化学会议主席及第三届会议的中方主席。近年来，我国金属有机化学的发展进步与这些会议的召开以及他的推动、促进和组织作用是分不开的，他被公认为是我国金属有机化学的开拓者。十余年来，黄先生在金属有机化学领域内成绩卓著，得到国内外的公认。这一切都跟黄先生的聪明才智、非凡的预见、准确的判断和楔而不舍的刻苦精神分不开的。
黄先生常跟我们开玩笑说：人们常说搞科研要有两个口袋，一个口袋装基础，一个口袋装应用开发，但是我认为要多一个口袋，那就是出人才。如前所述，先生的第一个口袋已是装得满满的了，那么其他两个口袋如何呢 回答也是满满的。先生非常重视基础研究，但更重视应用开发。这个“更”字是有事实的，因为黄先生取得的较大的成果都无不与应用成果相关，如有机汞杀菌剂的试制与投产，消灭了长江流域小麦和棉花的病虫害；金霉素的提取与投产，产品远销东南亚；氟油的研制，高爆速塑料粘结炸药的研制，为我国核武器发展做出贡献；密写纸的分析与显色为公安部门侦破一个重大案件；电刷镀溶液的研制取得20亿元的经济效益。由于电刷镀技术对机械修复的重要作用，自1982年在全国推广应用以来，已为国家创收达20亿元，且连续在“六五”、“七五”和“八五”三个五年计划中被国家列为重点推广应用项目。这样一个重大的项6，如果当时没有黄先生的支持和促进，不可能这么快研制出来，也不可能这么快推向市场，更不可能取得如今的效益。忆当年，黄先生从铁道部接受研制系列电刷镀溶液(当时称为快速电镀或涂镀)，正值科学院重视基础研究的高峰期，没有人愿意接受这类应用性强、时间紧迫的任务。先生只得从自己管辖的课题组里抽调力量来开展这项研究，还亲自到有关单位联系和共商加速推广的办法。记得1980；年我随黄先生出差回沪的路上，黄先生对我说：电刷镀技术对机械零部件修复很有效，特别是对现场修复和野外抢修意义很大，符合我国国情，民用和军用都可以应用，回沪后要好好推广，做好了还可以出口创汇。交谈中我领会到先生早已对这一技术的巨大经济效益有所预料。是符合他关于应用课题要抓效益的指导思想的。早在1982年应作者要求，先生给《快速笔镀电镀》一书写的序中更明确地提出了他对科学研究必须面向经济的思想。序中这样写道：“科学起源于生产实践，服务于社会需要。根据我国四化建设的需要，与生产实践密切联系的研究课题，必须占相当大的比重，而且这些课题，一旦研究成功，就应该大力推广，才能收到应有的经济效益。推广的面越大，经济效益越高……。当前，必须把科学技术的作用充分地发挥出来，使它真正成为强大的生产力，真正成为促进经济发展的巨大力量’。这段话是1982年写的，当时在中国科学院里是一片要重视基础研究的声音，先生能提出上述思想是何等地可贵。先生的观点和时隔lO年后的今天所提倡的科研要面向经济，科学院要把相当大部分的力量转向应用开发研究，要发挥科技力量，促进经济发展...是何等的合拍。其实，综观世界科学的发展史，许多有贡献的科学家，都是把自己的研究工作与社会经济的发展紧密地结合在一起的。先生所说的，我们都遵照着去做了，和兄弟单位一道很快将电刷镀技术推广到全国，据国家经委统计，这项技术为国家取得的经济效益达20亿元。
先生的人才口袋也是装得满满的。“文革”前在先生手下工作的人都晋升为副研究员、研究员，有一位已成为博士生导师了。自我国实行研究生制度后，先生为培养研究生费尽了心血。先生的诗中写道：“心血甘抛铺作路，好教后学步青去。”写出了他把自己当作铺路石，培养接班人的心情。迄今先生已培养出10余名博士和10余名硕士。其中4人分别获得过上海市科协青年科技论文一等奖、中国化学会青年化学奖、1990年度院长奖学金特别奖和优秀奖。先生也于1988年获得上海分院优秀博士生导师称号。
黄先生教育学生不仅是专业方面，更注重思想品德方面。常以自身的科研体会来教育和引导学生。70高龄时还常常到实验室看学生做试验操作。先生为人热情，讲话也十分风趣。但炯炯有神的眼神却常使人望而生畏。他治学严谨，对学生要求严格。记得我在校对文稿时，常被先生抓住校样中的误处而受到先生的批评。任何送出去的稿件先生总要最后看一遍。因此，久而久之我们也养成了严谨的作风。先生胸怀宽阔，处理矛盾总以自己忍让来解决。他不计较个人得失，不记恨于人，一生光明磊落。说来也十分有趣，他培养了这么多人，却没有一个留在他的工作组内，这给先生的工作带来许多的不便，但先生坦然处之，因为他觉得人才是为国家培养的。
§14 黄子卿
北京大学物理化学研究所溶液化学研究室
黄子卿教授1900生于广东省梅县。在灾难深重的旧中国，他把国家独立、民族昌盛当作毕生的追求。1935年，他精确地测定了水的三相点，并取得了麻省理工学院哲学博土学位。当时中国局势动荡，但他仍然谢绝了国外友人的极力。1948年，他受聘于美国加州理工学院任客座教授。1949年夏，他再次谢绝了美国友人的盛情挽留，回到北京，与全国人民一道迎接新中国的诞生。1952年院校调整时，他被调到北京大学任教，直至1982年病逝。
黄子卿教授将一生献给了科学研究事业，研究内容涉及热力学、生物化学、电化学、统计热力学和溶液理论等诸多领域。他精确测定的热力学温标三相点，成为1948年国际实用温标选择点的参照数据之一。他从事溶液化学理论研究四十余年，先后发表研究论文60余篇，在国际上有一定的影响，也极大地促进了我国化学热力学和溶液化学有关研究的开展1955年，黄子卿教授当选为中国科学院数理化学部委员(院士)。
黄子卿教授从事高等学校化学教育55年，为我国培养了大批科学研究人才。他讲课一丝不苟，立论严谨，循循善诱，使学生终生难以忘怀。早在1956年，黄子卿教授就编写出版了《物理化学》一书，成为新中国成立后此学科领域的第一部教科书，并长期被选为该课程的主要教材。1964和1973年，他先后编写出版了电解质溶液理论导论》与《非电解质溶液理论导论》两本专著。1983年出版的(电解质溶液理论导论》修订版，获1988年国家教委优秀教材一等奖。
座谈会隆重热烈，再现了黄子卿教授的朴实、严谨的学者风范。他的治学态度在今天更是极具现实意义，极具楷模作用。与会者及北大师生还踊跃参观了黄子卿教授生平展。
§15 纪育沣
纪育沣教授是我国有机化学家，中国科学院化学部学部委委员，北京试剂研究所副所长。他生于1899年，1921年毕业于上海沪江大学化学系，1923年获芝加哥大学硕士学位，1928年获耶鲁大学博士学位。解放前曾任武昌大学、东北大学、厦门大学、浙江大学、广西大学、上海医学院、西南联大等校的教授，从事教学。也曾在雷氏德医学研究院、中央研究院化学研究所、北平研究院药物研究所从事科研工作，为研究员。
纪育沣教授热爱祖国、热爱社会主义，拥护中国共产党的领导。解放后他积极、热情的坚持在科学事业上贡献力量，他历任中国科学院学部委员，中国科学院化学研究所及中国医学科学院科研单位的研究员，并担任了北京化学试剂研究所的副所长之职。
纪育沣教授为发展我国化学科学事业贡献了毕生的精力。他多年从事嘧啶及其他杂环的天然有机产物研究和生化试剂以及抗癌药物方面的合成研究，曾作出较卓越的成绩，有80余篇论文发表在国内外杂志上。纪育沣教授早在三十年代就参加中国化学会，参加学术活动。纪育沣教授在建国初期参加了我国科学规划的制定，并在有机化合物命名工作中也有不少成绩。他是我国老一辈的化学家，在国内外化学界享有一定的声誉。1982年5月18日2时因病在北京逝世，终年83岁。
§16 蒋明谦
蒋明谦于1910年11月10日生于四川蓬溪县。1935年毕业于北京大学化学系。1941年赴美留学，1943和1944年分别在美国马里兰大学药学院和伊利诺大学化学系获理学硕土和哲学博土学位。1944一1947年任美国礼来公司研究员，从事药物化学研究。1947年回国后，历任北平研究院化学研究所研究员、北京大学化学系和北京医学院药学系教授，1956年后任中国科学院化学研究所研究员、室主任和学术委员会主任。1964年当选为第三届全国人大代表，1980年当选为中国科学院学部委员，1990年被授予全国优秀归侨知识分子光荣称号。1995年5月19日在北京逝世。
蒋明谦多年致力于有机化合物结构与性能定量关系的研究，早在大学高年级时，便开始从事科研工作。1937年，他与薛琴访首次提出元素周期性方程，可用此公式计算主族元素及其化合物性能的递变关系。
1962年，蒋明谦与其夫人戴萃辰提出了“诱导效应指数”，对有机化合物性质的推导和药物的选择有理论指导作用。1964年，美国出版的《物理有机化学进展》(第2卷)一书中详细地引证了这项成果，并将其命名为“蒋戴公式”。是年，蒋明谦找到了一个体现同系物递变的基本结构因素——同系因子。1976年，他利用手工检索计算，从上万个化合物巾发现了“同系线性规律”，为有机化合物结构判断和分类、为紫外光谱的研究和有效分子的设计，提供了定量依据。此项成果1982年获国家自然科学二等奖。1983年，蒋明谦发现了“共轭基团结合规律”为共轭效应多环节的定量研究，开辟了一个新的领域，此成果与1990年荣获中国科学院自然科学二等奖。1990年，提出“共轭环节”的新概念，并经过验证得到了肯定的结果。
蒋明谦一生热爱祖国，追求进步。在抗战期间，1938年8月，他与友人登上昆明附近的笔架山，遥望北方，国土沦陷，不胜悲愤，便搬石垒成“还我河山”四个大字，并写下“乐游未减河山恨垒守山头矢不忘”的感怀诗句。1963年6月9日，他路过黄河大桥，见桥上有美商铸字，乃以诗斥之：
万里黄河只一桥，
华人落后洋人骄。
而今澈尽百年耻，
滚滚东流看怒涛。
蒋明谦热心学术团体和学术刊物，早在1933年上大学时，就作为学生会员参加了中国化学会。曾任中国化学会理事和常务理事。1950一1952年，任《化学》(《化学通报》前身)杂志副主编，1956一1963年，任《化学学报》副主编，认真审稿，积极撰稿，为办好学术刊物做出了重要贡献。
蒋明谦一生共发表论文近百篇，出版专著4部：《高等药物化学》(1958)、《诱导效应指数》(1963)、《有机化合物的同系线性规律》(1980，英文版1987)、《共轭基团的结合效应》(1987)。
§17 黎乐民
1935年生，山东电白人，1958年毕业于北大化学系，1962年在北大技物系攻读络合物化学研究生。曾任美国IOWA州立大学客座科学家。现为北大化学系教授、博士生导师，北大稀土化学研究中心副主任。
黎乐民教授专长于应用量子化学及物理无机化学。他长期从事应用量子化学及无机配位化学、萃取化学方面的研究，在研究无机物电子结构与成键理论及萃取化学方面取得了系统的有特色的研究成果，并获得国家自然科学奖二等奖一项及多项部委省级科技成果奖。在教学方面，他长期从事应用量子化学的教学，出版了多部应用量子化学方面的教材及专著，为教材建设作出了贡献。
§18 李寿恒
李寿恒字乔年,化学化工学家、教育家、一级教授。1898年2月21日出生于江苏宜兴湖滏镇。1904年入小学读书，1910年转入上海中学(前身龙门师范附小)。1913年入江苏常州中学，1918年春考入金陵大学农科，1920年7月赴美留学，先在密歇根大学，后转入伊利诺大学化学系，至1925年6月先后获学士、硕士、博士学位。1925年7月回国，在东南大学任教授。并在金陵大学兼课。1927年春应聘至浙江公立工业专门学校任教授兼应化科主任，不久创建了中国第一个化学工程科系，担任第一任科(系)主任，成为中国化学工程教育的创始人。1927年8月工专改为第三中山大学工学院，翌年第三中山大学改为浙江大学，至1952年李先生连续担任系主任达25年，至1956年，李先生先后任工学院正副院长、教务长(含教务主任)各三次，1956年任浙大副校长。其间1950年至1965年先后兼任浙江(含浙大)化工研究(试验)所正(副)所长(主任）三次，1960年起任浙江化工学院正(副)院长，1978年后任院学术委员会正(副)主任。1981年离休，1985年受聘为浙江大学名誉教授。先后聘为浙江大学、浙江工业大学校友总会名誉会长。李先生还曾任民盟浙江省委委员、顾问，省二届人大代表，省政协l一3届委员和4届常委。
1918年李寿恒常州中学毕业，正是苏联十月革命胜利后的第二年，而国内辛亥革命后，袁世凯称帝败后军阀混战之际，国家前途发发可危，有识之士谋求国家出路，于是科学救国、教育救国、实业救国呼声甚高，李寿恒也怀着救国思想考大学，可是国立大学春季不招生，就考入了金陵大学农科。进校后化学老师李颖是英国留学生，化学课讲得非常好，因而学习兴趣很高，老师也有意识培养，让他做一些课外工作，随着对化学兴趣渐浓，就打算改行，选修课有意向理工方面靠。当时留学成盛风，原在常州中学同学霍秋白1920年以记者身份访问苏联；同乡徐悲鸿赴法留学。巴黎和会后，美元一再贬值，一美元抵不上一个银元，李寿恒利用这一机会，精打细算，取得了留美成功，后来改读伊利诺大学化学系，主要学习工业分析、工业化学、有机化学、燃料与燃烧等以化工为重点的课程取得了学士、硕士学位，最后在世界能源专家、曾任美国化学学会会长的S，W．Parr教授指导下，完成了新兴学科——化学工程学博士论文。1925年6月学成回国，应聘为东南大学、金陵大学教授，讲授有机化学、工业化学等课程。
1927年春应聘到杭州浙江公立工业专门学校任教授、应化科主任。到校不久，发现按日本模式办学，应化科学生局限于学习工艺学不适应社会需要，他很赞赏美国刚兴起的化学工程学的理论概念，认为学生必须学习化工生产的共同规律，研究化工过程的开发、化工单元操作的设计计算为目标，为此向学校建议将应化科改建为化学工程科，得到校务会议批准，并授聘为化学工程科首任主任。从此新兴的化学工程学科首次引起我国高等学校，在浙江工专创建了第一个化学工程学科，李寿恒成为我国化学工程教育的创始人。按化学工程学科要求办学、培养人才，对推动我国化工教育、化工科技、化学工业与工程的创建和发展具有划时代的意义。当时有些名牌大学认为化学工程并不适合我国国情，不易接受新兴学科，如交大、清华建立化学工程系要迟后20年。李寿恒在连续担任系主任的25年中，始终瞄准美国化工教育的先进水平，制定丁把我国第一个化学工程系建成世界一流水平的远大目标。20—30年代国外评定一个新兴学系成功的标准，是看毕业生的出路。具体的指标是每一个毕业生平均有几个单位争相招聘，受聘的平均待遇是多少 李寿恒办的是新兴学科，必须密切注视国外的发展动态，他的最大奋斗目标，就是要使国内广泛的用人单位都乐于录用浙大化工系的毕业生。
新的化学工程学科一成立，他团结全科教师、全力投入这一开创性的教学工作，按调正后的规定开出了全部必修课和部分选修课，在1928年就培养了我国第一批化学工程学士——浙大化工系的首届毕业生，延聘教师到系任教是办好学系的第一要素，建系二年教师从四名增至拥有教授9位、讲师2位的实力较雄厚的教师队伍。1930年他领导化工系建立起四大基础化学及分析化工等6个实验室和化工药品室，以及制革、油脂、染色等3个小化工场。1936年5月竺可桢校长聘请李寿恒继续担任系主任，并兼代工学院院长。至1937年建系10年，共培养了化工学士百余名，学系颇具规模，在国内声誉颇佳，上半年清华大学校长梅贻琦商得浙大同意聘请李寿恒为“庚款留美化学门研究生武迟(后为中科院院士)指导教师，“要求按规定”先在国内作相当研习后，再令出国”，“要求武迟到浙大随班研究，在李寿恒指导下“注重在轻化与煤化学方面”的学习、研究。
抗战军兴，李寿恒带领工学院师生举家随浙大西迁，在西迁中，学校没有因为敌机轰炸、艰险的环境和生活所压跨和冲散，在爱国主义思想指导下师生团结一致，同分敌慨，正如李寿恒所说：“举校西迁，在当时条件下，任务之艰巨，责任之重大，困难重重是显而易见的，但是我和大家一样，宁死不做亡国奴，再苫再难也不愿在沦陷区教书。”因此，他总是满腔热情，精神抖擞，干劲十足，毫不气馁，鼎力辅佐校长，组织带领工学院和化工系师生搬迁，坚持教学、科研和做思想工作，安排好生活，帮助解决贫寒学生的生活困难。他努力贯彻和发扬“求是”精神，带头实行导师制，坚守岗位，和教们一起传道、授业、解惑，循循善诱，不辞辛苦，全面关心学生的学习和生活，学生们虽感学业压迫之苦”，“但都能情绪安定，刻苦学习”。作为系主任延聘有名教授到后方来任教，难度更大，因此更注意留优秀的毕业生、研究生和出国回来的校友担任教学、科研、实验教学师资，是最佳途径之一。与之同时因陋就简，俭勤节约，自力更生建立实验室小化工场，千方百计满足教学与科研需要，当年担任实验教学工作的优秀年轻教师就有十余人，他们后来都成为国内外的化工专家和教授。化工系收藏的化学、化工书刊、资料种类繁多，李先生费尽心力，组织人员全部转辗西迁，虽有破损散失，但经精心维护修补整理(如对《CA》的保管完整程度在国内是难能可贵的)，供师生查阅，对教学、科研的开展极有利。于是在遵义办学7年浙大发展成为“东方的剑桥”，而浙大化工系也已蜚声中外。在浙大当时流传着：“浙大一浙大化工系，化工系的李寿恒是密切联系在一起的，最能代表浙大的是浙大化工系，化工系的具体代表是李寿恒先生”。正如原华东化工学院院长朱正华在祝贺浙大化工系建系58年、李寿恒从教60周年的贺辞所说：“我们感谢浙大58年以来辛勤执教的所有教师，感谢你们培养了一代又一代人才。李先生是最在资格代表浙大化工系的老师的。这是我们对母校、母亲的热爱，倾注在李先生一人身上的原因”。在遵义办学7年中浙大化工系培养了200多名学士和近20名研究生，1944年的化工系毕业生等于全国其他各校化工系毕业生的一半。当时国内用人单位宁可录用浙大化工系70分的毕业生而不优先录用别校90分的化工毕业生。浙大化工系出国公费留学生考试常包揽全部或大部分录取名额。
1947年，李寿恒总结化工系建系20周年的经验，发表了“化工教育标准与本系课程”一文，他对照了美国化学工程师学会化工教育委员会主席A．B．Newman教授于1988年5月发表的美国大学化工教育之标准，与浙大化工系在课程设置等方面的异同，在这里他认为要学外国的先进科学技术，又不能唯外国是好，要根据我国国情，例如二三十年代美国化学工程毕业生绝大部分进入石油工业，在我国当时化工厂少、规模小，而食品、轻工、冶金、兵工等有一定发展，燃料动力基本资源来自煤炭。所以化学工程的重点和设课应有中国的特点，例如该委员会认为应注重物理冶金，而不宜偏重化学冶金，而浙大化工系则两者并重，且以冶金为化学工程重点之一，所以30年代培养的毕业生中从事冶金的著名人士较多，如邵象华、姚玉林、孙观汉、刘馥英、张禄经、邹元羲等。对于国防工业、基本化学工业、油脂、燃料工业等也作为化学工程的研究对象适当安排，适应我国的特点，随着时代和情况的变化，化学工程的重点也相应变化，如遵义时代就要立足贵州和大后方的化学工业和兵工生产，开展教学、研究和设计。抗战胜利返杭，化工系面临恢复重建和扩大，浙大内部理、工、文同处一个校舍内，师资和物质力量比抗战期间要强得多，文、理、工各科互相开课，互相支持，更有利于培养更高质量的化学、化工人才。特别是李寿恒一贯重视理论密切联系实际，重视实践，在办学中与上海、南京、重庆、贵州、浙江各地工矿企业建立了良好的关系，如工厂接纳学生实习、学校接受厂矿委托试验研究项目、每年给工厂输送毕业生等。例如侯德榜的侄儿侯虞钧当时去遵义浙大化工系就读，后来成为有名的“马丁—侯状态方程”的创建者和中国科学院院士。1948年侯德榜的公子侯虞钦又读浙大化工系。这说明侯德榜先生对浙大化工系和李寿恒的信任和支持，李寿恒为之奋斗的目标基本达到，虽然化学工程学的概念引自国外，而当年李寿恒创办的浙大化学工程，是一个有中国特色的新学科。
中华人民共和国成立后，李寿恒再次任工学院院长、教务长，1956年任副校长，主管教学和科研，参与和领导制订新浙大的发展和科学进军中的长期规划，贯彻教学和科研相结合的方针、抓紧教师队伍的培养和教师力量的协调，采取厂校结合，加强教学法研究等方法提高师资水平，针对纯工科的苏联模式的不足，在增加工企等新专业不久，又增设数、理、化三系，通过招副博士研究生等一系列措施，加强基础，理工结合，从而为新浙大的腾飞打下了良好的基础，为浙大的发展作出了巨大的贡献。
1960年受浙江省委重托调至浙江化工学院，参加和领导新校的建设，时值国家困难时期，在浙西区办学，物质和精神生活之贫乏，可想而知，他主持学院工作，对学院发展规划、专业设置、师资队伍、实验设备、图书馆建议等重大校政；多方筹划、苦心经营、呕心沥血，和党政领导一起，与师生共甘苦，树立艰苦奋斗、勤俭办学的优良校风。他一贯主张严格要求、打好基础，强调大学生首先要学好“三基”——“基础知识、基础理论和基本技能”。认为前二者是“文”，后者是“武”，掌握“三基”，也可说是“文武兼备”，并提出学好三基的标准是“透彻理解、牢固掌握、熟练应用、举一反主”，他提出了“基础第一、质量第一”的口号，成为师生奋斗的目标，为了保证第一届本科生的质量，关键在于师资水平，建院初成立了他任班主任的师资训练班，引进和延聘有经验的教授来校讲学和示范教学，他亲自上教学第一线，讲授无机化学、化工原理等主要的基础课，为年轻教师开出国内首次开的“传递过程”提高课，以求达到提高英语、数学和专业水平的一箭三雕的目标。他十分强调实践环节的教学，主张严师出高徒，聘请工厂、设计、科研院所有经验的工程师为首届本科生设计答辨把关，经过努力使毕业生质量达到国家要求，在全国贯彻八字方针的大调整中，学院得到国家的肯定，这是他在浙大30年长期教学实践所形成的教育思想在我校的再实践和再创造的硕果，由此也为今天的浙江工业大学的发展打下扎实的基础。
李寿恒素来就有“实业救国”和“教育救国”的抱负，回国后总想在教育和科技方面做出点成绩来。他的博士论文：“硫铁矿的氧化对煤自然的影响”，针对第一次世界大战后煤炭工业迅速发展中的开采、运输和贮藏过程中的自然现象，提供了研究数据和解决的途径，该文竞相刊载于《1．E．C．》和《Fuel》上，博得企业界和学术界的青睐，1937年发表的《Parr氏纯煤热值分类法对中国煤适用性研究》，被H．H．Lowry主编的煤化学化工专著《Chem．ofCoalUtitization》所引用。指导青年教师并合作研究的《压热对于木油分解之关系》、《遵义白土活性化试验》、《遵义团溪锰矿研究》、《贵州煤的可洗性研究》等，前者获得中国工程师学会荣誉提名奖，这些都得到来访的英国李约瑟教授的赞誉。他积极支持教师苏元复和侯毓芬进行萃取工艺和染料的研究都取得开创性成果。
50—60年代他领导浙江化工研究(试验)所，浙江大学、浙江化工学院的科研工作，在制订、审定科研规划、项目选题、成果鉴定和获奖等工作充分显示了他学术造诣深、知识渊博和高超的组织领导作用，并使这些单位不断取得国家和省部级奖励，至今发展成为国内外颇有名气的科研机构。他在参加国家、省部级科技规划中提出许多真知灼见和建议，对国家、省的科技事业发展贡献卓著。此外，李寿恒还热心于学会工作，1924年与庄长恭、王箴组织了“留美学生中国化学学会”是为中国化学、化工学会的前身之一，30年代他任中国化工学会《化学工程》编辑之一，在浙大创办了《浙江大学工程季刊》(化学工程)卷(后改为《化工通讯》)，成为《CA》的摘录刊物，1950年创建浙江省化工学会并任首届理事长(最后一直任名誉理事长)，1978年又被选为中国化工学会理事，1979年聘为省科协顾问，由于他对化工科技的积极开拓，在中国化工学会成立60周年时，获得荣誉奖。
李寿恒长期的实践和研究，在教育、科研中形成了如下指导思想和原则：始终认为应瞄准世界先进水平、树立赶上和超过他们的雄心壮志、坚持抓牢办学的关键是：(1)要建立一支高水平、素质好的教师队伍，特别要依靠一批有威望、有实力又能干的名教授。(2)要有严格的纪律，才有秩序井然的教学环境；师生思想稳定，才能保证顺利完成教学任务。(3)加强实验教学设备和图书资料的建设。50年代的浙大、90年代初的浙江工业大学的化工原理实验室堪称国内一流，《CA》刊物的齐备也是素有传统。(4)加强社会实践，学校与工矿企业及社会各界建立密切联系。30—40年代和60年代后在浙大、浙江工大都已形成制度取得各方面的支持和协作是至关重要的。
办好高校，处理好教学和科研的关系。李寿恒是教学与科研相结合的积极倡导者和实践者，他认为两者不可偏废，而是相辅相成的关系，他在1928年就建议在浙大设立化学(化工)研究所，1941年浙大成立了化工研究所，它是科研场所，又是培养高级人才的基地；在研究所里进行高深的研究，就是抓化学工程发展中的最新课题；高校中要重视学生科研能力的培养，训练解决科研中的问题及明隙高深研究的重要，在高年级尤应抓紧，科研选题要结合实际，选科技发展和生产中的课题，为生产、为社会进步、为经济发展服务，要有领导、有步骤开展科研，不能等待和保守，问题是启动后才会发现，去解决；开展科研要广大教师参加，形成风气；科研机构同时又是社会或企业界的科学咨询机构；要艰苦奋斗，自力更生，30—40年代办的小工场，一边结合教学实践和试验，一边生产化工小产品，也可积累资金改善办学条件，勤工助学，对于社会、学校、个人三者皆有俾益。
李寿恒认为，高校教师“要有独树一帜、独特见解、自成学派的宏图大志”，他又认为学生一进校门，就应该树立“在科学上、事业上有所建树的志向”。他从教70年，亲自培养了数干名大学生和几十名研究生，同时在学校里又间接的培养一代又一代的高级化工和其他学科的专门人才，他们遍布国内外，不少著名教授、专家、学者成为国家领导部门的骨干、精英，他们为祖国和世界科技事业作出了卓越贡献，在国内两院院士有王藻仁、苏元复、冯新德、吴浩青、徐僖、郭可信、干福熹、袁权、侯虞钧，林励吾、杨裕生、邵象华、徐承恩……等，近20位都出于李寿恒的培养。名师出高徒，他一生淡泊宁静，卓而不群，无私奉献为人民的事业作出的丰功伟业，使李寿恒被誉为“桃李满天下的化工教育一代宗师”。1990年他获得国家教委的荣誉奖，1990年7月起获得国务院颁发的政府津贴。在纪念李寿恒百年诞辰之际，我们要学习他忠于人民的教育事业、忠于祖国的执着精神和艰苦创业的优良作风，特别要继承和发扬先生为之奋斗了70年所积累的宝贵经验和博大精深的教育思想，鼓足干劲，在党的领导下把先生追求的事业不断推进，把伟大祖国的现代化建设事业全面推向21世纪!
§19 刘元方
1931年生，浙江镇海人。1952年毕业于北京燕京大学化学系。同年到北大化学系任教。现为北大技术物理系教授、博士生导师。兼任中国核学会常务理事、核化学与放射化学学会理事长等职，并受聘为瑞士国家反应堆研究所客座科学家。
刘元方教授于1955年在中国首先进行了热原子化学研究，领导建成了我国第一台5万转/分的浓集235U的气体离心机，重制了251BK的衰变纲图，并系统地开展放射性核素标记抗癌单克隆抗体的化学的重要研究，取得了突出成就。他是新中国培养的第一代放射化学家，在创立和建设我国第一个放射化学专业的教育事业中做出了重要贡献。
§20 卢嘉锡
卢嘉锡谈吐幽默而又闪耀着智慧的光芒，平等待人而丝毫不给人以尊者和长者的感觉，与人坦诚相处而又得体，又是一位十分重视感情的人。他的朋友很多，大家都亲切地称他为卢老。
卢嘉锡说：“在事业上,自己努力的部分我不否认，可是假如没有老师的启蒙是不行的。对国内外的老师我都十分想念”。父亲卢东启(1875一1933)，是他的第一位启蒙老师。开办私塾“留种园”(相当于幼年古典学校)，执教甚严，对他的文学素养以及人生观的形成颇有影响。
卢嘉锡的大学一年级化学老师是张资洪教授，当时任厦门大学理学院院长兼化学系主任。1930年暑假前，卢嘉锡从厦门大学预科理组毕业，根据业务上的兴趣，他选定升入本科后，主系数学辅系化学。张教授慧眼识英才，嘱改主系化学，从而决定了他后来成长为一名化学家—的光辉道路。
卢嘉锡的第三位恩师是英国伦敦大学学院的萨格登(S．Sugden)教授，是一位物理化学家，由他指导的博土论文“放射性卤素的化学浓集法”，使卢嘉锡成为世界上在人造放射性领域内最早实际进行定量研究工作和首次成功地分离出放射性高浓缩物的化学家。1939年，国际上在核物理方面的竞争已达白热化，相对说来核化学的研究有些跟不上，而浓集核反应产物是研究核反应的关键步骤。，卢嘉锡的博土论文属于前沿工作，很可能是与“核机密”有关的一个子课题，萨格登不便于点破而已。
此外，卢嘉锡还受教于英国物理化学家根海姆(E．A.Guggenheim)，听过他的热力学和统计热力学，跟他搞过科研，获益匪浅。
卢嘉锡于1939年7月博土学位答辩之时正是二战风云迫近之日，。经萨格登的推荐才使他得以赴美国帕萨迪纳(9asadena)加州理工学院，在鲍林(L．Pauling)门下从事博土后研究，安全地度过了二战岁月。
卢嘉锡受惠于鲍林至深，他向鲍林学习了现代结构化学、单晶x射线衍射技术，气相电子衍射技术以及治学方法，正是鲍林把他培养成为一名结构化学家。他也跟鲍林及其家人建立了深厚友谊，他曾不只一次地与鲍林家人分享鲍林生日蛋糕。他在这时期发表了多篇关于电子衍射和x射线结构测定的富于创造性的论文。鲍林称卢嘉锡是他的好学生。
人们也许会注意到卢嘉锡在英园博士论文做的是核化学方面的题目，而到美国却改行从事结构化学研究。笔者曾问：“卢老何不继续从事核化学 ”他说：“不是没有那样的机会，而那样做的结果就会受到美国方面不许随时跟家人通讯的限制,日后回国也会遇到麻烦”。而不能回国对他是不可想象的，他朝思暮想的就是要回国。
他在"知我中华,爱我中华,兴我中华”一文中这样地写道：“爱国不是一个空洞的概念，它有着丰富的内涵和实际内容。祖国是我们祖祖辈辈赖以生存、生息繁衍的地方，是我们难以割舍、永远无法忘怀的根。像大多数知识分子一样，在国外学习和工作8年(1937一1945)之后，为了报效祖国，我毅然放弃国外优越的工作和生活条件，回到祖国，在和祖国共同经历了几十年的风风雨雨之后，我对自己所作曲人生选择无怨无悔……几十年的经历使我深深地明白了，树木只有扎根于肥沃的土壤中才能根深叶茂，中国知识分子的根也只有深深地扎根在中国这块广阔肥沃的土壤中才能长成参天大树”。
卢嘉锡有深厚的古典文学根底，；对我国悠久的传统历史文化有深刻了解。他具有台胞和侨胞的双重身份，又经历了新旧两种社会对比，对祖国知之弥深、爱之弥切，所以兴我中华之心弥烈。他每日三省吾身，忧国忧民。最近他又把爱国主义精神的主要内容仿照江泽民总书记文章，列出现成格式概括如下64个字：“艰苦奋斗；勤俭建国;励精图治,同心同德穷而有志,知难而进,博采众长，自强不息，抓住机遇，迎接挑战，积极探索，不骄不躁，立志创业，振兴中华，开拓进取，再创辉煌。
这是他与大家共勉，也是他个人的写照。
1945年冬，30岁的卢嘉锡满怀“科学救国”的热忱回到祖国。他虽是围内少有的几位结构学家之一，但彼时国内却无一架适用于单晶衍射工作的衍射照相机，更不用说单晶衍射仪了，实在无研究结构化学的条件。他只有基本上全身心地投身于教育事业，受聘于母校厦门大学任化学系教授兼主任，并于1946年和1948年个秋季应浙江大学竺可桢校长和理学院胡刚副院长的邀请到该校讲授物理化学、结构化学和量子化学。卢嘉锡的讲课继承了萨格登的清楚明白，鲍林的启发性以及古根海姆的深入性；加以他语言生动活泼，妙语惊人，立时成为倍受欢迎的教授，课堂经常爆满。
卢嘉锡之所以备受欢迎，还因为他为我国首先带来了鲍林的价键学说和物质结构理论，使入耳目一新。但是这种新的理论只有在新中国成立后才能受到重视和发展。50年代初期，国家为培养物质结构方面的人材，原高教部曾两次开设物质结构暑假培训班，第一次由他和唐敖庆主讲，第二次又增加了吴征铠和徐光宪。
如今，大部分在物质结构化学比较有所作为的科学家都受益于这两次培训。
1949年10月，厦门市解放，卢嘉锡即被委任厦门大学代校长，从而为厦门大学化学系和使该校跻身于全国重点大学做出了很大贡献。
鉴于他在教学和科研上的贡献，1955年，不满40岁的卢嘉锡被原高教部聘任一级教授并当选为中国科学院数理化学部学都委员(现在改称院土)。
1958年。卢嘉锡奉命离开厦门大学到福州。参加筹建福州大学和中国科学院的福建物质结构研究所。他长期任教于厦门大学和福州大学，培养了大批人才，特别是对高等学校物质结构的师资和结构化学研究生的培养做出卓越贡献。过了短短的几十年，他的学生田昭武、张乾二、梁敬魁是中科院院土；黄金陵、黄锦顺、陈创天、罗遵度等也都是知名的专家教授。曾任美国加州理工学院研究员的朱沉女士(已故)也是他培养出来的，在蛋白质晶体结构方面做了很有分量的工作。他常说：“一个老师假如培养不出几个比他出色的学生，这个老师就没有尽到责任”。
原子簇化合物的化学在国外是一个新兴的化学领域，在我国曾是一片空白。然而自本世纪70年代起，在卢嘉锡领导下，中国科学院福建物质结构研究所合成了数以百计的新型簇合物，在固氮酶活性中心的论断与模型、过渡金属类立方烷簇合物合成中的“活性元件组装”设想，以及一些硫钼簇合物中类芳香性的研究都走在世界前列，取得令世人瞩目的成就。
卢嘉锡在结构化学研究和从事科学领导工作中，能以辩证唯物主义为指导，并注意总结经验提高到方法论的高度来认识，这是他成功的奥秘。
他在福建物质结构所工作期间，提出并逐步完善五重双结合的建所思想。即“实验为主，理论为辅；化学为主，非化学为辅；结构为主，性能为辅；静态为主，动态为辅；基础为主，应用为辅”。在实际工作中，既要把握事物的重点，又要注意非重点部分，注意处理好它们之间的辩证统一、相辅相成的关系。正是在这种建所思想指导下，物构所才能得到长足的发展，办出自己的特色。
他在担任中国科学院院长期间(1981一1987)，依据党中决和国务院关于“科学技术要面向国民经济建设、国民经济建设要依靠科技进步”的方针，正确解决了面向相依靠、基础和应用的关系，对中国科学院的科研体制进行了大胆的探索性改革，使得中国科学院在改革开放的大潮中得到考验并健康发展。
卢嘉锡和蔡元霸在《结构化学研究中若干方法问题》的论文中，提出了研究手段和思维方法中的分析综合与综合分析以及从归纳到演绎的辩证关系；以真确号模糊所伏，模糊今真确所倚的深刻哲理。指出精确的相对性和毛估的必要性，以及定性的判据对精确计算的必要性；在结构化学研究中，除了充分运用现代物理手段外，同时要运用辩证唯物论科学思维方法，处理好微观世界中局部与整体、精确与近似、动态与静态等诸方面的对立统一关系，无不闪耀着哲学家的智慧和光芒。
在结构与性能的关系方面，卢嘉锡指出：性能不应只局限于化学性质，现在它的范围显然远远超出了布特列洛夫时代的原有涵义，性能“全谱”也就难于赋予明确定义，而所谓结构与性能之间的相互关系，也就不应停留于旧的看法，而是可能需要重新理解，有可能和必要考虑和应用物质的某些“性能敏感”的结构特征了。由于科学的新发展。要测定分子水平的结构已经不是一件不可能的事；反过来，要探讨新的不属于化学学科范围内的非化学性能，从而充分找出和发挥它的新作用，确是非常值得研究的新课题。
卢嘉锡认为存在着这样的可能性，即选择对部分结构特征特别敏感的某类型宏观性能作为材料科学的研究对象，可发展出这类性能对材料中相应部分“性能敏感结构”所要求的“结构判据”，这将成为材料科学的一个“分支”。卢嘉锡的这些新概念和新思想为中国科学院福建物质结构研究所指明了方向。这就是说，要建立一个现代化的物质结构研究所，必须扩大性能“谱”，从更新、更宽的角度来理解性能和结构之间的关系，从而跳出化学性质和化学结构的局限性，来建立我们这个新时代的研究所。
§21 钱保功(1916~1992)
中国科学院学部委员、《高分子学报》副主编。江苏江阴人，早年毕业于武汉大学化学系，1947年赴美深造，受教于Mark，攻读高分子获硕士学位。回国后，曾任中国科学院长春应用化学研究所研究员、副所长，1981年调中国科学院武汉分院任院长兼湖北省化学研究所所长等职。他是《中国科学》、《科学通报》、《应用化学》、《高分子材料与工程》、国际《应用高聚物杂志》等期刊编委。
早在50年代初，他从事开发丁苯橡胶，在国内率先以酒精制备丁二烯及乙苯脱氢制苯乙烯，由实验室进中试到批量生产，解决当时丁苯供应的不足。
60年代，他领导开发顺定向较，优选出镍催化体系，使产物性能达到国际先进水平，并于兰州化工研究院合作，出色地解决中试中挂胶问题，及陆续与有关单位合作开发了万吨级顺定向胶，非但解决了国内急需，而且部分产品出口创汇，同时他对顺丁胶的表征，包括顺式结构的含量、分子量、分子量分布、支化度等以及粘弹性能和加工行为的影响，有关结构参数的控制方法，这些在生产实践中都得到了应用。
70年代，他与中国科学院应用化学研究所的科学家一起，开发了稀土催化体系，产物的定向性高、顺式含量大于95%，分子量可有效的控制，具有良好的加工行为和优异的物理机械性能。稀土催化合成橡胶，非但得到国内奖励，而且得到国际称颂。
钱保功先生学术思想活跃，60年代在国内率先开展高分子辐照化学，建立了大剂量的钴源以及溶胶分数和剂量之间关系理论通式，并值得辐照引发、辐照接枝、辐照交联等产物，所开发的热收缩管，课余国外同类产品媲美。他第九章 生活化学
§1 "人造牛排"和"全素烤鸭"
在商店里，你可以买到"植物蛋白肉""植物蛋白肉"这个名字有点古怪，既然是肉，怎么又是植物蛋白呢？有人甚至于幻想，将来有一天会出现"酱汁人造牛排"、"全素烤鸭"。
这是怎么回事呢？话得从头说起。我们的食物不论来自植物、动物还是微生物，在化学家的眼里不过是一些蛋白质、脂肪、糖、维生素、无机盐和水，而这些营养物质大部分是碳、氢、氧和氮四种化学元素构成的化合物，再配合少量的硫、磷、铁、氯、钠、碘、镁、钻等，不超过二十种元素。
植物油和动物油都是由碳、氢）氧三种元素组成的脂肪酸和爿"油结合的产物，可以说是大同小异。植物油通常是液态的，而动物油却是固态或冻状的，这是由于植物油含的氢比动物油少。于是，人们就用来源广泛的植物油做原料，通入氢气，在化学催化剂的帮助下，增加含氢量，再配上一些香精，便制造出了和奶油差不多的"人造奶油"。
人造奶油的发明曾得到过拿破仑的金奖。由于它不含胆固醇，而且价格低廉，颇受人们欢迎。全世界每年生产人造奶油近六百万吨，已经超过天然奶油的供应量。
炖肉的鲜味来自蛋白质解体后的氨基酸。味精就是纯净的谷氨酸钠。谷氨酸是一种鲜美的氨基酸，也称"麸氨酸"，因为最早是由麦麸发酵制造得来的。
制造味精，一般是把面粉里的蛋白质--面筋洗出来，经过发酵，分解，提纯，生产出来味精。现在已经改用盐酸做为"化学刀"来"切开"蛋白质的新工艺生产味精，速度快，效率高。你看，从植物蛋白质得到了味道象肉那样鲜美的味精。味精是素的还是荤的呢？
前面说到的植物蛋白肉是由豆类蛋白质加工而来，配上味精等调料，吃起来还真有点肉味呢！利用植物蛋白或者石油微生物蛋白做原料，加工成鸡、鸭、鱼、肉的形状，淋洒点化学香精如鸡味素、鱼鲜精，再涂抹上食用色素，就成为以假乱真的"人造佳肴"了。
模仿自然物质，合成各种各样的香精和色素，对于化学家来说，并不难。比如，醋酸和酒精生成的醋酸乙酯有梨香味，戊酸异戊酯飘散出菠萝香，油酸和香草醛散发出浓郁的奶油芬芳。当然，人造食物要做到完全和天然的食物一模一样、分毫不差，不太容易。食品化学家用灵敏的化学分析仪器检验过，每种食品里含有几十种到上百种化合物，它们的品种和数量又是那么千差万别，稍有一点变化，风味就大不相同。
即使动用大型电子计算机来设计合成方案，也无济于事。将来，从化工厂里源源不断地生产出"人造牛排"、"全素烤鸭"的时候，你就不会感到吃惊了，因为这是化学创造的奇迹，化学使人造食物摆满餐桌。
§2 熬猪油时先放点水有什么好处
你见过家里熬猪油吗？
妈妈把厚厚的板油洗干净，切成方方的一小块，一小块，放进预先加有一点水的锅里。
也许你会提醒妈妈，锅里还有水呢？
可是妈妈却笑着回答说，水是有意加的。锅里先放点水，熬出来的猪油就会比较多，颜色也会特别洁白可爱，香味更浓。如果不放点水，干巴巴地熬，熬出来的猪油，色香味都会较差。
你听了也许会奇怪，在熬猪油这件事上，水到底帮了些什么忙呢？好吧！让我们先来看看，假如不先放点水，事情会怎样？
在生猪油里，猪油实际上是住在一间间小小的“房间”里的。当生猪油放在热锅中以后，一受热，猪油就熔化了，而且体积也变大了——热胀冷缩嘛，结果有些“房间”被胀破了，猪油从里面跑出来。这时候我们就看到猪油熬出来了。如果锅里没有水，那么大多数猪油还没有熬出来。油就滚滚烫了。锅上冒起了白烟，很快你就会闻到一股有刺激性的气味，使你呛个不停。原来这是猪油在高温下发生的一场化学变化。
化学家告诉我们，猪油是一种脂肪酸的甘油酯。它经不起高温的“考验”，在高温下很容易“瓦解”，我们闻到的那股刺激味，就是猪油在分解时所产生的一种叫“丙烯醛”的物质引起的。
经验告诉我们，干熬时，油渣中残留的猪油量也会较多。部分猪油分解了，部分猪油还没有完全熬出，当然熬得的猪油就会少些。
如果先加点水，一方面免得猪油分解，另一方面水还会“钻”到残余的细胞中，把那些赖着不肯出来的猪油挤出来，使熬得的猪油较多。
可是干熬的害处，还不光是损失一些猪油。更叫人生气的是，干熬时因温度太高，部分油渣会熬焦，不但使猪油的颜色变得黄焦焦的，而且还带有一股苦涩的味道。
洁白的熟猪油会有一股独特的香味，是由于猪油中含有一些芳香的能挥发的物质。在长时间的高温煎熬下，这些香味物质散逸较多，冷后香味自然就会差些。可是如果在熬猪油时先放入一点水，情况就不同了。因为水的沸点比猪油的低，当油锅的温度升到100℃以上时，水就先沸腾了。你知道，水化为蒸气时是要吸收热量的，这样一来，油锅中的猪油温度就不会升得很高，上面讲的一些害处，也就不会发生了。当然，熬猪油时，加入的水也不能太多，大概1斤猪油放小半碗水足够了。水多了，油熬好了水还没有气化完，这就不好了。因为水能加快猪油变“哈喇”。
§3 白衬衫穿旧了为什么会泛黄
当你穿上一件雪白的新衬衫时，也许你希望它持久地保持“雪白”。可是新衬衫穿穿洗洗以后，雪白的颜色，逐渐泛黄，衣服也就显得旧了。
为什么会引起这样的变化呢？
棉花是白色的纤维，可是它含有棉蜡、油脂、果胶质以及含氮化合物等杂质，在棉花纺织成布的过程中，又要用到淀粉浆料、化学浆料、滑石粉和牛油等原料，因此一般棉纺织厂织成的棉布是呈米白色的，而且还含有较多的杂质。要把这种棉布做成“雪白”的衬衫布料，还必须经过印染厂的一系列化学加工的处理，如退浆、煮炼和漂白等工艺，之后，布料上的杂质就比较少了，因此颜色比原来白多了。可是要获得“雪白”的效果，还需要经过“增白”的加工工艺。就是把已经漂白的布料，再在含有荧光增白剂和少量蓝色或紫色涂料的溶液中进行浸渍上色处理。经过这样增白的布料，如果放在有丰富紫外线的光线下，会显现带荧光性的白色；放在通常的光线下，就显出微带蓝光的白色。它使人们的眼睛看起来有特殊雪白的感觉。
既然有这样好的效果，为什么不能持久呢？因为荧光增白剂实际上是一种白色的直接染料，而同它混和在一起的蓝色或紫色涂料，对棉布又不能染色只是着色，因此它们都是不耐久洗的。水洗的次数多了，增白剂和涂料都会逐渐被洗掉，最后使人们感到布料不白了。同时由于原来布上还有一些没能除尽的杂质，人们在穿着时常沾上油垢、汗渍和灰尘等，再加上常受到空气的氧化和微生物的作用，都会使白布变色。另外，由于洗衣用的水，如自来水中往往含有铁质，一般河水、井水中含有钙盐和镁盐等矿物质，这些杂质除了本身对白布的作用外，还会同肥皂结合成不溶性物质而残留在布上，也都会使白布变色。因此，“雪白”的衬衫穿旧了，就逐渐泛黄了。
§4 被蚊子蚂蚁或蜜蜂叮螫后涂点氨水或肥皂水为什么可以减轻痛痒
晚上你在灯下做功课，嗡嗡怪叫的蚊子会躲在桌子下面“偷袭”你，把你的腿叮得又痒又痛，有时还起红疙瘩。
被蚊子叮了，为什么会痒、会痛和起红疙瘩呢？原来这些讨厌的“小家伙”，它在吸人血的同时，还要吐一些称为蚁酸的“毒汁”到你的肌肉中去，引起皮肤和肌肉局部发炎，于是就会给人带来痒、痛和发生红疙瘩等等不舒服的感觉。
蚊子“肚子”里的毒汁，为什么称它为“蚁酸”呢？岂不是“张冠李戴”了吗？
原来是这样的：很久以前，有一位化学家，他捕捉了很多蚂蚁，装进一个有水的蒸馏瓶中进行蒸馏。蒸馏的结果，得到了一种具有刺激性臭气的无色液体。这种液体很厉害，皮肤沾上了就会起泡，它有很强的腐蚀性，是一种酸性物质。这种酸第一次发现时，是从蚂蚁中蒸出来的，所以就称它为蚁酸。
蚊子“肚子”里就有这种酸，所以也叫它蚁酸。蚂蚁和蚊子一样，在咬人的时候，也会吐一些蚁酸到你的皮肤或肌肉中去，因此被蚂蚁咬了，也会痒、痛和起红疙瘩。
自然界中的昆虫，有不少是含有蚁酸的。
春天，百花盛开，很多蜜蜂熙熙攘攘地在花丛中采花酿蜜。蜜蜂是很可爱的小昆虫，但是你却不敢招惹它。你若触怒了它，它会老实不客气地刺你一针，使你疼痛异常，皮肤很快就红肿起来。
蜜蜂螫人，就象给你打针一样。蜜蜂的腹部有一个贮满“蜂毒”的“毒囊”。“蜂毒”的主要成分就是蚁酸。蜜蜂的“尾巴”里面藏有一枝锐利的小螫针，当它遇到人们骚扰或袭击的时候，它就用螫针狠狠地刺你一针，“蜂毒”就从螫针“注射”到你身上，使你狼狈不堪。
蚊叮、蚁咬和蜂螫所出现的痛、痒和红肿的现象，都是蚁酸在作怪。
如果遇到这种不愉快的事情，该怎样办呢？
人总是有办法的，蚁酸，顾名思义就是一种酸性物质，你有办法把它除去，问题就解决了。
解决的办法并不困难，只要在患处涂上一些稀氨水（浓度为l％）或浓肥皂水，让蚁酸和这些碱性物质发生一场“化学战”，变成既不是酸，也不是碱的盐类和水。这场“战斗”，就是化学上说的“中和作用”。蚁酸变成了盐类，它原来能使人痒、痛和起红疙瘩的“性格”也就减弱了，痛痒减轻了。
或许有人说，我在野外被蚁咬或蜂螫，往哪里去弄氨水和肥皂水呢？这的确也是困难。遇到这种情况，有一个土办法，只要用自己的小便给被咬螫的地方洗一遍，痛痒就可以减轻。小便为什么也有这个本领呢？原来小便中含有游离氨，也有一些氨水，它们都能清除蚁酸，所以很灵验。
§5 变色眼镜的奥秘
许多汽车司机在开车时常常戴着一副黑眼镜。在阳光下或者积雪天驾驶汽车的时候，这副黑眼镜能保护眼睛不受强光的长时间刺激。可是，当汽车突然由明处驶向暗处的时候，戴着黑眼镜反而变成了累赘。一会儿戴，一会儿摘，实在太不方便啦。有什么好办法来解除司机的这个苦恼呢？
有。戴上变色眼镜准行。在阳光下，它是一副黑墨镜，浓黑的玻璃镜片挡住耀眼的光芒。在光线柔和的房间里，它又变得和普通的眼镜一样，透明无色。
变色眼镜的奥秘在玻璃里。这种特殊的玻璃叫做"光致变色"玻璃。它在制造过程中，预先掺进了对光敏感的物质，如氯化银、澳化银（统称卤化银）等，还有少量氧化铜催化剂。眼镜片从没有颜色变成浅灰、茶褐色，再从黑眼镜变回到音通眼镜，都是卤化银变的魔术"。在变色眼镜的玻璃里，有和感光胶片的曝光成像十分相似的变化过程。卤化银见光分解，变成许许多多黑色的银微粒，均匀地分布在玻璃里，玻璃镜片因此显得暗淡，阻挡光线通行，这就是黑眼镜。但是，和感光胶片上的情况不一样，卤化银分解后生成的银原子和卤素原子，依旧紧紧地挨在一起。当回到稍暗一点的地方，在氧化铜催化剂的促进下，银和卤素重新化合，生成卤化银，玻璃镜片又变得透明起来。
卤化银常驻在玻璃里，分解和化合的反应反复无穷地进行着。照相胶卷和印相纸只能用一次，变色眼镜却可以一直使用下去。变色眼镜不仅能随着光线的强弱变暗变明，还能吸收对人眼有害的紫外线，的确是眼镜中的上品。如果把窗玻璃都换上光致变色玻璃，晴天时，太阳光射不到房间里来；阴天或者早晨、黄昏时，室外的光线不被遮挡，室内依然亮堂堂的。这就仿佛扇扇窗户挂上了自动遮阳窗帘。在一些高级旅馆、饭店里，已经安上了变色玻璃。汽车的驾驶室和游览车的窗口装上这种光致变色玻璃，在直射的阳光下，连变色眼镜都不用戴，车厢里一直保持柔和的光线，避免了日光耀眼和暴晒，大伙儿该是多么欢喜啊！
§6 饼干筒里的干燥剂
每逢南方的黄梅季节，盒里的饼干很容易返潮变软，不再松脆了。妈妈说："去建筑材料商店买点生石灰来，包在白布袋里，放到饼干筒里。"果然，在这样的饼干筒里，饼千保持松脆可口。商店里的糕点和糖果，也是这样平安度过霉雨天气的。生石灰是一种便宜易得的干燥剂。它和空气里的水汽分外亲密，有一点水分便吸收进去。这是它容易和水化合，生成氢氧化钙（也叫熟石灰或消石灰）的缘故。
常穿球鞋的脚容易得脚气，这是因为球鞋透气性差，又热又潮湿，是霉菌生长的好地方。
在临睡前，把盛有生石灰的小布袋塞进球鞋里，可以保持鞋内干燥，第二夭再穿就舒服多了。潮湿的屋角、床下，放些生石灰也大有好处。在实验室里，我们常常会看到在精密天平的玻璃柜里放着一杯蓝色的"碎石块"--硅胶干燥剂。它和生石灰一样能吸收周围的湿气，保护精密仪器不受潮生锈，硅胶没有颜色，掺进少量二氯化钻，显出蓝色。二氯化钻是著名的变色药品，和水结合后由蓝变红。硅胶吸水以后，二氯化钻显出红色，硅胶也就变红了。如果这一杯硅胶全部变红了，说明它已经没有吸湿能力了，必须更换新的蓝色硅胶。变红的硅胶在稍高于摄氏一百度的烘箱里烘干就又变回蓝色。所以硅胶可以反复使用。近来，国际上有一种新型的食品干燥剂--泡沫铁粉。这是将铁粉包裹在多孔泡沫塑料袋里做成的。饼干筒里有了它，铁粉吸收空气中的水分和氧气，自己变为铁锈，但食品的保存期却可以大大延长，三个月后饼干仍然松脆可口，味正如初。
§7 不怕海水的洗衣粉
什么样的洗涤剂在海水中不出"豆腐渣"，什么样的洗涤剂不用油脂做原料呢？它们是以洗衣粉为代表的合成洗涤剂。一百多年前，有人偶然发现蓖麻油和硫酸作用后，得到一种"土耳其红油"。用它洗衣服，在海水里照样挺好使，不会生成叫人讨厌的"豆腐渣"。这件事启发了科学家，随着石油化学工业的发展，科学家们利用炼油副产品和苯、氯气、硫酸、氢氧化钠等为原料，用人工方法合成了上百种洗涤剂。
合成洗涤剂和肥皂一样，也具有"双重性格"--既亲油又亲水。但是，它没有肥皂的缺点，在各种水中都保持良好的去污能力，而且不需要使用宝贵的油脂作为原料了。如今，甚至肥皂的原料也改用由炼油副产品氧化得来的脂肪酸了，肥皂也可以改名为"合成肥皂"啦！
合成洗涤剂除了固体的洗衣粉，还有液体的洗洁精、洗净剂等。有些洗涤剂中添加了荧光增白剂，可以让白颜色的衣物更洁白，花色衣服的颜色更鲜艳；还有一些无泡或少泡洗涤剂，适合在洗衣机、洗碗机里使用。但是、洗涤剂洗不净衣服上的汗斑、奶渍和血迹。原因是，这些污渍里的蛋白质是大个的高分子，与纤维胶结得非常紧密，很难拆散。有一种叫做碱性蛋自酶的生物催化剂，它能"消化"顽固的蛋白质污垢，将大个的蛋白质分子拆开，变成能够溶解在水里的小分子。科学家把它掺在洗涤剂里，做成"加酶洗衣粉"，让洗衣粉增添了"消化"蛋白质污垢的本领，洗起衣服来去污效果特别好。不过，碱性蛋白酶需要适宜的温度才能大显身手。它在摄氏五十度时最活跃，"消化"蛋白质的能力最强，热到摄氏七八十度以上就失效了。因此，在加酶洗衣粉的说明书上特别标明："切忌用沸水冲溶！"
合成洗涤剂也有它的坏处！有很多洗涤剂含有磷，化肥中有一种磷肥。当生活中的污水到入江湖中时，使得水中的"化肥元素"多起来，这就使水中的各种藻类多起来，从而水中的氧气少了。鱼也就死了！这也是赤潮的危害！
§8 不锈钢会生锈吗
不锈钢的发明经过是颇有意思的：那时候，人们正在研制各种新的合金钢，往钢里加入各种不同的金属。可是，试制了好多种新合金钢，并没有发现性能优异的新品种。人们把这些样品丢弃在屋外，任凭日晒雨淋。样品锈迹斑斑，越堆越多。后来，人们把这些样品当作垃圾处理掉，结果偶尔发现，其中有一块样品银光闪闪，并没有生锈。人们喜出望外。仔细加以研究，终于发明了不锈钢。
当然，不锈钢不生锈，只是在一般情况下而言的。天下没有不生锈的金属，即使是黄金，在王水里也会被锈蚀。
人们在钢里掺进各种各样的合金元素，就能使钢的脾气有所改变，使钢的身体更加健壮。
不锈钢是一种合金钢。你口袋里的小刀，也许是用不锈钢做的。不锈钢，就是主要在钢里加入了一点镍和铬，这样，钢的抗蚀能力大大增强了；要使它不生锈，含铬量往往要达到12％以上才行。
人们曾做过这样的试验：把两块重量都是20克的不锈钢和普通碳素钢，一起放在稀硝酸中煮沸一昼夜，结果普通钢被强烈腐蚀，只剩13．6克重，而不锈钢却重19．8克。正因为不锈钢不易生锈，所以化工厂里许多耐腐蚀设备用不锈钢制造。如合成氨工厂里，便需要二十多种具有不同性能的不锈钢。
在手表中，不锈钢的重量差不多占60％以上。平常所谓“全钢手表”，则是指它的表壳和表后盖全是用不锈钢做的。而“半钢手表”则是指表后盖是用不锈钢做的，表壳用黄铜或其他金属（镀克罗米）做的。
还有许多各种各样的合金钢哩。钢的可贵之处也就在这里：人们可以加进各种合金元素，得到各种具有特殊脾气的合金钢。
§9 茶锈是怎么产生的
当泡茶的时候，茶壶和茶杯用了一段时间以后，里面常常会“长”出一层棕红色的不太容易洗掉的茶锈。
茶锈是什么？它是从哪里来的呢？
当你把茶叶放送茶壶，冲入佛开水，稍等一会儿，一壶芬芳可口的茶就泡好了。也许你没有想到，从茶叶中逐渐溶解到水中去的化学成分，竟有好几十种呢！譬如：使茶具有涩味的成分是鞣质，使茶发出特殊芳香味的是挥发油；喝了茶会有兴奋和利尿作用的咖啡碱和茶碱；绿茶呈现绿色，这是含有叶绿素的缘故，红茶显出红色，那是茶黄素和其他色素引起；另外，茶中还含有好几种维生素、糖类，还有多种无机盐。而使茶壶、茶杯出现茶锈，主要是鞣质搞的把戏。
鞣质是一种复杂的酚类有机物，能溶于水，特别是沸水。当你吃不太熟的柿子时，舌头常会涩得发麻，这就是鞣质在捉弄你。不成熟的水果，菱、藕以及许多中草药里，都含有鞣质。不过不同来源的鞣质，它们的化学结构并不完全一样，味道也各不相同。茶叶鞣质的味道先涩后甘，许多人都特别欣赏这种味道呢！
鞣质是一个性格不太安定的家伙，当它和空气中的氧“会面”时，它就会热情的和氧交上朋友，把氧原子拉进自己的身体里来，使自己氧化而变成暗色，所以茶水放置后颜色总是慢慢变深。另外，鞣质分子之间也会发生缩合、脱水等化学变化，使自己的“个子”变得更大，生成一种叫鞣酐的化合物，鞣酐是一种难溶于水的红色或棕色物质，当它慢慢从茶叶中沉淀出来的时候，总喜欢依附在茶壶和茶杯的内壁上，日子一久，就看到茶壶和茶杯里“长”了一层棕红色的茶锈。
要除去茶锈是不难的，你只要将茶壶茶杯中的水倒去，用一支旧牙刷挤上一段牙膏，在茶壶和茶杯中来回擦刷，由于牙膏中既有去污剂，又有极细的摩擦剂，很容易将茶锈擦去而又不损伤壶杯。擦过之后再用清水冲洗一下，茶壶和茶杯就又变得明亮如新了.
§10 炒菜锅里变化多
香喷喷的一盘菜端上来，色彩悦目，鲜美可口。这一定会使你胃口大开、口水大流。
中国的烹任技术驰名世界。色香味俱佳的中国名菜，十分讲究配料和烹调艺术。炒菜做饭，也处处有化学知识。首先，有一个营养搭配问题，人体需要的营养是多种多样的：蛋白质、脂肪、糖、维生素、无机盐和水，缺哪一样都不行。
哪一种食物都不可能具备包罗万象的营养成分。一般说来，肉、蛋含有丰富的蛋白质和脂肪；鱼和家禽也含有较多的蛋白质；豆类和谷物含有大量的植物性蛋白质和糖；而蔬菜则是供应几种维生素和无机盐的主要来源所以，饭菜单打一不好，搭配起来才能获得全面的营养。
吃油条配豆浆，使不同来源的蛋白质混合起来，互相取长补短，可以更好地被人体吸收。
土豆炖肉，肉丝豆腐羹，百叶结烧肉等，这些菜把动物性蛋白质和植物性蛋白质结合在一起，就是几份搭配恰当的菜肴。肉含有丰富的蛋白质和脂肪，菜心的维生素含量较高。把它俩搭配起来，烹制一份"菜心烧肉"，这才是营养丰富的佳肴。
其次，在炒菜锅里，各种营养成分还会发生复杂的化学变化。例如，食物里的淀粉、蛋白质这些高分子化合物受热以后，在水溶液中被拆散，成为较小的分子。
土豆、芋头里的淀粉变成糊精，好消化，容易吸收。鱼肉的生胶蛋白被拆开，成为动物胶，这就是鱼冻和肉冻。煎鱼、炖肉的时候，蛋白质被拆开生成氨基酸，使味道鲜美可口。蛋白质遇到盐会凝固、变硬，一旦凝固了，冉溶解和拆散就困难了。你一定有过这样的经验：烧鱼炖肉时，如果放盐过早，鱼、肉很难煮透烧酥，道理就在这里。
同样，有人喜欢先用沸水把蔬菜悼一遍后再炒，还有人喜欢吃捞饭，这样，有些营养成分就溶解在水里，白白损失掉了。不过，炒菠莱是个例外。菠莱先用沸水悼一遍，让它内部的草酸多溶解掉一些，免得涩嘴。再说，多吃草酸没好处，它要和钙质形成草酸钙沉淀，人体吸收不。有些内脏结石的成分主要是草酸钙。
有人煮豆、熬粥的时候，加进一点小苏打（碳酸氢钠）或碱（碳酸钠）。这样做，很快就能煮烂。可是，碱把维生素民维生素C给破坏了，不是好办法。改换高压锅煮，就可以很快煮烂，又不易破坏维生素。还有一类维生素，不溶解在水里而溶在油里，如维生素人和它的前身胡萝卜素，以及维生素口等。它们对于促进身体的生长发育、保护视力，都有重要作用。
油炒胡萝卜，可以帮助人体吸收胡萝卜素。所以，胡萝卜最好和肉一起炖。各种维生素都怕热、怕氧气，烹调时间过长，温度过高，都会增大维生素的损失。因此，煎炒多用急火，快翻快出锅。有时候加点醋，酸性环境可以保护维生素C减少它的分解。维生素C在加热时还容易被氧化破坏，炒菜时尽可能加锅盖，防止更多的氧气进入。熟莱反复的热炒，对维生素的破坏更为严重。
§11 炒菜时加酒和醋为什么会产生一股香味
厨师在烧菜时，总喜欢在加了酒以后，再搁些醋。于是菜就变得香喷喷的了。这种炒菜的方法，确是有它的科学道理，因为酒与醋在热锅里碰了头，就会起化学反应，生成香料——乙酸乙酯，因此菜就有股香味。
在工业上，就是利用酒精与醋酸在浓硫酸作用下，来制造乙酸乙酯。
乙酸乙酯具有香蕉的香味，你平时吃的“香蕉糖”里，就有乙酸乙酯的份儿。
花朵，是大自然中“香的仓库。”花香，是因为花朵里有许多香精油。
有机化学上整整一大族化合物——芳香族化合物，几乎都有香味。现在人造香料很多，你可曾想到：大部分人造香料，都是从臭味难闻的煤焦油中提炼出来的哩。
§12 炒菜时加酒和醋为什么会产生一股香味
厨师在烧菜时，总喜欢在加了酒以后，再搁些醋。于是菜就变得香喷喷的了。
这种炒菜的方法，确是有它的科学道理，因为酒与醋在热锅里碰了头，就会起化学反应，生成香料——乙酸乙酯，因此菜就有股香味。
在工业上，就是利用酒精与醋酸在浓硫酸作用下，来制造乙酸乙酯。
乙酸乙酯具有香蕉的香味，你平时吃的“香蕉糖”里，就有乙酸乙酯的份儿。
花朵，是大自然中“香的仓库。”花香，是因为花朵里有许多香精油。
有机化学上整整一大族化合物——芳香族化合物，几乎都有香味。现在人造香料很多，你可曾想到：大部分人造香料，都是从臭味难闻的煤焦油中提炼出来的哩。
§13 吃水果为什么不能代替吃蔬菜
在日常生活中，有些孩子在吃正餐的时候不好好吃蔬菜，家长们就拿出水果让他们吃，以为吃水果可以替代吃蔬菜。其实，这是人们头脑中的一个误区，吃水果不能替代吃蔬菜。
这是由于水果和蔬菜所含的糖类及作用不一样造成的。水果中所含的碳水化合物，主要成分是蔗糖、果糖、葡萄糖之类的单糖和双糖。
当这些单糖和双糖被吃进人体后，只需稍加消化或不需要消化，即可以被人体小肠吸收。可见，水果的长处是能及时供应能量。但是，如果吃的水果含糖量过多，会使血液中血糖讯速升高，不利于身体健康。
我们再来看看蔬菜。大多数蔬菜所含的碳水化合物是淀粉一类的多糖。它们需要经过人体消化道内各种酶水解成单糖后，才能慢慢地被消化和吸收。因此，蔬菜的长处是不会引起人体内血糖浓度的大幅度波动，并且，蔬菜所含的维生素C和矿物质一般都比水果多。
吃水果还有一定的讲究，否则只会对人体有害。如在空腹时吃西红柿，会使人体胃内压力升高，造成急性胃扩张，使人发生胃胀、胃痛等症状。所以，空腹不宜吃西红柿。
§14 纯酒精为何不能杀菌
打针时，护士常常先往你的手臂上擦些酒精。风一吹，凉快极了。擦酒精，是为了进行消毒。
酒精的学名叫“乙醇”（C2H5OH），它具有很大的渗透能力，能够钻到细菌体内，使蛋白质凝固，这样，细菌也就一命呜呼了。
可不是，学校里的那些标本蛇啦、青蛙啦、鱼啦，常常是泡在酒精里，这是因为细菌无法在酒精中生存、繁殖，标本不会烂掉。
然而，奇怪的是纯酒精倒反而不能杀菌。在医院里，使用的酒精，大约含有75％的乙醇。
这是为什么？原来，当你用纯酒精消毒时，酒精的浓度很大，一下子就使细菌表面的蛋白质凝固了，结果形成一层硬膜。这层硬膜对细菌有保护作用，防止酒精进一步渗入，所以浓酒精反而不及稀酒精。
在酒精里掺些水，酒精的浓度就变稀了，稀酒精并不急于使细菌表面的蛋白质凝固，而是渗入到细菌体内，然后把整个细菌体内的蛋白质凝固起来。这样，就达到了良好的消毒目的。
§15 从毒酒案说甲醇
众所周知白酒又称烧酒、白干，为蒸馏酒的一种，白酒含乙醇量在40－70%,一般含量45%左右。普通白酒也可用食用酒精配置。
有毒白酒大多是不法分子用工业酒精配制的，工业酒精中往往含一定量的有毒甲醇，是不宜食用的，有关部门明令禁止用它配制白酒。96年6月云南会泽毒酒案的罪犯更是丧心病狂地直接用价廉的工业甲醇和凉水来勾兑白酒，以致造成192人中毒，其中35人死亡，6人双目失明的极为严重的后果。我国有关部门规定：用粮食酿造的白酒，每100毫升中甲醇含量不得超过0.04克，用薯干和代用品酿造的白酒则不得超过0.12克。甲醇究竟是怎样一种物质呢？
一、甲醇的来源及性质
甲酵是有机物醇类中最简单的一元醇。1661年英国化学家R.波义耳首先在木材干馏后的液体产物中发现甲醇，故甲醇俗称木精、木醇。在自然界只有某些树叶或果实中含有少量的游离态甲醇，绝大多数以酯或醚的形式存在。1857年法国的M·贝特洛在实验室用一氯甲烷在碱注溶液中水解也制得了甲醇。
从木焦油中获得的粗甲醇有难闻、刺鼻气味。纯甲醇为无色透明略带乙醇气味的易挥发液体，沸点65℃，熔点-97.8℃，和水相对密度0.7915(20/4℃)，甲醇能和水以任意比相溶，但不形成共沸物，能和多数常用的有机溶剂(乙醇、乙醚、丙酮、苯等)混溶，并形成恒沸点混合物·甲醇能和一些盐如CaCl2、MgCl2等形成结晶化合物，称为结晶醇如CaCl2·CH3OH、MgCl2·6CH3OH，和盐的结晶水合物类似，甲醇蒸气能和空气形成爆炸性混合物，爆炸极限6.0－36.5％（体积）。甲醇燃烧时无烟，火焰呈蓝色。甲醇具有脂肪族伯醇的一般性质,连有羟基的碳原子上的三个氢原子均可被一一氧化,或脱氢生成甲醛,再氧化成甲酸,甲酸氧化的最终产物是二氧化碳和水。试剂甲醇常密封保存在棕色瓶中置于较冷处。
二、甲醇的解毒与检测法
甲酵有较强的毒性，对人体的神经系统和血液系统影响最大，它经消化道、呼吸道或皮肤摄入都会产生毒性反应，甲醇蒸气能损害人的呼吸道粘膜和视力。急性中毒症状有：头疼、恶心、胃痛、疲倦、视力模糊以至失明，继而呼吸困难，最终导致呼吸中枢麻痹而死亡。慢性中毒反应为：眩晕、昏睡、头痛、耳鸣、现力减退、消化障碍。甲醇摄入量超过4克就会出现中毒反应，误服一小杯超过10克就能造成双目失明，饮入量大造成死亡。致死量为30毫升以上，甲醇在体内不易排出,会发生蓄积，在体内氧化生成甲醛和甲酸也都有毒性。在甲醇生产工厂，我国有关部门规定，空气中允许甲醇浓度为5mg/m3，在有甲醇气的现场工作须戴防毒面具，废水要处理后才能排放，允许含量小于200mg／L。
误服甲醇急性中毒可采取：催吐、洗胃、输氧措施，注射葡萄糖或生理盐水，静脉注射1％亚甲基蓝溶液10毫升，肌肉注射1－2％高锰酸钾溶液5.6毫升，碱性水饮料和强心剂。静脉注射50－60克3％碳酸氢钠溶液至尿呈稳定的碱性反应，甲醇蒸气中毒者，应迅速转移至新鲜空气处，呼吸困难者可实施人工呼吸或输氧，注射强心剂。甲醇溅入眼睛或皮肤应立即用大量清水冲洗。
甲醇定性检验法。检测试剂为浓硫酸和间苯二酚溶液（5克／升）。检测时将一小段表面被氧化的细铜丝投入约6毫升含甲醇的试样中，间隔一段时间，将此溶液缓缓倒入浓硫酸之中，会出现分层现象，再滴加间苯二酚溶液2滴，在和浓硫酸的分界面之间会出现玫瑰红色，这就证明有甲醇存在。
甲酵的含量测定在工厂通常用比重瓶法测定其在常温时的比重(20/4℃)，然后进行换算求得;也可用测定甲醇的折光率后算出。
三、甲醇的工业制法
目前合成法是制备甲醇最主要的方法。人工合成甲醇始于1923年，由德国巴登苯胺纯碱公司首先建成年产300吨甲醇的高压法装置，直到六十年代中期合成甲醇几乎都用高压法。原料是煤、水、空气，在制水煤气的反应中得到氢气和一氧化碳，经除尘、脱硫、变换、水洗后就可用来合成甲醇。主要反应为2H2＋CO==CH3OH,催化剂ZnO、Cr2O3,300-400℃、200－300大气压，平衡时甲醇蒸气含量达10％，经冷却、分离、粗制甲醇进入贮糟，氢气和一氧化碳可继续循环利用。粗甲醇的纯度为80－93％，主要杂质为水、乙醇、二甲醚、异丁醇，经精制纯度可达99％。
1966年英国的卜内门化学公司研制成功铜系催化剂，并开发了低压合成甲醇工艺,简称ICl低压法;1971年德国鲁奇公司开发了另一种低压合成法，简称鲁奇低压法；低压法具有成本低的经济优势，采用活性好的铜系催化剂使反应温度也有所降低。
目前生产甲酵的原料已逐步大规模地转向石油和天然气，在天然气产地可将甲烷和氧气按9:1的体积比混合，在200℃和100个大气压的条件下，通过铜制管道反应制得甲醇，反应式：2CH4＋O2=2CH3OH。
我国早在五十年代末已掌握了甲醇及合成甲醇催化剂的制备技术，六十年代末实现了氨和甲醇的联合生产，降低了两者的成本，从此甲醇催化剂及联醇的生产技术不断获得改进并取得较好的经济效益，到八十年代初我国低压合成甲醇催化剂已达到国际先进水平。据有关资料报道：八十年代中国甲醇年平均增长率达8.12％，发展速度是世界最快;1988年世界甲醇年产量为1256.5万吨；1989年原苏联年产甲醇达333．1万吨，美国324.2万吨,中国为59.10万吨,也位居世界前列。
四、甲醇的用途
甲醇是一种重要的有机化工原料，主要用于生产甲醛，消耗量要占到甲酵总产量的一半，甲醛则是生产各种合成树脂不可少的原料。用甲醇作甲基化试剂可生产丙烯酸甲酯、对苯二甲酸二甲酯、甲胺、甲基苯胺、甲烷氯化物等；甲酵羰基化可生产醋酸、醋酐、甲酸甲酯等重要有机合成中间体，它们是制造各种染料、药品、农药、炸药、香料、喷漆的原料，目前用甲醇合成乙二醇、乙醛、乙醇也日益受到重视。
甲醇还是一种重要的有机溶剂，其溶解性能优于乙醇，可用于调制油漆。一些无机盐如碘化钠、氯化钙、硝酸铵、硫酸铜、硝酸银、氯化铵、氯化钠都或多或少地能溶于甲醇。作为一种良好的萃取剂，甲醇在分析化学中可用于一些物质的分离，还用于检验和测定硼。
甲醇还是一种优良燃料可作能源。在汽车燃油中可直接添加3-5％的甲酵，目前直接将甲醇当燃料已引起世界各国的兴邀，它已被某些发电站作燃料。1985年5月加拿大政府曾宣布过一项全国注计划，试验用甲醇做公共汽车和运输卡车的燃料。1987年我国在北京顺义也建成投产第一座年产万吨的甲醇汽油厂，甲醇汽油中50%的汽油、40％的甲醇和10％的添加剂组成。前些年我国汽车用“高比例甲醇汽油”的研制和应用也取得成果，并通过鉴定。使用这种燃料汽车发动机无需改装，燃料辛烷值高，造成空气污染远比柴油、汽油要小，该项科技成果对缓解我国燃油短缺，促进煤炭深加工和环境保护有重要意义。在宇宙航空中甲醇能作火箭燃料。
甲醇还是防冻剂，严冬时节在汽车水箱中添加适量甲醇，能使水箱中循环冷却水不冻，在禁酒国家中甲醇用作酒精变性剂，将甲醇掺在乙醇之中得到变性乙醇，具有一定毒性使之不宜饮用。甲醇经微生物发酵可生产甲醇蛋白，富含维生素和蛋白质，具有营养价值高而成本低的优点,是颇有发展前景的饲料添加剂,能广泛用于牲畜、家禽、鱼类的饲养。
§16 粗盐容易变潮的原因是什么
食盐，本来是不会吸收水分的，精盐就是很纯的食盐，把它放几年，也不会变潮，可是粗盐放上几天，就变潮了，这是什么原因呢？
原来，食盐的主要成分是氯化钠，除了氯化钠以外，还含有少量别的氯化物，粗盐会变潮，是因为其中含有氯化镁。氯化镁很喜欢水，它经常吸收空气中的水分，而且它也很容易溶于水。
氯化镁的味儿是苦的。山上有些水，带有苦味，有些就是因为含有氯化镁的缘故。海水里也有不少的氯化镁，特别是在盐卤里，氯化镁几乎占一半以上。每年，人们从盐卤中提取大量的氯化镁，用它制造金属镁、氧化镁水泥和耐火材料等。
绍兴酒坛上的坛头泥里，总掺有一些盐卤，这就是利用盐卤里的氯化镁来吸收水分，使坛头泥不致于裂，酒坛里的酒也就不会变酸或者挥发掉了。
在化学上，有许多东西具有与氯化镁同样的脾气——吸水。人们在装天平的玻璃橱里放些极容易吸水的过氨酸镁或硅胶等使橱内保持干燥；无水氯化钙和浓甘油也具有吸水的本领。有些香烟，糕点里也加有甘油，使它们能保持适当的湿度。
§17 醋的功用
醋是日常生活中常用的调味剂，它约含3%--5%的乙酸，除了调味品外，醋还有许多用途：
1.煮排骨时、炖骨头或烧鱼时加点醋，不但能将骨头里的钙、磷、铁等溶解在汤里从而被人体吸收，而且还能保护食物中的维生素免被破坏。
2.烧马铃薯或牛肉时，加点醋，易烧酥。
3.老母鸡的肉不易煮烂，如灌点醋再杀，肉就容易煮烂。
4.喝点醋，能预防痢疾和流行性感冒。
5.喝点醋，能醒酒。
6.鱼骨梗喉，吞几口醋，可使骨刺酥软，顺利咽下。
7.发面时，如多加了碱，可加些醋把碱中和，这样蒸出的馒头就不会变黄变苦。
8.切过生鱼、生肉的菜刀，再加醋抹一下，可除腥味。
9.理发吹风前，在头发上喷一点醋，吹烫的发式能长久保持。
10.洗头发时，在水中加一点醋，可以防止脱发，并使头发乌黑发亮。
11.洗涤有色布料时，在水中加一点醋，不易掉色。
12.醋对治疗脚气病很有效：
配方：食醋1000克明矾50克
方法：每天用次药水泡脚一次，每次20-25分钟，连续四天，每次泡完后，不要用毛巾擦干而让起自然干燥。每隔5-6天，再泡两天，方法同前。
§18 大蒜的杀菌作用
大蒜中含有丰富的蛋白质、脂肪、糖类及维生素A、B、C等，蒜苗里还含有钙、磷、铁等成分。大蒜具有极强的杀菌力，因为蒜头里含有大蒜油，大蒜油以硫化二丙烯为主要成分，还含有微量二硫化二丙烯、二硫化三丙烯。
大蒜素遇碱、受热都会分解，所以用大蒜消炎杀菌宜使用生大蒜，不能与碱性物质一起用。
吃过大蒜嘴里产生蒜臭，可将少许茶叶放在嘴里细嚼，或在口中含一块糖，蒜臭就可减少。
§19 刀法火候有讲究
你参观过烹任表演吗？
厨师操刀，把整块的瘦肉飞快地切成丝，多长、多宽、多厚，都有一定的分寸，均匀、整齐。这是厨师在表演刀功。不同的菜，块是块，丝是丝，片是片，斜刀，连花，讲究可大哩。再看在炉灶上，厨师掌握火候，争分夺秒，几翻、几颠、几铲，都恰到好处。烧、煮、爆、炒，各是各味。该"嫩"的真嫩，该"酥"的酥透，该"脆"的松脆。
"不到火候不揭锅"，烹任里的"火候"多重要。
难道这里面也有化学道理吗？
我们生活中都有这样的经验：一块冰糖在水里溶解的速度比一匙绵白糖慢得多。如果预先把冰糖研磨成粉未，再溶解就快得多了。大人炒菜，从来也不加入大颗粒的粗盐，而用粉盐。
糖呵，盐呵，这些物质化整为零后，和水接触的表面积大大增加。一个正立方体交叉切三刀，变成八个小立方体，表面积是原先的二倍；切六刀（每面切二刀），化为二十七个更小的立方体，表面积是原先的三倍。
蔬菜和肉切成细丝，增大了和水接触的表面，营养物质容易溶解到水里去，一些化学变化也容易进行。炒肉片比炖大块的猪肉快，也是因为表面积增大，受热机会多的缘故。化学反应的速度和物质互相接触的表面积大小有密切的关系。物质不接触，怎么可能起化学变化呢？我国的炒菜，讲究火候。火候主要指控制火力的大小，掌握加热时间的长短和时机，说到底，也就是控制温度。温度也是化学变化的重要条件。同样一匙白糖，在凉水里不如在开水里溶解得快。面条只有在开水锅里才能煮熟，在温热水里是煮不熟的。提高温度往往会加快溶解和化学变化的速度。烧一锅水，水的温度会逐渐上升，在一个大气压下，水开的时候，温度是100oC可不断加热，不论火力多么大，温度不再升高，直到快烧于的时候，水的温度仍然是100°C。在炖肉的时候，烧开以后，改用文火，就可以维持沸腾的温度。性急用大火，并不能使肉提前炖熟。可是，采用高压锅，水的温度可以升高到120oC以上，炖熟一锅肉，所需要的时间就可以大大缩短。
油锅的温度可以达到二三百度，用铁锅烙饼，温度可达三四百度。在青藏高原旅行，在高山上烧开水，温度升到八九十度，水就沸腾了，温度当然也就不再升高了，所以煮不熟面条和米饭。这时候，炸油饼、做烙饼还是可以的。要吃米饭，就必须使用高压锅了。
火候还和什么有关呢？
以炒肉为例。肌肉里面主要是蛋白质，加热就是使其中的蛋白质变性，使原来的空间构型破坏。对我们来说就是炒熟了。但未必美味！其香味主要是其中的肽键断裂，有氨基酸生成。如果用火过狠，完了，氨基酸又焦化了，你就吃进"木炭"了。
§20 灯泡里面怎么变黑了
新买来的灯泡，总是光亮透明的，但是用很长时间以后，我们就可以看到灯泡玻璃里面，往往会出现一层黑影。灯泡发黑了，不但影响它的亮度，而且灯泡的寿命也不长久了！
你小心拿着一个电灯泡来瞧瞧，在它的肚子里盘着一圈很细的钨丝。当你打开电灯开关电流通过细细的钨丝时，就会受到很大的电阻，因而发生了高热，把钨丝炽热得发白，就射出了耀眼的光芒。
钨是金属中的“硬汉”，也是最难熔化的金属，它的熔点高达3380℃。但是，在使钨丝达到白炽程度的高温下，钨丝的表面有一小部分开始变成蒸气挥发出去，遇到了比较冷的灯泡玻璃后，就凝结在玻璃上，日子一久，电灯泡的“脸”就“抹”上黑了。灯泡一发黑，就表示它已经到了“风烛残年”。因为钨丝愈挥发愈细，愈细电阻愈大，电阻愈大就使得通过电流时产生的温度愈高，也愈促进它的挥发，等到钨丝细得维持不住时，电灯泡也就一命呜呼了。
为了阻止钨丝的挥发，灯泡厂在制作灯泡时往往要充入一些氮气或其他惰性气体，把钨丝团团围住，不让钨的蒸气随便跑出来，这样充了气的灯炮不容易发黑，也比较耐用些。
钨丝不仅能作为电灯泡的丝，而且能作为无线电电子管的管芯。火箭、导弹和宇宙飞船上所用的耐高温部件，许多是用钨或钨合金做的。
在现代科技日新月异的今天，人们利用钨的熔点特别高这一点，对钨的运用越来越广泛。
§21 豆浆变成豆腐脑
豆腐，人人爱吃。早点喝的豆浆、豆腐脑，菜品里的砂锅豆腐、麻婆豆腐，豆制品里的豆腐丝、豆腐干......花样可多呢！单是豆腐做的菜，一个盛大的宴席还摆不开呢！
豆浆、豆腐是我国首创的。洋鬼子没有豆腐所以豆腐的英文为tofu。
大豆起源于中国，古称"菽"。培育大豆在我国已经有四五千年的历史了。小豆类含有丰富的蛋白质。每100克黄豆含蛋白质36克多，在各种食物里遥遥领先。近年来，日本和美国出现了"豆浆热"，男女老幼喜爱喝豆浆，商店里出售各种各样的豆浆制品：桔子豆浆、咖啡豆浆......各种豆腐菜、豆腐罐头一跃成为畅销的新颖食品。
但是，炒黄豆和油炸黄豆不容易消化，能够被身体吸收的养分连一半都不到。煮黄豆好一些，吸收率也只有65．5％。豆浆和豆腐就比较好消化，其中85一95％的蛋白质能被身体吸收。
豆腐是怎样做成的呢？把黄豆浸在水里，泡胀变软后，在石磨盘里磨成豆浆，再滤去豆渣，煮开。这时候，黄豆里的蛋白质团粒被水簇拥着不停地运动，仿佛在豆浆桶里跳起了集体舞，聚不到一块儿，形成了"胶体"溶液。
要使胶体溶液变成豆腐，必须点卤。点卤用盐卤或石膏，盐卤主要含氯化镁，石膏是硫酸钙，它们能使分散的蛋白质团粒很快地聚集到一块儿，成了白花花的豆腐脑。再挤出水分，豆腐脑就变成了豆腐。豆腐、豆腐脑就是凝聚的豆类蛋白质。我们喝豆浆，有时就在重复这个豆腐制作过程哩。有人爱喝甜浆。往豆浆里加一匙白糖，豆浆没有什么变化。有人爱喝咸浆。在豆浆里倒些酱油或者加点盐，不多会儿，碗里就出现了白花花的豆腐脑。酱油里有盐，盐和盐卤性质相近，也能破坏豆浆的胶体状态，使蛋白质凝聚。这不和做豆腐的情形一样吗？
豆浆点卤，出现豆腐脑。豆腐脑滤去水，变成豆腐。将豆腐压紧，再榨干去些水，就成了豆腐干。原来，豆浆、豆腐脑、豆腐、豆腐干，都是豆类蛋白质，只不过含的水有多有少罢了。牛奶和豆浆差不多，也是胶体溶液。在新鲜的牛奶里，酪素，也就是蛋白质包裹着奶油，在水里分散开来，不停地运动矿所以，牛奶总是均匀的乳白色液体。让牛奶发酵，做成酸牛奶，酪素就聚集拢来，凝结成块，象豆腐脑似的。兴许你会爱喝这种酸牛奶。
§22 豆浆加了酱油，为什么会凝成白花花
许多人都爱喝豆浆。
有的人爱喝甜豆浆，有的人爱喝咸豆浆。
喝甜豆浆的人，在豆浆中加些白糖,豆浆依然象牛奶一样，啥样子也没有变，只是味道变甜了。可是喝咸豆浆的时候，怪事就发生了，同样是象牛奶一样的豆浆，加进酱油以后，却很快地凝成了白花花的一碗。这是什么道理呢？
大家知道，豆浆是用黄豆做的。
当黄豆浸泡磨碎，加适量的水以后，黄豆中的大部分蛋白质、无机盐和部分水溶性维生素，都高高兴兴地送到水去了。只有脂肪是不溶于水的。幸亏蛋白质有一种奇特的本领，能够把油脂乳化成很小的油滴，而自己包在小油滴外面，“保护”油滴彼此不会合并，而浮悬在水中。
所以说，豆浆的主要成分是蛋白质和脂肪，当然也有一些无机盐和维生素。
而酱油呢？除了一些氨基酸等物质外，还含有许多食盐。怪不得酱油吃起来挺咸。
豆浆中加进酱油，食盐和蛋白质就碰头了。食盐原是蛋白质的冤家对头，它一进入豆浆，就会迫使蛋白质从水中沉淀出来。这是什么道理呢？
原来蛋白质溶在水中以后，就成为一种胶体溶液，蛋白质胶体微粒是靠了两件“法宝”使自己不会沉淀出来的。一个是蛋白质胶粒会将溶液中的一部分水“拉”到自己的周围，形成一个水化层，当蛋白质胶粒在水中运动时，是带着这个水化层一起运动的，这样，当两个蛋白质胶粒相遇时，由于水化层的阻挡，使两个胶粒不会合在一起。另一个“法宝”是，蛋白质胶粒会通过自己的电离和吸附溶液中的某一种带电离子在自己周围，使自己带上电荷。这样当两个蛋白质胶粒相遇靠近时，由于每一个胶粒所带的电荷都是同一种类型的，因为电荷相同就相互排斥，迫使两个胶粒又重新分开。
这样，蛋白质胶粒就可以安安稳稳的在水中“游荡”了。
可是加入食盐后，情况就不同了。原来食盐是个电解质，它在水中会电离成带正电的钠离子和带负电的氯离子。这些离子吸引水分的能力都比蛋白质胶粒来得强，因此它们不但吸引溶液中的水分子，而且把蛋白质胶粒周围的水化层中的水分子也“抢”过来，使水化层遭到破坏。另一方面，假如蛋白质胶粒是带正电的，那么电解质解离出来的负离子就会“挤”到蛋白质胶粒周围，结果使蛋白质胶粒所带的电荷被“中和”了。蛋白质胶粒借以使自己稳定的两个“法宝”都破坏了，这时当两个蛋白质胶粒再碰头时，就会合并在一起，一并两并蛋白质胶粒就会越变越大，最后就从水溶液中沉淀出来了。
豆浆加酱油后出现的白花花，就是沉淀出来的蛋白质。做豆腐时向豆浆中入盐卤或石膏，道理也和上面讲的一样。
§23 发酵粉能发酵的原因是什么
馒头所以会那样又松又软，那是酵母菌帮了我们的忙。原来酵母菌随身带有好些“法宝”——酶，这些“法宝”会变戏法似的叫面团发生一连串的化学变化，首先是淀粉酶使淀粉变成糖分，然后使糖生成二氧化碳。这些二氧化碳在蒸馒头时受热膨胀，于是馒头里留下了许多小孔。同时还产生出少量的酒精和酯类等，因此吃起来就十分松软可口。
可是，用鲜酵母来发酵并不十分理想，因为这种发酵方法需要较长的时间，而且，如果控制得不好，让发酵发过了头，食品就会带有一股不愉快的酸味，或者不够松，因此食品工厂中做饼干，蛋糕这一类食品时，事先并不将面粉发酵，而只是往里面加入一些发酵粉，或是打入一些空气，同样能使食品中产生许多小气孔。
那么这些发酵粉究竟是些怎样的“人物”？为什么它们也能使食品产生小气孔呢？
有一种发酵粉的化学名字叫碳酸氢铵，它的外貌和面粉差不多，也是白色的粉末。不过这个家伙有一个古怪的“脾气”，就是耐不得热，它在20℃以上便开始分解，在35℃分解大大加快，到60～70℃，它就剧烈分解而放出大量二氧化碳和氨气，所以加有少许碳酸氢铵的食品，在焙烘过程中，这些放出的气体就会“夺门”而出，使食品留下一个个气孔。
另一种发酵粉的成分是碳酸氢钠（俗称小苏打）和磷酸二氢钠的混合物。本来，碳酸氢钠的脾气和碳酸氢铵很有点相似，它受热后也会放出部分二氧化碳来，但是一来放出的二氧化碳不多二来在这场化学变化的同时，会生成碱性很大的碳酸钠（俗称纯碱），使食品碱味太重，而且还会将许多维生素破坏掉，所以通常使用时总是把它和一个酸性物质如磷酸二氢钠同用，这样既可使所有的碳酸氢销全部变成二氧化碳，同时作用以后不会有很大的碱性，十分理想。
§24 防霉剂为何能防霉
每逢黄梅时节，江南一带常常是阴雨绵绵，气候潮湿，东西特别容易生霉。
东西为什么会发霉呢？主要是因为在物体表面生长繁殖了一种或几种霉菌。霉菌是一种由蛋白质构成的微生物。这些霉菌在温暖、潮湿的环境里生长、繁殖得特别快，有时伸展到物体内部，有时会长出一大片来，这时物体就发霉了。如果霉菌附着在衣服上，会分泌出一种酶，分解纤维素，产生霉班，使织物的强度显著降低。在日常生活中，我们经常用樟脑丸来防止衣物被虫蛀。
工业上常用的防霉剂，是汞的有机化合物——硫柳汞。醋酸苯汞、甲基丙烯酸苯汞、油酸苯汞、硬脂酸苯汞等，只要在物品中加入0.l％左右，就有良好的防霉效果。这是因为微生物与这些有机汞接触后，汞就侵入微生物体内，与蛋白质生成汞盐沉淀，将霉菌杀死。所以放有防霉剂的地方，霉菌就不能生存，东西就不会发霉。然而，有机汞的不足之处是毒性很大，容易产生副作用，因此，目前已逐步被高效低毒的山梨酸，尿囊素等新防霉剂所代替。
现在，各种防霉剂的应用范围很广。油漆中放了防霉剂，机械、电器设备表面喷涂的油漆在湿度较大的地方也不会生霉；电缆中放了防霉剂，就能保证电缆在水底或地下不会生霉，电影机和照相机镜头、包装纸张等也都要应用防霉剂。
§25 放在衣柜中的樟脑丸为什么会越来越小
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。
在热带和亚热带，有一种身材魁梧的大树，叫做樟树，樟木箱，就是用樟树的材干做的。我国的台湾，盛产樟树。江西、湖南和浙江也有许多樟树。樟树的木头挺香。人们把樟木锯碎，用热的水蒸气进行蒸馏，制得芳香的樟油。
樟油再经提纯，就制得白色的章脑，纯净的樟脑，是白色或无色透明的棱形晶体，很香。你看过碘的晶体吗？它是灰黑色的结晶。在晶体四周，总是罩着一层紫色的“云”——碘的蒸气。原来，碘虽然是固体，但与酒精、水等一样，很易挥发，变成蒸气。所不同的只是：碘可以不经液态直接变为蒸气，这在化学上叫“升华”。
樟脑，无时无刻不在升华。在100℃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。
在衣柜、衣箱里，常常暗藏着敌人——蠹［dù］鱼，它专爱吃羊毛衣物。一件好端端的羊毛衣，收藏不好，往往会被它咬成许多小洞洞。
人闻了樟脑蒸气感到很香，蠹鱼闻了就受不了。因为樟脑是很强烈的驱虫剂。这样，在衣橱、衣箱里放了樟脑丸，蠹鱼就不敢来了。
同样的，用樟木做成的樟木箱，因为樟木中含有许多樟脑，它即使不放樟脑丸，蠹鱼也不敢爬进去。
不过，樟树不能在北方生长，天然樟脑的产量很有限。另外，它又是重要的化工原料，在制造赛璐珞塑料时，就要用它作增塑剂。随着塑料工业的发展，天然樟脑开始供不应求。
第一次世界大战期间，人们发明了合成樟脑。合成樟脑是用松节油作原料，经异构、酯化、皂化、脱氧等很多步化学反应制成的。由于合成樟脑的性质，气味与天然樟脑相近，同样具有驱虫作用，人们就用它来代替天然樟脑。它的颜色比天然樟脑的白。现在，市场上卖的“樟脑精”或“精制樟脑”，大都是合成樟脑制品。
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公斤萘。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”，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、甲酸等，会使衣服沾上棕色斑点，因此，在使用时，萘球应用纸包好（最好用小皮袋），夹在衣服中。
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。
天然樟脑、合成樟脑与萘，可用它们的熔点来判别：天然樟脑和合成樟脑的熔点都在170℃以上，而萘的熔点为80℃左右。此外，萘的气味不如樟脑那样清香。天然樟脑与合成樟脑又怎么区别呢？两者在物理、化学性质方面几乎相同，仅有一点不同：天然樟脑是旋光性的，而合成樟脑是无旋光性。
§26 干菜烧肉时放些糖有什么作用
干菜烧肉是我们常吃的菜肴，习惯上人们往往在将要烧好的时候加一些糖。这样烧出来的干菜烧肉，不仅味道是甜甜的，又香又鲜，很是可口，而且它比一般肉类食物不易变质败坏。
是什么原因使干菜烧肉可以保存较长的时间呢？有人认为这是有了干菜的缘故。实际上这是糖的功劳。因为多数细菌喜欢营养丰富的食物，喜欢在温暖，中性的环境中生长，肉类食品含有大量氨基酸、维生素和无机盐等养分，也是细菌最理想的食物。尤其是在夏天，当细菌落到这种食物中，便会很快地生长繁殖，不消一昼夜，就使蛋白质变质败坏，不能食用了。但是如果在肉类食品中加些糖，就不致很快变质，而能放上较长的时间，人们把这种由于加糖而延长肉类等蛋白质食品保存时间的作用，叫做“蛋白质保存作用”。夏天一般的菜蔬隔一夜就馊了，而干菜烧肉不容易馊的道理也就在这里。
“蛋白质保存作用”同利用糖渍保藏食物的道理是完全不同的。糖渍是在食物中加入到60％以上的食糖，造成高渗压的环境而使细菌不能生长，以达到保存的目的。而干菜烧肉里所加的糖决不会达到很高的浓度，这也就是说它不足以阻止细菌的生长。那么它是怎样使肉食品的保存期延长的呢？关于这个原因目前正在研究，有的人认为细菌能优先利用糖作为它的食物，因此暂时不去“吃”蛋白质，这就使蛋白质保存下来。另一说法认为，细菌先利用糖而生成了酸，而酸性的环境是不利于细菌生长的，因此使蛋白质得以保存下来。更新的说法是，糖可以阻碍细菌产生分解蛋白质的酶类，称为“葡萄糖效应”，使细菌分解蛋白质的速度放慢或受到妨碍，所以就使蛋白质的贮藏时间得以延长。
同样的道理，在豆浆、牛奶以及其他的肉类等蛋白质食品中，如果加些糖，它们的贮藏时间就比不加糖的更长久一些。
§27 干煤和湿煤，哪一个好烧
常常有这样的事情：厨房里的煤堆，不知被谁洒上了一些水，变的湿淋淋的。
你看到了，也许要把煤搬到院子里去晒干。妈妈来了，她说：“别搬了，湿煤才好烧啦！”
湿煤反而好烧，这是什么道理？
回答这个问题，还是从你最熟悉的事情谈起吧。
如果满满一壶水烧开了，往往会有一点水溢出来，照理说，壶下面的炉火该灭了吧？可是，真奇怪，水滴落下的地方，火焰反而变的老高老高的。
这就是湿煤好烧的缘故，因为水的分子里，有一个氧原子和两个氢原子，水一遇上火热的煤，氧立刻被煤（碳）夺走了，结果生成一氧化碳和氢气。对你来说，它们俩都不陌生。
一氧化碳是一种会燃烧的气体。氢气也会燃烧，工厂里那白炽耀眼的气焊，有的就是用氢气来燃烧的。
它们俩既然都会燃烧，当然是水落下的地方，火焰更高，因此湿煤比干煤好烧。
不过，凡事总得有一定的条件，如果煤太湿了，也不好烧。再说，湿煤也只有火旺的时候添加才好，当然不能用湿煤引火，这样反而会浪费引火柴。
在工业上，利用湿煤好烧这个道理，把水蒸气通过赤热的煤层，能得到一氧化碳和氢气的混合气体，叫做“水煤气”。
水煤气不仅是很重要的工业用气体燃料，也是一种化工原料，像木精——甲醇就是用它做的。
§28 甘油润肤的秘密在哪里
冬天，人们为了抵御干燥，往往给皮肤擦上一点甘油。
甘油，谁都认得它：无色、无臭、有甜味的粘稠油状的液体。
可是，甘油的真面目却完全两样，纯净的甘油是白色的晶体。它在17℃时融化。普通的甘油里因为含有一些水分或杂质，所以变得不易凝固了。
甘油具有甜味，这与它的分子结构有关系，在化学上，由一个氢原子与一个氧原子手拉着手结成的基团——OH，叫做羟基。一般来说，单糖（如葡萄糖和果糖等）和双糖（如蔗糖和麦芽糖等）里所含的羟基越多，它就越甜。甘油跟单糖分子相象，在它的分子里含有三个羟基，所以也带有甜味。
甘油是皮肤的“卫兵”，因为它能吸收水分，不仅能保护皮肤，不让北方来客——寒流夺走水分，防止燥裂，而且还能从寒流中夺来水分呢！
不过，你也别以为抹甘油是一件小事。首先你得摸透甘油的脾气：浓的甘油，吸水性很强，它一面从空气中吸收水分，一面也毫不客气的把你皮肤里的水分夺走，要是甘油太稀了，那就同涂了水一样，没有效果。
甘油是重要的化工原料，可以用来制造塑料，合成纤维、炸药等。有趣的是，人们很早以前就用硝酸、硫酸的混合液处理甘油，制得了硝化甘油的水溶液，用它治疗心脏病。然而后来人们想去掉硝化甘油水溶液中的水，制取纯净的消化甘油，在实验时竟发生猛烈的爆炸。人们这才知道，原来硝化甘油是一种猛烈的炸药！于是，人们大量地以甘油为原料制造硝化甘油，用作炸药。
§29 钢笔尖上的银白色小东西有什么作用
当你画画时，手里总拿着块橡皮，画错了，就用橡皮擦掉。虽然橡皮能把别的东西擦掉，但它自己都越擦越小。
钢笔笔尖可不能像橡皮那样哇。要是笔尖很快地越写越小的话，那么隔几天就得换个笔尖啦。
仔细瞧瞧钢笔的笔尖吧：在最尖处，有点银白色的小东西。金笔尖之所以耐磨，秘密全在这粒小家伙上。
这银白色的金属，当然不是黄金，也不是白银，却是你听来似乎有点生疏的银锇、铱铂或铱钌等合金。
铱是金属的“强心针”。在各种金属里，“注射”进铱以后，金属就变得非常硬，非常耐磨。据试验，如果把金笔尖和普通钢笔尖同时放在一块白油石上磨，l小时后，金笔尖只磨损了7公丝，而钢笔尖和磨损达510公丝。
铱在地球上非常稀少，仅占地壳总重量的百亿分之九，物以稀为贵，铱这么少，当然很贵。金笔尖之所以贵，除了因为含有黄金之外，与这一小粒铱锇合金也很有关系。
每当你用金笔在纸上画一下，笔尖就弯一下，笔尖当中的那条缝就因笔尖的弯曲而裂开，于是，蓝墨水便顺着这条“小溪”流到纸上。铱锇合金像一道河堤一样，天天受着墨水的冲刷。墨水具有一定的腐蚀性，但那粒小白点却一点不怕，因为铱的化学稳定性十分惊人。
王水（三体积盐酸与一体积硝酸混合物）能够溶解银子、黄金以至铂，却不能溶解铱！
不仅金笔尖上装着铱粒，在铱金笔尖上也装着铱粒，所不同的是：一个是用金、银、铜的合金制成的金笔尖，另一个是用不锈钢做的铱金笔尖。因此铱金笔尖比金笔尖便宜得多，而它们的使用寿命相差得并不太多，所以铱金笔也很受人们的欢迎。
铱是英国化学家南特1804年发现的。纯净的铱银白色，很重。每立方米铱重达22.5吨，为同体积铅的2倍，铁的3倍。铱的化学性质很稳定，又很坚硬、耐磨。保存在法国巴黎的国际米尺标本，就是用含有90％铂和10％铱的合金做成的。铱的化合物大都是有美丽色彩的，所以铱的希腊文原意，是“彩虹”的意思。
§30 高压锅的绝技
凡是用过高压锅的人都知道用它做饭既省时间，又节约燃料，而且营养散失较少，尤其用它煮的米饭特别好吃，这是为什么呢？
我们知道，大米中的主要成分是淀粉，其中含直链淀粉17%，支链淀粉83%。直链淀粉能溶于热水，支链淀粉不溶于水但可以在热水中吸水糊化成极粘稠的溶液。因此大米饭的粘性主要决定于支链淀粉糊化的程度，而支链淀粉糊化的程度又决定于烧饭时锅内的温度。
普通铝锅在平原地区烧饭时，锅内的蒸气压力只有一个大气压，水的沸点为100度，而高压锅不同，工作压力为1.3公斤/平方厘米，工作温度可达到124度，由于用高压锅煮饭，温度和压力都高于普通饭锅，所以能促使较多的直链淀粉溶解，支链淀粉糊化。同时，由于高压锅是在密封的情况下煮饭，米饭香气散失较少，所以煮出来的饭粘性大，香气浓，味道好。
§31 告诉你十个生活小秘密
我们学了化学，都感到自己的知识增大了许多。化学与我们的生活密切相关，我们的生活中处处都有化学，只要你留心，你就可以用你所学到的化学知识解决许多你身边的小问题。
下面，我们就来解决几个你经常会遇到的问题。
生柿子为什么有涩味
不管是生在北方，还是南方的人都会有这样的生活经验：那就是在柿子树上已经红得象火一样的柿于却还不能吃。一尝，它还很涩口。这是柿子还没有完全成熟吗？是的，但是如果柿子完全熟了，那就不利于人们收摘，运输和贮存了。因此，人们往往是在柿子已经变成红色的时候就把它摘下来，放上一段时间，它就成了又香又甜的柿子了。
那么，为什么柿子会涩口呢？
原来，这是因为生柿子含有鞣质（又叫单宁），它是使柿子带涩味的原因。
为了把生柿子的涩味去掉，人们在不断的生活实践中想出了许多办法。人们有的用稻草或者松针叶子把柿子一层一层盖起来，或者把它和梨一起埋在叶子中，过上一段时间，柿子的涩味就没有了，有的人们就直接用热水把柿子一烫，柿子的涩味也自然除去。现在人们采用了“二氧化碳脱涩法”，实际上就是对以前人们生活经验的总结。人们把柿子密闭在一个室内，增加室内二氧化碳的浓度，降低氧气的浓度。这样一来，柿子就不能进行正常的呼吸，而是在缺乏氧气的条件下呼吸。生柿子在缺氧呼吸的条件下，内部会产生乙醛、丙酮等有机物。这些有机物能将溶解于水的鞣质变成难以溶解于水的物质，于是柿子吃起来再没有涩味了，而是又香又甜的了。
如果你也有几个生柿子想“脱涩”的话，可将它放在塑料袋内，把袋口扎紧。一般，过几天后，也可以达到脱涩的目的。
金黄色的香蕉怎样来
在遥远的北方的同学，也可以吃到南方可口的又香又甜的香蕉了。你知道这是为什么吗？
我们知道，香焦是南方的特产，它生性娇气，碰不得，搞得不好就会成批腐烂，而且生摘下来的香蕉又不会自动地成熟，这可怎么办呢？
先不着急，首先香蕉有成熟后易被弄坏腐烂的缺点，所以为了从路途遥远的南疆将香蕉运到四面八方，人们不能等香蕉熟透了再采摘，而是在香蕉未熟透的情况下采收的。这时的香蕉皮是青绿色，体内的大量淀粉还未变成葡萄糖与果糖，所以“身板”很硬朗，碰碰撞撞也不在乎。这种香蕉便于长途运输。
运到目的地的香蕉，仍是青皮硬肉，味儿既涩嘴又不甜，当然不能到市场上去卖。等它自己熟嘛，可不行。当然，人们自会找到办法。香蕉已从树上摘下，它自己已经失去了使自己成熟的能力。
于是，人们找到了一种办法。他们把气体乙烯（C2H4）通入装香蕉的仓库内，它会使香蕉体内的氧化还原酶活性增强，水溶性的鞣质凝固起来。同时，果皮中的叶绿素销声匿迹，青绿色的香蕉变得黄澄澄的惹人喜爱。果肉也变得柔软了，还散发出一种芳香气味。香蕉成熟了！
乙烯不仅能催熟香蕉和别的水果，它还能叫橡胶多产橡胶乳、烟叶提早成熟呢。它真是一种神奇的气体。
“捞糟”为什么是甜的
生活在南方的同学一定知道什么叫做“捞糟”，它还有一个名字叫甜酒。它虽然有酒的芳香，却不是酒。它是人们用懦米或籼米做成的。
我们知道，大米是我国人民的一种主要食粮。大米中除了含有７％左右的蛋白质外，它的主要营养成分是７７％的淀粉。这些淀粉是供给人体热能的主要来源。
当我们把大米煮成米饭后，趁温热时和上做酒酿用的酒药（俗名叫酒曲），加上盖，保暖将近一天后，打开一看，味道变了，味道又甜又醇，十分可口。这就是南方所称的甜酒了。
为什么大米饭加上酒药后就成了甜酒呢？
我们知道，淀粉和葡萄糖等糖类物质都属于碳水化合物，它们在分子组成上有共同之处。淀粉的分子是由许许多多的葡萄糖小分子联结而成的。
在酒药中含有促使淀粉水解的淀粉酶，它能使淀粉变成有甜味的麦芽糖，淀粉酶在人的唾液中也存在，当我们将米饭在嘴中嚼得久一些，也会觉得有甜味，这就是淀粉转化为麦芽糖了。
在做酒酿时，麦芽糖又在药酒中含的麦芽糖转化酶的帮助下，转化为葡萄糖，另有一部分发酵成酒精。这样，原来淡而无味的大米饭，就变成了甘甜芳香的甜酒了。
“闻着臭，吃着香”
臭豆腐是广大人民喜爱的一种食品。“闻着臭，吃着香”是臭豆腐的特有风味。越臭的臭豆腐，吃起来越香。
没有吃过臭豆腐的同学一定不可能想象，为什么那么臭不可挡的臭豆腐却有着那么多的食客？你如果捏着鼻子，硬着头皮去勇敢地一尝，那你肯定不会问为什么了。
原来臭豆腐虽奇臭，但却鲜美异常，难怪它臭味挡不住了。
臭豆腐的制法是：先用大豆加工成含水量较少的豆腐，然后接人毛霉菌种发酵。臭豆腐都是在夏天生产的，此时发酵温度高，豆腐中的蛋白质分解比较彻底。蛋白质分解后的含硫氨基酸还进一步分解，产生了少量的硫化氢气体。硫化氢有刺鼻的臭味，因而臭豆腐闻起来有服浓烈的臭味。
又由于豆腐中的蛋白质分解得比较多，比较彻底，臭豆腐中就含有了大量的氨基酸。许多氨基酸都具有鲜美的味道，例如味精的成分就是一种氨基酸，叫麸氨酸。因此臭豆腐吃起来就无比的鲜美可口，芳香异常了。
臭豆腐还是一项中国的专利产品呢！许多著名的名吃都与臭豆腐有关，例如油炸臭豆腐就是特别有名的小吃。
醇母与发酵粉的较量
在我们的生活中，制作糕点、馒头等的面团一般都要添加酵母或发醇粉进行发酵，这样制成的糕点、面包才会疏松可口，用酵母与发酵粉进行发酵，究竟哪个好呢？
我们先来分析分析。
酵母中含有一定量的麦芽糖酶及蔗糖酶，它不能直接使面粉中的大量淀粉发生变化。面粉本身含有少量淀粉酶，它能使淀粉水解成麦芽糖：
2(C6H10O5)n＋nH2OnC12H22O11
淀粉麦芽糖
接着，酵母中的酶发挥作用，促进面粉中原含有的微量蔗糖以及新产生的麦芽糖发生水解：
C12H22O11＋H2OC6H12O6
蔗糖葡萄糖果糖
C12H22O11＋H2O2C6H12O6
麦芽糖葡萄糖
酵母利用葡萄糖与果糖氧化提供的能量，将两种糖转化成二氧化碳和水：
C6H12O6＋6O2→6CO2十6H2O十热量
生成的二氧化碳气体在面筋的网络中出不去，在加热蒸烤时，二氧化碳气体受热膨胀，将糕点撑大了许多。
用酵母做成的食品松软可口，有特殊风味，易于消化。酵母本身含有丰富的蛋白质及维生素Ｂ，可以增加成品的营养价值。因此面制品大都用酵母发酵。
但是用酵母发酵对于含糖与油较多的面团往往达不到预期的效果，其原因是糖和油对酵母菌有抑制作用。另外，用酵母发酵耗费的时间长，搞得不好，要么面团发不起来，要么面团发酸，发酵过了头。因此，也有用发酵粉来代替酵母来制作糕点的。
发酵粉一般是碳酸氢钠（NaHCO3，又称小苏打）同磷酸二氢钠（NaH2PO4）的混和物，也有用碳酸氢铵（NH4HCO3）的。发酵粉调和在面团中，受热时就产生出二氧化碳气体，使面制品成为疏松、多孔的海绵状。发酵粉使用时不受发酵时间限制，随时可用，对多油多糖的面团照样起发泡疏松作用。缺点是它的碱性会破坏面团中的维生素，降低营养价值，还会产生混合不均匀而导致面制品中有的地方碱太多发黄而不能吃的情况。
由此可见，两者各有千秋，但总的说来，一般情况下，人们总是用酵母来发酵的。
不要让颜色迷惑了眼睛
我们经常会看到在塑料日记本、活页夹等用品上烫有金字或金色的图案花纹。这金字或金色的图案是用金粉烫上去的。这黄金色的金粉难道是用黄金磨成的粉吗？当然不是。金太昂贵了，人们绝不会拿它来磨粉用来装饰一般的用品，那么，金粉到底是用什么做成的呢？
原来，金粉是用铜和锌的合金——寅铜傲成的。它的颜色与黄金一模一样，在我国汉朝时人民就会制造黄铜了，这就是后人称的“伪黄金”，当时的法律就明文禁止使用。我们知道铜是紫红色的，锌是银白色的，它俩的合金——黄铜，与金子一样黄澄澄、亮闪闪的。人们将黄铜的薄片和少量润滑剂经过捣碎和抛光制成的金粉。金粉广泛用于油漆与油墨中。
同样，在油漆与油墨中使用的银粉也不是银子做的。银粉是使用价格便宜而且还和银一样有银白色光泽的铝制成的。铝粉质量轻，在空气中很稳定，对光线的遮断力大，反射光的能力强……这一系列的优点，使铝粉夺得了“银粉”的桂冠。
制铝粉有两种方法。一种方法是将纯铝薄片同少量润滑剂混和后用机械捣碎。另一种方法是将纯铝热熔融成液体（铝的熔点较低，只有６６０℃），然后喷雾成微细的铝粉。
名不符实的“樟脑丸”
衣服与书放在橱里，过一段时间，打开橱门一看，啊，好好的衣服与书本上面竟有一个个小洞洞！这是谁捣的鬼？
这是专靠吃衣服与书本为主的蠹鱼干的，所以人们又常叫这种蛀虫为“衣鱼”。为了赶走这些坏家伙，人们总在橱或箱里放进一些“樟脑丸”。樟脑很容易挥发，有股浓烈的气味，蠹鱼闻得了只得退避三舍，逃之夭夭。
但樟脑价格较贵，并且在医药上（用以配强心药）、化学工业上（制赛璐珞塑料）有着更为重要的用途。所以日常买来的“樟脑丸”并不是用樟脑作的，而是用萘制的。
萘的分子组成是C10H8，纯萘是无色片状结晶，与樟脑一样，可直接蒸发成气体——升华。萘的气味同样能使蠹鱼受到刺激，因此是一种良好驱虫防蛀剂。
萘是从煤焦油中提炼出来的，价格比樟脑便宜。不过使用要注意，乎时买来的卫生球不很纯。里面还含有一些煤焦油，会让衣服上沾上煤焦油的污迹。因此用时应将一个个卫生球分别用纸包起来，再放到橱里或衣箱里去，等它全部挥发完毕，残留的煤焦油杂质就会被纸吸附住了，再不会给衣服增添麻烦了。
泻药一种——酚酞
稍有化学知识的人都知道，往氢氧化铂的水溶液中滴入一两滴某种溶液，溶液立即呈现鲜艳的红色。这就是大名鼎鼎的指示剂——酚酞。如果往上述红色溶液中加入一定量的硫酸，红色的溶液又会变成无色。
酚酞是一种最常用的酸碱指示剂，使用时把它溶解在酒精中。它遇到碱溶液会呈现红色，在中性或酸性溶液中则仍旧是无色溶液。
可是，学过化学的人未必都知道，酚酞还是大夫治病的良药呢！在医药上，酚酞是一种缓泻药。酚酞能温和地刺激肠壁，增强肠的蠕动，促使排便，对于习惯的便秘很有疗效。“果导’冲就含有酚酞。
如何除去水瓶中的水垢
烧水的锅子，装水的热水瓶，里面常常积聚起一层土黄色的水垢。它是怎样生成的？对我们有什么影响？如何除掉它？
自来水看上去是澄清透明的，没有尘土与泥沙。可是将自来水煮沸时，溶解在水中的碳酸氢钙与碳酸氢镁会发生分解反应，生成碳酸钙与碳酸镁沉淀：
Ca(HCO3)2CaCO3↓+H2O+CO2↑
Mg(HCO3)2MgCO3↓+H2O+CO2↑
日积月累，在锅底与瓶底就形成了一层水垢。积聚在锅底的水垢会影响热量的传递，造成燃料的浪费。特别是含碳酸氢钙与碳酸氢镁较多的井水及河水更易形成水垢。
碳酸钙与碳酸镁的沉淀由小颗粒聚集成大颗粒时，还会把水中的其它金属离子共同沉淀下来。据研究，水垢中含有的对人体有害的重金属，如铝、铂、铬等含量都比水中提高几十倍甚至几百倍以上。如果将有水垢的热水瓶又去装酒或其它酸性食物，水垢中的有害杂质就会被溶解而进入食物中。因此必须及时洗掉水垢。
洗水垢的办法很方便，可利用醋酸的酸性化碳酸的酸性强的原理，将少量热的醋酸放到热水瓶中摇一会儿，这时发生化学反应，沉淀就会被消除：
这样，将热水瓶中的溶液倒出，再用清水冲洗几下，对人体有害金属便被洗掉了。
鸡蛋、牛奶——中毒急救用
也许你听说过鸡蛋、牛奶与豆浆对中毒的病人可以用作急救药，这是何道理？
鸡蛋、牛奶与豆浆的营养丰富，含有大量蛋白质。蛋白质有个特点，碰到重金属离子，例如汞、铝等金属离子会发生沉淀。重金属离子进入人体时会使构成人体的器官和血液的蛋白质发生沉淀而失去作用，造成中毒。这时，给病人服牛奶、生鸡蛋白与豆浆后，食物中丰富蛋白质会和重金属离子作用，于是就减轻了中毒的毒性。同时，这些食物还给中毒虚弱的病人提供营养，有助于病人康复。
§32 公路上晒粮食好吗
每当夏收或者秋收的时候，有些社员常常把水稻、麦子、油菜籽之类粮食或油料作物，铺在柏油马路上晾晒。
其实，在公路上晒农作物，除了妨碍交通以外，还有一个很大的害处：容易使人或牲畜得癌症！
公路上晒农作物，跟癌症有什么关系呢？
早在1915年，日本科学家已经发现，如果把小白鼠身上的毛剪去，在裸露的皮肤上长期涂抹煤焦油，结果小白鼠得皮肤癌或其他癌症。
煤焦油为什么会使小白鼠得癌症呢？人们深入研究，发现在煤焦油中有一种强烈的致癌物质——1、2、5、6——二苯骈必。
人们用人工方法合成了1、2、5、6一二苯骈必，经动物试验表明，它确实是一种强烈的致癌物质。
不久，人们又发现了煤焦油中的另一种强烈的致癌物质——3.4苯骈必。
经测定，在铺设柏油马路的基本原料——沥青中，大约含有2.5～3.5％的1、2、5、6一二苯骈蒽和3、4一苯必。
把农作物放在柏油马路上曝晒时，柏油马路中的1、2、5、6一二苯骈蒽和3、4一苯骈柏受热挥发，被粮食或油料吸收。有的沥青受热熔化，直接粘附在粮食或油料上，这样，人们吃了这些食物，就容易诱发皮肤癌、胃癌、肺癌、食道癌、肠癌等癌症。
有人说，把农作物晒制水泥公路上，大概不要紧了吧！
不，也不行！水泥中虽然不含致癌物质，但是，在汽车所排出的废气中，也含有致癌物质！据测定，在每公斤汽车废气中，含有一百多万微克的3、4一苯骈必。这样，当汽车驶过农作物上面时，排气管就会把致癌物质喷到农作物上，造成粮食、油料作物的污染。
为了让千千万万人民身体健康，我们每个人都有责任劝阻这种现象，把其中的科学道理告诉社员们，他们就会高高兴兴地把农作物放到水泥晒谷场上去晒了。
§33 焊锡补的脸盆烂得快
偶记得小时侯搪瓷洗脸盆用旧了，磕碰得浑身"伤疤"露出铁坯，长了铁锈啦。慢慢地，锈烂出一个小眼，成了漏盆。崭新锃亮的铁钉，放着放着，锈了。一摸一手黄锈。
露天的钢柱铁架，在油漆外皮剥落以后，日晒雨淋，很快生锈，好象酥皮月饼似的，一层层铁锈脱落下来，成了一堆废铁。锈蚀，是吞食金属的"老虎"，尤其是钢铁的大敌。全世界每年因为生锈而报废的钢铁，达到N千万吨之多。不知你注意了没有，铁桶如果长期放在潮湿的土地上，桶底先锈烂。这是由于潮湿的铁容易放出电子，变成带正电荷的铁离子溶解在水里。
我们和锈蚀作斗争，最简单、最常用的办法就是给钢铁穿上"衣服"，隔绝氧气和水汽的侵袭。钢铁有形形色色的"外衣"：涂上防锈油，刷上油漆，挂上搪瓷，喷上塑料，这些都是防锈的办法。还有一种最常用的办法，是在钢铁表面镀上一层难锈蚀的金属：钢笔帽、水果刀上镀的是亮闪闪的铬或镍；自铁桶、文具盒、取暖烟囱表皮镀的是象冰花一般的锌；罐头盒、铜暖锅里面镀的是锡；......
镀锌的铁丝，不少人误称做"铅丝"。镀锌铁皮做的水桶，按照老习惯叫"铅桶"。这些俗名并不确切，它们和铅毫无关系。锌比铁活泼，如果遇到锈蚀，锌不断放出电子，成为离子，自己烂穿了，却保护了铁皮不受腐蚀。一直到锌全部腐蚀完了，铁才受到威胁。锌是铁的卫士。用镀锌的办法保护内部的铁，效果挺好。在轮船的外壳上，铆上一块锌板，可以保护船体。锌板烂得差不多了，再换上一块新的。由于锌有毒，罐头盒、食具不能用镀锌的白铁皮做，应该镀锡衬里来防锈。锡抵抗腐蚀的本领也很强，但是，锡不如铁活泼，如果锡皮划破了口子，露出了里面的铁，铁就要受到腐蚀了。搪瓷脸盆的漏洞用焊锡补好后，反而烂得快，就是这个原因。你看，在焊锡周围的情景多么象破了口子的马口铁，铁的腐蚀速度加快了。因此，焊锡补漏后务必涂刷油漆，让锡和铁都穿上隔绝氧气和潮气的"衣服"。补好的脸盆又可长久使用下去了。
§34 合成纤维混纺织物容易起毛起球的原因在哪里
现在市场上合成纤维混纺的织物很多，有涤纶混纺的、腈纶混纺的、锦纶混纺的，还有氯纶混纺的等等。但这些织物往往容易起毛起球，容易沾污，又怕热，为什么会产生这些现象呢？
因为合成纤维一般是把纺制的原料，做成液体状态，再通过纺丝板的细小圆孔纺成纤维的。如果用显微镜来观察纤维的平面，它的表面光滑呈平直状的细条，从纤维的横截看，一般又是呈现光滑的圆形的。把这样的纤维同棉纤维或粘胶纤维混组成纱时，虽然使它们抱含在一起了，但是这些表面光滑呈圆柱而具有一定弹性的合成纤维，彼此之间抱合力是较差的，它们同棉或粘胶纤维之间的抱合力也不是很好。这样的织物穿上身以后，受到弯曲伸直和各种摩擦的影响，合成纤维就容易滑动，使纤维的顶端钻出布面，这就形成了布面的“起毛”现象。起毛以后，又因经常摩擦而使合成纤维的顶端形成一个个细小绒球，于是织物上就有“起球”的现象了。
合成纤维织物，为什么容易沾污呢？我们知道，物体表面经过摩擦会产生静电，特别是不良导体和含水分较少的东西更为显著。合成纤维多数是不良导体，而且含水量很低，因此当这些合成纤维的织物穿着后受到摩擦时，就容易产生静电。而空气中的尘埃，一般也是水分较少的不良导体，当它们碰到具有静电的织物时，就被吸附到织物上，特别是衣服上“起毛”了的地方，更是容易粘附。目前一般是采用树脂整理和热定型处理等方法，使纤维固着不易滑动，织物表面就比较平滑不易附着尘埃了。最近又有防油污的整理剂出现，它是一种含有全氟基团的化合物，使织物整理后，不易沾染油污。
由于合成纤维的织物在沸水中都收缩较大（一般约有10％），因此在洗这类衣物时不能用开水泡，否则就会蜷缩起皱，甚至缩小了。
这类衣物也不宜用高温的熨斗烫，因为它们的软化温度一般都比较低，腈纶只有160℃左右，锦纶在170℃左右，特别象氯纶只有60～80℃，而我们一般熨斗在烫衣时，较高的温度有200℃，低的也有150℃左右，稍不小心温度一高，超过了纤维软化点，织物就会发生熔化，把衣服也搞坏了，因此一定要掌握好这些材料纤维的特性，才能熨烫。熨烫时，最好垫一层湿布，使熨斗不要直接接触到混纺织物。
§35 红腐乳上的“红衣”是什么
早餐时，你不是常常吃到红腐乳，玫瑰腐乳吗？它们那鲜艳的红外表，浓郁芳香的味儿，的确促进了你的食欲。你可知道，玫瑰腐乳上的红色外衣是什么？是玫瑰汁吗？是染料吗？都不是。
玫瑰腐乳中虽然是加了些玫瑰花瓣来增加它的香味，但是干了的花瓣已经没有它昔日艳红的色泽，大红色的染料固然可以把东西染得鲜红，而多数化学染料是不适合于食用的，那么它究竟是什么东西呢？
原来这是一种叫做红曲霉的微生物所产生出来的色素。人们通常把这种含有色素同微生物的材料，称为“红曲”，它是我国南方的特产，是一种颜色鲜红、不易褪色而没有毒性的食用色素。
人们制乳腐时，先把切成小方块的豆腐放在竹筐中，盖上稻草，放到温暖密闭的房中，过几天，豆腐表面长满了雪白竖立的绒毛。这种绒毛是一种叫做乳腐毛霉的微生物，它是从稻草上“传染”到豆腐上的，这种霉具有强大的蛋白酶，能使豆腐蛋白质分解为氨基酸和容易消化的蛋白胨，使乳腐变软变鲜。当豆腐上长满了毛霉以后，把它移到坛里，加些盐、花椒、老酒和酱等等，为了使乳腐染成美丽的红色，再加些红曲，坛口用泥土密封好，几个月后，坛中的东西，在各种微生物的作用下，生成了酒精，乳酸，以及芳香的酯类，这就构成了腐乳特有的香味。霉豆腐上的绒毛也倒伏下来，粘结成一层外皮，又被红曲的色素染红，于是就成为红乳腐的红外衣了。如果要加工成为玫瑰腐乳，只要在腐乳汁中再加些玫瑰花瓣和白糖就行了。
红曲是怎样制成的呢？传统的生产方法是用大米蒸熟，摊在门窗密闭的房内，等它的温度冷到37℃左右时，播种上红曲的“种子”，几天后，红曲就繁殖起来。为了使红曲生长得更好，在红曲繁殖时，可经常用水喷潮，大约八九天后，粒上布满了红曲菌，这种红曲又分泌出大量桃红色的色素，把米染成深红色，晒干后，就成为食物染料的色素原料了。近年来，人们通过菌种选择，找到了色素产量更高的菌种。利用液体深层发酵方法，用发酵罐生产红曲色，既可以节约大量粮食，色素产量又高，生产也可以机械化。红曲除了用来染红乳腐外，酱肉、烤鸭、叉烧肉、红肠、五茄皮酒、红玫瑰酒等都是用红曲来着色的。
§36 红糖如何变成白糖
谁都知道：在南方，用甘蔗制糖；在北方用甜菜制糖。蒸发甘蔗汁或甜菜液，最初得到的糖含有很多杂质，是红棕色的，被叫做“红糖”。然而，那雪白晶莹的白糖，却就是从红糖里提炼出来的。
红糖怎样脱下它那红棕色的外衣变成白糖呢？
六百多年前，我国是用一种树的灰来提炼白糖的。
“奇怪，怎么用树灰来提炼白糖？”也许，你会感到诧异。其实，在今天的糖厂里，也差不多是用骨炭（活性炭）来使红糖变成白糖的。
在糖厂，简直是在变魔术：工人们把骨炭放进红糖水里，一搅拌，再一过滤，就成了无色澄清的溶液。然后一加热蒸干，析出来的就是白糖。
秘密全在骨炭身上。在显微镜下，你可以看见，骨炭简直象个黑“蜂窝”，尽是些洞洞，表面面积很大。
表面面积大的物质有个特性，它会吸附别的东西。骨炭的表面面积很大，“抓”分子的本领特别强。在红糖水里，因为那些色素的物质总是又大又重，所以，在“路过”骨炭表面时，像大象过泥潭陷了下去，最易被骨炭“抓住”。骨炭既然吸附了色素，那么，一过滤，除去了骨炭，滤液也就没色了，红糖变成了白糖。
白糖，是漂亮的白色结晶，不过还含有一些水分，晶体比较小。冰糖则是“更上一层楼”了。如果再把白糖里的水除去，那就能得到大块的无色晶体——冰糖。
我国很早就会制造冰糖，在北宋末年，王灼还专门写了一本关于冰糖的书，叫做《糖霜谱》（古时候把冰糖称为“糖霜”）。
从化学的角度来看，红糖、白糖、冰糖都是蔗糖，只不过纯度不同而已：红糖最粗，白糖纯些，冰糖最纯。蔗糖中含有炭、氢、氧三种元素，是一分子果糖与一分子葡萄糖失水后的缩合物。
从营养的角度来看，虽然冰糖所含的蔗糖量比白糖多，白糖又比红糖多，但是所差并不大，所以这们的营养价值也就差不多，只不过冰糖、白糖的外貌比红糖更为漂亮些罢了。
§37 红印泥会褪色吗
在一些古字画中，尽管由于时间太久或者保管不善，使得画的颜色起了变化，或纸张发黄变脆，但是留在字画上的作者的印鉴，总还是那般鲜艳红润。有趣的是，质量较好的红色的印泥无论是薄薄的印在字画上，或者“囫囵”地藏在印色盒里，即使经过几十年甚至几百年仍旧是“面不改色”，红艳可爱。
印泥不褪色的秘密在哪里呢？
你先看看红印泥是怎么做出来的。它是用红色的朱砂和植物油拌匀，加入某些纤维性填料做“筋骨”就成了朱红的印泥。古时候书画家喜欢用一种八宝印泥，据说在调制时里面还加入砒霜、珍珠、宝石、珊瑚、玛瑙、云母以及黄金等珍宝的粉末，说是能永不褪色，其实，这无非是要使这种制品显得更名贵罢了。
朱砂就是硫化汞，它是一种绯红的矿物。我国是世界上最早利用和研究朱砂的国家，古时候称为“丹”，早在公元前2500年就已用它炼丹了。红印泥所以那样鲜艳完全是朱砂的功劳。
画上的颜色容易褪色，主要是颜料的分子和空气中的氧“结”了“亲”，就成了氧化物的缘故。硫化汞却不喜欢和氧打交道，始终保持它原来的面貌，所以红印泥的“脸”色也经久不变。
不过，硫化铜是个“黑脸汉”，红印泥如果经常和铜质图章接触，面上的一层会微微发黑。
朱砂还是水银的“母亲”。白光闪闪的水银，绝大多数是从红色的朱砂——硫化汞中提炼出来的。
我国古代的辰州（今湖南辰溪一带）是著名的朱砂产地，所以朱砂又称为辰砂。
现代制造印泥，有的是采用有机染料代替朱砂，虽然它的遮盖度和持久性没有朱砂好，但是色泽的鲜艳红润，却远远超过了朱砂印泥。
§38 化学浆糊也发霉吗
调浆糊不光是一种手工艺，而且也包含着许多科学道理。不懂得调浆糊的人，常常拿来了面粉，就急急忙忙往里倒热水。结果呢，调成一块块的，倒有点象食堂里卖的“疙瘩汤”。
正确的调浆糊的方法，应该是这样：先在面粉里加点点冷水，把它调匀，然后，再加点热水，一边加热，一边不断搅拌。这样调成的浆糊，既匀又粘。
不仅面粉能调制浆糊，凡是含有淀粉的东西，如米粉、菱粉、山芋、藕、百合等，只要碾细，煮熟后，都有大量淀粉糊跑出来．所以也都有粘性。
浆糊得随用随调。尤其是在夏天，空气中飘荡着的“小伞兵”——霉菌，会不客气地在浆糊上扎营建寨，生长出绿毛毛来，使浆糊发霉，发臭。即使在冬天，虽然不见得会发霉，可是没几天浆糊便变干了，那石头般硬的硬块，怎能用来糊信封，贴邮票呢！
化学家帮忙人们来改造浆糊，使它不霉不干。百货商店里卖的“化学浆糊”里，就是加了少量化学药品。
为了防霉，人们在浆糊里加进杀菌剂，如水杨酸、石炭酸（苯酚）等。就拿苯酚来说吧，煤焦油里含有苯酚。人们在电线杆的根部涂了些煤焦油，足以杀死电线杆周围几米内的各种细菌，使电线杆不会很快腐烂。
为了防止浆糊变干，人们还加入点甘油。甘油善于吸收水分。
另外，为了使浆糊更宜人些，人们还往里加了点香料。这样，使用时就有阵阵的清香。
§39 化学灭火
家里煮饭、取暖，工厂里烧锅炉，都少不了火。人离了火是不行的。但是，如果用火时不小心，就会造成火灾。因此，我们必须注意防火，在发生火灾时，要会使用灭火机，及时把火扑灭。
新建住宅的门框边，往往挂着一个密封的玻璃球，那是四氯化碳灭火弹。
学校、商店、工厂里，在显眼的地方，墙上都挂着刷红漆的钢筒，那是泡沫灭火机。油漆店、汽油站、化学实验室的灭火机常常连着一个喇叭口的圆筒。发生火灾时，在报告消防队的同时，要迅速从墙上摘下灭火机，赶到现场。只要把灭火机倒立过来，马上就会有一股强大的气流从喷嘴里喷射出来，对准火焰扫射，熊熊烈火就可以很快扑灭了。这股强大的气流是二氧化碳气。它既不能燃烧，又不帮助燃烧，还比空气重得多。二氧化碳盖在燃烧物质的上面，就象盖了一层棉被，使燃烧物质和空气隔绝开来。燃烧得不到氧气，无法再继续下去。于是，火被扑灭了。
灭火机里这么多二氧化碳气是从什么物质变化来的呢？
原来，钢筒里贮藏着两种化学物质：碳酸氢钠和硫酸。平时，这两种物质用玻璃瓶隔开分住两处，各不相扰。当灭火机头倒过来时，它俩混到一块儿，发生化学反应，产生大量二氧化碳气。把硫酸换成硫酸铝，再配上点发泡剂，就成为泡沫式灭火机。它也同样产生二氧化碳气流，同时带有大量泡沫，可以飘在油面上帮助灭火。
喇叭口的灭火机，里头不装化学药品，直接装着二氧化碳，那是用强大的压力把二氧化碳压进钢瓶，使它变成液体。二氧化碳气变成液体以后，体积缩小很多。这样，一个不大的钢瓶内的液体二氧化碳，再变成气体时，就可以充满好几个房间。象液化石油气罐一样，灭火机平时紧闭阀门。救火时一拧开阀门，强大的二氧化碳气流就通过连接着的喇第二章 外国化学家
§1 阿佛加德罗(AmedeoAvogadro1776一1856)
在物理学和化学中，有一个重要的常数叫阿佛加德罗常数。NA＝6．02205xl023／摩尔。它表示1摩尔的任何物质所含的分子数。
在物理学和化学中，还有一常见的定律叫阿佛加德罗定律。它的内容是在同一温度、同一压强下，体积相同的任何气体所含的分子数都相等，这一定律是意大利物理学家阿佛加德多于1811年提出的，在19世纪，当它没有被科学界所确认和得到科学实验的验证之前，人们通常把它称为阿佛加德罗的分子假说。假说得到科学的验证，被确认为科学的真理后，人们才称它为阿佛加德罗定律。在验证中，人们证实在温度、压强都相同的情况下，1摩尔的任何气体所占的体积都相等。例如在0℃、压强为760mmHg时，1摩尔任何气体的体积都接近于22．4升，人们由此换算出：1摩尔任何物质都含有6．02205xl023个分子，这一常数被人们命名为阿佛加德罗常数，以纪念这位杰出的科学家。
阿佛加德罗在科学史上占据这样一个重要地位，那么他究竟是个什么样的人呢？让我们从分子论的提出说起。
1.分子论的提出
就在英国化学家道尔顿正式发表科学原子论的第二年（1808年），法国化学家盖·吕萨克在研究各种气体在化学反应中体积变化的关系时发现，参加同一反应的各种气体，在同温同压下，其体积成简单的整数比。这就是著名的气体化合体积实验定律，常称为盖·吕萨克定律。盖吕萨克是很赞赏道尔顿的原子论的，于是将自己的化学实验结果与原子论相对照，他发现原子论认为化学反应中各种原子以简单数目相结合的观点可以由自己的实验而得到支持，于是他提出了一个新的假说：在同温同压下，相同体积的不同气体含有相同数目的原子。他自认为这一假说是对道尔顿原子论的支持和发展，并为此而高兴。没料到，当道尔顿得知盖·吕萨克的这一假说后，立即公开表示反对。因为道尔顿在研究原子论的过程中，也曾作过这一假设后被他自己否定了。他认为不同元素的原子大小不会一样，其质量也不一样，因而相同体积的不同气体不可能含有相同数日的原子。更何况还有一体积氧气和一体积氮气化合生成两体积的一氧化氮的实验事实（O2＋N2-->2NO）。若按盖·吕萨克的假说，n个氧和2n个氮原子生成了2n个氧化氮复合原子，岂不成了一个氧化氮的复合原子由半个氧原子、半个氮原子结合而成？原子不能分，半个原子是不存在的，这是当时原子论的一个基本点。为此道尔顿当然要反对盖·吕萨克的假说，他甚至指责盖·吕萨克的实验有些靠不住。
盖·吕萨克认为自己的实验是精确的，不能接受道尔顿的指责，于是双方展开了学术争论。他们俩人都是当时欧洲颇有名气的化学家，对他们之间的争论其他化学家没敢轻易表态，就连当时已很有威望的瑞典化学家贝采里乌斯也在私下表示，看不出他们争论的是与非。
就在这时意大利一位名叫阿佛加德罗的物理学教授对这场争论发生了浓厚的兴趣。他仔细地考察了盖·吕萨克和道尔顿的气体实验和他们的争执，发现了矛盾的焦点。1811年他写了一篇题为："原子相对质量的测定方法及原子进入化合物的数目比例的确定"的论文，在文中他首先声明自己的观点来源于盖·吕萨克的气体实验事实，接着他明确地提出了分子的概念，认为单质或化合物在游离状态下能独立存在的最小质点称作分子，单质分子由多个原子组成，他修正了盖·吕萨克的假说，提出："在同温同压下，相同体积的不同气体具有相同数目的分子。""原子"改为"分子"的一字之改，正是阿佛加德罗假说的奇妙之处。由此可见，对科学概念的理解必须一丝不苟。对此他解释说，之所以引进分子的概念是因为道尔顿的原子概念与实验事实发生了矛盾，必须用新的假说来解决这一矛盾。例如单质气体分子都是由偶数个原子组成这一假说恰好使道尔顿的原子论和气体化合体积实验定律统一起来。根据自己的假说，阿佛加德罗进一步指出，可以根据气体分子质量之比等于它们在等温等压下的密度之比来测定气态物质的分子量，也可以由化合反应中各种单质气体的体积之比来确定分子式。最后阿佛加德罗写道："总之，读完这篇文章，我们就会注意到，我们的结果和道尔顿的结果之间有很多相同之点，道尔顿仅仅被一些不全面的看法所束缚。这样一致性证明我们的假说就是道尔顿体系，只不过我们所做的，是从它与盖·吕萨克所确定的一般事实之间的联系出发，补充了一些精确的方法而已。"这就是1811年阿佛加德罗提出分子假说的主要内容和基本观点。
2.分子假说的曲折经历
现在，大家都认识到分子论和原子论是个有机联系的整体，它们都是关于物质结构理论的基本内容。然而在阿佛加德罗提出分子论后的50年里，人们的认识却不是这样。原子这一概念及其理论被多数化学家所接受，并被广泛地运用来推动化学的发展，然而关于分子的假说却遭到冷遇。阿佛加德罗发表的关于分子论的第一篇论文没有引起任何反响。3年后的1814年，他又发表了第二篇论文，继续阐述他的分子假说。也在这一年，法国物理学家安培，就是那个在电磁学发展中有重要贡献的安培也独立地提出了类似的分子假说，仍然没有引起化学界的重视。已清楚地认识到自己提出的分子假说在化学发展中的重要意义的阿佛加德罗很着急，在1821年他又发表了阐述分子假说的第三篇论文，在文中他写道："我是第一个注意到盖·吕萨克气体实验定律可以用来测定分子量的人，而且也是第一个注意到它对道尔顿的原子论具有意义的人。沿着这种途径我得出了气体结构的假说，它在相当大程度上简化了盖，吕萨克定律的应用。"在他讲述了分子假说后，他感慨地写道："在物理学家和化学家深入地研究原子论和分子假说之后，正如我所预言，它将要成为整个化学的基础和使化学这门科学日益完善的源泉。"尽管阿佛加德罗作了再三的努力，但是还是没有如愿，直到他1856年逝世，分子假说仍然没有被大多数化学家所承认。
道尔顿的原子论发表后，测定各元素的原子量成为化学家最热门的课题。尽管采用了多种方法，但因为不承认分子的存在，化合物的原子组成难以确定，原子量的测定和数据呈现一片混乱，难以统一。于是部分化学家怀疑到原子量到底能否测定，甚至原子论能否成立。不承认分子假说，在有机化学领域中同样产生极大的混乱。分子不存在，分类工作就难于进行下去，例如醋酸竟可以写出19个不同的化学式。当量有时等同于原子量，有时等同于复合原子量（即分子量），有些化学家干脆认为它们是同义词，从而进一步扩大了化学式、化学分析中的混乱。
无论是无机化学还是有机化学，化学家对这种混乱的局面都感到无法容忍了，强烈要求召开一次国际会议，力求通过讨论，在化学式、原子量等问题上取得统一的意见。于是1860年9月在德国卡尔斯鲁厄召开了国际化学会议。来自世界各国的140名化学家在会上争论很激烈，但役达成协议。这时意大利化学家康尼查罗散发了他所写的小册子，希望大家重视研究阿佛加德罗的学说。他回顾了50年来化学发展的历程，成功的经验，失败的教训都充分证实阿佛加德罗的分子假说是正确的，他论据充分，方法严谨，很有说服力。经过50年曲折经历的化学家此时已能冷静地研究和思考，终于承认阿佛加德罗的分子假说的确是扭转这一混乱局面的唯一钥匙。阿佛加德罗的分子论终于被确认，阿佛加德罗的伟大贡献终于被发现，可惜此时他已溘然长逝了。甚至没有为后人留下一一张照片或画像。现在唯一的画像还是在他死后，按照石膏面模临摹下来的。
3.科学的业绩永载史册
阿佛加德罗出生在一个世代相袭的律师家庭。按照他父亲的愿望，他攻读法律，16岁时获得了法学学上学位，20岁时又获得宗教法博士学位。此后当了3年律师。蝶蝶不休的争吵和尔虞我诈的斗争使他对律师生活感到厌倦。1800年他开始研究数学、物理、化学和哲学，并发现这才是他的兴趣所在。1799年意大利物理学家伏打发明了伏打电堆，使阿佛加德罗把兴趣集中于窥视电的本性。1803年他和他兄弟费里斯联名向都灵科学院提交了一篇关于电的论文，受到了好评，第二年就被选为都灵科学院的通讯院士。这一荣誉使他下决心全力投入科学研究。1806年，阿佛加德罗被聘为都灵科学院附属学院的教师，开始了他一边教学、一边研究的新生活。
由于阿佛加德罗的才识，1809年他被聘为维切利皇家学院的数学物理教授，并一度担任过院长。在这里他度过了卓有成绩的10年。分子假说就是在这里研究和提出的。1819年，阿佛加德罗成为都灵科学院的正式院士，不久担任了都灵大学第一个数学物理讲座的第一任教授。1850年，阿佛加德罗从这一教职上退休。
自从1821年他发表的第三篇关于分子假说的论文仍然没有被重视和采纳后，他开始把主要精力转回到物理学方面。阿佛加德发表了很多著作，重要的著作是四大卷的《可度量物体物理学》。从历史观点来说，这是关于分子物理学最早的一部著作。
这些著作和论文是阿佛加德罗辛勤劳动的结晶。从一个律师成为一个科学家，他是作了很大的努力的。他精通法语、英语和德语，拉丁语和希腊语的造诣也很高。他那渊博的知识来源于勤奋的学习。他博览群书，所做的摘录多达75卷，每卷至少700页。最后一卷是1854年编成的，是他逝世前两年的学习记录，可谓活到老学到老。
阿佛加德罗生前非常谦逊，对名誉和地位从不计较。他没有到过国外，也没有获得任何荣誉称号，但是在他死后却赢得了人们的崇敬，1911年，为了纪念阿佛加德罗定律提出100周年，在纪念日颁发了纪念章，出版了阿佛加德罗选集，在都灵建成了阿佛加德罗的纪念像并举行了隆重的揭幕仪式。1956年，意大利科学院召开了纪念阿佛加德罗逝世100周年纪念大会。在会上意大利总统将首次颁发的阿佛加德罗大金质奖章授予两名著名的诺贝尔化学奖获得者：英国化学家邢歇伍德、美国化学家鲍林。他们在致词中一致赞颂了阿佛加德罗，指出"为人类科学发展作出突出贡献的阿佛加德罗永远为人们所崇敬"。
§2 阿累尼乌斯
电离学说的创立者SvanteAugustArrhenins1859一1927
斯范特·奥古斯特·阿累尼乌斯是近代化学史上的一位著名的化学家，又是一位物理学家和天文学家。阿累尼乌斯1859年2月19日出生在瑞典乌普萨拉阴近的维克。他的父亲名叫斯范特·古斯培夫，母亲名叫卡罗利娜·克利斯蒂娜·通贝格。父亲早年毕业于乌普萨拉大学，曾在维克经营过地产。1860年，举家迁往乌普萨拉城，古嘶塔夫出任乌普萨拉大学的总务长。父母共有口个子女，阿累尼乌斯是他们的次子。
阿累尼乌斯从小聪明出众，3岁的时候就能认字。哥哥约翰写作业时，他经常在旁边仔细地看着。他凭着个人特有的天赋，从算术书上看懂了一些简单的算法。6岁那年他竟然能够坐在父亲的身边，协助父亲算起帐来。小学里的课程，远远满足不了他的求知欲望，他要求父亲早日把他送进中学。在乌普萨拉城一所教会办的中学里，阿累尼乌斯对数学、物理、生物和化学产生了特殊的兴趣，成绩优异。
1876年，17岁的阿累尼乌斯中学毕业，考取了乌普萨拉大学。他最喜欢选读数学、物理、化学等理科课程，只用两年他就通过了学士学位的考试。1878年开始专门攻读物理学的博士学位。他的导师塔伦教授（T.R.Thalen）是一位光谱分析专家。在导师的指导下，阿累尼乌斯学习了光谱分析。但他认为，作为一个物理学家还应该掌握与物理有关的其它各科知识。因此，他常常去听一些教授们讲授的数学与化学课程。渐渐地，他对电学产生的浓厚兴趣，远远超过了对光谱分析的研究，他确信"电的能量是无穷无尽的"，他热衷于研究电流现象和导电性。这引起了导师塔伦教授的不满，他要求阿累尼乌斯要务正业，多研究一些与光谱分析有关的课题。俗话说，"人各有志，不可强留"。目标不同，使阿累尼乌斯只好告别这位导师。
1881年，他来到了首都斯德哥尔摩以求深造。在瑞典科学院物理学家埃德伦德（E.Edlund）教授的指导下，进行电学方面的研究。不久，阿累尼乌斯就成了埃德伦德教授的得力助手。每当教授讲课时，他就协助导师进行复杂的实验，在从事科学研究时，他就配合教授进行某些测量工作。因此，他的才干很得教授的赏识。几乎所有的空闲时间，他部在埋头从事自己的独立研究，在电学领域中，他对把化学能转变为电能的电池很有研究兴趣。
年轻的阿累尼乌斯刻昔钻研，具有很强的实验能力，长期的实验室工作，养成了他对任何问题都一丝不苟、追根究底的钻研习惯。因而他对所研究的课题，往往都能提出一些具有重大意义的假说，创立新颖独特的理论。他发现在电池中，除了由化学反应产生的化学能转化为电能外，还存在一些引起电极极化的因素，而这会降低电流回路的电压。于是，他着手研究能够减少甚至防1发生极化作用的添加物。他坚持反复实验，终于明白极化效应取决于添加物--去极剂的数量。电离理论的创建，是阿累尼乌斯在化学领域最重要的贡献。
在19世纪上半叶，已经有人提出了电解质在溶液中产生离子的观点，但在校长时期内，科学界普遏赞同法拉第的观点，认为溶液中"离于是在电流的作用下产生的"。阿累尼乌斯在研究电解质溶液的导电性时发现，浓度影响着许多稀溶液的导电性。阿累尼乌斯对这一发现非常感兴趣，特地向导师请教，埃德伦德教授很欣赏他的敏锐的观察能力，为他指出了进一步做好实验、深入探索是关键所在。阿累尼乌斯在实验中对教授设计的仪器做了大胆的改进，几个月的时间过去了，他得到了一大堆实验测量的结果。处理、计算这些结果又用去了好长时间。此间他又发现了一些更有趣的事实。例如，气态的氨是根本不导电的，但氨的水溶液却能导电，而且溶液越稀导电性越好。大量的实验事实表明，氢卤酸溶液也有类似的情况。多少个不眠之夜过去了，阿累尼乌斯紧紧地抓住稀溶液的导电问题不放。他的独到之处就是，把电导率这一电学属性，始终同溶液的化学性质联系起来，力图以化学观点来说明溶液的电学性质。1883年5月，他终于形成了电离理论的基本观点。他认为，当溶液稀释时，由于水的作用，它的导电性增加，为什么呢？他指出："要解释电解质水溶液在稀释时导电性的增强，必须假定电解质在洛液中具有两种不同的形态，非活性的一分子形态，活性的--离子形态。实际上，稀释时电解质的部分分子就分解为离于，这是活性的形态；而另一部分则不变，这是非活性的形态......"他又说："当溶液稀释时，活性形态的数量增加，所以溶液导电性增强"。伟大的发现！阿累尼乌斯的这些想法，终于突破了法拉第的传统观念，提出了电解质自动电离的新观点。为了从理论上概括和阐明自己的研究成果和新的创见，他写成了二篇论文。第一篇是叙述和总结实验测量和计算的结果。题为"电解质的电导率研究"，第二篇是在实验结果的基础上，对于水溶液中物质形态的理论总结，题名为："电解质的化学理论"，专门阐述电离理论的基本思想。阿累尼乌斯把这两篇论文，送到瑞典科学院请求专家们审议。1883年6月6日经过斯德哥尔摩的瑞典科学院讨论后，被推荐予以发表，刊登在1884年初出版的《皇家科学院论著》杂志的第十一期上。
1883年底，当阿累尼乌斯收到上述杂志关于这两篇论文的校样后，他又产生了一个想法。他把其中的主要内容集中起来，写成《电解质的导电性研究》作为学位论文送交乌普萨拉大学。该校学术委员会接受了他的申请，决定在1884年5月进行公开的论文答辩。答辩会争论得非常激烈。阿累尼乌斯以大量无可辩驳的实验事实，说明电解质在水中的离解，精辟地阐述了自己的新见解，受到多数委员和与会者的赞许。但是，阿累尼乌斯的导师塔伦教授表示，他对实验事实无任何异议，只是对电解质在水溶液中自动电离的观点不能理解。另一位导师克莱夫教授则提出，他对阿累尼乌斯的实验事实持怀疑态度，认为电解质在水溶液中自动电离的观点是十分荒唐的。阿累尼乌斯反复列举出大量实验事实来支持自己的观点，他引证了早在1857年德国科学家鲁道夫·克劳晋斯提出的电解质在水溶液中不用通过电流就会产生离子的假设，也引用了德国化学家奥斯特瓦尔德的研究成果来为自己的观点辩解。但最后，由于委员会支持教授们的意见，阿累尼乌斯的答辩成绩只得了3分。
一场激烈的辩论过去了，阿累尼乌斯并未因成绩不佳而灰心。相反，他坚信自己的观点是正确的。为了寻求更加广泛而公正的评价，答辩后第二夭，他就把自己的论文分别寄给了欧洲的一些著名科学家。不久，他收到了来自波恩的克劳晋斯的复信。住在杜宾根的L.迈尔，长居俄国里加的W.奥斯特瓦尔德，以及荷兰的青年化学家范霍夫也都先后给他写来了评价很高的支持信件。其中，奥斯特瓦尔德对阿累尼乌斯的工作表现出特殊的兴趣。他不仅充分肯定了这位青年人的实验成果，而且信中还提出了许多有关研究酸的催化作用的问题，建议同他一起研讨共同感兴趣的课题。这封信成了他们后来长期合作的开端。1884年8月、奥斯特瓦尔德专程来到鸟普萨拉会见这位青年学者。共同的志趣，相同的学术观点，使他们结下了深厚的友谊。奥斯特瓦尔德肯定阿累尼乌斯的电离学说新观点从理论上说明了酸起催化作用的根本原因。一位欧洲著名学者的来访，轰动了暑假中宁静的乌普萨拉大学的校园。克莱夫等么些教授，对阿累尼乌斯受到如此特别器重，都感到十分惊奇。在国内，斯德哥尔摩的埃德伦德教授、彼得松教授等少数知名科学家也表示支持阿累尼乌斯的新见解。大学当局决定，再次为阿累尼乌斯举行论文答辩：当年冬天的这次答辩进行得异常顺利，论文被通过。不久，阿累尼乌斯被任命为物理化学副教授。只有固执的克莱夫教授及其支持者们，仍然拼命地反对新生的电离理论。因此，阿累尼乌斯只好离开乌普萨拉城，重新回到斯德哥尔摩在埃德伦德教授的领导下工作。在那里，他继续深入研究电解质的导电性。
埃德伦德非常器重阿累尼乌斯的知识和敏锐的观察能力，特别赞赏他那敢于冲破传统观念、追求真理的精神，对他的工作予以全面支持和热心指导。在教授的帮助下，他的科学成果受到了普遍重视。1885年底，阿累尼乌斯获得瑞典科学院的一笔奖金，从而使他有了出国深造的条件。
1886年，他首先来到俄国，在里加工学院奥斯特瓦尔德的实验室里，完成了他们早已确定的合作计划。接着他去武尔茨堡，在电学家科尔劳什教授的实验室里，研究气体的导电性，还研究了作为溶剂的水，在电离过程中所起的作用。随着研究工作的进展，阿累尼乌斯的学术水平提高很快。但他同时越发感到自己的知识不足，他需要学习更多、更广泛的知识。为了不断扩大自己的知识面，他必须向更多的具有不同学术风格和特长的专家去求教。于是，在18871年他又去了格拉茨，在玻尔兹曼的实验室里工作。1888年初，他到了荷兰的阿姆斯特丹。他同范霍夫合作，进行了一系列与电解质洛液冰点降低有关的测定。他们根据实验结果，计算了范霍夫关于稀溶液渗透压公式中的等渗系数之值以及电离度等数据，并以电离理论加以解释。这种合作使双方都得到启迪，感到收益巨大。此后，阿累尼乌斯赶到莱比锡，在奥斯特瓦尔德领导的物理化学研究所从事新的实验研究，进一步丰富与完善了电离理论。
1888年夏天，阿累尼乌斯结束了对欧洲各国的周游，兴冲冲地返口自己的祖国。他热爱瑞典，渴望长期工作在家乡的土地上。然而现实又令他失望，在国内，他的科学成就仍然得不到科学界的普遍承认。就连一贯支持他的埃德伦德老教授，不久也与世长辞。他想回乌普萨拉，但由于克莱夫教授的反对，乌普萨拉大学连一个化学助教的职位也不能给他安排，他只好去给生理学家汉马尔斯腾教授当助手。直到1891年，在奥斯特瓦尔德的推荐下，阿累尼乌斯收到了德国吉森大学聘他为物理化学教授的邀请。这件事引起了国内学术界对他的关注，人们前来挽留他。出于对祖国的热爱，阿累尼乌斯毅然谢绝了这一聘任，宁愿留在斯德哥尔摩工学院任物理学副教授。从此，他在国内的学术地位受到了普遍的确认，国际上的威望也越来越高。1895年他成为德国电化学学会会员，次年他出任斯德哥尔摩大学校长。
阿累尼乌斯在物理化学方面造诣很深，他所创立的电离理论留芳于世，直到今天仍常青不衰。他是一位多才多艺的学者，除了化学外，在物理学方面他致力于电学研究，在天文学方面，他从事天体物理学和气象学研究。他在1896年发表了"大气中的二氧化碳对地球温度的影响"的论文，还著有《天体物理学教科书》在生物学研究中他写作出版了《兔疫化学》及《生物化学中的定量定律》等书。作为物理学家，他对祖国的经济发展也做出了重要贡献。他亲自参与了对国内水利资源和瀑布水能的研究与开发，使水力发电网遍布于瑞典。他的智慧和丰硕成果，得到了国内广泛的认可与赞扬，就连一贯反对他的克莱夫教授，自1898年以后也转变成为电离理论的支持者和阿累尼乌斯的拥护者。那年，在纪念瑞典著名化学家贝采里乌斯逝世50周年集会上，克莱夫教授在其长篇演说中提到："贝采里乌斯逝世后，从他手中落下的旗帜，今天又被另一位卓越的科学家阿累尼乌斯举起。"他还提议选举阿累尼乌斯为瑞典科学院院士。由于阿累尼乌斯在化学领域的卓越成就，1903年他荣获了诺贝尔化学奖，戌为瑞典第一位获此科学大奖的科学家。1905年以后，他一直担任瑞典诺贝尔研究所所长，直到生命的最后一刻。他还多次荣获国外的其它科学奖章和荣誉称号。
晚年的阿累尼乌斯，体弱多病，但他仍不肯放下自己的研究。他抱病坚持修改完成了《世界起源》一书的第二卷。1927年10月2日，这位68岁的科学巨匠与世长辞。阿累尼乌斯科学的一生，给后人以很大的思想启迪。首先，在哲学上他是一位坚定的自然科学唯物主义者。他终生不信宗教，坚信科学。当19世纪的自然科学家们还在深受形而上学束缚的时候，他却能打破学科的局限，从物理与化学的联系上去研究电解质溶液的导电性，因而能冲溃传统观念，独创电离学说。其次，他知识渊博，对自然科学的各个领域都学有所长，早在学生时代就已精通英、德、法和瑞典语等四五种语言，这对他周游各国，广泛求师进行学术交流起了重大作用。另外，他对祖国的热爱，为报效祖国而放弃国外的荣誉和优越条件，在当今仍不失为科学工作者的楷模。
§3 质谱仪的发明者阿斯顿
FrancisWi11iamAston1877－1945
阿斯顿是英国物理学家，他长期从事同位素和质谱的研究。他首次制成了聚焦性能较高的质谱仪，并用此来对许多元素的同位素及其丰度进行测量，从而肯定了同位素的普遍存在。同时根据对同位素的研究，他还提出了元素质量的整数法则。因此他荣获了1922年的诺贝尔化学奖。
前期的实验和最初的成果
1897年英国著名的物理学家约瑟夫·约翰·汤姆逊在阴极射线的定性和定量研究中发现了电子。阴极射线即为一股电子流。这一发现不久就引起了强烈的反响。人们才知道还存在比原子更小、建造一切元素的电子，原子也是可分的。这就将更多的科学家吸引到阴极射线和探索原子结构的研究中。
1898年德国物理学家维恩又发现，不仅阴极射线在磁场和静电场中会发生偏转现象，某些正离子流也同样受磁场和静电场的影响。这种从气体放电管中引出的正离子流又称阳射线。在阴极射线研究中取得重大成果的汤姆逊1905年转而开始研究阳射线。在研究中他发现，把氖充人放电管做实验时，在磁场或静电场作用下，出现了两条阳射线的抛物线轨迹。进一步研究，他又测出这两条抛物线所表征的原子量各为20和22。而当时公认氖的原子量为20．18。于是汤姆逊认为这可能是氖（Ne）和Ne与H2的混和气体。尽管当时索迪已经提出同位素的概念，但是汤姆逊对这一概念却持否定的态度，因此他对自己的实验结果无法作更合理的解释。
毕业于英国伯明翰大学的阿斯顿，在大学学习期间，特别是他当物理研究生时，已显示出他在制作实验仪器和实验技巧上有着出众的才能。毕业后他的导师波印亭就将他留在身边作助手。这时，作为著名的科研机构——卡文迪许实验室主任的汤姆逊急需聘任一个助手，一个擅长制作仪器、并有一定实验技术的助手。为了阿斯顿有更快的发展和更好的前途，波印亭十分慷慨地把他得意的助手阿斯顿推荐给汤姆逊。这样阿斯顿来到了这个人才辈出的卡文迪许实验室，开始了新的科研生涯。
汤姆逊交给阿斯顿一个重要任务，即改进当时他做阳射线研究的气体放电实验装置，以更准确地测定阳射线在电磁场中的偏转度，从而来决定氖的组成和其原子量。灵巧的阿斯顿在汤姆逊的指导下，制造了一个球形放电管和带切口的阴极，改进了真空泵，发明了可以检查放电管真空泄漏的螺管和拍摄抛物线轨迹的照相机，这些改进明显地提高了实验的水平与此同时他们也改进了实验方法。他们通过装置的改进，将电场和磁场前后排列，但是二者的方向相互垂直，还使它们的作用力与阳射线平行而方向相反。在这种实验装置中，阳射线在两种场的作用下，经过不同玻璃制造的棱镜后，分别向相反方向偏斜，然后又聚焦到同一点上，使感光底片感光乙被检测的气体元素的同位素会因为原子量不同，阳射线的速度也不同，致使其偏斜后的曲线曲率不同。据此就可以测出同位素及其原子量。
年轻的阿斯顿思想活跃，勇于接受新事物。他不同于汤姆逊，当他仔细地研读了素迪的同位素假说后，立即认为这一假说是可以成立的。他采用了同位素的概念，用以解释他在实验中的发现。阳射线在电磁场作用下出现两条抛物线轨迹，表明同位素确实存在。由于同位素的质量不同，所以扩散时的速度也不同，固而出现丽条抛物轨线。为了更清楚地证实这点，他先用分馏技术，然后又用扩散法，将氖同位素进行分离，最后再精确地测定它们的原子量，证实了Ne20和Ne22的存在。1913年在全英科学促进会的会议上，阿斯顿宣读了由这些工作而撰写的论文，并做了实验演示，展示了两种氖同位素的试样。对于他的这项研究，同行们给予很高的评价。他也由此而获得了麦克斯韦奖。
发明质谱仪，证明同位素。
第一次世界大战爆发后，阿斯顿应征入伍，来到皇家空军的一个部门，从事战时的科学研究。虽然身在军营，但是他从未忘记思考和整理前段时间对阳射线和同位素的研究。设想假若能发明一种仪器，可以测定各种元素均有同位素的存在。那么他的研究就可以有新的突破。为此，等到战争刚宣布结束；他就急忙地赶回卡文迪许实验室，开始新的攻关。
阿斯顿回到卡文迪许实验室不久，汤姆逊就任剑桥大学三一学院院长，著名物理学家卢瑟福接替了汤姆逊原先的工作，成为卡文迪许实验室的负责人。卢瑟福最早提出放射性元素的擅变理论，因而对同位素的假说是理解的。他对阿斯顿的工作给予了很大的鼓励和具体的指导，使阿斯顿有更足够的信心来实现自己的计划。
阿斯顿根据他原先改进的测定阳射线的气体放电装置，又参照了当时光谱分析的原理，设计出一个包括有离子源、分析器和收集器三个部分组成的，可以分析同位素并测量其质量及丰度的新仪器。这就是质谱仪。离子源部分使用来研究其同位素的物质形成离子，然后将离子流经过分析器，在恒定的电场和磁场作用下，各同位素的离子由于质量不同，各循不同的路径到达收集器，从它们到达收集器的位置和强度，可测得各同位素的质量和丰度。阿斯顿所研制的这一仪器也可以称为阳射线的光谱仪，是他从事阳射线和同位素研究的结晶。这种仪器对于测量的结果精度达到千分之一。因此使用这一仪器能帮助阿斯顿在同位素的研究中大显身手。
他首先使用这一新的仪器继续战前的研究，对氖作重新测定，证明氖的确存在Ne20和Ne22两种同位素，又因它们在氖气中的比例约为10：1所以氖元素的平均原子量约为20．2（后来的研究又发现氖存在第三种同位素Ne21，氖元素的平均原子量为20.18）。随后，阿斯顿使用质谱仪测定了几乎所有元素的同位素。实验的结果表明，不仅放射性元素存在着同位素，而且非放射性元素也存在同位素，事实上几乎所有的元素都存在着同位素。最早素迪和里查兹都是根据放射性元素的衰变产物来证实同位素的存在，现在在质谱仪的帮助下，人们发现同位素的存在是个普遍的现象。阿斯顿在71种元素中发现了202种同位素。长期以来，元素一直是化学研究的主要对象，直到今天，由于阿斯顿的杰出工作，人们才发现元素具有这么丰富的内容。
同位素研究解决了两个悬案
质谱仪的使用、同位素的研究还解决了一个长期争论而又迷惑不解的问题。自从1815年英国医生普劳特提出所有元素的原子量均为氢原子量的整数倍的假说后，人们一直对此假说半信半疑。开始时，一些化学家认为它有道理，然而精确测定原子量的结果只能使他们垂头丧气。当门捷列夫提出元素周期律，揭示了元素间存在内在联系的规律性后，一些化学家重提普劳特假说，认为它可能是正确的。当时英国化学家克鲁克斯就在一篇题为“元素的产生”的论文中提出：“所谓元素或单质实际上都是复合物，所有元素都是由一种原始物质逐步凝聚成的”。斯塔关于原子量的精确测定再次否定了普劳特的假说。科学界当然不能接受克鲁克斯的观点。
门捷列夫的化学元素周期律大家认为可以信赖，但是在周期表中，钾和氩、钴和镍、碲和碘的排列位置不是按原子量的大小顺序，而是颠倒顺序排列的，这是为什么？直到20纪初，人们仍然不得其解。
阿斯顿运用质谱仪对众多元素所作的同位素研究，不仅指出几乎所有的元素都存在同位素，而且还证实自然界中的某元素实际上是该元素的几种同位素的混合体，因此该元素的原子量也是依据这些同位素在自然界占据不同比例而得到的平均原子量。例如氯元素，它一直被当作反驳普劳特假说的最好事例，其原子量为35．457，据测定自然界的氯有两种同位素：Cl35、Cl37。其丰度为Cl35：Cl37＝3：1，所谓丰度即同位素在自然界该元素中所占的百分比。所以氯的原子量既不是整数的35，也不是37，而是35．46。大多数元素的原子量为什么不是整数，原因就在这里。因此，阿斯顿道出了元素质量的整数法则。为什么元素质量存在整数法则，随着原子结构秘密被揭开，质子、中子等基本粒子被揭示，这个问题也就迎刃而解了。
阿斯顿对同位素及其丰度的测定，指出氩、钾都各有三种同位素，他们的丰度分别为：Ar36：Ar38：Ar40＝0．31：0．06：99．63，K39：K40：K41＝93．31：0.011：6．68，故它们的平均原子量分别为Ar＝39．948，K＝39；102。尽管氖的平均原子量比钾大，但是它的原子序数即原子的核电荷数确实比钾小，故门捷列夫的元素周期表是正确的。钴和镍、碲和碘的情况也是如此。所以阿斯顿的同位素研究又解决了一个悬案。
阿斯顿的工作立即获得了科学界的高度评价。卢瑟福在给几位科学家同行的信中说：“阿斯顿利用他发明的质谱仪，发现了氖、氯、汞等元素的同位素。我看到有关的所有照片，结果似乎是肯定的。阿斯顿是一个好的实验家，很有技巧，因为他拼命工作了多年，理应获得这个成功。”
优秀的传统，丰富的主活
阿斯顿有一句名言：“要做更多的仪器，还要更多地测量。”这实际上是卡文迪许实验室的一个传统，这一传统要求科学工作者要学会自己动手去制作仪器，亲手去做实验，通过基本实验技巧的训练，才能成为一个优秀的科学家。这句名言也正是阿斯顿自己一生科研生涯的写照。在他荣获1922年的诺贝尔化学奖后，他仍然坚持工作在实验室，对质谱仪作进一步的改进和完善，从而使他后来又制成了三台质谱仪，其倍率达两千倍，精度达十万分之一。现在通过质谱仪，已测出地球上存在的同位素达489种，其中稳定同位素有264种，天然放射性同位素有225种。此外还发现人工放射性同位素达2000多种。建设这些知识的宝库当然有阿斯顿的一份重要的贡献。
阿斯顿不仅擅长实验，是一位杰出的实验家，而且兴趣广泛、知识渊博。为了调节他那长期呆在实验室的艰苦生活，他很喜欢旅，还坚持参加体育运动，和他有精湛的实验技巧一样，他也是一个技术高超的摄影家，同时还是一个业余的音乐家。总之，他的生活远不象许多人想像的那样单调乏味。他还是一个善于筹集资金，精干经营的事业家。当今剑桥大学三一学院所积累的巨额资产中，就有当年阿斯顿所筹集的。
1945年11月20日，何斯顿在剑桥大学因病逝世，终年68岁。他在科学事业上的杰出贡献使他获得不少荣誉，人们为了纪念他，特地把他制作和发明的许多仪器都妥善地保存下来，展示在伦敦博物馆和卡文迪许实验室博物馆内。
§4 鲍林
量子化学大师
鲍林是著名的量子化学家，他在化学的多个领域都有过重大贡献。曾两次荣获诺贝尔奖金（1954年化学奖，1962年和平奖），有很高的国际声誉。
1901年2月18日，鲍林出生在美国俄勒冈州波特兰市。幼年聪明好学，11岁认识了心理学教授捷夫列斯，捷夫列斯有一所私人实验室，他曾给幼小的鲍林做过许多有意思的化学演示实验，这使鲍林从小萌生了对化学的热爱，这种热爱使他走上了研究化学的道路。
鲍林在读中学时、各科成绩都很好，尤其是化学成绩一直名列全班第一名。他经常埋头在实验室里做化学实验，立志当一名化学家。
1917年，鲍林以优异的成绩考入俄勒冈州农学院化学工程系，他希望通过学习大学化学最终实现自己的理想。鲍林的家境很不好，父亲只是一位一般的药剂师，母亲多病。家中经济收入微薄，居住条件也很差。于经济困难，鲍林在大学曾停学一年，自己去挣学费，复学以后，他靠勤工俭学来维持学习和生活，曾兼任分析化学教师的实验员，在四年级时还兼任过一年级的实验课。
鲍林在艰难的条件下，刻苦攻读。他对化学键的理论很感兴趣，同时，认真学习了原子物理、数学、生物学等多门学科。这些知识，为鲍林以后的研究工作打下了坚实的基础。
1922年，鲍林以优异的成绩大学毕业，同时，考取了加州理工学院的研究生，导师是著名化学家诺伊斯。诺伊斯擅长物理化学和分析化学，知识非常渊博。对学生循循善诱，为人和蔼可亲，学生们评价他"极善于鼓动学生热爱化学"。
诺伊斯告诉鲍林，不要只停留在书本知识上，应当注重独立思考，同时要研究与化学有关的物理知识1923年，诺伊斯写了一部新书，名为《化学原理》，此书在正式出版之前，他要求鲍林在一个假期中，把书上的习题全部做一遍。鲍林用了一个假期的时间，把所有的习题都准确地做完了，诺伊斯看了鲍林的作业，十分满意。诺伊斯十分赏识鲍林，并把鲍林介绍给许多知名化学家，使他很快地进入了学术界的社会环境中。这对鲍林以后的发展十分有用。
鲍林在诺伊斯的指导下，完成的第一个科研课题是测定辉铝矿（mosz）的晶体结构，鲍林用调射线衍射法，测定了大量的数据，最后确定了mosz的结构，这一工作完成得很出色，不仅使他在化学界初露锋芒，同时也增强了他进行科学研究的信心。
鲍林在加州理工学院，经导师介绍，还得到了迪肯森、托尔曼的精心指导，迪肯森精通放射化学和结晶化学，托尔曼精通物理化学，这些导师的精心指导，使鲍林进一步拓宽了知识面，建立了合理的知识结构。
1925年，鲍林以出色的成绩获得化学哲学博士。他系统地研究了化学物质的组成、结构、性质三者的联系，同时还从方法论上探讨了决定论和随机性的关系。他最感兴趣的问题是物质结构，他认为，人们对物质结构的深入了解，将有助于人们对化学运动、的全面认识。
鲍林获博士学位以后，于1926年2月去欧洲，在索未菲实验室里工作一年。然后又到玻尔实验室工作了半年，还到过薛定愕机和德拜实验室。这些学术研究，使鲍林对量子力学有了极为深刻的了解，坚定了他用量子力学方法解决化学键问题的信心。鲍林从读研究生到去欧洲游学，所接触的都是世界第一流的专家，直接面临科学前沿问题，这对他后来取得学术成就是十分重要的。
1927年，鲍林结束了两年的欧洲游学回到了美国，在帕莎迪那担任了理论化学、的助理教授，除讲授量子力学及其在化学中的应用外，还讲授晶体化学乡开设有关化学键本质的学术讲座。1930年，鲍林再一次去欧洲，到布拉格实验室学习有关射线的技术，后来又到慕尼黑学习电子衍射方面的技术，回国后，被加州理工学院聘为教授。
鲍林在探索化学键理论时，遇到了甲烷的正四面体结构的解释问题。传统理论认为，原子在未化合前外层有未成对的电子，这些未成对电子如果自旋反平行，则可两两结成电子对，在原子间形成共价键。一个电子与另一电子配对以后，就不能再与第三个电子配对。在原子相互结合成分子时，靠的是原子外层轨道重叠，重叠越多，形成的共价键就越稳定一这种理论，无法解释甲烷的正四面体结构。
为了解释甲烷的正四面体结构。说明碳原子四个键的等价性，鲍休在1928一1931年，提出了杂化轨道的理论。该理论的根据是电子运动不仅具有粒子性，同时还有波动性。而波又是可以叠加的。所以鲍林认为，碳原子和周围口个氢原子成键时，所使用的轨道不是原来的s轨道或p轨道，而是二者经混杂、叠加而成的"杂化轨道"，这种杂化轨道在能量和方向上的分配是对称均衡的。杂化轨道理论，很好地解释了甲烷的正四面体结构。
在有机化学结构理论中，鲍林还提出过有名的"共振论"共振论直观易懂，在化学教学中易被接受，所以受到欢迎，在本世纪40年代以前，这种理论产生了重要影响，但到60年代，在以苏联为代表的集权国家，化学家的心理也发生了扭曲和畸变，他们不知道科学自由为何物，对共振论采取了急风暴雨般的大批判，给鲍林扣上了"唯心主义"的帽子。
鲍林在研究量子化学和其他化学理论时，创造性地提出了许多新的概念。例如，共价半径、金属半径、电负性标度等，这些概念的应用，对现代化学、凝聚态物理的发展都有巨大意义。
1932年，鲍林预言，惰性气体可以与其他元素化合生成化合物。惰性气体原子最外层都被8个电子所填满，形成稳定的电子层按传统理论不能再与其他原子化合。但鲍林的量子化学观点认为，较重的惰性气体原子，可能会与那些特别易接受电子的元素形成化合物，这一预言，在1962年被证实。
鲍林还把化学研究推向生物学，他实际上是分子生物学的奠基人之一，他花了很多时间研究生物大分子，特别是蛋自质的分子结构，本世纪40年代初，他开始研究氨基酸和多肽链，发现多肽链分子内可能形成两种螺旋体，一种是 螺旋体，一种是 螺旋体。经过研究他进而指出：一个螺旋是依靠氢键连接而保持其形状的，也就是长的肽键螺旋缠绕，是因为在氨基酸长链中，某些氢原子形成氢键的结果。作为蛋白质二级结构的一种重要形式， 螺旋体，已在晶体衍射图上得到证实，这一发现为蛋白质空间构像打下了理论基础。这些研究成果，是鲍林1954年荣获诺贝尔化学奖的项目。
1954年以后，鲍林开始转向大脑的结构与功能的研究，提出了有关麻醉和精神病的分子学基础。他认为，对精神病分子基础的了解，有助于对精神病的治疗，从而为精神病患者带来福音。鲍林是第一个提出"分子病"概念的人，他通过研究发现，镰刀形细胞贫血症，就是一种分子病，包括了由突变基因决定的血红蛋白分子的变态。即在血红蛋白的众多氨基酸分子中，如果将其中的一个谷氨酸分子用缬氨酸替换，就会导致血红蛋白分子变形，造成镰刀形贫血病。鲍林通过研究，得出了镰刀形红细胞贫血症是分子病的结论。他还研究了分子医学，写了《矫形分子的精神病学》的论文，指出：分子医学的研究，对解开记忆和意识之谜有着决定性的意义。
鲍林学识渊博，兴趣广泛，他曾广泛研究自然科学的前沿课题。他从事古生物和遗传学的研究，希望这种研究能揭开生命起源的奥秘。他述于1965年提出原子核模型的设想，他提出的模型有许多独到之处。
鲍林坚决反对把科技成果用于战争，特别反对核战争。他指出："科学与和平是有联系的，世界已被科学的发明大大改变了，特别是在最近一个世纪。现在，我们增进了知识，提供了消除贫困和饥饿的可能性，提供了显著减少疾病造成的痛苦的可能性，提供了为人类利益有效地使用资源的可能性。"他认为，核战争可能毁灭地球和人类，他号召科学家们致力于和平运动，鲍林倾注了很多时间和精力研究防止战争、保卫和平的问题。他为和平事业所作的努力，遭到美国保守势力的打击，50年代初，美国奉行麦卡锡主义，曾对他进行过严格的审查，怀疑他是美共分子，限制他出国讲学，干涉他的人身自由。1954年，鲍林荣获诺贝尔化学奖以后，美国政府才被迫取消了对他的出国禁令。
1955，鲍林和世界知名的大科学家爱因斯坦、罗素、约里奥·居里、玻恩等，签署了一个宣言：呼吁科学家应共同反对发展毁灭性武器，反对战争，保卫和平。1957年5月，鲍林起草了《科学家反对核实验宣言》，该宣言在两周内就有2000多名美国科学家签名，在短短几个月内，就有49个国家的11000余名科学家签名。1958年，鲍林把反核实验宣言交给了联合国秘书长哈马舍尔德，向联合国请愿。同年，他写了《不要再有战争》一书，书中以丰富的资料，说明了核武器对人类的重大威胁。
1959年，鲍林和罗素等人在美国创办了《一人少数》月刊，反对战争，宣传和平。同年8月，他参加了在日本广岛举行的禁止原子弹氢弹大会。由于鲍林对和平事业的贡献，他在1962年荣获了诺贝尔和平奖。他以《科学与和平》为题，发表了领奖演说，在演说中指出："在我们这个世界历史的新时代，世界问题不能用故争和暴力来解决，而是按着对所有人都公平，对一切国家都平等的方式，根据世界法律来解决。"最后他号召："我们要逐步建立起一个对全人类在经济、政治和社会方面都公正合理的世界，建立起一种和人类智慧相称的世界文化。"
鲍林是一位伟大的科学家与和平战士，他的影响遍及全世界。
§5 贝采利乌斯(1779—1848)
——化学元素符号的首倡者
琼斯·雅可比·贝采利乌斯1779年8月20日出生在瑞典南部的一个名叫威菲松达的小乡村里。他在发展化学中作出重要贡献，他接受并发展了道尔顿的原子论；他以氧作标准测定了四十多种元素的原子量；他第一次采用现代元素符号并公布了当时已知元素的原子量表；他发现和首次制取了硅、钍、硒等好几种元素；他首先使用“有机化学”的概念；他是“电化二元论”的提出者；他发现了“同分异构”现象并首先提出了“催化”概念。他的卓著成果，使他成为十九世纪一位赫赫有名的化学权威。
“毛遂自荐”
在乌普萨拉大学光线暗淡的走廊里，两个身体瘦弱的学生踌躇地站在约翰·阿夫采利乌斯教授书房的门前，其中一个犹犹豫豫地往门上敲了一下，仿佛身子也随着门的响声震动了一下，另一个则坚决地扭动门柄，于是他俩便进入洒满阳光、沿墙摆着书橱的书房中了。教授正用疑问的眼光望着他们。
一个学生说道：“我们是来向您提出请求的。”
“哦!”
“我给您从头说起。”
教授摘下眼镜，安坐在圈椅里静听。
“我叫琼斯·雅可布·贝采利乌斯，这是我的弟弟斯文。我们在这里攻读医学已经两年多了。”
“是哥儿俩，可是长得并不像。”教授笑了一下。
“期文是我的同母异父的兄弟。我出生在威菲松达，是瑞典南部的一个小村庄。我的父亲当过小学校长，可是，我记不得他了，我出生不久他就死了。妈妈没法生活就改嫁了。斯文出生的时候，我还是个孩子。不过，我记得，当我知道我有了一个弟弟时，我是很高兴的。”
贝采利乌斯停下来，用眼光去看他的弟弟，哥俩轻轻地笑了一下，他又继续说：
“后来又发生了不幸，妈妈患病，过了几个月就去世了，我完全成了孤儿，继父很少关心我们。不过，通过自学，我来到了乌普萨拉大学，进了大学，我懂得了有许多有趣的学科，化学尤其越来越吸引我。因此，我才到您这儿来，请允许我和我的弟弟在您的实验室做一些化学实验吧。”
贝采利乌斯说完了，他等着教授的答复。他该不会拒绝吧，他想。
阿夫采利乌斯教授沉思起来了。他回忆起自己的青年时代，大学年代，那时，他也渴望为科学而劳动……阿夫采利乌斯教授抬起头来说道：
“我可以满足你们的要求，热爱化学的人，永远会在我的实验室中找到用武之地。把这张字条交给管理员尼尔逊就行了。”
贝采利乌斯和弟弟兴奋地对望了一眼。他们被允许了！哥儿俩向教授深深地鞠了一躬，立即奔向实验室去了。
自制电池组
“咱们应该研究一下电流的作用。”贝采利乌斯在一次闲谈中对弟弟说，也许电是最有前途的，可是，咱们对于它都知道得那么少。”
“的确，那会很有意义，但拿什么做电源呢 ”斯文问道。
“我们来做一组电池怎么样 ”
“当然很好啦，可具体怎么做呢 ”
怎么做呢 贝采利乌斯思索着：“只要能弄到铜片和锌片就好了，其它的可以在实验室里找到。”
可是又去哪里搞到这两种金属呢 贝采利乌斯兄弟当时还很贫穷。
忽然，贝采利乌斯插在口袋里的手触到凉凉的东西，“有了!”他高兴地叫了起来，把手掌亮出来说，“这枚铜币可以代替了！”
“好极了!”斯文欢叫起来，“那么锌片呢 ”
“走，咱们到大教堂去看看。”
大教堂和圆屋顶正在进行翻修，工人们正在切割锌板，贝采利乌斯兄弟在那里搜集了一大堆厚锌板的下脚料。
铜片和锌片都找到了，他们的电池组也终于做成了。
简便的元素符号
经过努力工作，贝采利乌斯分析了大量化合物，并计算出几乎全部元素的原子量。下一步的工作，就是把这些元素的原子量制成一张表。但进行这个工作时，有一点却常使他感到为难，那就是元素的表示符号，他在各种元素符号下边打了一道杠子，不满意地撇撇嘴：
“这些符号多么不方便!搞得这么复杂，既难写又难记，一旦付诸印刷，必然一团糟。”印刷工人那里的确没有这样的铅字，他们不得不专门铸造。每个印刷工人铸造的铅字大小不一，因为没有统一的标准。这使得印出来的化学式也就五花八门。
必须发明一种更简便的新方法来表示元素。贝采利乌斯仔细研究后下了决心。他想出了一个最简单的办法——用字母来表示元素。这就不需要专门的印刷铅字，而且，既容易记也容易书写。
贝采利乌斯是这样设想的，用元素的拉丁文名称的头一个字母来表示该元素。例如，氧的拉丁文名称是(Oxy-genium)，那么氧元素的符号就可以写成O。同样，氢就用H(Hydrogenium)来表示。但也出现一个小问题。汞的拉丁文名称的第一个字母也是H(Hydrargyrum)，怎么办 那就在开头的第一个字母后边再加上一个字母吧，这样，汞就可以写作Hg；碳、铬、铜的拉丁文名称开头的第一个字母都是C，那就规定C表示碳，铬和铜则分别用Cr和Cu表示吧。
这样就形成了一个规则，既非金属元素都只用一个字母来表示，为了避免重复，如果需要再加第二个字母时，则是用来表示金属元素。贝采利乌斯把他的新理论写成论文，在1813年发表了。一年以后，他又发表了第二篇论文，记述了化学式书写规范。他的这种新理论很快就被科学家接受了。因为这样用起来实在是太方便了。
和钇失之交臂
贝采利乌斯有一阵子对研究矿物着了迷。
这时他受到一个矿场主，同时也是矿山化学家甘恩的邀请，于是就随同甘恩一起去了法伦城，去研究石英矿脉。
甘恩在法伦城有一个设备极好的实验室。他给贝采利乌斯介绍了一种分析物质的方法：干法分析。
用一只小玻璃管，一端弯成直角，把它放在酒精灯的火苗上，在另一端均匀地吹气，气流使火焰偏转，使它吹向一块木炭，木炭上挖一个小凹处，在这个小凹处放入矿物、纯碱和硝石的粉状混合物。由于小玻璃管聚焦的火焰产生高温，纯碱和硝石就会发生作用，矿物因此而发生变化，根据变化就可以判断矿物的组成了。
贝采利乌斯很快掌握了这种简便的操作方法，经过几个星期坚持不懈的紧张工作。石英矿脉的组成部分一个一个地测出来了，只剩下一种物质还没有测出。从性质上看，它同当时已知的任何一种元素的化合物都不相似。
“一种白色粉末，又不是氧化钙，因为并不能镕于水。”贝采利乌斯沉思着说。
“它在空气中风化后，简直比陶瓷还硬。”甘恩说。
再用吹管和木炭的方法，他们连一粒金属也没有得到。
是不是原先的判断错误，这种物质根本就不含有金属呢
再用别的方法试试。
这两位化学家多次变换实验条件，但也只能确定它是一种金属的氧化物，要想从中分解出氧来，却始终没有成功。
“这种金属像雷神杜尔那样不可战胜。”贝采利乌斯笑着说，“我们就叫它钍吧。”
不过，他们所发现的这个金属却并不是钍，十三年后，即1828年，维勒成功地把这种氧化物还原，并把提取出来的金属命名为钇。也是在1828年，贝采利乌斯在一种来自挪威的矿物中，发现了另一个新元素，并把它命名为钍。
成为一名工厂主
良好的合作已使贝采利乌斯和甘恩之间建立了深厚的感情，尽管他们在年龄上有很大的差别。甘恩比贝采利乌斯大了三十四岁。
年老的甘恩常常到他年轻的同行的实验室来，欣赏贝采利乌斯做实验的技巧。“我多想有你这样一个儿子!”有一次，甘恩对贝采利乌斯说，“如果我们两人能在一起，那该是多么巨大的力量!”
“亲爱的甘恩，为了科学，你做了你力所能及的一切，为此，世上的人都会感谢你。”
“唉，人永远也不会满足，永远想多做一些力所能及的事。即使是现在，我也安不下心来，安德逊破产了，那个有名的工厂主，决定拍卖他的工厂。如果我有你这样的儿子，我会毫不犹豫地把它买下来。
“是那个生产化学制品的工厂吗 我一点都不知道，他怎么会破产 ”
“经营上的问题。怎么样，我们一起把工厂买下来吧 我管经营，你当顾问。”
贝采利乌斯沉思起来。也许，真的应该买下工厂，这将会给他带来一笔额外收入，这样他就有进行科学研究的经费了。
两位新厂主很快就把败落的工厂整顿好，贝采利乌斯很少到工厂去，而甘恩却总是呆在那里。
像贝采利乌斯想的那样，他再也不缺科学研究经费了。
爱情与婚姻
贝采利乌斯的工作量越来越大，一个人已经很难应付了。这样，他找到了一位助手。这位助手是个蓝眼睛淡黄头发的年轻女人，叫安娜·布郎克。她不仅在事业上帮助贝采利乌斯，而且还是一个饶有兴味的交谈者，同时，她也善于排遣这位科学家在实验室繁难而紧张的劳动之余的孤寂时刻。总之，她以女性的温柔和体贴照顾着这位已步入中年却还未成家的化学家。
由于她的努力，实验室始终保持一尘不染和秩序井然，她在化学家身边一直呆了十几个年头，她已深深爱上了贝采利乌斯。可贝采利乌斯终日只知埋头于实验，他只知道布朗克是一个称职的助手，却从未体会出她称职以外的柔情。
五十六岁那年，贝采利乌斯举行了一场豪华的婚礼，他年轻的新娘约翰娜才二十四岁，是瑞典国务大臣的女儿。尽管年龄相差很多，然而他们的婚姻还是幸福的。
§6 贝特罗(1827—1907)
——生命力论的掘墓人
马赛兰·贝特罗是法国著名的有机化学家，他1827年10月25日生于巴黎。父亲是一名医生，家庭生活并不富裕，但父母竭尽全力，把他培养成才。
在贝特罗60年的科学生活中，他共写成2773篇(部)科学论文及著作，内容广泛，几乎涉及了人类所有的各个知识领域，在化学方面尤为突出。
19也纪60年代，贝特罗合成出一系列的典型有机物，使得有机化学领域的生命力论彻底破产，推动了有机化学的迅速发展。
此外，贝特罗还是一位社会活动家，曾担任参议员、外交部长等职。
一对朋友
马赛兰·贝特罗又与同窗恩斯特·勒南争论起来了。
“上帝是臆造出来的，”贝特罗说，“人类的智慧创造了几千个上帝!”
“不要渎神!马塞兰。”勒南反驳他说，“上帝是穷人的庇护者。”
“对富人来说是什么呢 ”贝特罗紧接着问。勒南沉思了一会儿回答：“是永恒的真理。”
“真理存在于科学之中，我的朋友。”
“对你来说是吧，科学就是你的命……我看 那地方是你唯一不感兴趣之处。”勒南把手朝墓地的方向一指。
“你为什么这样想 在那里也可以知道许多事情，但你都不敢到那里去，啊，我明白了，你是个胆小鬼!瞧，你简直害怕得心胆俱碎了。”
他们都哈哈大笑起来。
这对朋友经常互相嘲弄，但彼此并不见怪，他们有着共同的爱好，对知识的渴求；但勒南出身于较富裕的家庭，这只要看看他又高又胖的身材就知道了，而贝特罗呢 父亲是个并不富裕的医生，贫寒的生活使他长得又矮又瘦，两个人在宗教上的观点也不同，勒南信奉上帝，贝特罗则是个无神论者。
1848年，他们中学毕业，进入了大学。
几个月和几年
由于家庭的原因，贝特罗经过长期犹豫后，还是遵照父母的意愿开始学医。这时候他开始研究化学，这是医生的必修课之一。
当时巴黎有个造币厂厂长贝鲁兹，他修建了一个私人化学实验室。每人每月交100法郎，就能在实验室中获得工作的权利，贝特罗就这样有了去实验室进行研究的机会。
贝鲁兹的实验室不只一个。一楼有几间很大的房间供初步训练之用，掌握了操作技术并积累知识以后，就可以转入二楼的较小实验室，在那里独立地进行研究工作。贝特罗在很短的时间内就掌握了一楼实验室的操作技术，并转到二楼实验室工作。
“我需要一名指导普通化学和应用化学作业的助教，”有一次贝鲁兹对贝特罗说，“您是否同意担任这个职务 您将为此得到一些报酬。比方说，一年600法郎。”
“我在您的实验室中总共才工作了几个月，我不知道我能否胜任这项工作。”贝特罗迟疑地回答道。
“您在这段时间里已经掌握了很多东西。其他人要达到您这样的水平，至少要三年以上的时间，这么说来，您同意了 ”
“是的，但是，我的研究工作怎么办呢 ”
“您继续搞吧。每天您只需要工作四五个小时，其余时间可以在二楼实验室进行独立研究。”
这等于给贝特罗提供了固定的生活费用。贝特罗开始了他最初的研究。
埋葬“活力论”
当时有许多科学家研究有机化学问题，对天然产物进行研究，分离出许多纯的有机物质，成功地合成了某些简单物质，这鼓励科学家们继续探测有机自然界的内在奥秘。
但是，“活力论”的影响还支配着化学家们的头脑，有机物是在有机体内受“活力”影响而形成的信念，还根深蒂固地存在于人们的思想中，就像贝采利乌斯嘲笑维勒时说的那样，谁会相信能在实验室里制造出个孩子来呢 何况就连维勒合成的尿素也只是有机体生理活动所形成的一种分解物，并不含于活的细胞中。
但贝特罗却深信有可能在“试管”中合成有机物，而无需活细胞参加。他对此进行了深入的研究。
贝特罗选取的实验对象是乙醇和松节油。他在松节油内参入了氧化剂；加热到250℃时，一个可喜的现象出现了：松节油生成了樟脑!这就证明，在松节油和樟脑之间有内在的联系。
化学家舍勒曾将脂肪分解，证明脂肪是由高级脂肪酸与甘油组成的。如果把这些物质重新化合，是不是再会生成脂肪呢
贝特罗按照这个想法进行了实验。
他把一定量的脂肪和甘油放到厚玻璃管中，不断加热。在高温作用下，脂肪酸和甘油开始相互作用，生成一种新的物质，并放出了水。
经验证，这种新物质正是脂肪!并且和天然脂肪没有任何区别。
贝特罗把他的研究结果公布于众，立即成了学术界轰动一时的要闻。“在密闭管中合成了脂肪!”“自然界被征服了”，“人能按自己的愿望生产细胞组织！——报纸以类似的题目纷纷报导了这位青年科学家的成就。
因为这一成就，贝特罗还被法国政府受予2000法郎的荣誉奖金。
幻想家
在巴黎，有一个马尼餐馆，是巴黎知识界的精英们时常聚会的地方。科学家、作家、诗人、音乐家、艺术家常在这儿进行热烈的讨论，贝特罗在繁忙的实验工作之余，也常到这里来。
这一天，龚古尔兄弟、左拉、福楼拜、勒南和生理学家贝尔纳都来了，他们正在热烈地交谈。
“百年之后人们的风尚将要改变，而他们将生活在幸福的社会中”。左拉幻想地说。
“难道你想用自己的小说来改变人们的风尚 ”贝尔纳嘲弄地问他，“要知道，狼永远是狼，而羊羔……”
“羊羔将成为绵羊。”左拉打断了他的话。
“一百年以后，世界确实会变成另一个样子。”贝特罗走过来接着说，“但世界的这种改变，应归功于现在日益进步的科学。”
“依你看，1956年将会是什么样子呢 ”有人问道。
“那当然很难想象。”贝特罗说，“我举这样一个例子，现在已经证实，每个物体都会对哪怕是和它接触过一次的另一些物体发生化学作用。因此，可以认为，这些物体记录着它周围事物的情况，这就相当于相片的底片，只不过我们还没有把它洗成相片的技术罢了。现在我们不知道一百年前的事，但将来科学发展了，总有一天人们会找到把这些底片洗印出来的办法，对于将来，当然也可以如此幻想。”
贝特罗真是个卓越的幻想家，他的想象让所有人都像坠入迷雾当中，不知所以，而他还是一副充满幻想的模样。
爱情折磨
在一次沙龙上，贝特罗结识了一位叫索菲的姑娘。
索菲被这位化学家的丰富幻想吸引住了，而贝特罗也发现他喜欢上了这个可爱的女孩子。虽然他旧上衣上磨破的衣缝使他感到羞涩，但一听到索菲的响亮声音，他的困窘和拘谨就消失了，感到非常愉快。
贝特罗的朋友们也认为索菲是他合适的伴侣。他们怂恿他，赶快向这个可爱的女孩子求婚，不然就可能被别人捷足先登了。
但贝特罗没有听从他们的功告，他能在生活中给她什么呢 他的收入不多，住房也很简陋。而索菲的家很富裕，一定不会赞同她嫁给一个穷小子，尽管这个穷小子是一位相当有名气的年轻化学家。
贝特罗已经明确地感觉到这一点了，只要他一开始与索菲交谈，她母亲就立刻设法把她带走，这很明显表明她不赞成女儿的这种交往。
贝特罗感到非常苦恼，他能够凭自己的努力战胜自然界，而对传统的世俗成见却无能为力。爱情折磨着年轻科学家，使他睡不着，吃不香，他只好到外边溜达。
在一次沿新桥行进时，贝特罗忽然发现了他的意中人健美的身影，风很大，吹着她的衣袂飘了起来。她那顶草绿色的宽边草帽忽然被吹掉了，吹向迎面而来的贝特罗。贝特罗想抓住帽子，却笨手笨脚地抓住了姑娘的手。
“贝特罗先生!”她惊讶地叫了一声，面颊上泛出轻微的红晕。
“索菲!多么幸运的相会!”
“是的，贝特罗先生。但请您放开我的手。”
“是，是，”贝特罗难为情地红了脸，但他也看出姑娘并没有见怪，于是他突然有了勇气，说：“萦菲，我早就想向您求婚。没有您，我的生活将是空虚和没有意义的。”
索菲羞涩地垂下了双眼。
“贝特罗先生，您不相信上帝，是真的吗 ”
“是真的，上帝是人们虚构出来的。每个宗教都有自己的上帝，您知道吗，在地球上到底有多少个上帝 ”
“为什么您把基督和别的邪教相提并论呢 ”
贝特罗笑了：“您这样想，因为您是基督徒，但假如您问一个伊斯兰教徒或佛教徒，他会回答说您是邪教徒，而他才是正教徒。不过，我们不争这个了，我想，宗教观点不能成为我们婚姻的障碍。”
“可我母亲不同意这宗婚事。她把您称为无神论者，禁止我与您谈话。”
虽然如此，但贝特罗的朋友们达是齐心协力地同索菲的母亲作了斗争，最终说服了她。
1861年5月，他们举行了婚礼。
保卫巴黎
普法战争爆发后，贝特罗在实验室里的平静工作被迫中断了。由于德国人已逼近巴黎，法国政府号召所有的科学家参加巴黎保卫战。
贝特罗把索菲和孩子们送到了乡下，而他自己又回到首都。
1870年9月底，政府要求贝特罗在最短时期制定出生产硝石的有效方法，因为被包围的巴黎缺乏火药。
贝特罗紧急研究，在几天之后就提交了一份报告。报告提出几种收集草木灰的方法，用来制取生产硝酸钾所需的钾碱。还指出如何从马厩和地窖的墙壁上刮取一层土，如何从倒塌的建筑物中收集灰层和石灰，以及用什么方法从中提取制造硝石所需的盐类。
贝特罗在报告的结尾写道：“如果巴黎的全体公民都参加这项工作，那么一个月内就可得到几十万公斤原料。”
贝特罗的建议是极其有益的。政府据此成立了一些大队，收集到许多原料，完全满足了在25天内建成的火药工厂的需要，这座工厂每天生产7000公斤的黑火药，用火药制造了新式大炮用的炮弹。
但由于政府的腐败，这次战争最终队法国的失败而告终。贝特罗叹息着说：“号召我们拯救祖国已为时过晚了，这就像病人在垂危时找医生一样，只是当法国处于灭亡的边缘时才想到我们。”
失望的贝特罗只好回到实验室中，继续作科学研究。
贝特罗一生工作勤奋，即使到了暮年，也继续顽强工作着。
他有一个幸福的家庭，索菲为他生育了六个子女，他们的长女结婚后有了一个独生子。1907年，这个深受外公外婆宠爱的十九岁外孙在一次车祸中不幸丧生，这一突然事件，使贝特罗夫妇深受打击，索菲从此便一病不起。
“我死时，丈夫将会怎样呢 ”索菲在病床上苦恼地想，“他会经不住我的死亡的。”
事实正是如此，贝特罗深爱他的妻子，没能经受住这种可怕的打击，妻亡之日也成了他命终之时。
贝特罗的死讯传遍了整个法国。法国政府为这位卓越的科学家举行了隆重的葬礼，来向伟大科学家告别的有共和国总统、部长、议员和世界各地的代表以及成千上万的法国人。葬礼是非宗教的，没有神职人员参加，因为这位伟大的科学家是一位无神论者。
§7 本生
发明光谱分析法的科学家RobertWilhelmBunsen1811一1899
1811年3月31日，罗怕特·威廉·本生出生在德国的哥廷根。他家是书香门第，父亲查里斯恩·本生是哥廷根大学图书馆馆长、语言学教授，母亲也有很好的文化素养，是一位学识渊博的高级职员的女儿。本生有兄弟四人，他排行第四。本生从小受到良好的教育，小学和中学都是在哥廷根读的，成绩优异，后来转到霍茨明登读大学预科，1828年预科毕业后回哥廷根上大学。他在大学学习了化学、物理学、矿物学和数学等课程。他的化学教师是著名化学家斯特罗迈尔，是化学元素镉的发现人。1830年，本生以一篇物理学方面的论文获得了博士学位。
本生获博士学位以后，因出色的研究工作，得到了一笔补助金，固而使他有可能在1830一1833年步行到欧洲各地游学，他到过法、奥、瑞士等国，遍访化工厂、矿产地和知名实验室，结识了许多知名科学家。这次游学，对他以后的学术研究有很大帮助。
1833年，本生游学结束，先后担任了哥廷根大学等学校的教师，1843年到布勒斯劳任化学教授，在这里，他结识了物理学家基尔霍夫，此后，二人长期合作研究光谱学。1852年，本生在海德堡任教授，一直从事化学教学和研究。在长期的教学生涯中，本生讲授《普通实验化学》课程，为学生做了许多出色的演示实验，课堂上在自己研制的煤气灯上，他用玻璃管很快就可以制作出所需的仪器，他的这种高超的技巧使他的学生们非常佩服。他研制的实验煤气灯，后来被称为本生灯，一直到现在，许多化学实验室，人们还使用这种灯。此外，他还制成了本生电池、水量热计、蒸气量热计、滤泵和热电堆等实验仪器。
本生对科学有着广泛的兴趣，他早期研究过有机化学，但过一段时间后，又去专攻无机化学。他一生做的最重要的工作是进行无机分析，他曾分析和鉴定过上千种无机物质，发展了无机分析和测量技术。
1834年，本生系统地研究了砷酸盐和亚砷酸盐，他发现水合三氧化二铁可以用来作砷中毒的解毒剂，认为三氧化二铁可以与砷结合成亚砷酸铁，形成既不溶于水也不溶于体液的化合物，他的这一发现，"至今还有使用价值。
1835一1836年,本生研究了一系列的氰化物，指出亚铁氰化铵、亚铁氰化钾是相同晶型的，还发现了亚铁氰化铵和氯化铵的复盐。
在有机化学领域，本生研究过二甲砷基化合物，指出二甲砷基是一种含砷的有机化合物。他在1837一1842年间，围绕这一课题，发表了五篇论文。但在1843年，在做二甲砷氰化物的研究时，实验装置发生了爆炸，炸瞎了他的右眼。
第一个二甲砷基化合物是1760年卡代首先制出的，他把等重量的醋酸钾和氧化砷混和物搅拌蒸馏，得到了一种褐色的稠状物，此物易发烟而有恶臭，但当时人们不知道它的组分。为了解答这个问题，本生对这种物质进行了深入研究，经一系列实验，从中离析出二甲砷基氧（C4H12As2O）。此外，本生还详细地研究了二甲砷基的衍生物，获得了氯、碘、氟等元素的二甲砷基化合物，并用蒸气密度的方法测定了这些物质的分子量，从而得出它们的化学式。他经过研究指出，只须研究一下这类化合物，我们就可从中找出一个不变的组分，它可以用C4H12As2O来表示。构成这个组分的元素，彼此以很强的亲合力化合乡在与其他元素化合或分解对，它保持不变，这就是一个有机化合物的基。
1853年，本生在讲学时指出，二甲砷基的基，应当写成As(CH3)2，因为它存在着两个甲基，这种写法已接近了现代的形式。他甚至还指出，自由二甲砷基的结构式应为As2(CH3)4。到1858年，本生已正确地提出了几乎所有二甲砷基化合物，他的这些研究，为有机结构理论的发展，提供了坚实的实验基础。
本生还从熔融的氯化物中制出了金属钠和铝，用电解法制出了锂、钡、钙、镭。他甚至提炼出铈、镧等稀土元素，并精确地用自制仪器测定了这些金属的比热。
1852年到1862年约10年间入本生与罗斯合作研究光化学。他采用等体积的氢和氯在光炽下进行反应。经研究发现，光照射化学物质使之产生反应的情况，与光的波长有关。如单独照射预先放人反应器中的氯气。不会改变其反应的诱导期，当温度在18°C一26°C时，反应只有极小的进展，但如果有氧存在。则氧显示出明显的催化作用。本生和罗斯通过研究，还估计出太阳的辐射能、指出太阳在一分钟内辐射出的光能，等于25X1021立方米的氢气和氯气混和转化为氯化氢所需要的能量。
著名的本生灯发明于1853年，此灯的温度可达230O°C，且没有颜色，正因为这一点人使他发现了各种化学物质的颜色反应。不同成分的化学物质，在本生灯上的烧时，出现不同的焰色，这一点引起他极大的注意，成了他以后建立光谱分析的机遇。
本生在他发明的灯上的烧过各种化学物质，他发现，钾盐的烧时为紫色，钠盐黄色，锯盐洋红色，钡盐黄绿色，铜盐蓝绿色。起初，他认为，他的发现会使化学分析极为简单，只要辨别一下它们的烧时的焰色，就可以定性地知道其化学成分。但后来研究发现，事情绝不那样简单，因为在复杂物质中，各种颜色互相掩盖，使人无法辨别，特别是钠的黄色，几乎把所有物质的焰色都掩盖了。本生又试着用滤光镜把各种颜色分开，效果比单纯用肉眼观察好一些，但仍不理想。
1859年，本生和物理学家基尔霍未开始共同探索通过辨别焰色进行化学分析的方法。他们决定，制造一架能辨别光谱的仪器。他们把一架直筒望远镜和三棱镜连在一起，设法让光线通过狭缝进入三棱镜分光。这就是第一台光谱分析仪。
"光谱仪"安装好以后，他们就合作系统地分析各种物质，本生在接物镜一边的烧各种化学物质，基尔霍夫在接目镜一边进行观察、鉴别和记录。他们发现用这种方法可以准确地鉴别出各种物质的成分。
1860年5月10日，本生和基尔霍夫用他们创立的光谱分析方法，在狄克海姆矿泉水中，发现了新元素铯；1861年2月23日，他们在分析云母矿时，又发现了新元素铷。此后，光谱分析法被广泛采用。1861年，英国化学家克鲁克斯用光谱法发现了铊；1863年德国化学家赖希和李希特也是用光谱法发现了新元素铟，以后又发现了镓、钪、锗等。
本生在化学上建树极多。他研究过火山、气体，制作过本生电池和镁照明材料，1853年，他发明了利用硫酸对游离碘作容量分析的方法：1868年，他创造了用革取的办法分离钯、铑、钌、铱的方法。此外，他还在1875年，对稀土元素阶光谱作了统一研究和描述。晚年，他还制造了一架蒸气量热器，用来测定某些物质的比热。
最令人惊奇的是，本生和基尔霍夫创造的方法，可以研究太阳及其他恒星的化学成分，为以后天体化学的研究打下了坚实的基础。本生一生获得过许多荣誉。1842年，他被选为伦敦化学会的外国会员，1853年担任德国科学院的通讯院士；18842年，被法国科学院聘为外国会员；1860年，英国皇家学会授予他荣誉奖章；1877年，本生和基尔霍夫共同获得了戴维奖：1890年，本生获得了英国工艺学会的何尔伯奖。本生对荣誉、勋章、奖章很淡漠，他对他的学生和朋友说："这些荣誉和奖章的价值，全在于它们能使我的母亲感到高兴，可惜，她已经不在人世了。"本生不喜欢政治性的社交，尤其不乐于和显贵们交往，他认为那是浪费时间，1886年，海德尔堡大学举行建校五百周年庆祝活动时，请了许多显贵参加纪念大会，校长和显贵们纷纷致词，许多人对本生的事业进行了赞扬，但本生却睡着了，学生的活动惊醒了他，他说他梦见一试管掉在地上了。
本生为了事业，终生未娶，有人曾给他介绍女友，他一次也没主动去追求，学生们问他为什么不结婚，他都是说："我总是没有功夫。"
本生70岁时，给他的好友与信说："垂暮之年，来日不多，回忆过去的欢乐，其中最使我快乐的是我们共同进行的研究工作。"
1899年8月16日，本生与世长辞，享年88岁。本生是在化学史上具有划时代意义的少数化学家之一，他和基尔霍夫发明的光谱分析法，被称为"化学家的神奇眼睛"。
§8 波义耳（1627-1691）
——近代化学的奠基人
“我们所学的化学，绝不是医学或药学的婢女，也不应甘当工艺和冶金的奴仆，化学本身作为自然科学的一个独立部分，是探索宇宙奥秘的一个方面。”这是英国化学家波义耳的名作《怀疑派化学家》中的一段话。正是由于波义耳的巨大贡献，使化学摆脱了从属于于炼金术或医药学的地位，发展成为一门专为探索自然界本质的独立科学。在这位化学巨人身上，发生过许多有趣的故事。
1.博览群书
1627年1月25日，罗伯特·波义耳生于爱尔兰西南部利兹莫城。波义耳出身在一个贵族家庭，其父理查德·波义耳是爱尔兰首府科克群的伯爵和首屈一指的富翁，罗伯特是家中14个儿女中最小的一个。童年时代的罗伯特并不显得特别聪明，他很安静，说话还有点口吃。没有哪样游戏能使他入迷，但他却酷爱读书，常常书不离手，父亲很疼爱罗伯特，专门为他请来最好的家庭教师。8岁那年，他被送到伊顿公学学习。在伊顿，罗伯特沉浸在各种各样的书本中，特别爱看古典的、传奇的、历史的故事和诗歌。在这些书本的影响下，他思想活跃，想象丰富爱提问题，记忆能力非常好，他很快成为伊顿的优秀生，老师们非常喜欢这个勤奋读书的学生。1641年罗伯特和哥哥们一起，在家庭教师的陪同下，游历欧洲。即使是在马背上，罗伯特仍然手不释卷。在这期间，他读了伽利略的名著《关于两大世界体系的对话》。这本书给他留下了深刻的印象，20年后，他的名著《怀疑派化学家》，就是模仿这部书的格式写的。波义耳决心像伽利略那样，不迷信权威，勇于开创科学实验的道路。他长大了，成为一名知识渊博的人，于是就投入到他喜欢的科学研究中去。
2.更害怕医生
有一次，波义耳脸色苍白地来到实验室，他的助手一见他的样子大吃一惊，惊叫着说：“先生，您大概生病了吧？”“是有点感冒”，波义耳平静地回答。“那还不赶快去看医生！”助手着急地说。谁知，波义耳一听这话脸色反而变得更苍白了：“不！不！我这辈子都不会再去看医生了。”原来，波义耳从小体弱多病，有一次急病时，由于医生的粗心，给开错了药，波义耳在服药后受到了巨大的痛苦折磨，甚至差一点死去，幸好他的胃不吸收，最终给吐出来了，经过这次遭遇，他对医生产生了巨大的恐惧心理，有了病也不去看医生，他自己自修了医学，到处寻找偏方，为自己治病。
3.“无形的大学”
在当时的科学界，亚里士多德的一种观点非常流行，即认为一切物质都是由火、气、水、土四种元素组成的。波义耳对这个问题提出了疑问，一切物质都只是四种元素组成的，这可能吗？波义耳相信“空谈无济于事，实验决定一切”，他决定用实验来验证或推翻这种观点。
很多自然科学家在这方面支持波义耳。他们经常聚集在一位科学家的住宅里，共同讨论自己的试验结果，作出必要的理论上的总结，他们之中有些人拥有大规模的实验室。年轻的波义耳也渴望有一个属于自己的实验室，波义耳在斯泰尔桥有一座楼，楼上是卧室，工作室和藏书丰富的图书室，波义耳决定在那里修建自己的实验室。
他买了一个大的砖炉，和几个用三根粗铁柱支撑的铁炉，开始装备自己的实验室。到1645年底，实验室可以进行工作啦！波义耳就在这间实验室里进行紧张的工作，然后再把试验结果拿去和朋友们讨论。他们聚会的地点，后来改在了牛津，并成立了实验小组。波义耳把这个实验小组称作“无形的大学。”
4.紫罗兰出现的奇迹
实验室里和通常一样进行着热烈的紧张的工作：炉子在燃烧，蒸馏瓶里的各种物质在加热，波义耳在进行室内晨间检查。一个园丁走进来，把一篮美丽的深紫色紫罗兰放在一个角落里。立刻，一阵芬芳的气味弥散开来，波义耳禁不住贪婪地吸了几口。“工作进行得怎么样，威廉？”他问正在炉旁观察的一个青年问道。
“一切正常，先生。”
“发现了什么新鲜玩意吗？”
“目前还没有，昨天晚上，我们搞到了两瓶盐酸。”
“从哪儿搞来的？”
“阿姆斯特丹，先生。”
“我想看一看这种酸，请往烧瓶里倒上一些。”
威廉把盐酸倒过加热的烧瓶里，刺激性的蒸气从瓶口迅速冒出来并慢慢地散开来。“好极了！搞完蒸馏以后，请上楼到我那儿去，我们讨论一下明天的工作计划。”波义耳说着便转身要走。忽然，他看见一旁的紫罗兰在微微地冒烟。真可惜，酸沫竟然测到花上面了，应该把它洗掉。波义耳想。他把花放进装着水的杯子里，自己则坐在窗前，拿了一本书来看。
过了一段时间，他放下书本，瞧了一眼装紫罗兰的杯子，啊，真是奇迹！这些紫罗兰竟然变成红色的了。波义耳若有所思地把书一扔，叫道：“威廉，拿几个玻璃杯和一点盐酸来。别忘了弄一点水。”年轻的助手很快完成了导师交给的任务。他们往每个玻璃杯内部倒入了一些盐酸，并加水稀释，然后把紫罗兰分成小把放进去。慢慢的，花朵的紫蓝色逐渐变成淡红色，很快，又变成了红色。“酸能使紫罗兰变成红色，那么碱呢？”波义耳沉思着。
他们又进行了一些试验，证实了大部分花草都能与酸碱相互作用而改变颜色，其中，以从石蕊地衣中提取的紫色浸液最有意思：酸使它变成红色，而碱却把它变成蓝色。利用这个特点，波义耳用石蕊浸液把纸浸透，然后烤干，这就制成了以后实验中常用的酸碱试纸——石蕊试纸。
4.《怀疑派化学家》
化学史家都把1661年作为近代化学的开端，因为这一年，有本对化学发展产生重大影响的著作《怀疑派化学家》出版问世。在这本书中波义耳第一次清楚地提出了化学元素的概念：元素是“组成复杂物质和在分解复杂物质时，最后得到的那种最简单的物质。”假如某种物质能解成更简单的物质，或者能转化为其他物质，那么这种物质就不是元素。波义耳在书中描述了这样一个试验：拿一点金子，放在王水里加热，您会看到，过一会儿它就溶解了。如果将溶液蒸干，我们将会得到一种新的物质，如果再在溶液里加一点锌，底层就沉淀出一层金粉。这就是您开始时用来溶解的金子。
他用这个试验说明：物质是由元素构成的，但这元素并不仅限于水、气、土和火。元素可以改变自己的状态，但它是永存的，在一定条件下还可以再变原来的样子。
波义耳就这样用实验批驳了各种错误观点，使化学摆脱了带有神秘色彩的炼金术的束缚，成为一门专为探索自然界本质的真正科学。
5.时间就是生命
由于波义耳的重大贡献，他的名声盛极一时，他经常应邀入宫，权贵们认为，同“英国科学界的明星”哪怕谈几分钟的话，也是光荣的，他到处受到尊敬，甚至被皇室任命为东印度公司经理。但是，这并不能影响波义耳的研究工作。由于身体健康状况的恶化，他不得不抓紧一切时间进行工作。
1680年，波义耳被选为英国皇家学会会长，这几乎是科学家的最高荣誉，但波义耳却毫不犹豫地拒绝了。“是什么原因让您拒绝就任呢？”有人就此问他。波义耳回答：“您不觉得，就职那一套宣誓仪式，是浪费时间的吗？这位科学家整日沾满了煤火和烟，完全沉浸在实验室中，即使最后身体状况不允许他这样工作了，他也置身于自己工作室内的书信中，研究了很多哲学问题。
他深切地体会到，时间就是生命，而属于他的时间已不多了。他抓紧最后的时间，写了很多书，一直到生命的最后一息——有些书是在这位科学家逝世后问世的。他于1691年逝世，为后代留下了丰富的科学遗产。
§9 布特列洛夫
化学结构理论的提出者1828一1886
阿列克萨得尔·米哈依洛维奇·布特列洛夫，1928年9月3日生于一个偏僻的农村小镇，卒于1886年8月5日，终年58岁。
布特列洛夫是世界闻名的俄国化学家，他是化学结构理论的创立者之一，是俄国有机化学家组成的喀山学派的领导人和学术带头人，这个学派荟萃了一大批俄国化学界的精英，在世界化学史上有着深远的影响。
布特列洛夫出生在一个地主和退伍军官的家庭中，他的父辈们曾参加过1812年抵抗拿破仑的卫国战争，布特列洛夫从小过着比较富有的生活，受到过良好的教育。他的初等教育是在一所寄宿学校里完成的，1839年进入喀山中学读书。在中学时期，他喜欢物理学、数学和博物学，对化学更有着特别浓厚的兴趣。1844年中学毕业后，他以优异的成绩考入喀山大学，进一步深入学习化学。1849年大学毕业，因为成绩优良并有独立研究的能力，所以彼留在喀山大学任教。
1851年，布特列洛夫在喀山大学获得了硕士学位，他的硕士论文题目是《论有机化合物的氧化》，1854年，他获得了莫斯科大学博士学位后，就回到喀山大学担任教授。当时在喀山大学任教授的有许多著名的科学家，例如，克拉乌斯、齐宁等，这些人都是享有盛名的科学家和教育家，布特列洛夫和这些专家共同工作，受益很深。后来，克拉乌斯教授被聘到捷尔普斯克大学任教，布特列洛夫就主持和领导喀山大学的全部化学教学活动。
在1857年一1858年，布特列洛夫曾到国外进行科学旅行和考察，在这期间，他结识了许多著名的化学家，其中有凯库勒、康尼查罗等。他还在著名的武兹实验室进行了一系列的研究工作。在研究中，他首先发现了制备二碘甲烷的新方法，并制备了许多二碘甲烷和二碘甲烷的衍生物。他在武兹实验室首次合成了六次甲基四氨（乌洛托品）。首次合成了甲醛的聚合物，并且发现，这些聚合物经石灰水处理会转变成糖类物质。这些新的研究戌果，受到欧洲各国化学家的注目和称赞，一致认为，布特列洛夫的工作是化学上开创性的工作，特别是糖类物质的合成，被认为是人类历史上的第一次。
1861年，布特列洛夫首次提出了化学给构理论的基本思想。这一年9月份，在德国的施别依市，举行了科学家和医生代表大会。会上、布特列洛夫宣读了他的著名论文：《论物质的化学结构》在论文中，他系统地阐明了化学结构理论的基本原理。这一理论的基本观点可以归给为以下两点：
1．"假定两个化学原子，具有一定的和有限的化学亲合力、化学原子借这种化学力形成物体，那么，我拟将这种化学关系，或者叫做复杂物体中的各原子相互结合的方式，称之为化学结构。"
2．"......复杂物质的化学性质，决定于组成这种物质的基本质点的性质，决定于基本质点的数量和化学结构。"
在布特列洛夫之前，有许多化学家对有机结构理论的建立做出了重要贡献。例如1852年，弗兰克兰在研究金属有机化合物时，提出了不同的元素具有不同的给合能力的见解。1857年，凯库勒提出了原子数的概念，他认为："化合物的分子，由连同原子结合而成，与某上原子相化合的其它元素的原子或基团的数目，取决于各成分的亲合力值"，他说的"亲合力值"就是原子价。他通过研究还进一步指出："一个原子的碳和四个原子的氢是等价的。"这就提出了碳原子的四价学说。1858年，英国有机化学家库帕在《论一个新的化学理论》一文中，也提出了碳的四价学说，并阐明了碳原子可以互相联接成链的思想，他指出："碳原子可以和一定数目的氢、氯、氧、硫等元素结合，碳原子和一价元素的最高结合能力是四"，"碳原子彼此之间也可以结合"。
布特列洛夫总给了前人的研究成果，经过独立的研究，系统地提出了有机结构理论。他认为化学物质的结构和性质是紧密联系在一起的，指出："当人们懂得了物质的化学性质依赖于化学给构的一般原理以后，就可以从化学结构推测化学性质。"布特列洛夫坚信，他所创立的结构理论，必将成为化学上的普遍法则。布特列洛夫还拟定了确定化学结构的方法，制定了确定化学结构的基本原则。此外，他十分注重研究在保持一些化学基团的结构条件下所进行的一些化学反应，他预言，在化学反应中，各种基团有进行重排的可能性。经过深入地研究物质的化学结构，布特列洛夫首先正确地解释了同分异构现象，他指出，化学同分异构体，是那些由相同的化学元素组成，但具有不同化学结构的化合物。他还成功地解释了同分异构体性质对结构的依赖往。认为物质结构内部，存在着构成化学结构的间接的"原子的相互影响"，正是由于这种影响，使原子具有不同的"化学意义"，这种不同的"化学意义"，要看原子所处的化学给构条件而定。
布特列洛夫和他的学生经过长期的实验研究和理论研究，把化学结构学说的一般原理具体化为许多法则，这些经验性的法则，直到本世纪以后，才象其它所有的化学理论一样，得到电子理论的解释。
布特列洛夫不仅是一位化学理论家，同时也是一位娴熟的实验家。他和他的助手，对结构理论所预言的一些新物质，都一一进行了实验证明。例如，他从结构理论出发，预言了位置异构和碳链异构的存在，随后，他们就在实验室合成了丁醇和异丁醇，并正确他说明了这两种物质的结构。1864年，布特列洛夫还用结构理论，大胆地预言两种了烷和三种戊烷的存在，这一预言，后来也在实验室中得到了证明。
经过长时期的实验研究和理论研究，布特列洛夫提出的有机结构理论逐步成熟、完善和系统化；他用这一理论成功他说明了有机化学中的各种经验事实，同时，他的理论还能预言新的有机化合物的存在。他把他的研究成果写成《有机化学研究导论》一本巨著，这本书在1864一1866年曾三次在喀山出版，在1867一1368年还曾两次用德文出版，现在，这本书已经成了研究有机化学史和早期有机结构理论的经典著作。
在有机结构理论的指导下，布特列洛夫还详细地研究了有机化学的聚合作用，提出了聚合反应理论，并做了大量的出色的实验，为有机合成化学奠定了基础，布特列洛夫这一开创性的工作，为他的学生列别捷夫加以继承和发展，列别捷夫经过深入的研究，发现了人工合成橡胶的工业方法，1910年，他发表了关于了二烯钠聚合的研究成果人这一成果是苏联早期合成橡胶的理论基础。
布特列洛夫在化学教学和培养人才方面也有杰出的贡献。他在喀山大学任教18年，培养了一大批优秀的化学人才。他的学生遍及全俄各大学和科研单位，很多人成了著名的教授和专家，其中主要有，马尔柯夫尼可夫，A.H.波波夫，A.M.查依采夫等。布特列洛夫在彼得堡大学担任化学教授17年，也培养出一大批著名的学者，其中有，A.E.法沃尔斯基，等。作为一个教育家，布特列洛大在多方面为学生树立了榜样。他治学严谨，精益求精，对教学工作尽心竭力，事必躬亲。他的学生和同事，每当回忆起他的教学和研究工作时，都一致称赞他是"一个无与伦比的人"，这些人部以与他一起工作过或当过他的学生而自豪。
布特列洛夫在科学上的成果是划时代的，作为一"个伟大的你学家也是当之无愧的。他受到了科学家们的普遍的承认"科学史上将永远留名。
科学家也会犯错误。在19世纪60年代末期以后，布特列洛夫背离了自然科学唯物主义。因而使他失去了科学的进取心。相反，对扶乱招魂术、降神术等荒诞迷信的东西却发生了浓厚的兴趣。他还把这些东西作为研究对象，用科学方法进行研究。他对扶虬深信不疑。自己还用这种方法预卜吉凶祸福。他认为，人是有灵魂的，灵魂和上帝都是存在的，这些思想和他的自然科学成果产生了尖锐的矛盾。如果有灵魂的魂，那么灵魂的化学组成和化学结构是什么样的？这类问题使布特列洛夫十分难堪，因而，这位伟大队化学家深深地陷入苦闷之中。
尽管布特列洛夫在化学上有过杰出的贡献，成了有世界影响的科学家，但是在帝俄时代。他享受不到应有的待遇；也得不到应有的尊重，他逝世以后，一些简单的纪念活动都是靠他的学生在私下举行的，当局对此则采取了令人气愤的冷漠态度。十月革命之后，第五章 化学与环境
§1 八大公害事件
公害事件（publienuisanceevents）：因环境污染造成的在短期内人群大量发病和死亡事件。
马斯河谷事件
1930年12月1～5日比利时马斯河谷工业区工业区处于狭窄的盆地中，12月1～5日发生气温逆转，工厂排出的有害气体在近地层积累，三天后有人发病，症状表现为胸痛、咳嗽、呼吸困难等。一周内有60多人死亡。心脏病、肺病患者死亡率最高。
多诺拉事件
1948年10月26～31日美国宾夕法尼亚洲多诺拉镇该镇处于河谷，10月最后一个星期大部分地区受反报旋和逆温控制，加上26～30日持续有雾，使大气污染物在近地层积累。二氧化硫及其氧化作用的产物与大气中尘粒结合是致害因素，发病者5911人，占全镇人口43％。症状是眼痛、喉痛、流鼻涕、干咳、头痛、肢体酸乏、呕吐、腹泻，死亡17人。
洛杉矶光化学烟雾事件
40年代初期美国洛杉矶市全市250多万辆汽车每天消耗汽油约1600万升，向大气排放大量碳氢化合物、氮氧化物、一氧化碳。该市临海依山，处于50公里长的盆地中，汽车排出的废气在日光作用下，形成以臭氧为主的光化学烟雾。
伦敦烟雾事件
1952年12月5～8日英国伦敦市5～8日英国几乎全境为浓雾覆盖，四天中死亡人数较常年同期约多40000人，45岁以上的死亡最多，约为平时3倍；1岁以下死亡的，约为平时2倍。事件发生的一周中因支气管炎死亡是事件前一周同类人数的9.3倍。
四日市哮喘事件
1961年日本四日市1955年以来，该市石油冶炼和工业燃油产生的废气，严重污染城市空气。重金属微粒与二氧化硫形成硫酸烟雾。1961年哮喘病发作，1967年一些患者不堪忍受而自杀。1972年市共确认哮喘病患者达817人，死亡10多人。
米糠油事件
1968年3月日本北九洲市、爱知县一带生产米糠油用多氯联苯作脱臭工艺中的热载体，由于生产管理不善，混入米糠油，食用后中毒，患病者超过1400人，至七八月份患病者超过5000人，其中16人死亡，实际受害者约13000人。
水俣病事件
1953～1956年日本熊本县水俣市含甲基汞的工业废水污染水体，使水俣湾和不知火海的鱼中毒，人食用毒鱼后受害。1972年日本环境厅公布：水俣湾和新县阿贺野川下游有汞中毒者283，其中60人死亡。
痛痛病事件
1955～1972年日本富山县神通川流域锌、铅冶炼厂等排放的含废水污染了神通川水体，两岸居民利用河水灌溉农田，使稻米和饮用水含镉而中毒，1963年至1979年3月共有患者130人，其中死亡81人。
§2 常用废水的处理方法
表1污水处理方法分类
基本方法 基本原理 单元技术
物理法 物理或机械的分离过程 过滤，沉淀，离心分离，上浮等
化学法 加入化学物质与污水中有害物质发生化学反应的转化过程 中和，氧化，还原，分解，混凝，化学沉淀等
物理化学法 物理化学的分离过程 气提，吹脱，吸附，萃取，离子交换，电解电渗析，反渗透等
生物法 微生物在污水中对有机物进行氧化，分解的新陈代谢过程 活性污泥，生物滤池，生物转盘，氧化塘，厌气消化等
表2常用处理废水的化学方法
方法 原理 设备及材料 处理对象
混凝 向胶状浑浊液中投加电解质，凝聚水中胶状物质，使之和水分开 混凝剂有硫酸铝，明矾，聚合氯化铝，硫酸亚铁，三氯化铁等 含油废水，染色废水，煤气站废水，洗毛废水等
中和 酸碱中和，pH达中性 石灰，石灰石，白云石等中和酸性废水，CO2中和碱性废水 硫酸厂废水用石灰中和，印染废水等
氧化还原 投加氧化（或还原）剂，将废水中物质氧化（或还原）为无害物质 氧化剂有空气（O2），漂白粉，氯气，臭氧等 含酚，氰化物，硫铬，汞废水，印染，医院废水等
电解 在废水中插入电极板，通电后，废水中带电离子变为中性原子 电源，电极板等 含铬含氰（电镀）废水，毛纺废水
萃取 将不溶于水的溶剂投入废水中，使废水中的溶质溶于此溶剂中，然后利用溶剂与水的相对密度差，将溶剂分离出来 萃取剂：醋酸丁酯，苯，N—503等设备有脉冲筛板塔，离心萃取机等 含酚废水等
吸附（包含离子交换） 将废水通过固体吸附剂，使废水中溶解的有机或无机物吸附在吸附剂上，通过的废水得到处理 吸附剂有活性炭，煤渣，土壤等吸附塔，再生装置 染色、颜料废水，还可吸附酚，汞，铬，氰以及除色，臭，味等用于深度处理
§3 臭氧层空洞
在高层大气中（高度范围约离地面15～24km），由氧吸收太阳紫外线辐射而生成可观量的臭氧（O3）。光子首先将氧分子分解成氧原子，氧原子与氧分子反应生成臭氧：
O22O
O＋O2→O3
O3和O2属于同素异形体，在通常的温度和压力条件下，两者都是气体。
当O3的浓度在大气中达到最大值时，就形成厚度约20km的臭氧层。臭氧能吸收波长在220～330nm范围内的紫外光，从而防止这种高能紫外线对地球上生物的伤害。
过去人类的活动尚未达到平流层（海拔约30km）的高度，而臭氧层主要分布在距地面20～25km的大气层中，所以未受到重视。近年来不断测量的结果已证实臭氧层已经开始变薄，乃至出现空洞。1985年，发现南极上方出现了面积与美国大陆相近的臭氧层空洞，1989年又发现北极上空正在形成的另一个臭氧层空洞。此后发现空洞并非固定在一个区域内，而是每年在移动，且面积不断扩大。臭氧层变薄和出现空洞，就意味着有更多的紫外辐射线到达地面。紫外线对生物具有破坏性，对人的皮肤、眼睛，甚至免疫系统都会造成伤害，强烈的紫外线还会影响鱼虾类和其他水生生物的正常生存，乃至造成某些生物灭绝，会严重阻碍各种农作物和树木的正常生长，又会使由CO2量增加而导致的温室效应加剧。
人类活动产生的微量气体，如氮氧化物和氟氯烷等，对大气中臭氧的含量有很大的影响。引起臭氧层被破坏的原因有多种解释，其中公认的原因之一是氟里昂（氟氯甲烷类化合物）的大量使用。氟里昂被广泛应用于制冷系统、发泡剂、洗净剂、杀虫剂、除臭剂、头发喷雾剂等。氟里昂化学性质稳定，易挥发，不溶于水。但进入大气平流层后，受紫外线辐射而分解产生CI原子，CI原子则可引发破坏O3循环的反应：
CI＋O3→CIO＋O2
CIO＋O→CIO2
由第一个反应消耗掉的CI原子，在第二个反应中又重新产生，又可以和另外一个O3起反应，因此每一个CI原子能参与大量的破坏O3的反应，这两个反应加起来的总反应是：
O3＋O→2O2
反应的最后结果是将O3转变为O2，而CI原子本身只作为催化剂，反复起分解O3的作用。O3就被来自氟里昂分子释放出的CI原子引发的反应而破坏。
另外，大型喷气机的尾气和核爆炸烟尘的释放高度均能达到平流层，其中含有各种可与O3作用的污染物，如NO和某些自由基等。人口的增长和氮肥的大量生产等也可以危害到臭氧层。在氮肥的生产中去向大气释放出各种氮的化合物，其中一部分可能是有害的氧化亚氮（N2O），它会引发下列反应：
N2O＋O→N2＋O2
N2＋O2→2NO
NO＋O3→NO2＋O2
NO2＋O→NO＋O2
O3＋O→2O2
NO按后两个反应式循环反应，使O3分解。
为了保护臭氧层免遭破坏，于1987年签定了蒙特利尔条约，即禁止使用氟氯烷和其他的卤代烃的国际公约。然而，臭氧层变薄的速度仍在加快。不论是南极地区上空，还是北半球的中纬度地区上空，O3含量都呈下降趋势。与此同时，关于臭氧层破坏机制的争论也很激烈。例如大气的连续运动性质使人们难以确定臭氧含量的变化究竟是由动态涨落引起的，还是由化学物质破坏引起的，这是争论的焦点之一。由于提出不同观点的科学家在各自所在的地区对大气臭氧进行的观测是局部和有限的，因此建立一个全球范围的臭氧浓度和紫外线强度的监测网络，可能是十分必要的。
联合国环境计划署对臭氧消耗所引起的环境效应进行了估计，认为臭氧每减少1％，具有生理破坏力的紫外线将增加13％，因此，臭氧的减少对动植物尤其是人类生存的危害是公认的事实。保护臭氧层须依靠国际大合作，并采取各种积极、有效的对策。
§4 臭氧层与皮肤癌
大气圈平流层中，即在高出海平面20千米-30千米的范围内，有一个臭氧含量较高的臭氧层。
臭氧在大气中只占百万分之一，这个薄薄的臭氧层，浓度低于十万分之一，但能阻止太阳光中大量的紫外线，有效地保护了地球生物的生存。臭氧层中臭氧含量的减少等于在屋顶上开了天窗，导致太阳对地球紫外线辐射增强。大量紫外光照射进来，严重损害动植物的基本结构，降低生物产量，使气候和生态环境发生变异，特别对人类健康造成重大损害。美国一个科学小组指出，北美洲上空乎流层臭氧含量在最近5年内减少了约百万分之一，皮肤癌发病率则有明显的增加。据不完全统计，目前美国每年皮肤癌症患者就达50万人，其中恶性肿瘤病例25000人，死亡约五千人。有人估计，如果臭氧层中臭氧含量减少10％，地球上的紫外线辐射将增加19％~22％。皮肤癌发病率将增加15％~25％，仅美国死于皮肤癌的人将增加150万人，白内障患者将达到500万人，患呼吸道疾病的人也将增多。紫外线辐射增强，将打乱生态系统中复杂的食物链，导致一些主要的生物物种灭绝。大；大量紫外线辐射还可能降低海洋生物的繁殖能力，扰乱昆虫的交配习惯，并能毁坏植物，特别是农作物，使地球上的农作物减产2／3，导致粮食危机。
平流层离地面那么高，其中的臭氧含量怎么会减少呢 臭氧是由3个氧原于结合成的。气体臭氧呈蓝色，有特殊的臭味。氟利昂是；种常用的冷冻剂。它还可以作喷雾剂、电子元件清洗剂、塑料发泡剂等。这种化合物不断排人大气到达平流层，遇太阳光照射就分解出可分解臭氧的氯气和氯的化合物，使臭氧结构破坏，浓度大量降低。最新的计算表明：由于氟氯烃在世界范围的广泛使用，今后30年中，大气层的臭氧将减少16．5％。其后果将是十分严重的。
近几十年以来，国际上召开了多次会议研究臭氧层的问题以及保护它的措施。古人说“杞人忧天”是指不必要的操心。今天的“世人忧天”乍听起来耸人听闻，却是有科学道理的。
§5 无形的杀手
大气污染概述
工业三废（废水、废气、废渣）的排放，汽车与其它交通运输工具的排气，农业退水和农药的污染，以及世界人口的剧烈膨胀生活垃圾的剧增，都对地球环境造成了污染和破坏。水体变黑，空气污浊，风沙弥漫，地球在我们脚下呻吟······
污浊的空气犹如一只无形的杀手，越来越受到人们的关注。大气污染物主要包括悬浮在空气中的颗粒物质、含硫化合物（如H2S,SO2）含氮化合物（NO,NO2,NH3）、一氧化碳和二氧化碳、卤素化合物（HF、Cl2）、未燃烧的有机化合物（烃、PAN、BaP）等，这些也是评价空气质量常测项目。
悬浮于空气中的颗粒物质主要来源于自然界的风砂尘土、火山爆发、森林火灾、海水喷溅以及人为的各种烟尘，如采矿过程中的粉碎、研磨、筛分装卸及运输过程中散发的粉尘，建筑工地和交通运输等产生的烟尘等。北京大气的主要污染源有风沙土壤，煤炭燃烧，汽车燃油和二次污染。据测，大气颗粒中约有39种元素：Si,Al,Fe,Ca,Na,Mg,Mn,Cu,Pb,Zn,Cr,Cd,Ba,Sr,Ti,V,Mo,Co,Ni,P,S,Sm,U,W,As,Ga,Br,La,Yb,Rb,Ce,Hf,Cs,Tb,Sc,Eu,Sb等。由于粉尘具有很强的吸附能力，能把SO2、氮氧化物、苯并芘（致癌物质）等吸附在表面。长期吸入粉尘颗粒，超过呼吸系统保护能力，肺部就会产生弥漫性的纤维组织增生，即日常所谓的尘肺病，如支气管炎、肺结核、肺气肿、肺心病等症，尤其接触镍尘和石棉粉尘的人，易引起肺癌等症。镉尘对人体危害的主要靶器官是肾和肺。含硫污染物多数是硫化氢和二氧化硫。H2S是火山口放出的气体之一，具“臭鸡蛋”味，无色，纯品毒性几乎接近氰化氢。空气中含少量H2S会引起头痛，含大量H2S则引起心脏和肺神经中枢麻痹，会造成昏厥和死亡。SO2是一种刺激性气体，使呼吸系统生理功能减退，肺泡弹性减弱，引起支气管症、哮喘、肺气肿等。SO2单独作用有限，但常和飘尘结合危害人体健康，伦敦型烟雾事故就是这个缘故。
污染大气的氮氧化合物主要是NO、NO2、N2O、NO3、N2O5等，来源于燃料燃烧、氮肥厂、化工厂和黑色冶炼厂的三废排放。其中，NO进入血液和红血球反应而毒害血液，同时也作用于中枢神经而产生麻痹作用，引起痉挛、运动失调。NO2能侵入到肺脏深处及肺毛细血管，引起肺水肿或闭塞性支气管炎而致死。有机物腐坏的地方及某些生产氨的工厂都会有氨的污染，氨污染的慢性中毒会产生消化机能障碍、慢性结膜炎、慢性支气管炎，有时有血痰、耳聋、食道狭窄等症状。
环境中的CO和CO2都是燃料燃烧产生的。，汽车发动机、炼铁炉、炼钢炉、家用煤气炉以及工厂烟囱等都是污染源。CO能跟血红蛋白结合生成络合物，降低血液向周围输送氧的功能，中断组织的氧气供应，使肌肉麻痹而导致死亡。CO2浓度高会造成缺氧窒息，其分子能吸收地球放出的红外辐射，象一个绝热盖毯阻止热量进入外层空间，产生所谓“温室效应”。使地球气温上升。
氟污染会给人体健康带来很大的危害。可以和Ca,Mg、Mn等离子结合，抑制许多酶，造成骨细胞营养不良。Cl2可以引起人体呼吸道、眼结膜及皮肤等炎症，还会使金属物件腐蚀、生锈，衣物等织品变色、发脆。
空气中还存在着烃、PAN、BaP等多环芳烃，是一类强致癌物质，来源于煤、石油等的不完全燃烧，被多环烃污染的地区，肺癌发病和死亡率就高，长期接触多环芳烃还会导致皮肤癌。
§6 地球的“保护伞”
臭氧为什么被誉为地球的“保护伞” 这从臭氧的形成和对人类生命的影响中可以找到答案。
臭氧是怎样生成的 臭氧在地表空气中是微乎其微的，但在海拔10-60千米中聚集了一个臭氧层。如果把所有这些臭氧集中在地球表面上，也只能形成3毫米厚的一层气体，总重量约为30亿吨。
在大气层的上层，氧分子不断受到太阳光紫外线的辐射。当氧分子(02)吸收了波长短于242纳米的光子时就会分解成两个氧原子(O)：02十光—2O因而在海拔400千米或更高的地方，99％的氧处于原子状态；在高度低于400千米的地方，02的数量远多于O；而在130千米左右的地方，02和0的浓度相当。当氧原子跟氧分子碰撞，并有一个双原子物质如N2或02吸收过剩的能量时，就产生臭氧：O2+O—O3形成臭氧的这个过程在大约海拔30千米的平流层处达到了最高点。大气中所有臭氧几乎都集中在对流层与同温层底部这两层中。臭氧的绝大部分都集中在地面上空20。25千米的空中，其最高浓度约10克／吨，即使在这里，10万个气体分子中也只有1个分子的臭氧。同温层中的臭氧有时可以下降到对流层中来，但对流层中的臭氧却不能上升到同温层中去。
臭氧对人类生命的作用臭氧是太阳紫外线辐射的一种过滤器，能强烈地吸收波长220—330千米的紫外线辐射，防止这种紫外线到达地球的表面，以免对地面上的生物造成伤害。臭氧吸收紫外线的过程如下：03十紫外线—02十OO+O—02十热能
臭氧对调节地球气温有很大的作用。臭氧吸收紫外线辐射的效率极高，所以在臭氧浓度较高的地方，几乎所有的紫外线都已被吸收而转化成热能了，只有少数的紫外线抵达离地面较低的地方，因而这些地区的温度较低。
§7 二恶英有什么危害
不久以前，在加拿大蒙特利尔召开了有中国政府代表团参加的关于持久性有机污染物(POPs)的政府间谈判委员舍第一次会议，着手谈判缔结一项控制持久性有机污染物的法律文书。列入黑名单的12种有机污染物中，二恶英类就占了2种。
世界卫生组织也确定，二恶英是一种致癌物质，但是人类不必过于惶恐，因为它只会在长期中毒下才会对人类有一定的生化影响。比如，对皮肤造成伤害，甚至长出严重的暗疮；对肝功能、生殖器官(如子宫内膜移位)、荷尔蒙产生影响；影响人体的免疫力，若小朋友吸入，有可能妨碍智力发展。由于二恶英在人体内的脂肪中积累，婴儿同样有可能会从母乳中吸收到二恶英，并可能导致胎儿畸形。
二恶英一旦被人体吸入就永远积聚在体内，无法排出。那么二恶英是如何进入人体的呢 二恶英进入人体的途径，主要有呼吸吸入、皮肤接触和食物咕入3种途径。食物吃入占35％以上，是最主要的进入人体的途径。因此，工业化发达的国家对食物中二恶英残留量极为重视。
医学研究也告诫人们，对于二恶英的产生，不必过于害怕，只有长期食用二恶英污染的食物才可能致癌或引起慢性病，食品中的二恶英含量较少，尽管它有剧毒，一般情况下不会引起急性食物中毒。
面对二恶英的产生，我们人类需要思考自己的对策，我们自身所能够做到的就是食用低脂食物，均街饮食，多吃瘦肉，少吃肥油和皮，不挑食，尤其是孕妇和婴儿更应注意饮食。对于被宣布可能有问题的国家的食品应停用。同时，我们应提高警惕，一是注意减少或停止含氯化合物的生产；二是重视垃圾焚烧炉的技术改造。在欧洲、日本等国的焚烧炉都装有后处理装备，产生的二恶英很少，而我国的焚烧炉技术比较落后，应加紧技术更新使其更加符合环保要求。我国目前对二恶英类污染控制和检测的力度远远不够。一个原因是二恶英类属于痕量污染物，它在环境中的含量很低。人们对环境保护的精力仅投在“天蓝、地绿、水清”的目标上，目光也仅放在二氧化硫、氮氧化物、总悬浮颗粒等带来的污染上。尽管二恶英类对人类健康构成潜在威胁，但人们似乎忽视了这类化合物低剂量长周期暴露对生态环境的影响。以纸浆制造过程为例，治理污染主要考虑的是黑液，没有考虑到二恶英类的痕量污染。还有一个原因是费用问题，仅测试一个二恶英类样品就需要1500-2000美元。
我国还没有对二恶英类的污染源进行普遍调查，但对个别污染源的初步调查显示，由于工业生产过程中所排放的废弃物及化学制品中所含的二恶英类对环境造成的潜在的污染问题相当严重。
§8 二氧化碳的坟场
最近，英国地质勘察组织（BGS）提出一种减少发电站释放的CO2的方案，以减少CO2这种温室效应气体对地球气候的影响。研究安全处置CO2方案已有多年的BGS的Keyworth认为，在众多可能方案中有一个方案似能迎合财政预算——在深海里埋葬CO2。除此而外的方案，如用树木吸收CO2，估计需把整个欧洲用植物覆盖才行，而用旧的地下矿井来存放CO2却难免泄漏：都不可能。曾有过把欧洲释放的CO2运送到大西洋中部深海存放起来的方案，其不现实性只是长途运输的价格太高。于是，一个由多国公司和科学家组成的研究小组提出了用靠近北海的岩层来存放废弃的CO2的方案。他们认为，存放的技术实际上已经存在：以超临界流体的状态来提取并压缩发电厂烟囱冒出来的CO2，然后用泵把这种“液态”CO2打进废弃的油气井的多孔岩层里。实验室试验和地球化学模拟表明，经上千年，气体将会溶于多孔岩石里的水，并与水反应，进而与岩石反应。研究小组相信，贮存期可以超过几万年，甚至可能几百万年。这项计划最花费之处恐怕是要在发电厂建一个装置并使之运转。据息，一种变通的方案已经实现：挪威国营油气公司的多孔岩层贮存。这显然比从发电站取得CO2容易实施多了。BGS正在继续研究埋葬进岩层的CO2最终的命运。
§9 废钢渣与农业磷肥
那是19世纪60年代一个深冬的夜晚，横跨在比利时北部山问峡谷上的一座铁桥，突然断裂，倒榻在江水上。经过化学家和冶金学家共同努力寻找原因，归结于造铁桥的钢铁中含磷太高，使钢铁的性质发脆的缘故。
铁中为什么会含有较高的磷 进一步研究又发现，原来是炼铁的转炉中采用厂酸性物质做炉衬，使铁矿石中含有的磷未能排除出去。后来，英国一位名叫托马斯的冶金学家建议，改用碱性的氧化钙等做炉衬，冶炼时铁水中的磷与氧化钙发生化学作用，生成磷酸钙，沉积在炉渣中，和钢渣一同被排出，这样出炉的铁水中的磷就被脱除了，钢材的质量得以大大提高。
钢铁中的磷被脱除，质量提高，老板们当然很高兴，但又带来了新的烦恼：一天天排出的钢渣，都快堆成小山了，造成了工业废渣对环境的污染，怎样去治理它们呢
必须给这种矿渣找到新的出路，要不就会影响钢铁的继续生产了。正在这时，在农业上产生了一个新的突破，德国化学家李比希提出，对于农作物要注意施含氮、磷、钾三种元素的肥料，含磷的肥有助于作物秸秆的健壮生长和籽实饱满。可当时人们施用的磷肥是靠开采磷矿石加工制得的。
一位名叫荷耶尔曼的德国化学家想，炼钢厂里排出的废钢渣，那里面不是含有较高的磷酸钙吗 能不能用它代替磷矿石作为磷肥施用呢 于是他将这种钢渣粉碎作为磷肥，进行了小型试验。试验的结果表明，这种含磷的钢渣粉末虽然不溶于水，却很容易被农作物吸收，农作物生长良好，显示出了增加磷肥的肥效。
荷耶尔曼将实验结果公之于众，并且实地加以推广。欧洲许多国家的炼钢厂正在为大量的废钢渣无法处理而发愁，得到这一信息，纷纷试验推广，大量生产利用废钢渣制成的磷肥，果然对促进农作物的生长有效。于是这种磷肥被称做钢渣磷肥，它于1886年开始出现于市场，第二年单是德国的消费量就达到5万吨；1889年，全欧洲的钢渣磷肥达到70万吨。
这种钢渣磷肥在我国也有推广使用，不过大概很少有人知道它是由炼钢的废渣加工而成。
可见，有些工业产品生产过程中出现的废渣，并非注定一定是环境污染物，只要经过科学的分析研究，往往可以使废物转化成为可贵的财富，起到化腐朽为神奇的效果。
§10 废气成为工业副产品
1775年，法国科学院悬赏12000法郎，征求利用食盐制取碳酸钠的方法。碳酸钠就是我们称为“碱”的化合物。法国为什么要用这么高的代价征求制碱的方法呢 因为当时由于造纸、肥皂、纺织、漂洗等行业发展起来了。需要大量的碱，而在这以前用的都是从树木和海草的灰中提取的植物碱，满足不了需要。但是化学家们已经知道城是钠元素的化合物，如碳酸钠＜纯碱)、碳酸氢钠(重碱)、氢氧化钠(烧碱)等都是碱；化学家们还知道，食盐就是氢和钠的化合物，而食盐是可以从海水中大量制取的。所缺少的就是需要找到将食盐制成碱的技术。
这一重赏确实打动了不少人，科学院果然征集到不少发明建议，最后采用了一位名叫路布兰医生的方案。先将食盐与硫酸反应，得硫酸铀(同时释放出氯化氢气体)；将硫酸钠与煤和石灰一同放进炉里熔化混合。就得到碳酸钠，它就是人们所需要的纯碱。这一制碱法就被称为路布兰法，于1791年获得专利，投人生产后很是受社会欢迎。
但在路布兰法制碱的生产过程中，逐渐出现了严重的环境污染问题，它就是在第一道工序中，盐与硫酸反应得硫酸钠的同时，释放出氯化氢气体，它被直接排放到大气中，呼吸到这种气体的人，会刺激呼吸道感染；特别是由于它带有强烈的腐蚀性，是造成钢铁建筑材料和机械腐蚀的祸害。这一污染的严重性，促使英国议会通过管理条例，敦促尽快解决这一废气污染问题。
1836年，英国人哥塞建议，建设一个吸收塔，塔中填充焦炭，能将生产过程中放出的氯化氢气体吸收。为了使焦炭能经常保持良好的吸收废气的能力，哥塞还设计了一个辅助性方案：对塔中的焦炭用水冲淋。没想到这个方案实地一使用，却发现从吸收塔中流出来的冲琳焦炭的水，不是一般的水，而是盐酸。因为氯化氢气体溶于水后就成为了盐酸。
盐酸是工业上与硫酸、硝酸并称的三大强酸之一，在化学工业上是制造人造橡胶、染料、塑料、药剂等的重要原料。原来被认为是严重污染厂环境的工业废气，竞成为制碱工业中于碱的生产之外，同时得到的另一种重要的工业副产品。
路布兰制碱法的生产过程中，还产生一种使人讨厌的灰渣，黑黝黝的，量很大，又发出恶臭。拿它怎么办呢 1862年，德国化学家蒙德利在英国工作时，注意到那难闻的灰渣其实是硫化钙。他发明了一种方法，使空气中的氧与黑灰渣中的钙化合，成为氧化钙，而同时还可以得到纯净的硫，硫是制造硫酸的化工原料。
1887年，另一位英国化学家黑斯，发明了另一种处理黑灰渣的方法：将黑灰渣溶解后，在溶液里通入二氧化碳，再用氧化铁作催化剂，也可得到纯净的硫。
概括地说，由路布兰的制碱法生产过程中产生的废气废渣，经过化学家们的努力改造，人们得到了盐酸、氯气、漂白粉、硫、硫酸等一系列的副产品，许多化工产品围绕着路布兰法而开展起来，带动了化学工业的兴起，奠定了近代化工设备的基础，还连带着造就出不少化学工业人才。
路布兰制碱法在英国足足延续了100年，后来渐渐被更先进、“废弃物”更少的制碱法所代替。这虽是化工发展史上的一段经历，却仍旧告诉我们，工业生产中排出的废气、废渣等，不要急急忙忙就宣布它为废弃物，是污染环境的有害之物，经过化工学家们的进一步研究探索，对污染环境的有害之物作进一步的探索，化害为利，变废物为财富的可能性是确实存在的，特别是对一些排出废气、废水、废渣的化工生产，更需要多动一番脑筋，从积极的角度想办法，挖掘财富，这可能是治理环境污染的一条重要思路。
§11 高产率地把聚苯乙烯转化成可回收的单体
白色污染！
近年来公众对北京城的白色污染（废弃塑料袋）议论纷纷，莫衷一是。尽管废塑料占城市废弃物的总量似不很大，但它们却以高视觉感受而令人关心，这类废弃物之一的聚苯乙烯（如做食品容器的泡沫塑料）的传统处理方法是热解法，但产率低，炭化率则反而很高。用酸来催化只能在不大的程度上提高产率。最近，Z．Zhang等在（Ind.Eng．Chem．Res．1995，34，4514）上发表文章指出，基于碱能够夺取一个苄基质子从而引起拉开拉链式的效应的简单概念，他们成功地将90％以上的聚苯乙烯转化成它的单体和双聚体。试验了若干种固体碱，所有的碱在623K下均给出很好的结果，而BaO最好，因此，作者建议可以把BaO加进聚苯乙烯的制品中去，以使它们更容易被回收。
§12 光化学烟雾与汽车尾气
汽车是现代文明的一个标志，但它的蓬勃兴起也只有100年的历史。20世纪初叶，人们对马路上来来往往的汽车并没有什么反感，因为那时汽车还不多。到了第二次世界大战结束以后，随着汽车数量的日益增加，一些大城市里出现了汽车污染的公害.
汽车污染，首先是指汽车排气的污染。人们常常可以看到小轿车后面排气管喷出的团团白烟，柴油汽车和三轮摩托还冒着滚滚黑烟，而且夹带着难闻的气味，加上喇叭声和汽缸振动的噪声，更是令人厌恶。1吨汽油通过汽车发动机燃烧产生动力后，要排出10千克-70千克的废气。另外，还有从燃料和燃烧系统中泄漏出李的汽油和气体，约有20千克—40公斤。排出的废气中含有150种-200种不同的化合物，以及铅尘、炭黑等颗粒物质。汽车发动机空档运转时排出一氧化碳最多，约占排气量的5％。汽车缓慢行驶时，排气管喷出的烟是黑的，这说明燃料燃烧不完全，很多炭粒随气体排出。汽车高速行驶时，车尾喷出团团白烟，此时排气量最大，白烟中氮氧化物含量很高，这是汽油在高温燃烧下产生的一种有害气体。
汽车排气污染最严重的危害是生成“光化学烟雾”。它是由汽车排出或泄漏的氮氧化物，在强烈的太阳光照射下，发生光化学分解，生成游离氧原子。游离氧原子的活性很高，在大气中经催化作用，与普通的氧分子结合生成臭氧。臭氧的氧化性极强，能将汽车排气中的碳氢化合物氧化成甲醛、乙醛和酮类等，并进一步与氮的氧化物反应，生成过氧酰基硝酸酯(简称PAN)等一系列强氧化剂。
所有这些化学反应生成物加上大气中的水蒸气，在特定的条件下就生成了有刺激性的蓝色光化学烟雾。它是以二氧化硫起主导作用的，与“伦敦型烟雾”不同的另一类烟雾。它能强烈刺激眼睛、喉咙，腐蚀建筑材料。因为它首先出现在美国的洛杉矾，所以也称为“洛杉矶型烟雾”。
洛杉矶是美国电影中心——好莱坞的所在地，是仅次于纽约、芝加哥的美国第三大城市。在奶年优就有各种汽车250多万辆，每天消耗汽油1600多万升，到70年代，汽车增加到400多万辆，市内高速公路纵横交错，约占全市面积的30%，每条公路每天平均通行汽车达17万辆次。当时，每天有1000多吨碳氢化合物，500吨氮的氧化物和4000多吨一氧化碳排入大气中，约占全部大气治染物的70％。加上洛杉矶处北太平洋沿岸，西面临海，其他三面环山，形成一个直径约5D千米的盆地。空气在水平方向流动缓慢，每年约有300天从西海岸到夏威夷群岛的北太平洋上空出现逆温层，像盖子一样压在洛杉矶上空，使光化学烟雾容易形成和蓄积起来，扩散不开。在一天里，由上午9-10点钟开始形成烟雾，一氧化氮浓度增加，其浓度在10ppm以下就可是积蓄臭氧。到下午2点左右，臭氧浓度达到高峰，氧化氮浓度减少。然后随太阳西下，烟雾也逐渐消失，这些现象是光化学烟雾在环境中的典型特点。1943年以来，每年5月至10月期间经常出现烟雾几天不散的严重污染。前后经过七八年，到50年代，人们才发现洛杉矶烟雾是由汽车排放物造成的。1955年9月，由于大气污染和高温，使烟雾的浓度高达0．65pPm。在两天里，65岁以上的老人死亡四百余人，为平时的三倍多。许多人眼睛痛、头痛、呼吸困难。从50年代开始，洛杉矶当地政府每天向居民发出光化学烟雾预报和警报。光化学烟雾中的氧化剂以臭氧为主，所以常以臭氧浓度高低作为警报的依据。1955—1970年，洛杉矶曾发出臭氧浓度的一级警报80次，每年平均5次，其中1970年高达9次。1979年9月17日，洛杉肌大气保护局发出了“烟雾紧急通告第二号”，当时空气中臭氧含量已经超过了0．35ppm，几乎达到了“危险点”。
光化学烟雾不仅有害于居民的健康，而且对植物的危害也很严重。洛杉矶发生烟雾期间，郊区生长的蔬菜全部由绿色变为褐色，谁也不愿吃它，以致无法销售；大批树木落叶枯萎，其中包括松树和长青树种。此外，光化学烟雾还促使家畜犯病，橡胶制品老化龟裂，建筑物腐蚀损坏。
尽管如此，发达国家仍继续扩大汽车的生产，致使汽年数量猛增。到1996年，全球汽车总产量达5000万辆，又大部分集中于大城市。因此，很多城市出现光化学烟雾。1970年，东京发生的光化学烟雾整整持续了一个夏季。有的地方同时兼有光化学烟雾和硫酸烟雾，危害更加重。我国甘肃兰州在70年代中期也出现了光化学烟雾，汽车在白天行驶还得开灯。
1997年3月7日，法国首都巴黎上空就蒙上了一层灰色的雾。到10日，空气中二氧化氮含量超过了300微克／立方米，巴黎市政府决定拉响大气污染警报，要求汽车按紧急状况下单双号行驶规定，限制汽车拥进巴黎城。
1997年7月22日开始，智利首都圣地亚哥的空气中氮氧化物含量严重超标。市政府发出紧急通知，规定20万辆汽车停止行驶，中小学校停止上课，劝阻居民不要外出。有的居民不得不外出时，要带防毒面具。直到7月29日以上规定仍在执行中。
除了光化学烟雾，汽车排气中的二氧化硫、一氧化碳和铅的化合物毒性也很大；汽车的噪声、振动以及汽车扬起的灰尘也是污染城市环境不可忽视的因素。汽车是一种现代化的交通工具，它既代表高水准的舒适生活，又是现代社会的重要污染源。在许多现代化大城市中，汽车污染居大气污染的首位。
§13 化学垃圾的污染
化学品通过事故或通过直接应用的途径进入环境;也通过废气、废渣、废液的排放进入环境。像大气中的二氧化硫，氧化氮和多环芳香烃类主要来自废气；江河湖海里的重金属主要来自废水、废渣；还有在职业环境中的接触也是化学品危害人体的主要途径。总之，为了保障劳动者和劳动环境的安全，环保部门已经提出了五百多种化学品的最大允许浓度。
石油化学工业是一种现代化工业，企业的规模较大，多数是大型联合企业。联合企业的废水、废气、废渣中往往含有几百以至几千种化学污染物，都能对环境造成严重的污染.德国的巴登苯胺苏打公司、位于莱茵河畔，面积近六百公顷，有240个生产装置，每年排出600万吨废水，其中含有五千多种化学污染物。莱茵河两岸是欧洲高度工业化地区。仅德国就有三百多家工厂，每年从莱茵河抽取35亿立方米的水。当水在这些工厂里转了一圈，再回到莱茵河时，就夹带了各种各样的有毒或有害化学品和污染物顺流而下，使河水越来越脏，水质一年坏似一年。我国淮河流域的污染越来越严重，仅1990年的资料统计，流域182个城镇污水排放总量为23．5亿吨，其中工业废水排放量为17．74亿吨.淮河流域的水污染已经给当地的工农业、渔业及人体造成严重危害。在该流域的安徽省宿县地区通过监测发现，用污水灌溉的蔬菜中普遍检出多种化学毒物。黄瓜、茄子、辣椒有镉和铅检出，番茄果实中酚的含量比清水灌区高15倍。1989年和1992年两次污染事故期间，伤寒、菌痢、腹泻、肝炎等疾病的发病率比平常上升了3倍。这一地区肝癌、皮肤癌等各种癌症发病率明显高于非污染区。
化学垃圾也是一个严重的环境问题，它的潜在危害一旦爆发，使人触目惊心；现在美国每年要处理3500万吨危险废物，但只有1／10够得上安全的标准。据美国环保局估计，全美大约有五万个倒有化学物质的垃圾场，其中有2000个可能对健康有严重的危害。这些垃圾有很多是多年前认为已经无害化处理的石油化学品，今天却已渗入了深井和备用的地下水库，污染了地下水源，使饮用这些地下水居民的健康受到严重的危害，有人甚至患癌症致死。这些垃圾中有的已被人遗忘了，但它像沉睡的火山，会突然爆发。1980年4月，美国新泽西州伊丽莎白和附近纽约州斯塔腾岛，堆有5万桶化学品的垃圾堆发生了爆炸。
震动当时社会的化学品垃圾污染事件要算1978年的美国勒浦河公害事件。事件发生于夏季一次大暴雨之后，在纽约州早被填平的勒浦运河的旧河道上——已是几百户住家和一所学校的所在地。这里有许多锈蚀不堪的圆桶从地底下冒出来，发出令人窒息的气味。原来，桶里装着好多种化学毒物。一场暴风雨把它们冲刷出来。毒物所到之处，树木花草发黑枯萎。在户外玩耍的孩子，手和脸都有烧伤的痕迹。勒浦运河是1890年开凿的。本世纪20年代，一家名叫胡克的化学公司在河边上建立了化工厂，于是，这里就成了化学垃圾的堆放和弃置的场所。一直到1953年胡克公司填平了勒浦河，以低价卖给当地政府之后，才逐渐建设成了一个住宅区。时间整整推迟了25年，勒浦河的悲剧终于爆发了。美国现在还有几百处类似的具有潜在危险的化学垃圾堆放地。当时的总统卡特称之为“当代最可悲的发现之一”。
§14 化学品到处骚扰
化工厂的事故排放经常是化学品危害环境的重要原因。7O年代，欧洲最大的一起化学毒物污染环境的事件，是发生在意大利北部的塞尔索市。1976年7月10日，该市一家生产除草剂的化工厂的三氯苯酚反应罐破裂，喷出至少含有2千克二氧蒽的毒雾。二氧蒽是一种剧毒物质。爆喷时，居民闻到了强烈的辛辣味，立即感到剧烈的头疼、恶心和皮肤疼痛，有l万居民受到影响。其中5000人有中毒症状，40人当即住院，同时还有几百头牲畜中毒死亡。鉴于二氧蒽毒物的致畸胎作用，一些遭到污染影响的孕妇进行了堕胎手术。
医药品往往潜伏着化学品的毒性危害。60年代初期，英国的英格兰和威尔士地区出生了不少的畸形婴儿。这些婴儿不仅五宫不正、四肢不全，甚至短缺内脏。这给许多父母造成了忧伤和不幸，也引起社会的不安。经过医学界的调查发现，畸形婴儿的母亲中有很多人曾服用过一种安眠药——塞利多米，长期服用此药才造成这样的后果。又如，曾经被称为“奇迹的胃溃疡良药”——甲胫咪胺，从1976年起被正式批准投入市场入已有一千四百多万人服用。但在1978年初步证实，这种药容易导致胃癌。因为，服用此药后，在患者的胃里的亚硝胺致癌物质明显增多。药能治病，但同时会有程度不同的副作用。这些事件使人们得到一个教训，即对一种药物仅仅进行毒物实验，是难以得出安全评价的，还必须同时进行致畸、致癌、致突变的实验。近几年来，随着合成技术的不断提高和使用，这个问题便越来越突出了。
随着食品工业的发展，食物添加剂被广泛使用。在食品的生产和加工过程中，要使用多种添加剂，如杀虫剂、防腐剂，或杀菌剂、抗氧化剂、营养剂、调味剂、甜味剂、乳化剂、可塑剂、凝固剂、安定剂、调色剂、香精等等，五花八门，多达数千种。据统计，在西方一些国家，每年每人通过饮食摄入的化学添加剂物质达—千五百克左右。但有些添加剂被证明对人体健康极为有害，有的则被认为是致癌物质。许多国家或命令禁用或严格控制。日本在1974年宣布禁止使用防腐剂AF—2，这种防腐剂是人工合成的糠酰胺类化学品。1968年，有人写了一本《危险的食品》，指出AF—2有毒，呼吁禁用，并于1971年交检察机关，对这种防腐剂提起诉讼。这起诉讼，因事实不够充足而败诉。1973年9月，国立遗传研究所公布了论文，指出AF—2有很强的致突变性，有资料证实日本四十岁以上的肝癌死亡率同AF—2摄取量有关。日本各阶层群众联合发起了全国性运动，提出“不吃加工食品，吃自然食品”的口号。直到1974年8月，日本卫生部才宣布全面禁止使用添加剂AF—2。
管理不善，制度不严，造成化学品污染的事例也不少。1973年，在美国发生的一桩家畜误食多溴联苯的事件就很有代表性。多溴联苯是一种阻火剂，常用于生产耐火的硬质塑料。1973年夏，一列货车车厢内装有十几袋多溴联苯和多袋饲料添加剂——氧化镁。货物运到饲料厂后，因口袋标记的颜色容易混错，误把大量的多溴联苯当作氧化镁添加剂加入饲料中出售，以致使大量饲养动物食用中毒。人吃了多溴联苯污染的猪肉后，剧烈头疼，严重倦怠，肠胃难受，关节僵硬或肿胀等等。这起事故至少损失了3万头牛，6000头猪，1500只羊，150万只鸡；其它如鸡蛋、奶酪、奶油、奶制品和饲料报废数量更加惊人。在日本，多氯联苯污染已对人类造成了很大威胁。1968年3月，日本九洲；四国等地有几十万只鸡突然死亡。经检验，发现饲料有毒。不久，在北九洲的爱知县以西一带的居民中，发现一种奇怪的病。一开始只是眼皮肿胀、手掌出汗，全身起红疙瘩，继之出现呕吐，恶心，肝功能下降，全身肌肉疼痛，咳嗽不止等症状，有的竞医治无效而死亡。这种病来势凶猛，患者很快就达到一千四百多人，并蔓延到北九洲23个府县。七八月间，此病达到高峰，患者增加到五千多人，其中16人死亡。实际受害者一万三干多人，使整个日本西部陷于恐慌之中。经调查研究发现，北九洲大平市一家食用油厂生产米糠油时，因生产管理不善，使脱溴的热载体多氯联苯泄漏混入米糠油中，人畜食用后中毒，引起了当时轰动一时的“米糠油事件”。
近几十年来，由于大量使用化学肥料，也造成了环境的污染。目前，全世界每年施用化肥量在一亿吨以上。长期施用化肥改变了土壤的物理性质，使土壤板结、肥力下降，并污染和损害了农产品。如氮肥在土壤中形成硝酸盐，被植物吸收后进入人体，可以引起血红蛋白变性病，也可以生成致癌物质亚硝铵。化肥施入土壤后被农作物吸收不到一半，大部分随雨水和渗漏进入江、河、湖、海，造成水体富营养化。此外，氮肥的分解会放出氧化氮气体，这是破坏大气圈臭氧层的一个因素。国际上化肥对环境的影响还在争论，人们评说它的功过，互不相让。但是。总的趋势是减少单一品种的化肥，增加复合肥料和有机肥料。
§15 黄烟变成硫酸
中国最大的燕山石油化工总厂坐落在北京燕山脚下，每年都要生产很多化工产品。但是，燕山石油化工总厂刚投产时，每天从烟囱里排放出的滚滚黄烟，弥漫在工厂四周，严重污染空气，气味难闻，使人感到呼吸不畅。
原来，化工厂要用电，燕山石油化工总厂的发电厂是火力发电，烧的煤中含有比例很高的硫，硫在燃烧中会变成二氧化硫，那黄黄的又有呛人臭味的浓烟，就是因为烟中含有大量二氧化硫的缘故。
二氧化硫是一种有害气体，人吸到它会引起咽喉和气管发炎，下雨时二氧化硫还会形成酸雨，酸雨会影响农作物和周围草木的生长。
燕山石油化工总厂的科技人员决心要解决这个污染问题。他们另辟思路，对浓烟问题进行了综合分析。科技人员认为，排放出去的二氧化硫虽然是有害物，但如果能使它们变成硫酸，那就是有用的化工原料了，因此最好能将烟囱中诽出的烟回收利用。可是，二氧化硫并不能直接变成硫酸，只有当二氧化硫变成三氧化硫与水结合发生化学变化后，才能成为硫酸。
但是煤中的硫在燃烧中变成二氧化硫时，就随着烟从烟囱中飞走了。有什么办法使二氧化硫在随烟飞走时变成三氧化硫呢 经过实验，科技人员找到了一种催化剂，它能使二氧化硫变成三氧化硫。，而催化剂本身在化学反应中并不发生变化，这种催化剂就是含碘的活性炭。
科技人员设计了一种装置，让煤在燃烧时形成的烟先经过含碘的活性炭，使二氧化硫在含碘活性炭的催化作用下，很快形成三氧化硫，再让含三氧化硫的烟经过有水淋的装置，三氧化硫遇到水就溶解在水中形成硫酸。经过半年时间的改建，黄烟消失了，工厂还得到了工业原料硫酸。
当这项发明在报上发表以后，土耳其政府马上通过驻华使馆提出要求，要购买这项既能消除空气污染、保护环境，又能增加财富的技术专利。
综合利用，化害为利是保护环境造福人民的一种最好方法。
§16 金属污染当中的“五毒”是什么
我们都知道，重金属对人体有毒害作用，其中毒害作用最大的有5种：汞(Hg)、镉（Cd）、铅(Pb)、铬(Cr)和砷(As)，俗称“五毒”。以上这五种元素都是重金属元素，主要是在采矿和冶炼中释放的。
这些毒性元素在水体当中不能够被微生物所降解，它们将不断地扩散、转移、分散、富集。富集之后的重金属在人体内产生更大的毒性，在化学上叫“毒性放大”。
日本水俣县在20世纪50年代初期，人们就发现这里有些猫不知道什么缘故竟向河里跳去。后来有些妇女突然四肢麻木，精神失常，一会儿酣睡，一会儿兴奋异常，身体痛得惨叫，最后死去。这种不知名的病后来有人称之为“水俣病”。经过环境工作者研究发现，造成这种病的根源是汞污染。由于石油化工厂排放出含汞的废水，人们食用了被汞污染和富集了甲基汞的鱼、虾、贝类等水生生物，因此造成大量食用者中枢神经中毒。在这次中毒事件中，汞中毒者达283人，其中60多人死亡。在天然水体中，每1升水如果合有0．01毫克的汞，就会对人体产生强烈的毒性，而且可以通过食物链不断在体内放大。汞一旦以有机汞或甲基汞的形态进入人体内，马上与人体内的酶发生反应，分解酶并使之失去活性，还可以侵入脑及胎盘的供血组织，不仅伤害人脑，还可以传给胎儿。
镉在人体内积累的时间长了之后，会引起高血压，导致心血管系统疾病。如日本发现的“骨痛病”就是镉积累过多而造成的，这种病会引起肾脏功能失调。骨中钙如果被镉所取代，骨骼就会软化，这种病潜伏期可长达10—30年。
既然这“五毒”有如此恶劣的毒性作用，人类是不是可以完全隔离这几类物质，不需要他们存在呢 不是的，痕量的金属元素是动、植物及人体所必需的，比如适量的铬元素在人体内的血液中可以进行过剩糖的转化，防止糖尿病，如果人体组织中的铬减少，则会严重地降低人的食欲。
另外这几种金属同样也是工业中必不可少的元素，五毒之最——“汞”在工业中应用得相当广泛，如电器设备控制仪表中的温度计、压力计、大电流开关等；在农业上也广泛地应用于杀菌剂、防止木头腐烂等等。镉在油漆颜料当中广泛地使用，也用于电池和照相中。
§17 空气质量
从1997年开始，我国社会生活中又多了一件新鲜事，许多城市就像发布天气预报那样，在当地电视台、电台、报纸上公布一周来本城市的空气质量情况。从此，城市空气质量的好坏对于许多老百姓来说，不再是一个未知数了。
通过新闻媒介向全社会发布空气质量周报是国务院环境保护委员会1997年1月做出的决定，当时要求在全国46个环境保护重点城市发布空气质量周报。当年5月23日，南京市率先在当地新闻媒介上发布空气质量周报，紧接着，上海、武汉、沈阳......到1998年6月，46个城市全部推出了空气质量周报。这46个城市包括所有的直辖市、省会城市、经济特区城市以及一部分重点旅游城市。
空气质量周报的主要内容为：空气污染指数、空气质量级别和首要污染物。空气污染指数就是将监测的几种空气污染物的浓度值简化成为单一的数值形式，并分级表示空气污染程度和空气质量状况。污染指数的分级标准是：1、污染指数在50以下对应的空气质量级别为一级，即优；2、污染指数在50以上、100以下对应的空气质量级别为2级，即良；3、污染指数在100以上、200以下对应的空气质量级别为3级，即轻度污染；4、污染指数在200以上、300以下对应的空气质量级别为4级，即中度污染；5、污染指数在300以上对应的空气质量级别为5级，即重度污染。
根据我国空气污染的特点，目前计入空气污染指数的项目暂定为：二氧化硫、氮氧化物和总悬浮颗粒物。二氧化硫主要来自燃煤废气，它是生成酸雨的元凶；氮氧化物主要来自于汽车尾气；总悬浮颗粒物主要来自燃煤排放的烟尘和地面扬起的灰尘。取这3种污染指数最大的作为首要污染物，并将首要污染物的污染指数确定为该城市的空气污染指数。例如广州市在某一周的空气质量监测中，氮氧化物的污染指数是最高的，达到了134，那么氮氧化物就被确定为本周的主要污染物，同时，氮氧化物的污染指数134及其对应的空气质量级别3级就作为广州市本周的空气污染指数和空气质量级别。
目前世界上许多国家，像美国、日本、德国、荷兰、墨西哥、新加坡、马来西亚都开展了空气质量公报、污染警报和预报工作。美国是最早开始这一工作的国家，于70年代中期就开始了。国外一般都是日报，还有不少国家进行预报，当污染指数超过警戒值时，就要发出污染警报，一方面警告敏感人群如老人、小孩、病人减少室外活动，另一方面要限制工厂和交通排放废气。我们国家现在刚刚开始搞周报，大部分城市还不具备条件搞日报，因为46个城市中只有20个城市具备了空气自动监测系统，另一多半的城市仍采用手工或半自动化监测。目前我国已有5个城市，即北京、厦门、南京、青岛、大连实现了日报。
§18 伦敦烟雾难挡
1952年12月5日，英国首都伦敦将举行一次获奖牛展览。这一天获奖牛的主人们穿着黑色燕尾服，个个兴高采烈，赶着自己的获奖牛，向展览场所行进。突然,有一头牛停下了脚步，它大口喘气，伸长舌头。嘴里流出了很长的涎水。
“这是怎么啦 ”不知是谁发现了这一情况。没等人回答，这头牛就像散了架似的跌倒在地。众人都惊呆了。人们很快发现，有好几头牛都呼吸急促，口吐白沫，不肯再往前走。先前那头跌倒的牛涎水流了一地，露出痛苦万状的神情，挣扎了一会儿，四腿一伸就死了。
正当人们在议论牛是怎么回事的时候，很多人咳嗽起来，有的人感到喉痛，有的人感到胸闷，还有的人呕吐不止。
“不好，”不知是谁高叫起来，“今天的烟雾特重!”
果然，伦敦不仅为浓雾覆盖，而且雾中还有呛人的气味。
伦敦地处泰晤士河谷，这里经常出现大雾，而且雾一旦产生，很不容易散开，因此有雾都之称。伦敦烧煤多，煤烟重，所以伦敦雾中经常夹带着浓厚的煤烟。在历史上，英国伦敦曾多次发生由煤烟引起的大气污染的烟雾事件。1873年12月的一次大烟雾，就死了268人。虽然英国对烧煤有一些限制，如规定在国会开会期间不准用煤，但是英国并未对防止烟雾污染采取更有力的措施．而且由于这种含有大量硫化物的烟雾经常出现在伦敦．又被称为伦敦型烟雾。
这一次伦敦型烟雾从12月5曰开始一直持续到12月8日。由于烟雾中尘粒浓度达到每立方米4．5毫克，为平时的10倍；二氧化硫的含量为平时的6倍，烟雾已经变成了酸雾。人已经能明显地闻到空气中那刺鼻的臭味，甚至人们感到空气是黏糊糊的，很多人连家门都不敢出。许多市民呼吸困难，生病住院，流感、支气管炎、肺结核、心脏衰弱患者突然增多，老人和儿童患病的更多。由于雾重烟浓，能见度小，大白天行车都得开灯，交通事故也屡屡发生。人们当然无心再关心获奖牛的命运，有12头牛因病得太重，不得不送屠宰场处理。据后来统计，就在5曰至8日这4天当中，死亡人数比往年同期约多了4000人。老人死亡得最多，约为平时3倍；其他婴幼儿死亡的，约为平时2倍；因烟雾而患各种病而死亡的均成倍增加。
这就是震惊世界的八大公害事件之四的伦敦烟雾事件。
12月8日以后，烟雾才逐渐减轻，然而，死亡的幽灵并没有马上离开伦敦。在那次烟雾事件发生后的两个月当中，又有SOOO多人陆续死去。
据调查．英国伦敦从1a73年一1962年共发生过6次重大的烟雾公害事件，每次都造成成千上万的人发病，甚至死亡。直至1965年以后，伦敦由于采取了排烟脱硫等治理措施，才没再出现烟雾杀人的事件。
§19 洛杉矶的浅蓝色烟雾
美国西海岸海滨城市洛杉矶，依山临海，风景优美。这里还是美国重要的飞机制造业和军事工业中心。城市也在不断扩大。
1946年秋天，洛杉肌持续高温。高温，人们倒可以忍受，叫人难以忍受的是，这些天来，天空中总是弥漫着浅蓝色的烟雾，尤其是到了中午，人来到室外，就会被这种浅蓝色烟雾刺激得眼睛流泪，鼻流清涕，患有气管炎的人更是受不了。公众们无法忍受烟雾的刺激，纷纷写信和示威，向市政当局提出抗议。
市政当局也没什么办法驱除烟雾，因为洛杉矶人口多、汽车多；全市250万辆汽车，每天要消耗1600万升汽油，每天汽车废气要排出约1000吨碳氢化合物，433吨氮氧化物，4200吨一氧化碳，而且洛杉矾三面环山，一面临海，浅蓝色烟雾很容易形成。1954年夏季，洛杉矶又出现了浅蓝色烟雾。人们在饱受刺激眼鼻的痛苦之余，不禁发出了这样的哀叹：“谁来帮助我们呢 ”
1955年8月末到9月初，浅蓝色烟雾再次光顾洛杉矶。这一次，情况就不一样了，烟雾来势好像特别凶，患病住院的人特别多，尤其是年老体弱的人更是忍受不了。
当时，一般人认为，浅蓝色烟雾是汽车尾气形成的，只要严格限制汽车的行驶就可以减轻烟雾的危害。实际上，事情远没有这么简单。这种浅蓝色烟雾的形成还与日光有很大关系。由于烟雾中的有害化合物都是日光作用下产生的，所以称光化学烟雾。洛杉矶处于50千米长的盆地中，5—10月阳光强烈，气温高达38℃，汽车排出的废气在日光作用下，极易形成以臭氧为主的光化学烟雾。
这就是世界八大公害事件之二的洛杉矶光化学烟雾事件。
50年代以来，光化学烟雾事件在美国其他城市和世界各地也相继出现，如日本、加拿大、意大利、澳大利亚等国的一些大城市都发生过。1974年，中国的兰州化工区也出现过光化学烟雾。但因为光化学烟雾最早出现在洛杉矶，所以又称洛杉矶型烟雾。
60年代后，由于采取了治理措施，如改善汽车排气系统和提高汽油质量等，光化学烟雾的危害减轻了—些，
但是，汽车并不是惟一造成光化学烟雾的污染源，所有的燃烧过程也都能产生污染物，所以，各国学者还都在探讨解决这种光化学烟雾的办法。
§20 马斯河谷的阴霾
1930年12月1日，在比利时马斯河谷，浓重的大雾充满了整个工厂区和生活区。不过这里的人们已经习惯了这种令人讨厌的天气，尽管这次雾更浓，烟气更重，但也并没有谁预感到会发生什么灾难。
马斯河谷是一个新兴工业区，这里集中了炼焦、炼钢、炼锌、发电、化肥、硫酸等许多重型工厂。这些工厂在长达24千米的河谷中蜿蜒排列，到处烟囱林立；烟雾弥漫。而且，只要天气稍有反常，就容易出现地面气温低，上空气温高的逆温层，这时，烟气、雾气一点也扩散不出去，总在近地面的空中转悠，人们有时被呛得打喷嚏、流眼泪，也习以为常，谁也没办法，只能忍着、等着，盼望烟雾早点散开。
可是，这一次，烟雾好像故意作祟似的，已经过了两天，还是迟迟不见散开。
第三天，各大小医院人满为想，前来就诊的大多是心脏病和肺病患者，他们咳嗽、胸痛、呼吸困难。医生也没什么特别的办法，只好劝慰患者等天晴了，雾散了，病也就好了。
没想到，这场大雾一连将马斯河谷严严实实地笼罩了6天。更多的人住进了医院，有60多人不幸死亡；同时，还有很多家畜也死了。
患者的家属们纷纷要求调查这次事件。专家们做了认真调查，造成这次事件的原因就是工厂排的烟气，其中二氧化硫的浓度达到每立方米25毫克一100毫克，污染物质中还有氧化氮和含有重金属氧化物的粉尘。经过对死者尸体的解剖，证明是这些有毒的气体和粉尘损害了他们的呼吸道内壁，从而造成死亡。人们诅咒、埋怨这些工厂、烟雾和可恶的天气。把这么多排放有害气体的工厂建在一个狭长的河谷里，污染物当然难以扩散，肯定会发生公害事件。’
这就是世界八大公害事件之一的马斯河谷事件。
近年来，虽然严重的公害事件很少发生，但环境污染引起的潜在危险、尚难以估量。
§21 煤焦油变废为宝
蒸汽机发明成功以后，对钢铁的需要日益增加，炼铁的高炉也迅速改变为用焦炭代替木炭作为燃料，焦炭是将煤经过干馏以后制得的产物。但是，炼焦炉的大量出现，也同时带来伤脑筋的环境污染——从炼焦炉里流出的大量泥浆状的煤焦油，黑乎乎，粘糊糊的，弄脏了周围的环境。
幸运的是，在19世纪中叶，新出现的煤焦油带来的环境污染，引起了欧洲一些化学家的注意，他们想用化学的方法将这一新出现的环境污染问题加以解决。
当时德国有位名叫霍夫曼的化学家，心想．能不能从煤焦油中提炼出可以医治疟疾的奎宁药物 就把这个设想交给助手珀金去做实验。那时的化学，对奎宁这种药物的分子结构并不清楚，珀金进行的试验是试探性的。有一次，他将重铬酸钾和从煤焦油中提取出的苯胺混在了一起，在试管中得到了一种黑色物质，外观和沥青很相像。珀金懊恼地想：这次实验又失败了，就将试管拿去冲洗，但这种黑色物质却不易被水洗去。
珀金就往试管里倒点酒精，也许酒精可以将它洗干净，不料试管里的。黑色残渣不但立即被溶解，而且呈现出一种美丽的紫色的这使珀金想到，用它来做染料，染出来的织物一定很漂亮。珀金立即将这种紫色化合物寄给苏格兰的一家染坊，请他们试一试。结果染坊答复说，效果很令人满意，用它染出的丝织品不但色泽美丽，而且色度很牢。
那时织物的染料都是从植物中提取出来的，价格昂贵。珀金马上对自己这一用化学制取染料的方法申请了专利，它是人工合成染料的第一份专利，并且办起了一家染料工厂。这年是1856年，珀金只有18岁，他发明的这一人工合成染料叫做“苯胺紫”。
苯胺紫后来成为很流行的一种染料，更重要的是，珀金的发明刺激了合成有机化学的发展，使本来会给环境带来严重污染的煤焦油，不仅成为其他几种合成染料的原料，而且又被化学家们从中制造出许多有用的化工原料，如甲苯、萘和蒽等，它们是制作医药、染料、香料和农药的原料，煤焦油工业盛极一时。
可见，污染环境的废气、废水、废渣等，如果用先进的科学技术去发掘、研究、开拓，那里面很可能蕴藏着宝贵的财富哩!
§22 米糠油事件后果严重
1968年3月，在日本的九州、四国等地，几十万只鸡在短时间内突然死亡。经化验．死因是饲料中有一种污染物——多氯联苯。当人们还没有搞清楚是怎么回事的时候，在北九州、爱知县等地有许多人同时息上了一种怪病。患病者起初是眼皮发肿，手心出汗，全身起皮疹疙瘩，以后又感觉全身倦怠，皮肤变黑，严重的患病者肝脏萎缩、四肢麻木、胃肠道功能紊乱等。过了几个月，患者越来越多，超过了5000人，其中16人死亡。轻度患者达13000人。
经过调查了解，发现患病者是因为吃了同一家公司生产的米糠油。为什么吃了多少年的米糠油都安然无事，现在吃了就生这种怪病呢 人们找到这家生产米糠油的公司进行调查，原来这家公司在生产米糠油时为了省钱，在脱臭工序中使用了多氯联苯作热载体，由于机械泄漏，多氯联苯混到了米糠油中。思者就是吃了这种有多氯联苯的米糠油而发病的。
这就是八大公害事件之七的米糠油事件。
多氯联苯是一种人工合成有机物，因为具有良好的电绝缘性和耐热性。所以可做绝缘油、热载体、特殊润滑剂、增塑剂、涂料添加剂等。但是，多氯联苯极难分解，几乎不溶于水，只溶于脂肪和有机溶剂，因而一旦进人人体就很难代谢出去，对人体健康危害极大。
由于全世界工业生产曾大量使用多氯联苯，而它对环境的污染则是在1966年才被证实的。多氯联苯污染大气、水、土壤后，通过食物链的传递，广泛存在于植物和动物体中，因此，污染的程度远远地超出预料。1973年以后，很多国家已禁止生产和使用多氯联苯，不过，据说要想消灭已经流失在环境中的多氯联苯，需要80—lOO年，因为它不怕风吹，不怕水淹，也不怕火烧.科学家正在研究对多氯联苯废弃物的有效处理办法。
§23 南极臭氧空洞是怎样被发现的
大家都知道，地球上一切生命所需的能量都来自太阳。但是，如果太阳光不受任何阻档直接照到地球上，那么可以说，地球上一切生命的产生和延续都将是不可能的。这是为什么呢
其实，太阳在普照大地的同时要辐射各种各样的紫外线，其中有：长波紫外线(UVA，紫外线A，波长380—320皿)；中波紫外线(UVB，紫外线B，波长320—280nm)；短波紫外线(UVC，紫外线C，波长280-200nm)。这三种紫外线比较起来，短波紫外线对生物的杀伤能力最大，中波和长波紫外线只有很微弱的杀伤能力。这些紫外线辐射占太阳总发射量的比例不大，大约5％左右，但是如果它们全部辐射到地球，那么地球上的生物将会毁灭殆尽。
幸运的是，我们有一个保护伞，阳光在射向地球的过程中，对生物有危害的短波紫外线和大部分中波紫外线被一层“保护伞”阻挡在外，只剩下危害微小的长波紫外线和小部分中波紫外线到达地面。
这层“保护伞”就是—臭氧层，它位于平流层的下层，离地面20千米—25千米的上空。臭氧在大气中只占百万分之一，如果把地球上平流层中所有的臭氧压缩到一个大气压，只有2．5毫米厚，我们可以想象是多么薄的一层。但是，正是由于这薄薄的臭氧层的存在，才为多细胞植物和动物的生存提供了前提条件。所以，我们可以把臭氧层比做生物在地球上得以生存繁衍的保护伞。亿万年来，万物生灵已经适应在这种保护条件下的环境里生存了。
但是，近年来，科学家发现我们的保护伞出现了空洞。第一个发现南极上空臭氧出现空洞的是两位日本科学家，1982年9月，他俩在南极昭和站的观察活动中偶然发现并报道了臭氧减少的这一现象，但是当时很少有人注意到这件事，臭氧空洞并没有为全世界的人们所瞩目。
之后不久，英国南极站的科学家约瑟·法曼等在哈雷湾站也观察到一种异常的现象，每年的早春时期南极上空臭氧就急剧减少。1985年，英国南极探测局公布哈雷湾站1980年初以来在南极春季观察到臭氧层空洞这一消息。这个空洞面积非常大，基本上与美国领土面积相当，于每年9月上旬(春季)出现，然后迅速地减少一半左右，并形成一个“臭氧空洞”，持续到11月又逐渐恢复。这一报道引起全世界的震惊，人们担心这是臭氧层破坏或解体的先兆。
1986年，美国公布了通过“雨云二号”卫星得到的数据，证实了自1979年到1984年10月在南极上空的确出现了总臭氧合量持续减少的情况，这样显著的变化已经超出了由气候变化引起的变化范围。直到这个时候，南极上空的臭氧空洞才受到全球的关注。
§24 你对白色污染知多少？
什么是白色污染？
人们随意抛弃在自然界中的白色废旧塑料包装制品（袋、薄膜、农膜、餐盒、饮料瓶、包装填充物等），飘挂在树上、散落在路边、草坪、街头、水面、农田及住地周围等处的这种随处可见的污染环境现象，称为“白色污染”。
产生“白色污染”的原因？
塑料的使用仅有近百年历史。近年来，在我国许多地方，人们已丢掉了使用菜篮子、布袋子的良好习惯，无论采购什么物品都少不了使用塑料袋，一次性餐盒及各种商品包装多使用塑料制品，且随用随扔，重复使用率极低。据抽样调查，仅北京市8个城近郊区塑料袋年用量约23亿个，人均每日一个；一次性塑料袋快餐盒年用量约2.2亿个，每天100多万个；1994年北京市使用农用簿膜约2万吨。这些东西量大、质轻、低质易耗、散布面广、很少回收，是造成“白色污染”的主要原因。
“白色污柒”有什么危害？
塑料是高分子聚合物，不易降解，需数百年才能分解。因此，造成污染公害。
一、破坏市容环境。遗弃的塑料制品，随处可见，是造成环境脏、乱、差的一个重要原因，也破坏景观，影响市容。
二、危害人体健康。远弃的塑料制品如粘有污染物，会成为蚊蝇和细菌生存、繁殖的温床，危害人体健康。
三、影响农作物生长。农田使用的塑料簿膜老化后，会破碎遗留在田间，不分解腐烂，破坏上地结构，阻碍植物吸收水分及根系生长，影响农作物收成。据调查，每亩地若含残膜3.9公斤，就可使玉米减产11-23%，小麦减产9-16%，而且这种污染很难消除。
四、危及动物安全。散落在江河湖海及田野的废塑料碎片被动物及水生物误食，会导致生病、死亡。北京动物园的羚羊、长颈鹿有的误食塑料袋致病，“国宝”大熊猫因误食塑料袋致死的事也有发生。
废塑料有什么价值？
塑料种类很多，有聚脂、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等，是宝贵的资源，回收废塑料制品，可变废为宝：裂解提炼单体，成为循环使用的原料；造粒，成为降级使用的再生原料；加入化学制剂调合成涂料、粘合剂；提炼汽油、柴油，出油率可高达70-75%，且不含铅。
§25 你知道第三代空气污染是什么吗
有些专家认为空气污染随着社会和经济的发展经历了三代：第一代是工业社会刚刚起步的时候，各个工厂都以煤炭为燃料，燃煤造成的“煤烟型污染”；第二代污染是汽车工业发展起来后造成的“光化学烟雾型污染”；第三代污染就是室内空气污染。
确实，不仅室外的大气环境质量对我们的健康有影响，室内空气质量更是与我们朝夕相处，居民几乎80％的时间是在室内度过的，所以室内空气质量的好坏也决定着我们的健康状况。现在的居民生活水平逐渐提高，把居室修饰得越来越漂亮，现代的建筑材料已由以往的砖木结构逐渐为高性能的塑料及钢铁所取代。绝缘材料、室内装饰材料、涂料及各种家具、壁、地板表面用油料，也多使用美观大方、经济实用的化学用品，因此而造成了复杂的室内空气污染。目前室内空气污染主要有化学性污染、放射性污染和生物性污染。
化学性污染。是指化纤地毯、地板革、油漆的新家具以及各种塑料贴面及现代装修使用的粘合剂等，均含有甲醛等各种有机溶剂，它们散发出的各种有机化合物气体，使人感到头晕、恶心、呕吐、浑身乏力、精神萎靡不振，降低人的免疫功能，诱发癌症。
放射性污染。据调查，我国目前使用的大部分装饰材料中，比较常见的5种有毒的放射性物质依次为：氡、甲醛、苯、酯、三氯乙烯。新装修的住宅中，氡的来源主要由混凝土、碳化砖(最严重)、水泥、砖头、石膏板、花岗岩及供水系统所合的放射性元素衰变后释放而来的。它可以通过人的呼吸遗进入肺部，逐步破坏肺部细胞组织，引起各种怪病；甲醛主要来自于保湿材料、绝缘材料、地板胶、涂料、塑料贴面等，是一种主要的致癌物质；苯主要来自于合成纤维、塑料、燃料、橡胶等，它可以抑制人体造血功能，致使白细胞、红细胞、血小板减少；酯、三氯乙烯主要来自油漆、干洗剂、粘贴剂等，它对人体粘膜有很大刺激性，可以引起持久的眼膜炎、咽喉炎等。
另外，居室内也不宜铺地毯，地毯容易引起生物污染。在江南等潮湿温暖地区，羊毛、合成羊毛或晴纶地毯极易生长尘瞒。据调查，每平方米地毯上通常有4克灰尘，每克灰尘中至少有800只螨。不管死、活或蜕皮，尘螨均可引起哮喘等多种疾病。
因此，装修时选料要认真，用料尽可能简朴，装修好以后最好1—3个月内不住人，在平时生活中还要注意改善居室生态环境，做到房间早晚开窗，厨房内安装换气扇等通风设置，加强室内通风换气；室内栽植像月季、天竺葵等一些既有观赏价值、美化功能，又能吸收有毒物质的花卉等，有效地减少或避免居室现代化对人体健康造成的危害。
§26 农村白色污染不容忽视
前不久，笔者去了趟位于甘肃省的河西走廊武威、民勤等地，沿途所见，令人吃惊和担忧。在武威至民勤几十公里的路边，一些废弃的塑料地膜散落在田间、地埂，随风到处乱飘，就连路边的树梢上也比比皆是，其污染程度十分严重。
近年，随着农村地膜种植技术的推广和应用，地膜作物在农村已十分普遍，人们也从中受益匪浅。然而，由于宣传不够，以及农民环保意识淡薄，对废弃塑料地膜这种白色垃圾给土地带来的污染和危害，没有引起高度重视，使得这一白色污染在农村越来越严重，直接影响人们的生存环境。为此，笔者建议：各级政府和环保部门首先应认真做好深入广泛的宣传工作，让广大农民认识到白色污染的危害性，不断增强人们的环保意识；其次，积极组织广大农民对田间、地头的废弃地膜进行一次彻底清理，防止这种污染继续蔓延；第三，各级乡、村要建立废弃塑料制品回收站，对农民收集的废弃塑料制品要及时进行回收和处理，尽量减少白色污染对土地和环境的侵害，保护我们赖以生存的家园。
§27 农药的污染化学
农药通常随土壤处理、浸种、拌种、毒谷和其他施药过程以及由植物茎叶经风吹散、雨淋洗而进入土壤表面和土壤之中。农药厂排放的废水和废物也会污染土壤。
土壤中农药的残留由于各种农药的化学性质和分解难易的不同，在一定的土壤条件下，每一种农药都有各自相对的稳定性。
农药残留时间的长短还与土壤的性质有关。如土壤矿物质组成、有机质含量、土壤的酸碱度、氧化还原状况、湿度和温度以及作物种类和耕作等情况。从理想情况来说，农药的毒性保持的时间长短，应以足以控制目标生物为准。衰退时间的快慢，应以对非目标生物无持续影响，并免于环境遭受污染为度。
土壤对农药的吸附作用进入土壤的化学农药，一般解离为有机阳离子，被带负电荷的土壤胶体所吸附。土壤胶体对农药吸附的顺序是：有机胶体＞硬石＞蒙脱石＞伊利石＞绿泥石＞高岭石
许多农药如林丹、西马津和2，4，5-T等大部分吸附在土壤有机胶体上。
土壤胶体的阳离子组成，对农药的吸附交换也有影响。如为钠饱和的硬石对农药的吸附能力比钙饱和的要大。
化学农药有时也离解成有机阴离子，被带正电荷的土壤胶体所吸附。在红壤、砖红壤类中这个作用比较普遍。
土壤对农药的吸附作用是有选择的，如杀草快和百草枯可被粘土矿物所强烈吸附，而有机胶体对它的吸附能力却较弱。
土壤的PH值对农药的吸附也有很大影响。如2，4—D在pH值为3-4的条件下，离解成为有机阳离子，而在pH值为6—7的条件下，离解成为有机阴离子。前者为带负电的土壤胶体所吸附，后者仅为带正电的土壤胶体所吸附。
同一类型的农药，分子越大，吸附能力越强。在溶液中溶解度小的农药，土壤对它们的吸附能力也越强。
化学农药被土壤吸附后，由于存在形态的改变，其迁移转化能力和生理毒性也随着变化。如杀草快和百草枯被土壤粘土矿物强烈吸附后，在土壤溶液中的溶解度和生理活性就大大降低，所以土壤对化学农药的吸附作用，在某种意义上说就是土壤对有毒物质的净化和解毒作用。土壤的吸附力越大，药在土壤中的有效度越低，净化效果则越好。但这种土壤
净化作用是相对不稳定的，也是有限度的。土壤对化学农药的吸附作用，只是在一定条件下起净化和解毒的作用，它的主要作用还是使化学农药在土壤中进行累积。
化学农药在土壤中的挥发、扩散和迁移进入土壤中的农药，在被土壤固相物质吸附的同时，还通过气体挥发、随水淋溶，被生物体吸收，进而导致大气、水体和生物污染。
农药挥发作用的大小，主要决定于农药本身的溶解度和蒸气压，以及土壤的湿度、温度、影响土壤孔隙状况的质地和结构条件。有人用各种农药在等体积水和空气中的溶解量的
比值作为衡量各种农药扩散性能的指标，并提出当比值小于1*104时，则以水扩散为主。但农药在水中的扩散作用非常慢，要比蒸气扩散作用的速度低1万倍。因此，土壤中农药向大气的扩散，是大气农药污染的重要途径。
农药的水迁移方式有两种：一是直接溶于水中，二是被吸附在土壤固体细粒表面上随水分移动而机械迁移。除水流性大的农药．2，4。D易于随水淋溶外，一般为土壤有机质和粘土矿物强烈吸附在土体内，不易随水向下淋移，大多积累于土壤表层30厘米土层内。
农药的挥发、迁移虽然可促使土壤本身净化，但却导致其他环境因素的污染。
化学农药在土壤中的降解作用农药在土壤中的降解包括光化学降解、化学降解和微生物降解等。光化学降解指的。是土壤表面受太阳辐射能和紫外线能而引起的农药的分解。大部分除草剂、Dor都能发生光化学降解作用。化学降解可分催化反应和非催化反应。农药进入土壤后，土壤微生物也会利用这些有机农药为能源，进行降解作用，使各种有机农药彻底分解成C02，最后消失。
§28 诺贝尔科学奖的一大悲剧
1938年，瑞士化学家米勒试制成功一种白色晶体化合物，取名DDT。苍蝇、蚊子一碰到DDT就死亡。经过反复试验，米勒认定DDT是很有效的杀虫剂。1942年，米勒所在的那家化学公司开始大量生产，并让它进入市场。农民用它杀害虫，居民用它杀苍蝇、臭虫。DDT确实发挥过神奇的作用。1948年诺贝尔生理学和医学奖给了米勒。但谁知这却是一个典型的错误，它在一定程度上恶化了环境。
DDT是一种人工合成的有机物，在自然界中它很难分解。长期地、大量地、不合理地使用农药，会造成环境污染。DDT问世后，经过相当长一段时间的使用，不少地区的环境受到污染。这些地区的粮食、蔬菜、水果、鱼、虾、肉、蛋、奶之中，都有了DDT，人吃了这些食物，体内也就有了DDT。医学家发现，现代人的血液、大脑、肝和脂肪里都有DDT的残留物。不少人因DDT而慢性中毒。
野生动物受DDT的危害例子很多。1976年，美国洛杉矶动物园的小河马突然全部死亡，就是饮用了附近农药厂排放的DDT废液所致。1988年，美国佛罗里达州的阿波普卡湖区的鸟类，因DDT的残留物影响，使蛋的孵化率从通常的70％下降到20％。
虽然许多国家已在70年代停止使用DDT，我国也Z在1983年停止使用DDT，但DDT的影响远未终结。前几年，美国一些医学家测试到，美国一些母亲的乳汁中含有较高的ADDT毒物，美国医生在死婴儿的脑部也发现了DDT，这些可都是透过胎盘从母亲那里接受的。
DDT的化学性质很稳定，喷撒之后会长期滞留在环境中，并且不断地在环境中循环，甚至连南极的企鹅体内也发现了DDT。
当初，把诺贝尔奖给了米勒，是因为DDT在杀虫方面确有奇效，使农业可以得到丰收，使不少传染病得到控制。但谁也没想到，DDT进入自然环境后，会给动植物和人类带来如此多的麻烦，这不能不说诺贝尔奖的一大悲剧。
§29 潘多拉盒子－化学武器
化学战是最残酷的战争之一，化学武器不仅造成大量人员的惨死，而且严重破坏生态环境和人们的生活环境。
化学武器的种类很多。有些化学武器有窒息性毒剂，如光气、双光气等，它们能损伤人的呼吸道和肺部组织，导致肺水肿，严重的就死亡；有的化学武器有糜烂性毒剂，如芥子气、氮芥气、路易氏剂等，它们能使人的机体组织坏死和血液中毒；有的化学武器有神经麻痹性毒剂、如塔崩、索曼、沙林等，它们进入人体能阻止氧化作用，造成人发抖不止，大量分泌唾液，最后停止呼吸。军用毒剂的杀伤力远远超过常规武器。一般来讲，化学弹与同口径的杀伤弹比较，其杀伤范围要大几倍至十几倍。化学毒剂能严重污染空气、地面、水体、食物等。人只要呼吸了染毒空气，误食了染毒的食物及水，甚至只要接触了毒剂液滴，就会引起中毒。化学武器不仅杀伤范围大，而且杀伤作用时间长。如沙林毒剂弹爆炸后，污染空气的杀伤作用时间可持续几分钟到几小时；维埃克斯扩散使地面物体污染后，杀伤作用可持续几天到几周。有的神经毒气，不仅杀伤范围大，而且其毒性能延续数月。
据有关人士介绍，日军在侵华战争中，对我国13个省的81个县、镇和地区滥用毒剂，用毒次数共达1600多次，用毒种类有催泪性、喷嚏性、窒息性、糜烂性和血液中毒性等。用毒规模有大、中、小型和零星之分。如1938年7月6日，日军在对我山西省曲沃县的扫荡中，就准备了18000个中型红简（窒息型毒剂）。1939年2月，在江西省德安县的作战中，日军使用红简15000个，并发射3000毒剂炮弹，染毒面积近30万平方米，使我抗日军民受到很大伤害。日本军国主义分子的滔天罪行引起了我国人民和全世界爱好和平的人民的公愤。
日本试制和生产化学武器也给本国人民带来了严重的灾难。如日本广岛县竹原市忠海港的濑户内海的海面上，有一座风景秀丽的大久野岛。然而，它在过去的一个时期却曾经是一座恐怖的“毒气城”。1927年日军在这里建造了毒气工厂。自1929年至1945年二次世界大战结束，日本侵略者在这个岛上共生产芥子气、毒瓦斯等共2.3万吨。在创造化学武器的过程中，岛上植物枯死，动物死亡，人受伤害。当时被征用的儿童、中学生、女青年共达6000余人，据广岛大学医学院调查，其中因肺癌和各种癌症以及呼吸道疾病而死亡的有1300年，幸存的4000多人，现在还在遭受毒气后遗症的痛苦。
全世界爱好和平的人民对化学武器深恶痛绝，坚决要求全面禁止化学武器，并在为此作不懈的努力。
§30 破坏臭氧层危害每个人
破坏臭氧层，危害我们每一个人。
紫外线从多方面影响着人类健康人体会发生如晒斑、眼病、免疫系统变化、光变反应和皮肤病(包括皮肤癌)等。皮肤癌是一种顽固的疾病，紫外线B的增长会使患这种病的危险性增大。紫外线光子有足够的能量去破裂双键。中短波紫外线会透人皮肤深处，使人的皮肤产生炎症，人体的遗传物质DNA(脱氧核糖核酸)受到损害，使正常生长的细胞蜕变成癌细胞并继续生长成整块的皮肤癌。也有说太阳光渗透进皮肤的表层。紫外线辐射轰击着皮肤细胞核内的DNA基本单位，使许多单位溶化成失去作用的碎片。这些毛病的修复过程可能会出现不正常，从而导致癌变。流行病学已证实厂非黑瘤皮肤癌的发病率与日晒紧密相关。各种类型皮肤的人都有患非黑瘤皮肤癌的可能，但在浅色皮肤人群中发病率较高。动物实验发现，紫外线中，紫外线B波长区是致癌作用最强的波长区域。
据估计，总臭氧量减少1％(即紫外线B增强2％)，基础细胞癌变率将增加约4％。近来的研究发现，紫外线B可使免疫系统功能发生变化。有的实验结果表明，传染性皮肤病可能也与由臭氧减少而导致的紫外线B增强有关。据估计总臭氧量减少1％，皮肤癌的发病率将增加5％-7％，白内障患者将增加0．2％—0．6％。自1983年以来，加拿大皮肤癌的发病率己增加235％，1991年皮肤病患者已多达4．7万人。美国环保局局长说，美国在今后50年内死于皮肤癌者，将比过去预计的增加20万人。澳大利亚人喜欢晒日光浴，把皮肤晒得黑黑的。尽管科学家反复告诫多晒太阳会导致皮肤癌、他们对黑肤色还是乐此不疲。结果，直到澳大利亚人皮肤癌的发病率比世界上其他地方高出1倍时，才醒悟过来。全世界患皮肤癌的人已占癌症患者总人数的1／3。
联合国环境规划署曾警告说，如果地球的臭氧层会继续按照目前的速度减少并变薄，那么到2000年时全世界患皮肤癌的比例将增加26％，达到30万人。如果下个世纪初臭氧层再减少10％，那么全世界每年患白内障的人有可能达到160万-175万人。
受紫外线侵害还可能会诱发麻疹、水痘、疟病、疤疹、真菌病、结核病、麻风病、淋巴癌。
紫外线的增加还会引起海洋浮游生物及虾、蟹幼体、贝类的大量死亡，造成某些生物灭绝。紫外线照射结果还会使成群的兔子患上近视眼，成千上万只羊双目失明。
紫外线B削弱光台作用根据非洲海岸地区的实验推测，在增强的紫外线B照射下，浮游生物的光者作用被削弱约仍％。增强的紫外线B还可通过消灭水中微生物而导致淡水生态系统发生变化，并因而减弱了水体的自净化作用。增强的紫外线B还可杀死幼鱼、小虾和蟹。如果南极海洋中原有的浮游生物极度下降，则海洋生物从整体上会发生很大变化。但是，有的浮游生物对紫外线很敏感，有的则不敏感。紫外线对不同生物的DNA的破坏程度有100倍的差别。
严重阻碍各种农作物和树木的正常生长有些植物如花生和小麦，对紫外线B有较好的抵御能力，而另一些植物如莴苣、西红柿、大豆和棉花，则是很敏感的。美国马里兰大学农业生物技术中心的特伦莫拉用太阳灯对6个大豆品种进行了观察实验，结果显示其中3个大豆品种对紫外线辐射极为敏感。具体表现为，大豆叶片光合作用强度下降，造成减产，同时也使大豆种于蛋白质和油脂含量下降。大气臭氧层损失1％，大豆也将减产1％。
特伦莫拉还用了4年时间，对高剂量紫外辐射给树木生长造成的影响进行了观察。结果表明，木材积累量明显下降，它们的根部生长也因而受阻。
对全球气候的不良扰乱作用平流层上层臭氧的大量减少以及与此有关的平流层下层和对流层上层臭氧量的增长，可能会对全球气候起不良的扰乱作用。臭氧的纵向重分布可能使低空大气变暖，并加剧由二氧化碳量增加导致的温室效应。
光化学大气污染过量的紫外线使塑料等高分子材料容易老化和分解，结果又带来新的污染——光化学大气污染。
§31 气候会变暖吗
1980年夏季，气候特别恶劣，广阔的亚洲大陆灾情严重。印度的北部大水淹没了2／3的土地；毁坏了几十万幢房屋，受难人达2030万之多。大水还吞没了巴基斯坦和孟加拉国的大片土地。欧洲大部分地区也是空前的多雨，英、法、苏、波、匈、捷、德等国整个夏季阴雨连绵，造成了罕见的夏季寒冷。英国7月上旬的平均气温为摄氏13度，是300年来的最低点。而欧洲南部却极为干旱和炎热，致使意大利和西班牙不断发生森林火灾。严重的干旱又席卷了东非和南非。滚滚的热浪猛袭了美国南部各州，令人难耐的高温持续了一个多月，不但造成了巨大的经济损失，还夺去了上千人的生命。几十年来最大的热带飓风，从加勒比海上空掠过，给牙买加、海地、古巴带来了严重的摧残和破坏。就连长年生活在北京地区的老人，也感到近十年来天气越来越暖和，冬季推迟了，降雪和雨季也晚了，量也少了。
科学家认为在地球表面有二氧化碳。二氧化碳能吸收从地球辐射到宇宙空间的热量，减少地表的热损失，就像地球表面有了一层“热的屏障”。地球形成之后，由于火山爆发等自然原因，地壳本身喷发出大量的二氧化碳。这么多的二氧化碳中，很大部分被植物光合作用消耗和被海洋吸收了。通过不断的交换和循环，基本上保持一种平衡，这就是原先大气中二氧化碳的含量。近200年来，由于人类消耗能源的急剧增加，大量的二氧化碳从烟囱里跑到大气中，破坏了上述平衡，引起了低空大气增暖。按照推算，二氧化碳浓度从300ppm增加到600PPm时，地表温度就得升高2~3摄氏度.
1992年以来,作为人类活动的直接后果，大气中主要温室气体二氧化碳得全球排放量达264亿吨，其中84％(223亿吨)是来自工业活动.一般地讲，二氧化碳在大气圈中能起到调节气温和雨量的作用。但近几年来,由于工业排放使大气中的二氧化碳的含量逐年增加。根据未来工业发展得速度估计，到2000年,空气中二氧化碳的浓度可能增加到380ppm，公元2050年时可以增大一倍。美国是二氧化碳排放的主要来源，占全球排放量的22％，美国的人均排放量居世界第一，为每年19．1吨，印度和中国的人均排放量分别为美国的4．6％和11．9％。
许多科学家认为，环境的污染是由于人类活动造成的结果。森林大量砍伐，草原过度放牧引起严重的水土流失和沙漠化;工业、交通运输业消耗化学燃料剧增，从而使大气中二氧化碳越来越浓，改变了地球的热量平衡；另外，海洋的污染，特别是油污染，阻止了海水的正常蒸发等。
在今后40年—50年内，大气污染物的增加已形成“温室效应”，气温还将上升，使海平面提高,淹没许多沿海城市。有的科学家担心，单是格陵兰冰冠消融,海水就会升高7米。若是覆盖地球面积1/10的冰层溶化,海水将升高61米，使大片陆地沉入海底.西欧、北美、东南亚、西北非洲和大洋洲等多数地区将变成泽国水乡。海水将漫到自由女神像的腰部。夏威夷山峰在海面仅露出顶端，整个地球就面目全非了。
§32 全球变暖使北极臭氧层变薄
一项名为“拯救”的研究北极平流层臭氧空洞的行动正在展开。这是一个国际性大课题，来自加拿大、欧洲、俄罗斯、美国的200多名科学家参加了该项目。他们在地面上施放飞艇、气球及卫星，来研究距地面13英里的北极平流层中臭氧的情况。
今年他们已完成了一些数据测量工作，结果使他们吃惊：在温室气体的作用下，北极臭氧层正在变薄！
美国科罗拉多大学的学者图恩解释说，臭氧的消失与云层有直接关系。在没有云层的情况下，平流层中的发泡剂氟里昂和灭火剂哈龙的消耗臭氧的作用十分有限。目前，北极冬季的平流层已经很温暖，这在理论上使云层的存在时间变短，这应该是有利于臭氧层的保护的。
但温室效应却改变了上述趋势：温室气体能够使地球表面温度增高，但对平流层却有着冷却的作用，这使得云层有了较多的存在时间。在这段时间里，进入平流层的氟里昂在紫外线作用下，释放出氯原子，氯原子马上和臭氧发生连锁反应，形成氧原子，一个氯原子可以破坏10万个臭氧分子，这对臭氧层破坏极大。
“拯救”计划的一位项目主任米切尔·库里洛担忧地说，旨在保护臭氧层的《蒙特利尔议定书》规定了氟里昂等消耗臭氧层物质的淘汰进程，使人们看到了臭氧层恢复的曙光。但全球变暖使北极平流层云层增多，却是始料未及的，这会影响北半球臭氧层的恢复进程。
在未来5年内，科学家将在卫星上装载更新的探测设备，进一步监视北极臭氧空洞及地球生态系统带来的灾害。
§33 杀人不见血的重金属
重金属及其化合物的数目很多，有一些微量元素为各种生物所必需，其中锰、铁、钴、铜、锌、铂等六种是一切生命所必需的。但如果环境受到污染，使它们缺乏或过多，就会引起人体发生疾患。一般来讲，原子量在50以上的金属或两性元素，即在周期表中钒后的这类元素均被视为重金属，总数约有六十个。重金属广泛分布于大气圈、岩石圈、生物圈和水圈中。在正常情况下，其自然本底浓度难以达到有害的程度。但大规模的工业生产和排污以及大范围地施用农药，把金属翻弄出来，污染了环境几十年来造成了不少悲剧。危害最大的重金属要属汞、镉、铅、砷4种.
[汞]汞在工业中应用很广，氯碱工业、电器设备和油漆工业是汞的最大消耗者，大约占总消耗量的55％。汞在农业、医药、卫生、国防军事等方面也得到了应用，汞的用途在3000种以上。每年，由于人类活动而排放的汞至少在5000吨以上。除金属汞和无机汞外，最引人注目的是有机汞，尤其是烷基汞。人们大都知道有机汞杀菌剂是用来拌种消毒的，但是不知道或不警惕，它对人体是剧毒的。在当今的世界上，有机汞中毒的事件时有所闻。
伊拉克于1956、1960和1972年先后3次因有机汞残留发生集体中毒事件。1972年的一次中毒事件，入院病人达6530人，其中死亡459人。原因是农民吃了用有机汞处理过的麦种做成的面包，面粉中含甲基汞平均9ppm。1970年，我国浙江省南部地区因拌种使用有机汞次数太多。剂量过大，以致生长的稻谷残留大量的汞，造成了吃饭中毒事件。
由于排废而造成的有机汞(甲基汞)中毒事件，首先发生在日本水俣湾边的熊本县水俣镇，所以叫“水俣病”。1925年，日本氮肥公司在这里建起氮肥厂，后来又扩建，生产氯乙烯，于是大量的含汞废水和废渣不断地排入水俣湾。20年后，含汞废物仍然不断排入环境，转化成甲基汞。人们通过吃受污染的鱼，人体中的汞不断累积，到一定程度就会发病。因而水俣病患者仍然不断增加。到1974年10月止，日本官方承认的水俣病患者已由1972年的283人增加到798人，其中死亡107人，还有2800人已提出申请等待承认。实际受害人数远不止此，。在沿岸—带至少有2万之众。这就是当时震惊世界的八大公害之一—水俣病。
我国东北的松花江，由于长年接纳吉林化工公司的含汞污水，已有上百吨汞沉积江底。江中徘污口附近沉积物中汞的总平均含量为每公斤一百多毫克，最高值达每公斤440毫克。1975年起，沿江渔民中陆续发现了水俣病的苗头，他们头发中的甲基汞含量都达到日本水俣病患者的低限，这是一个严重的信号。现在这一问题已引起重视，有关部门已着手采取措施进行综合防治，预防水俣病悲剧在我国重演。
[镉]镉虽然污染范围不如汞大，但却十分凶险。所有的微量元素中，镉对人体健康威胁最大，影响最广。镉在自然界一般与锌伴生存在，因此镉的污染也常联系到锌第八章 化学综合知识
§1 炒菜锅里变化多
香喷喷的一盘菜端上来，色彩悦目，鲜美可口。这一定会使你胃口大开、口水大流。
中国的烹任技术驰名世界。色香味俱佳的中国名菜，十分讲究配料和烹调艺术。炒菜做饭，也处处有化学知识。首先，有一个营养搭配问题，人体需要的营养是多种多样的：蛋白质、脂肪、糖、维生素、无机盐和水，缺哪一样都不行。
哪一种食物都不可能具备包罗万象的营养成分。一般说来，肉、蛋含有丰富的蛋白质和脂肪；鱼和家禽也含有较多的蛋白质；豆类和谷物含有大量的植物性蛋白质和糖；而蔬菜则是供应几种维生素和无机盐的主要来源所以，饭菜单打一不好，搭配起来才能获得全面的营养。
吃油条配豆浆，使不同来源的蛋白质混合起来，互相取长补短，可以更好地被人体吸收。
土豆炖肉，肉丝豆腐羹，百叶结烧肉等，这些菜把动物性蛋白质和植物性蛋白质结合在一起，就是几份搭配恰当的菜肴。肉含有丰富的蛋白质和脂肪，菜心的维生素含量较高。把它俩搭配起来，烹制一份"菜心烧肉"，这才是营养丰富的佳肴。
其次，在炒菜锅里，各种营养成分还会发生复杂的化学变化。例如，食物里的淀粉、蛋白质这些高分子化合物受热以后，在水溶液中被拆散，成为较小的分子。
土豆、芋头里的淀粉变成糊精，好消化，容易吸收。鱼肉的生胶蛋白被拆开，成为动物胶，这就是鱼冻和肉冻。煎鱼、炖肉的时候，蛋白质被拆开生成氨基酸，使味道鲜美可口。蛋白质遇到盐会凝固、变硬，一旦凝固了，冉溶解和拆散就困难了。你一定有过这样的经验：烧鱼炖肉时，如果放盐过早，鱼、肉很难煮透烧酥，道理就在这里。
同样，有人喜欢先用沸水把蔬菜悼一遍后再炒，还有人喜欢吃捞饭，这样，有些营养成分就溶解在水里，白白损失掉了。不过，炒菠莱是个例外。菠莱先用沸水悼一遍，让它内部的草酸多溶解掉一些，免得涩嘴。再说，多吃草酸没好处，它要和钙质形成草酸钙沉淀，人体吸收不。有些内脏结石的成分主要是草酸钙。有人煮豆、熬粥的时候，加进一点小苏打（碳酸氢钠）或碱（碳酸钠）。这样做，很快就能煮烂。可是，碱把维生素民维生素C给破坏了，不是好办法。改换高压锅煮，就可以很快煮烂，又不易破坏维生素。还有一类维生素，不溶解在水里而溶在油里，如维生素人和它的前身胡萝卜素，以及维生素口等。它们对于促进身体的生长发育、保护视力，都有重要作用。
油炒胡萝卜，可以帮助人体吸收胡萝卜素。所以，胡萝卜最好和肉一起炖。各种维生素都怕热、怕氧气，烹调时间过长，温度过高，都会增大维生素的损失。因此，煎炒多用急火，快翻快出锅。有时候加点醋，酸性环境可以保护维生素C减少它的分解。维生素C在加热时还容易被氧化破坏，炒菜时尽可能加锅盖，防止更多的氧气进入。熟莱反复的热炒，对维生素的破坏更为严重。
你看，在炒菜锅里真有复杂多样的化学变化哩!
§2 炒菜时加酒和醋为什么会产生一股香味
厨师在烧菜时，总喜欢在加了酒以后，再搁些醋。于是菜就变得香喷喷的了。
这种炒菜的方法，确是有它的科学道理，因为酒与醋在热锅里碰了头，就会起化学反应，生成香料——乙酸乙酯，因此菜就有股香味。
在工业上，就是利用酒精与醋酸在浓硫酸作用下，来制造乙酸乙酯。
乙酸乙酯具有香蕉的香味，你平时吃的“香蕉糖”里，就有乙酸乙酯的份儿。
花朵，是大自然中“香的仓库。”花香，是因为花朵里有许多香精油。
有机化学上整整一大族化合物——芳香族化合物，几乎都有香味。现在人造香料很多，你可曾想到：大部分人造香料，都是从臭味难闻的煤焦油中提炼出来的哩。
§3 车辆造成的空气污染
交通运输所排放的空气污染物，基本上可分为一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫、臭氧、碳氢化合物及煤尘等。空气污染源可以根据型态（自然或人为）、数量及空间分布，或排放型态（气体或粒状）等加以分类。数量及空间分布之分类包括单一点源、面源或非点源，以及线源。
气态空气污染物两种主要类别为无机气体及有机蒸汽。常见之无机气体包括二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳，以及硫化氢；而有机蒸汽包括碳氢化合物、醇类、酮类及酯类。有机蒸汽一般属局地性之污染物，经由光化作用产生之气状二次污染物包括高氧化物，其主要成份为臭氧。含硫、氮及碳之无机气体可于大气中氧化至最高氧化型态，而后与水结合成为酸雾（acidmist），例如硫酸、硝酸等。
粒状空气污染物包含各种扩散物质，且不论其为固态或液态，其个别集合体之粒径大于单一小分子（直径约0.0002μm），但小于约500μm。粒状物可以在空中持续存在几秒至数月之间。依据采样之技术来分，粒状物基本上可以分为总悬浮微粒及可沉降固体等两大类，总悬浮微粒是经由高量采样器将大气中之粒子过滤而得；可沉降固体或者落尘（fallout）则指一个月内经由电力沉降至落尘筒之微粒物质。对于空气品质而言，最常被用来量度粒状物者为总悬浮微粒。
除了一般公路车辆会产生空气污染外，各运输系统之运作亦常产生一定程度的空气污染。一般而言，铁路系统目前已多采用电力动力，污染排放情形较轻微，公路车辆与航空器则产生较大的污染。
公路车辆污染的来源主要有三：
(1)动力系统排出之经过燃烧后的气体；
(2)传动系统漏出的混合气体；
(3)燃料系统蒸发的油气。
其中，由排气管排出的燃烧后气体是空气污染的主要来源，此类气体是汽油或柴油与空气在汽缸内混合燃烧后所生成者，主要的成份包括：氮气、水蒸气、二氧化碳和氧气等无害气体。但也有部份有害的氧体如：一氧化碳、碳氢化合物、氮氢化合物、臭氧、甲醛、铅化物、二氧化硫和黑烟等，此一部份有害物质则是由于不完全燃烧或高温进化或燃料中的杂质在燃烧过程中所形成。传动系统漏出的混合气体系汽缸和活塞间所渗漏出来的气体。其中含大量的碳氢化合物，不但浪费燃料，也同时造成空气污染。此外，燃料系统如油箱和化油器等处也曾蒸发出部份油气，成份中大部份为碳氢化合物。以汽车为例，这部份漏出的碳氢化合物约占一辆车碳氢化合物排放总量的百分之二十。
空气污染之改善对策除可藉交通运输系统规划、管制与管理方面着手外，尚可由引进电动车辆、采用替代能源、及改进车辆制造技术等方面着手，分述如下：
(1)引进电动车辆
目前绝大部份的车辆都依赖内燃机产生动力，而内燃机汽缸燃烧碳氢燃料就难免有污染气体的产生，因此，一个绝对免除车辆动力系统造成空气污染的方位便是改用电动车辆，使用充电式蓄电池和电动马达做为动力，以根本解决因碳氢燃料燃烧所产生的污染。然而，一旦大量使用电动车辆后，势必需要更多的电力，则用于电源的投资也因此而增加，届时，因各类发电厂附带引起的环境污染问题，必须在设立之初即详加考虑并适当投资污染处理设备。否则，开发电动车虽然减轻了车辆行驶所造成的污染，却可能同时引发了因增设电厂发电所新增的污染。
(2)采用替代能源
为减轻因燃烧碳氲燃料所产生的空气污染，以替代性燃料取代碳氢燃料亦为一可行的方法，其中可分为液体燃料（如酒精）和气体燃料（如氢气和人工合成气体等）。
上述两类替代性燃料，若考量其供应来源及燃烧效率，则又以气体燃料较为可行。气体燃料因为能够与空气充分混合，燃烧时，产生的污染物质极少，可以解决大部份机动车辆的污染问题。
(3)改进车辆制造技术
使用内燃机的车辆不断改善其排气净化系统已具多年历史，最主要的原因在于各国政府所制定的防治空气污染的法规日趋严格，使得车辆制造厂必须努力配合改进。以目前各国现有的车辆排气净化控制技术而言，仍有继续改良的空间，继续减低车辆的污染排放量。
§4 吃苹果喝热茶气得大夫满街爬
英国有句成语：“Anappleadaykeepsthedoctoraway。”而喝一杯好茶又是英国人保持健康的传统习惯，结合我国民间一则戏语，或许可以把它们戏译成；“吃苹果，喝热茶，气得大夫满街爬”。
老百姓手里有真理。丹麦国立公众健康与环境保护研究所的一个研究小组在1970－1985期间对500多名中年丹麦人作了深入系统的考察，对他们的饮食习惯和病史作了详尽的记录，发现其中50－69岁的人在研究期间发生的40多起致命的或非致命的脑意外事故的数量在统计学意义上与他们摄入的类黄酮的量成逆相关性。低中风人群摄入的类黄酮70％源自茶,另10%来自苹果等水果。统计表明，每天喝4.7杯茶比每天喝2.6杯茶的人中风的风险减少69%。由此得出结论：“习惯性地摄入类黄酮和它们的主要源物质——茶可以预防中风。”新鲜水果和蔬莱提供的β-胡萝卜素和柑桔类水果提供的维生素C等抗氧化剂以及茶和固态水果（如苹果）提供的类黄酮已被广泛地认为可以预防人体组织或细胞被自由基损坏。体内的自由基积存会引起诸如癌症（DNA损伤）、动脉粥样硬化（动脉损伤）和帕金森病（中枢神经损伤）（Chem，Br，APril1996，29），但上述研究报告指出，β-胡萝卜素和维生素C对中风的预防效果较小。该研究小组还报告了类黄酮对心脏病的预防作用(chem，Br,january1994,20)。上述对中风和心脏病的预防作用的可能作用模式是通过阻抑低密度脂蛋白（有害的固醇）的氧化，从预防止了它们损伤血管。
欧洲人，包括在丹麦被研究的人群，喝的是红茶。红茶是经过发酵的茶。那么，喝绿茶，即未经发酵的茶，效果又如何呢？中国和日本的研究人员指出，绿茶同样用以抗癌（Chem。Brit，November1991994）预防冠心病和肝病（KImai，k.Nakachi,Br.Med.J，1995310693）。有一则日本研究项目和丹麦的一样，以一个城镇（名为Yosbimi）所有40岁以上的居民为调查对象研究分析了他们所有的生活习惯。研究发现绿茶里的类黄酮化合物似乎主要是（－）－epicatechingallte（表儿茶酸的棓酸盐）和（一）－ePigallocatechingallate。动物实验表明这些物质可以防治肿瘤。日本Nagoya的爱滋与癌研究中心的HideoNakane甚至报告说,这两种物质及其红茶中的氧化产物还是有效的抗爱滋病物质。
§5 臭氧“神力”
人们知道，大气层里的臭氧可以阻挡紫外线，以避免太阳直射人体，造成伤害，但可惜它距人类太远了，无法有效地利用它为人类造福。当今，科技飞速发展,人类已能大量生产臭氧，并研究发现了它的诸多“神力”。
科学家们发现，当臭氧(O3)产生时，它的分子结构中的第三个氧原子性质异常活泼，它会游离出来快速氧化其他物质或自动复原成氧气。根据臭氧的这一特性，人们利用它在水、和空气中与各种有机物发生化学反应，并在反应中产生杀菌、解毒、防臭、漂白等氧化作用，借以为人类生活眼务。
臭氧有清除空气和水中细菌的“神力＂。依据科学实验，水中臭氧浓度达到5×10-8％时，只需一两分钟处理，就可以杀死99％以上的细菌。还有空气和水中所含的有毒物质诸如一氧化碳、农药、重金属、肥料、有机物等，只要请“神力”非凡的臭氧加以处理后，都会分解成对人体无害的物质。目前，国外根据臭氧的这个特点，把臭氧产生机安装在太空舱、潜水舱内，以增加舱内氧气并净化舱内污浊的空气。此外，臭氧已成为世界公认的处理饮水的“卫生员”，仅欧洲就有上千家的水厂“恭请”臭氧对水质进行净化。
科研人员还发现，臭氧有抑制癌细胞增长的神奇功效，故它给癌症患者带来了福音；只要空气中含百分之零点五的臭氧，在8日之内就可抑制40％的癌细胞生长，而作为对照组的
的正常细胞仍旧可以正常生长，故得了癌症的人不必过分恐慌，臭氧这个忠实的"卫士"会竭力相帮。
臭氧在食品保鲜和衣物漂白上也身手不凡，“神力大显”。若将臭氧溶于水中，形成臭氧水，用臭氧水清洗瓜果蔬菜，可以清除掉上面残存的化学农药和腥味，还可延长保鲜期。更令人惊叹的是，用臭氧水刷牙，可以有效地预防各种牙病；用臭氧水洗澡，对皮肤病、消化道疾病、身体肿痛以及许多慢性病均有显著疗效。可见，臭氧不臭，飘香万里。
§6 臭氧层空洞
在高层大气中（高度范围约离地面15～24km），由氧吸收太阳紫外线辐射而生成可观量的臭氧（O3）。光子首先将氧分子分解成氧原子，氧原子与氧分子反应生成臭氧：
O22O
O＋O2→O3
O3和O2属于同素异形体，在通常的温度和压力条件下，两者都是气体。
当O3的浓度在大气中达到最大值时，就形成厚度约20km的臭氧层。臭氧能吸收波长在220～330nm范围内的紫外光，从而防止这种高能紫外线对地球上生物的伤害。
过去人类的活动尚未达到平流层（海拔约30km）的高度，而臭氧层主要分布在距地面20～25km的大气层中，所以未受到重视。近年来不断测量的结果已证实臭氧层已经开始变薄，乃至出现空洞。1985年，发现南极上方出现了面积与美国大陆相近的臭氧层空洞，1989年又发现北极上空正在形成的另一个臭氧层空洞。此后发现空洞并非固定在一个区域内，而是每年在移动，且面积不断扩大。臭氧层变薄和出现空洞，就意味着有更多的紫外辐射线到达地面。紫外线对生物具有破坏性，对人的皮肤、眼睛，甚至免疫系统都会造成伤害，强烈的紫外线还会影响鱼虾类和其他水生生物的正常生存，乃至造成某些生物灭绝，会严重阻碍各种农作物和树木的正常生长，又会使由CO2量增加而导致的温室效应加剧。
人类活动产生的微量气体，如氮氧化物和氟氯烷等，对大气中臭氧的含量有很大的影响。引起臭氧层被破坏的原因有多种解释，其中公认的原因之一是氟里昂（氟氯甲烷类化合物）的大量使用。氟里昂被广泛应用于制冷系统、发泡剂、洗净剂、杀虫剂、除臭剂、头发喷雾剂等。氟里昂化学性质稳定，易挥发，不溶于水。但进入大气平流层后，受紫外线辐射而分解产生CI原子，CI原子则可引发破坏O3循环的反应：
CI＋O3→CIO＋O2
CIO＋O→CIO2
由第一个反应消耗掉的CI原子，在第二个反应中又重新产生，又可以和另外一个O3起反应，因此每一个CI原子能参与大量的破坏O3的反应，这两个反应加起来的总反应是：
O3＋O→2O2
反应的最后结果是将O3转变为O2，而CI原子本身只作为催化剂，反复起分解O3的作用。O3就被来自氟里昂分子释放出的CI原子引发的反应而破坏。
另外，大型喷气机的尾气和核爆炸烟尘的释放高度均能达到平流层，其中含有各种可与O3作用的污染物，如NO和某些自由基等。人口的增长和氮肥的大量生产等也可以危害到臭氧层。在氮肥的生产中去向大气释放出各种氮的化合物，其中一部分可能是有害的氧化亚氮（N2O），它会引发下列反应：
N2O＋O→N2＋O2
N2＋O2→2NO
NO＋O3→NO2＋O2
NO2＋O→NO＋O2
O3＋O→2O2
NO按后两个反应式循环反应，使O3分解。
为了保护臭氧层免遭破坏，于1987年签定了蒙特利尔条约，即禁止使用氟氯烷和其他的卤代烃的国际公约。然而，臭氧层变薄的速度仍在加快。不论是南极地区上空，还是北半球的中纬度地区上空，O3含量都呈下降趋势。与此同时，关于臭氧层破坏机制的争论也很激烈。例如大气的连续运动性质使人们难以确定臭氧含量的变化究竟是由动态涨落引起的，还是由化学物质破坏引起的，这是争论的焦点之一。由于提出不同观点的科学家在各自所在的地区对大气臭氧进行的观测是局部和有限的，因此建立一个全球范围的臭氧浓度和紫外线强度的监测网络，可能是十分必要的。
联合国环境计划署对臭氧消耗所引起的环境效应进行了估计，认为臭氧每减少1％，具有生理破坏力的紫外线将增加13％，因此，臭氧的减少对动植物尤其是人类生存的危害是公认的事实。保护臭氧层须依靠国际大合作，并采取各种积极、有效的对策。
§7 臭氧层破坏
臭氧层是平流层（海平面以上大约十到五十公里的高空）中一段臭氧浓度较高的区域，它能吸收波长230到350亳微米的紫外线，而波长小于315亳微米的紫外线会破坏生物细胞中的DNA，故其可使地面上的生物免于有害紫外线的伤害。
1985年英国的约瑟夫。佛曼博士提出报告，他发现南极上的臭氧曾有在春天减少，夏天恢复的现象。而这种现象到了1970年代末期开始，到了1980年代后，愈来愈显著，臭氧减少量也减少越来越多。而从人造卫星"雨云七号"所得臭氧分布图发现，南极上空的臭氧确实显著的减少，有如开了洞一般，“臭氧洞”之名由此产生。
自1979年至1991年间，南极臭氧破洞面积已扩大了十倍，深度增加两倍，破坏的臭氧量为过去的4.3倍，且自1990年后，南极上空臭氧洞的形成时间开始提早。估计在1978到1987年间，全世界各地平流层的臭氧大约减少了1.2%到10.6%不等，若任其发展，预计到了2085年臭氧层的臭氧含量将会降到目前的一半以下。
根据联合国环境计划的报告，臭氧层的臭氧含量每减少百分之一，有害紫外线的入射量大约会增加百分之二，人类罹患皮肤癌的机率大约会提高百分之三其它如白内障﹑恶性肿瘤等的罹患率也会相对地提高。
在作物方面，大量的有害紫外线进入地表后，农作物的抵抗力和成长将会明显衰退，海面浮游生物﹑藻类也可能会大量死亡，因此农产量和渔获量都会受到牵连而下降。
在气象方面，臭氧层原本是具有吸收紫外线并转化为热，以维持平流层温度的功能，此功能一旦失调，随之而来的气候变化会超出生物的容忍力。
关于臭氧洞的形成原因，目前为氯理论较被接受，主张由氟氯碳化物（CFCs）释放出的氯，到达平流层后，和臭氧反应，分解臭氧，减少臭氧量。CFCs在对流层内原本性质是很安定的，但进入平流层后，受到紫外线的照射，会放出氯原子。
Cl+O3→ClO+O2ClO+O→Cl+O2
在平流层，CFCs正以每年百分之四的速度增加着，并且破坏掉百分之二到三的臭氧层。氟氯碳化物于1930年为杜邦公司发明并大量生产，由于其具有安全﹑稳定﹑不自燃﹑不助燃﹑低毒性﹑不易起化学变化的优异特性，而广泛用于冰箱﹑冷气机﹑喷雾剂﹑泡沫垫﹑计算机产品等电子零件之清洗剂。但是于1974年被发现此物质上升到臭氧层后，会因光化作用产生分解，释放氯而与臭氧反应导致臭氧层破洞，1985年南极臭氧层破洞被证实，且确定总臭氧量正在逐渐减少，才开始加以讨论限制。
一个氯原子，只要数个月的时间，就能使10万个臭氧分子消失。而臭氧洞为什么出现在南极呢﹖科学家提出一种理论来解释这现象，认为所谓的PSCs（极地平流云）中所含的冰粒会使氯储存物(HCl和ClONO2)放出氯，加速臭氧的破坏。除PSCs外，南极的极地涡旋亦是臭氧洞形成的因素，极涡冷气团的风速强劲，将涡旋内部之空气与周围大气完全隔绝，使的从低纬吹来之温暖富含臭氧，无法进入涡旋，使内部温度无法上升，有助于PSCs生成，造成臭氧分解，而臭氧分解温度下降，又促成PSCs生成，因此臭氧减少更多了。
目前南极臭氧洞的面积已达欧洲大陆的两倍，此外，除热带地区外，整个地球平流层的臭氧都有减少的倾向。可见臭氧破坏的情形已相当严重。
为了挽救破坏的臭氧层，联合国环境规划署于1985年促成保护臭氧层的维也纳协议，但由于该协议并无具体的管制内容，故于1987年另订蒙特娄破坏臭氧层物质管制议定书，共２０条，自1989年1月1日生效，其间共修定两次，第二次于哥本哈根订定第三版，主要规定有：
1.所有氟氯碳化物，三氯乙烷，四氯化碳等物质，自1996年1月1日起全面禁用。
２.海龙提前于1994年1月1日起全面禁用。
3.将HCFC列入管制，自1996年1月1日起管制，至2030年全面禁用。
4.增列一溴甲浣及HBFC分别于1995年及1996年１月１日起管制及全面禁用。
ps.所谓的禁用意指禁止生产且消费为零，但不包括库存﹑回收量及未来联合国规定之必要用途使用量。
§8 纯洁美丽的结晶
“开门七件事，柴米油盐酱醋茶”。这油盐酱醋，从化学角度看，都是一些无机的或者有机的化合物。
先拿盐来说吧！有粗盐、细盐和精盐，但它们的化学成分都是氯化钠。
食糖呢？无论是红糖、白糖，还是冰糖，它们的主要成分都是蔗糖。
盐和糖为什么都有不同的花样呢？这是由于它们的纯度和结晶的大小不同。先看晒盐。在一望无垠的海滩上，海水被拦截在一方方盐池里，太阳把盐水晒干了，海水里溶解的氯化钠结晶出来。从一吨海水里可以得到约三十公斤食盐。这是粗盐。粗盐从海水里结晶出来的时候，难免夹带一些泥沙和杂质。海水里除了氯化钠以外，还有氯化镁、氯化钙等，它们也混在氯化钠里一块儿结晶出来。
不过，这些杂质和氯化钠的脾气不同。氯化钠不吸湿，氯化镁、氯化钙很容易吸水返潮。厨房里的粗盐在阴雨天气变得湿漉漉的，就是这些杂质捣的鬼。粗盐经过再结晶，就得到精盐。精盐是比较纯净的氯化钠，长久存放仍然是干燥的。
再看制糖。我国南方如湛江用甘蔗制糖，北方用甜莱制糖。最初得到的是红色的粗糖，叫做红糖。红糖的主要成分是蔗糖，此外，还夹杂着一些糖蜜和赤褐色的有机物质。糖蜜吸湿，所以，红糖容易结块。
把红糖溶解在水里，倒进一些活性炭，再煮一煮，搅动搅动，糖水的颜色就慢慢地由红色变成了浅黄色。这是由于活性炭里面有很多小洞洞，表面面积很大。红糖水流过活性炭时，有颜色的物质分子个儿比较大，正好镶嵌进小孔洞里，再也出不来了；个儿小得多的水和蔗糖分子畅通无阻地流过，自然就变成纯净的糖水啦。这样的糖水在真空器中蒸发、浓缩，糖水里出现了晶莹的细小颗粒，冷却以后，大批的白砂糖就从糖浆里结晶出来了。白糖里还含有一些水分，结晶也比较小。如果再经过反复的溶解、浓缩、冷却、结晶，就可以得到最纯净的蔗糖——大块结晶的冰糖了。
§9 纯酒精为何不能杀菌
打针时，护士常常先往你的手臂上擦些酒精。风一吹，凉快极了。擦酒精，是为了进行消毒。
酒精的学名叫“乙醇”（C2H5OH），它具有很大的渗透能力，能够钻到细菌体内，使蛋白质凝固，这样，细菌也就一命呜呼了。
可不是，学校里的那些标本蛇啦、青蛙啦、鱼啦，常常是泡在酒精里，这是因为细菌无法在酒精中生存、繁殖，标本不会烂掉。
然而，奇怪的是纯酒精倒反而不能杀菌。在医院里，使用的酒精，大约含有75％的乙醇。
这是为什么？原来，当你用纯酒精消毒时，酒精的浓度很大，一下子就使细菌表面的蛋白质凝固了，结果形成一层硬膜。这层硬膜对细菌有保护作用，防止酒精进一步渗入，所以浓酒精反而不及稀酒精。
在酒精里掺些水，酒精的浓度就变稀了，稀酒精并不急于使细菌表面的蛋白质凝固，而是渗入到细菌体内，然后把整个细菌体内的蛋白质凝固起来。这样，就达到了良好的消毒目的。
§10 从毒酒案说甲醇
众所周知白酒又称烧酒、白干，为蒸馏酒的一种，白酒含乙醇量在40－70%，一般含量45%左右。普通白酒也可用食用酒精配置。
有毒白酒大多是不法分子用工业酒精配制的，工业酒精中往往含一定量的有毒甲醇，是不宜食用的，有关部门明令禁止用它配制白酒。96年6月云南会泽毒酒案的罪犯更是丧心病狂地直接用价廉的工业甲醇和凉水来勾兑白酒，以致造成192人中毒，其中35人死亡，6人双目失明的极为严重的后果。我国有关部门规定：用粮食酿造的白酒，每100毫升中甲醇含量不得超过0.04克，用薯干和代用品酿造的白酒则不得超过0.12克。甲醇究竟是怎样一种物质呢？
一、甲醇的来源及性质
甲酵是有机物醇类中最简单的一元醇。1661年英国化学家R.波义耳首先在木材干馏后的液体产物中发现甲醇，故甲醇俗称木精、木醇。在自然界只有某些树叶或果实中含有少量的游离态甲醇，绝大多数以酯或醚的形式存在。1857年法国的M·贝特洛在实验室用一氯甲烷在碱注溶液中水解也制得了甲醇。
从木焦油中获得的粗甲醇有难闻、刺鼻气味·纯甲醇为无色透明略带乙醇气味的易挥发液体，沸点65℃，熔点-97.8℃，和水相对密度0.7915(20／4℃），甲醇能和水以任意比相溶，但不形成共沸物，能和多数常用的有机溶剂(乙醇、乙醚、丙酮、苯等）混溶，并形成恒沸点混合物。甲醇能和一些盐如CaCl2、MgCl2等形成结晶化合物，称为结晶醇如CaCl2·CH3OH、MgCl2·6CH3OH，和盐的结晶水合物类似，甲醇蒸气能和空气形成爆炸性混合物，爆炸极限6.0－36.5％（体积）。甲醇燃烧时无烟，火焰呈蓝色.甲醇具有脂肪族伯醇的一般性质，连有羟基的碳原子上的三个氢原子均可被一一氧化，或脱氢生成甲醛，再氧化成甲酸，甲酸氧化的最终产物是二氧化碳和水。试剂甲醇常密封保存在棕色瓶中置于较冷处。
二、甲醇的解毒与检测法
甲酵有较强的毒性，对人体的神经系统和血液系统影响最大，它经消化道、呼吸道或皮肤摄入都会产生毒性反应，甲醇蒸气能损害人的呼吸道粘膜和视力。急性中毒症状有：头疼、恶心、胃痛、疲倦、视力模糊以至失明，继而呼吸困难，最终导致呼吸中枢麻痹而死亡。慢性中毒反应为：眩晕、昏睡、头痛、耳鸣、现力减退、消化障碍。甲醇摄入量超过4克就会出现中毒反应，误服一小杯超过10克就能造成双目失明，饮入量大造成死亡。致死量为30毫升以上，甲醇在体内不易排出，会发生蓄积，在体内氧化生成甲醛和甲酸也都有毒性.在甲醇生产工厂，我国有关部门规定，空气中允许甲醇浓度为5mg/m，在有甲醇气的现场工作须戴防毒面具，废水要处理后才能排放，允许含量小于200mg／L。
误服甲醇急性中毒可采取：催吐、洗胃、输氧措施，注射葡萄糖或生理盐水，静脉注射1％亚甲基蓝溶液10毫升，肌肉注射1－2％高锰酸钾溶液5.6毫升，碱性水饮料和强心剂。静脉注射50－60克3％碳酸氢钠溶液至尿呈稳定的碱性反应，甲醇蒸气中毒者，应迅速转移至新鲜空气处，呼吸困难者可实施人工呼吸或输氧，注射强心剂．甲醇溅入眼睛或皮肤应立即用大量清水冲洗。
甲醇定性检验法。检测试剂为浓硫酸和间苯二酚溶液（5克／升）．检测时将一小段表面被氧化的细铜丝投入约6毫升含甲醇的试样中，间隔一段时间，将此溶液缓缓倒入浓硫酸之中，会出现分层现象，再滴加间苯二酚溶液2滴，在和浓硫酸的分界面之间会出现玫瑰红色，这就证明有甲醇存在。
甲酵的含量测定在工厂通常用比重瓶法测定其在常温时的比重(20/4℃)，然后进行换算求得；也可用测定甲醇的折光率后算出。
三、甲醇的用途
甲醇是一种重要的有机化工原料，主要用于生产甲醛，消耗量要占到甲酵总产量的一半，甲醛则是生产各种合成树脂不可少的原料。用甲醇作甲基化试剂可生产丙烯酸甲酯、对苯二甲酸二甲酯、甲胺、甲基苯胺、甲烷氯化物等；甲酵羰基化可生产醋酸、醋酐、甲酸甲酯等重要有机合成中间体，它们是制造各种染料、药品、农药、炸药、香料、喷漆的原料，目前用甲醇合成乙二醇、乙醛、乙醇也日益受到重视。
甲醇还是一种重要的有机溶剂，其溶解性能优于乙醇，可用于调制油漆。一些无机盐如碘化钠、氯化钙、硝酸铵、硫酸铜、硝酸银、氯化铵、氯化钠都或多或少地能溶于甲醇。作为一种良好的萃取剂，甲醇在分析化学中可用于一些物质的分离，还用于检验和测定硼。
甲醇还是一种优良燃料可作能源。在汽车燃油中可直接添加3-5％的甲酵，目前直接将甲醇当燃料已引起世界各国的兴邀，它已被某些发电站作燃料。1985年5月加拿大政府曾宣布过一项全国注计划，试验用甲醇做公共汽车和运输卡车的燃料。1987年我国在北京顺义也建成投产第一座年产万吨的甲醇汽油厂，甲醇汽油中50%的汽油、40％的甲醇和10％的添加剂组成。前些年我国汽车用“高比例甲醇汽油”的研制和应用也取得成果，并通过鉴定。使用这种燃料汽车发动机无需改装，燃料辛烷值高，造成空气污染远比柴油、汽油要小，该项科技成果对缓解我国燃油短缺，促进煤炭深加工和环境保护有重要意义。在宇宙航空中甲醇能作火箭燃料。
甲醇还是防冻剂，严冬时节在汽车水箱中添加适量甲醇，能使水箱中循环冷却水不冻，在禁酒国家中甲醇用作酒精变性剂，将甲醇掺在乙醇之中得到变性乙醇，具有一定毒性使之不宜饮用。甲醇经微生物发酵可生产甲醇蛋白，富含维生素和蛋白质，具有营养价值高而成本低的优点，是颇有发展前景的饲料添加剂，能广泛用于牲畜、家禽、鱼类的饲养。
§11 粗盐容易变潮的原因是什么
食盐，本来是不会吸收水分的，精盐就是很纯的食盐，把它放几年，也不会变潮，可是粗盐放上几天，就变潮了，这是什么原因呢？
原来，食盐的主要成分是氯化钠，除了氯化钠以外，还含有少量别的氯化物，粗盐会变潮，是因为其中含有氯化镁。氯化镁很喜欢水，它经常吸收空气中的水分，而且它也很容易溶于水。
氯化镁的味儿是苦的。山上有些水，带有苦味，有些就是因为含有氯化镁的缘故。海水里也有不少的氯化镁，特别是在盐卤里，氯化镁几乎占一半以上。每年，人们从盐卤中提取大量的氯化镁，用它制造金属镁、氧化镁水泥和耐火材料等。
绍兴酒坛上的坛头泥里，总掺有一些盐卤，这就是利用盐卤里的氯化镁来吸收水分，使坛头泥不致于裂，酒坛里的酒也就不会变酸或者挥发掉了。
在化学上，有许多东西具有与氯化镁同样的脾气——吸水。人们在装天平的玻璃橱里放些极容易吸水的过氨酸镁或硅胶等使橱内保持干燥；无水氯化钙和浓甘油也具有吸水的本领。有些香烟，糕点里也加有甘油，使它们能保持适当的湿度。
§12 醋的功用
醋是日常生活中常用的调味剂，它约含3%——5%的乙酸，除了调味品外，醋还有许多用途：
1.煮排骨时、炖骨头或烧鱼时加点醋，不但能将骨头里的钙、磷、铁等溶解在汤里从而被人体吸收，而且还能保护食物中的维生素免被破坏。
2.烧马铃薯或牛肉时，加点醋，易烧酥。
3.老母鸡的肉不易煮烂，如灌点醋再杀，肉就容易煮烂。
4.喝点醋，能预防痢疾和流行性感冒。
5.喝点醋，能醒酒。
6.鱼骨梗喉，吞几口醋，可使骨刺酥软，顺利咽下。
7.发面时，如多加了碱，可加些醋把碱中和，这样蒸出的馒头就不会变黄变苦。
8.切过生鱼、生肉的菜刀，再加醋抹一下，可除腥味。
9.理发吹风前，在头发上喷一点醋，吹烫的发式能长久保持。
10.洗头发时，在水中加一点醋，可以防止脱发，并使头发乌黑发亮。
11.洗涤有色布料时，在水中加一点醋，不易掉色。
12.醋对治疗脚气病很有效：
配方：食醋1000克明矾50克
方法：每天用次药水泡脚一次，每次20-25分钟，连续四天，每次泡完后，不要用毛巾擦干而让起自然干燥。每隔5-6天，再泡两天，方法同前。
§13 催熟水果
家里如果有青香蕉、绿桔子等尚未完全成熟的水果，要想把它们尽快催熟而又没有乙烯，可以把青香蕉等生水果和熟苹果等成熟的水果放在同一个塑料袋里，这样，不几天青香蕉就可以变黄、成熟。这是因为，水果在成熟的过程中，自身能放出乙烯气体，利用成熟水果放出的乙烯可以催熟生水果。
§14 大理石中的金属——钙
在首都天安门广场，屹立着用汉白玉雕成的人民英雄纪念碑。故宫里的许多栏杆，也是用汉白玉雕成的，汉白玉是大理石的一种。在这些洁白如玉的石头里，还住着一种金属哩，这就是钙。
不光是大理石里住着这种金属。瞧瞧你周围：那砌墙的石灰、刷墙的白垩、脚下的水泥地、雪白的石膏像……里面都住着钙。当然，在它们中，钙是以化合物的状态存在着。
金属钙是在１８０９年被人们发现的，它实在太活泼了，这不，刚把它拿到空气中，它就被氧化了。把它加热时，它会燃烧，发出砖红色的美丽的光芒。钙也很容易跟其他的非金属元素发生反应。
但金属钙在工业上的用途很少，人们只是把它作为还原剂，用来制造其他金属；或用作脱水剂，制取无水酒精等。然而，钙的化合物却有着极为广泛的用途。
石灰石和诗歌
看了这个题目后，各位小朋友可能会十分惊讶，石灰石是一种钙的化合物，而诗歌是一种艺术形式，它们是“风马牛不相及”的两码事，怎么会放到一块儿呢？
的确，绝大多数的诗歌与石灰石是毫无关系的，但有一首例外，这就是明朝中期的著名大臣于谦写的名诗——《石灰吟》：
千锤万凿出深山，
烈火焚烧若等闲。
粉骨碎身浑不怕，
要留清白在人间。
石灰石的化学成分主要是碳酸钙，工业上生产水泥、生石灰等建筑材料所需的石灰石，一般都是从山岭中开采出来的，这不就是“千锤万凿出深山”嘛。
石灰石开采出来后，必须经过高温煅烧才能变成水泥和生石灰。为了早一些时间成为有用之材，它忍住了熊熊烈火的炙烤，真可谓“烈火焚烧若等闲”。
生石灰是一种白色固体，还必须让它跟水反应，变成粉末状的熟石灰，才能用它来刷墙。熟石灰能微溶于水，用它的混浊溶液刷完墙壁后，它会跟空气中的二氧化碳反应重新生成坚硬的碳酸钙，碳酸钙是白色的，所以用熟石灰刷过的墙壁十分洁白美观。这也正是“粉骨碎身浑不怕，要留清白在人间”
奇妙的生石灰
在建筑工地上，生石灰是一种常见的建筑材料。它的“学名”叫氧化钙，一般情况下，它是白色的块状固体。生石灰特别“喜欢”水，一碰到水，它就“吱吱”叫着，和水发生反应生成了熟石灰，同时放出大量的热。
利用它这个奇怪的性情，在气候潮湿的地区，人们为防止花生、黄豆、饼干等食品吸水发霉，便常常把它们入在装有生石灰的坛子里，因为生石灰能吸收空气的水分，使这些食品保持干燥。
去过建筑工地的小朋友会知道，在工地上常常能见到工人把很多的水浇到大堆大堆的生石灰上，石灰堆上不住地冒着热气。原来，生石灰在变成熟石灰时会放出大量的热，足以使水沸腾，这热气便是受热生成的水蒸气。要是往石灰堆里埋一个生鸡蛋，过不了多久，它就被煮熟悉。
利用生石灰与水反应以能放出许多热量的特性，人们制成了一种奇妙的自动加热的罐头食品。
其实，这种罐头只是比一般罐头外面多了一层铝壳，在铝壳与罐头瓶之间放进石灰粉和一塑料袋水。在吃罐头之前，先用针在标明的针眼里刺一下，把塑料袋划破，水就会流出来，与生石灰反应，放出热量，对食品进行加热。这种新型的罐头，对于旅游者，野外工作人员和登山运动员来说是不可多得的食品。
生石灰与水反应除了放出热量之外，还有一种膨胀力。它能使水泥构件和岩石发生破裂。因而，人们可以把生石灰制成化学破碎剂，用它来拆除旧的水泥搂房。同传统的爆破方法相比，它具有无爆炸声、无振动、无尘土等优点，还能保证施工人员的安全。
硬水软化
物质一般是有软硬之分的，比如棉花是软的，钢铁是硬的，甚至水也是有软硬的。
有的小朋友会说，水不都是液体吗，怎么还会分软硬呢？
在表面看来，河水、湖水、地下水，确实没什么区别，可实际上，它们中都含有许多钙离子，人们把钙离子的含量超过一定标准的水叫硬水，钙高子的含量低于标准时就叫软水。
硬水会给人们带来许多麻烦，用它烧开水，原来溶解在水中的碳酸氢钙受热会变成碳酸钙，沉淀在锅底，形成水垢。锅炉里的水垢太厚了，不仅浪费煤炭，甚至锅炉会因受热不均而引起爆炸，用它洗衣服，碳酸氢钙会和肥皂起化学反应，这样就浪费了许多肥皂。为了克服硬水的这些缺点，人们常在水中加入一些碳酸钠，使钙离子转变成碳酸钙沉淀出来，这样就把硬水变成了软水。
§15 大气层化学的新纪元
荷兰保罗·克鲁岑（PaulCrutzen），美国马里奥·莫利纳（MarioMolina）和舍伍德·罗兰（F．sherwoodRowland）由于在大气层化学，尤其是臭氧的形成和分解的研究方面作出的杰出的贡献，而被授于1995年度诺贝尔化学奖。
保罗·克鲁岑1933年生于荷兰阿姆斯特丹市，1973年获斯德哥尔摩大学气象学博士学位，瑞典皇家科学院院士和瑞典皇家工程科学院院士，现任德国马克斯普朗克化学研究所教授。马里奥·莫利纳1943年生于墨西哥的墨西哥市，加利福尼亚大学伯克利分校物理化学博士，美国国家科学院院士，现任麻省理工学院地球、大气和行星科学系教授。舍伍德·罗兰1927年生于美国俄亥俄州特拉华市，1952年获芝加哥大学化学博士学位，美国文理科学院和国家科学院院土，现任加利福厄亚大学化学系教授。
臭氧层—生物圈的阿基里斯脚踵[注]
环绕地球的大气中含有少量的臭氧，若将大气中所有的臭氧压缩到相当于地球表面的大气压力，则臭氧层只有3mm厚，虽然臭氧的存在量很小，但它对地球上的生命起着至关重要的作用，这是因为臭氧和氧气一起能够吸收由太阳辐射的大部分紫外线，使它们不能到达地球表面。一旦失去了臭氧层的保护，将导致皮肤癌和白内障等疾病的发病率增加，甚至动植物将无法生存。因此,了解调节臭氧含量的过程显得非常重要。
保罗·克鲁岑、马里奥·莫利纳和舍伍德·罗兰在解释大气中臭氧如何通过化学过程形成和分解方面率先作出了贡献。他们的研究表明，臭氧层对人为释放的某些化合物极为敏感。稀薄的臭氧层最可能受到严重破坏，它是生物圈唯一致命的弱点。大自然变暖倾向已证实了这一点。这三位科学家通过阐明影响臭氧层厚度的化学机理，从而为解决可能带来灾难性后果的全球性环境问题开创了新纪元。
该理论怎样形成？
大气中氧分子在紫外线作用下，先分解成氧原子，接着再和氧分子反应形成臭氧：
O22O
O+O2+MO3+M
式中M是一个随机的空气分子(O2、N2)或其它分子，仅起传递能量的作用。
早在1930年英国的物理学家西德尼·查普曼（SidenyChapman）首先提出了大气中臭氧的形成和分解的光化理论。该理论描述了阳光作用下，氧的各种形态间是如何相互转化的；并阐明臭氧的最高含量存在于海拔15～50km的大气层中，该层即称为臭氧层。然而，以后的测量与查普曼理论有明显的偏差，臭氧含量的计算值明显高于观测值。因此，一定存在其它的化学反应使臭氧含量减少。直至多年后，比利时的马塞尔·尼科莱特（MarcelNicolet）填补了这方面的空白，他认为由于羟基OH和HO2基团的存在，加剧了臭氧的分解。向更深入理解臭氧层化学迈出关键步骤的科学家是保罗·克鲁岑。他于1970年指出，氮的氧化物NO和NO2可以对臭氧的分解起催化作用，从而造成臭氧含量的迅速减少。
NO＋O3NO2＋O2
NO2＋ONO＋O2
O3O2+O
净结果：2O3O2
大气中氮的氧比物除了来自工业生产、汽车尾气等以外，还通过N2O分解而来，而N2O来源于地面上微生物的转化，克鲁岑证实的土壤中微生物与臭氧层厚度间的联系，是推动近年来全球性生化循环研究快速发展的动力之一。
来自超音速飞机的威胁
美国的研究者哈罗德·约翰斯通（HaroldJohnston）对氮的氧化物分解臭氧的能力给予极大的关注，并作了大量的实验研究，他于1971年指出，超音速机群和超音速运输机，飞行在海拔20km，正好是臭氧层的中心，它们所释放的氮氧化物，可能对臭氧层带来威胁。克鲁岑和约翰斯通的工作不仅在研究者间引起了激烈的争论，也是对业已取得较大成绩的大气化学，开始了全面深入的研究。
氟氯烃对臭氧层的破坏
氟氯烃（CFC）用于冰箱、空调中的致冷介质，工厂的洗涤溶剂和泡沫塑料中制造微孔的发泡剂等，由于CFC具有非常稳定的化学性质又无毒，人们普遍认为将它们排放入大气中是极为理想的。1974年马里奥·莫利纳和舍伍德·罗兰发表广为人知的论文，指出对臭氧层的破坏来自氟氯烃气体，标志臭氧化学的研究又达到一个新的水平。他们认为，当CFC逸入空气后，极缓慢地进入臭氧层，在那里受到强烈紫外线照射而分解，其中值得注意的产物是氯原子，游离的氯与臭氧发生化学反应，并破坏这些臭氧。他们预言，若按照目前人们使用CFC气体量持续不变来计算，几十年后臭氧层绝大部分将被消耗殆尽。这一结论，引起人们的极大关注，不少人对莫利纳和罗兰的计算持保留的态度，更多的人持严肃关注的态度。英国的詹姆土·拉夫劳克（JamesLovelock）制成了一种能测
量大气中极低含量有机气体的高灵敏度仪器—电子捕获检测器，利用这种仪器证实，CFC气体已扩散到遍及全球的大气中。美国的理查德·斯托拉尔斯基（RichardStolarski）和拉尔夫·西塞伦娜（RalphCicerone）也证实大气中的氯原子可象氮的氧化物那样催化分解臭氧。
南极上空的臭氧洞
莫利纳和罗兰的研究报告，使CFC的释放在70年代末到80年代初得到一定程度的控制，但直到1985年，当令人震惊的消息报导后，才将限制CFC释放问题作为国际谈判桌上的一个极为紧急的议题。那时英国的约瑟夫·法曼（JosephFarman）和他的同事们注意到南极上空臭氧的严重消耗，即“臭氧洞”的存在，臭氧的消耗量比早先按CFC效应计算的结果大得多，此时，研究者间的争论更趋激烈，这是一个气候的自然变化呢？还是人类造成的臭氧的化学分解？面对南极上空臭氧层令人惊讶的消耗速度，克鲁岑、罗兰和他们的同事们认为，这不能仅从转化过程或气相化学反应去解释，一定还存在某种可以加速臭氧分解的新机理，他们确认该机理为在平流层云雾粒子表面进行的化学反应。研究表明，南极的臭氧消耗和南极持续的极低温度有关，因低温导致水和硝酸凝聚成“极化平流层云”（PSCS)，这种云雾粒子极大地加剧了臭氧分解。这一机理导致了大气化学的一个新的分支—微粒表面“多相化学反应”的兴起。
未来的期望
基于克鲁岑、莫利纳和罗兰的杰出贡献，人们对臭氧问题有了正确、科学的理解，才达成了有关限制能破坏臭氧的气体的排放的决定，并于1987年在加拿大蒙特利尔签订。尽管在轨卫星发现，那些破坏臭氧的气体的排放量，在1988～1993年间差不多下降了50％，最近仍越来越要求严格执行蒙特利尔协定，最危险的气体将从1996年开始完全禁止排放(对发展中国家可以宽限几年，以引入不危害臭氧层的替代物)，由于可破坏臭氧的气体到达臭氧层尚需一定的时间，所以预期在未来的几年内，臭氧的消耗不会有太大的改观，不仅南极上空，北半球的上空大多也是如此。如果人们遵守有关禁令的话，臭氧层将从本世纪末和下世纪之交时逐渐弥合，然而至少要用100年时间才能完全恢复。
§16 大蒜的杀菌作用
大蒜中含有丰富的蛋白质、脂肪、糖类及维生素A、B、C等，蒜苗里还含有钙、磷、铁等成分。大蒜具有极强的杀菌力，因为蒜头里含有大蒜油，大蒜油以硫化二丙烯为主要成分，还含有微量二硫化二丙烯、二硫化三丙烯。
大蒜素遇碱、受热都会分解，所以用大蒜消炎杀菌宜使用生大蒜，不能与碱性物质一起用。
吃过大蒜嘴里产生蒜臭，可将少许茶叶放在嘴里细嚼，或在口中含一块糖，蒜臭就可减少。
§17 氮气用来干什么
空气中游离的氮气，一向被人看作是一种懒惰的气体。它似乎对什么都不感兴趣，既不帮助燃烧，也不维持生命。我国清末著名的化学启蒙者徐寿，在第一次把氮气译成中文时写成“淡气”，意思是说，它冲淡了空气中的氧气。
人们就利用氮气这种孤独的脾气来为人类服务。
很多电灯泡里都灌有氮气。因为这样可以减慢钨丝的挥发速度。在测量温度为300—500℃温度计里——水银柱上边，常装满着氮气，使水银受到高温时不会沸腾，又不会氧化。
有的博物馆，把贵重而罕有的画页、书卷保存在装满氮气的圆筒里。因为蛀虫在氮气中不能生存，也就无法捣蛋了。
近年来，我国还把粮食用巨大的塑料帐幕笼罩起来，抽走里面的空气，充进氮气。这样可以使霉菌、蛀虫无法生存，而且可以抑制粮食的呼吸作用，使粮食能够长期安全保存。这种保存粮食的新方法，叫“真空充氮贮粮。”
氮在一般情况下很孤独，不爱管人家的闲事，但在高温下，却变得像个年轻人。这一点，给炼钢厂带来了不少麻烦，炼钢的时候，钢变成了火红的钢水，在高温下，氮很容易溶解在钢水里。然而，当钢锭冷却的时候，氮气就跑出来啦，结果，在钢锭里形成一个个气泡。你想，这样蜂窝般的钢，怎样造机器呢
现在，炼钢工人往钢水里加进金属钛。钛能与氮化合变成渣——氮化钛浮在钢水上面。
氮化物很多都是非常坚硬的。像氮与硅的化合物——氮化硅非常坚硬，可以用来切削金属。
在化学工业上，氮的化合物非常重要，是炸药、氮肥、染料与硝酸工业的主角。比如氮气和氢气化合，就成为合成氨。合成氨与其他化工原料化合，就可以制成各种氮肥，如硫酸铵、硝酸铵、碳酸氢铵、尿素等。尿素又是制成塑料，合成纤维，医药品等的重要化工原料。
在大自然里，落一阵雷雨，闪一下电，一个电火花常常长达几十公里，这时候就有许多氮气在氧气里燃烧，燃烧后生成的二氧化氮溶解在水滴里，变成硝酸，落到土壤里，变成硝酸盐。就成了如珍如宝的氮肥。
据估计，每年因雷雨而落到大地怀抱里的氮肥，约有四万万吨!
§18 淡水与海水鱼
我们通常把鱼类分为两个大类，一类是淡水鱼，一类是海水鱼。我们知道海水鱼（又称咸水鱼）是生活在海洋中的，但我们思考过这样的问题吗：海水鱼可以在淡水中生活吗？
下面我们就这个间题进行一番探讨。
经过科学实验，人们了解了许多这方面的知识。
硬骨鱼类的血液渗透压和某些脊椎动物大致相同，约为海水的三分之一，但是远远高于淡水。鱼类的体表不但覆盖着一层鳞，而且皮肤上还有极为发达的粘液腺，它能分泌大量的粘波保护鱼，使水和高子几乎不能通过。作为呼吸器官的鳃，由于直接和外界接触，因此大量的水和离子是通过鳃出入的。这就经常导致淡水鱼出现水过剩和离子不足的危险，但海水鱼则恰恰相反，它们经常可能发生水不足和离子过剩的危险。
由于上面的原因，淡水鱼需要把从鳃进入体内的水分，大量地以稀尿液的形式排出体外，以便保持体内水分平衡。因此，淡水鱼基本上不喝水。此外，淡水鱼的体液中的离子，虽然可以通过渗透排至环境中，也可以从尿中排掉，但是鳃能积极地摄入Na+和CI—离子，所以即或在不能获得食物的情况下，它也能够维持体内的离子平衡。
与淡水鱼恰好相反的海水鱼，它为了不让体内的水分丧失，不仅泌尿量很少（钓为淡水鱼的十分之一），而且还可以通过饮用海水用肠道吸收的方法，来补偿不足的水分。在它们吸收水分的同时，虽然也吸收一些不需要的一价离子，但是这些离子能和从体表渗入的一价离子一起，在鳃的对抗浓度梯度（浓度梯度：如果液相中的两点间有浓度差时，当两点间的距离为△X，浓度差别为△C，则△C/△X为浓度梯度）。在具有浓度梯度的空间里，即按热力学自动进行的方向，高浓度向低浓度移动（扩散）的作用下，把Na+和CI—排到海水中去。吸进体内的两价离子（如Mg2+），大部分从肛门排走，一小部分从尿中排掉。
像前面所叙述的那样，鱼类为了在环境差别悬殊的淡水或海水中生活，它们的肾、鳃和肠道，都作为渗透压调节器官而起着重要作用。由于环境的差别，淡水鱼和海水鱼的渗透压调节器官在构造和功能上各不相同，它们都是为了适应各自的环境而进化生成的。
上面的叙述就是海水鱼为什么不能在淡水中生活的初步回答。
但是，这一个简单的回答并不能解决全部的问题。因为我们还知道，有的海水鱼能够自如地在淡水中生活，而有的淡水鱼却能在海中过活。如鳟鱼虽然是一种淡水鱼，如果使它在高盐浓度的环境中适应一个阶段后，它竟能在海水中生活，在海中繁殖，甚至可以延续到下一代。再比如，银鰕虎鱼、鲻鱼、鲈鱼、鲽鱼虽然它们都是海洋鱼类，但有时亦可上溯至江河。通常生活在半咸水，亦称咸淡水（这种水主要见于江河入海处）的鱼类，有许多既能在淡水中生活，也能在海水中生活。此外，还有出生在淡水中，然后到海水中生长再到淡水中产卵的大马哈鱼；和大马哈鱼的情况恰恰相反的鳗鲡，则是生在海中，到江河中生长，再到海中产卵。像大马哈鱼和鳗鲡这类迴游鱼类，都能在两种环境中度过生活的不同阶段。像上面这类能在盐分浓度范围很宽的环境下生存的鱼，常称“广盐性鱼类”；而金鱼、金枪鱼等只能在淡水或海水中生活的鱼类，常称为“狭盐性鱼类”。
由此可见，最初的认为海水鱼和淡水鱼的渗透压调节器官构造和功能是为适应环境而形成的互不相同的回答，并不能令人满意。看来，我们还要找到广盐性鱼类在不同生存环境中生活的生理依据，才算解决了这个问题。
广盐性鱼类为何既能在淡水中生活，又能在海水中生活呢？
原来，这是它们的渗透压调节器官能够发生功能转换之故。例如就拿鳃来说吧。淡水鱼的鳃可以摄取Na+和CI－，而海水鱼则相反，它的鳃要排除这些离子。海水鱼经常要喝海水，它的肠道在吸收水分的同时，所吸人的NaCI量，要比淡水鱼摄人的盐量高五倍到十倍。这种过量的盐与从鳃向体外排出的量有一定的关系。
海水鱼同淡水鱼相比，海水鱼鳃具有非常高的透过一价离子的能力。此外，海水鱼鳃中还含有高度发达的称为“盐细胞”的大型分泌细胞。这种细胞中的钠——钾腺苷三磷酸酶的活性很高，主动担负着排除钠离子的作用。
如果将鳗鲡转移到海水中时，它的鳃部的离子透过性很高，粗细胞也开始发达起来，钠——钾腺苷三磷酸的活性也增大，一周以后，就转变成海水鱼型的鳃。属于狭盐性鱼类的金鱼，有时也能生活在相当于海水浓度一半的水中。使它的鳃部并不出现上述变化，只是通过升高血液中盐的浓度，使之和外界相等，以适应改变了的环境而维持生存。
其次，如果将海水型的鳗鲡转移到淡水中，它的盐细胞和钠——钾腺苷三磷酸酶的活性，要经过一月以上才逐渐恢复成淡水型。可是它的鳃的离子透过性却迅速转变成淡水型。
将钠的同位素22Na。注射给海水型鳗鲡，并测定它从其鳃部的排出量，当它在海水中时，22Na的排出值很高，如果把它转移到淡水中，则排出的速度急剧下降，几小时后，鳃排出的22Na的速度已经很慢，两天以后它的离子透过性就和一个完善的淡水型鱼相同了，从而实现了盐分平衡。
狭盐性海水鱼转人淡水中时，鳃的离子透过性，不能像广盐性鱼那样充分下降，尤其是第二步降低根本观察不到。因此，鱼体内的离子丧失很快，几小时以至几天后就会死亡。此外，从海水进入淡水中的鱼类，需要迅速增大排尿量。广盐性鱼类虽然具有这种能力，但是狭盐性鱼类尿量的增加却很慢，因而更进一步加速了体液中离子浓度的降低。
鱼类在淡水中生活时，需要分泌一种脑下垂体激素——催乳激素，狭盐性鱼进入淡水中时，并不能充分分泌这种激素，这也是它们的渗透压调节器官不能进行功能转变的另外一个原因。
从上面的说明中，你明白了海水鱼不能在淡水中存活的原因了吗？
§19 弹跳冠军
你知道世界上的“弹跳冠军”吗？这个弹跳冠军，不是别人，它就是我们今天随处可见的橡胶。
就象一个橡胶压力圈，无论你怎么用力挤压它，最后它总能够回复原位，它的弹性如此之好，以至世界上再没有一种物质具有如此优良的弹性而能与之媲美，因此它又荣获了“弹性之王”的荣誉称号。
橡胶可以拉伸到原来长度的七到八倍，体力一消失，它又迅速恢复到原来的模样，我们想想看，人类已知的物质中，钢铁、铝、铜塑料……哪一种在弹性方面比得上橡胶呢？橡胶不仅有优异的弹性，还具有绝缘性、不透气性、耐腐蚀性、抗磨损性等宝贵性能，因而它成了现代工业中不可缺少的材料。
人类最早认识橡胶的是美洲最古老的居民——印第安人。一四九三年，航海家哥伦布第二次航行到美洲印度群岛的海地岛。他看到岛上的居民印第安人的儿童，一面哼着歌曲，一面合着节奏欢乐地把一个黑色的球扔来扔去。这球落到地面后，竟然会弹跳到和原来一样的高度。哥伦布大为惊讶，仔细地向印第安人打听，才知道了世界上有一种弹性非常好的物质——橡胶。
橡胶是从含有橡胶的树皮里流出来的白色树汁，印第安人把它叫做“卡乌巧乌”——意思是“树的眼泪水”。将这种树汁的水分晒干，就成了会蹦会跳的黑色橡胶球。当地居民有时把脚放在树汁里，浸上树汁，晒干后就成了不透水的鞋子，这真可称得上是胶鞋的老祖宗。
哥伦布把橡胶带回了欧洲。但是人们不知道它有什么用处。因为橡胶是在热带地区生长的，欧洲的人们都没有见过，当然更不知道它的用途了。所以橡胶只好含冤忍屈在博物馆冷落凄凉地呆了三百多年。虽然曾有人用它作为擦字迹的橡皮及雨衣制品，但是这些工作对于橡胶来讲，正好比用合金做大头针一样——大材小用。
用树汁晒干成的橡胶，叫做生橡胶。它生性娇气，稍一受热，就变得象湿面团似的，又软又粘。天气一冷，它又变得象玻璃一样又硬又脆。这就使得橡胶没有多大的实用价值，难怪它孤独地在博物馆躺了三百多年了。
直到一八三八年，美国有个叫古德意的工人发现，在生橡胶中掺入一些硫黄粉，并象揉面团一样的将它们揉和起来。再放在炉子上适当加热，生橡胶就会脱胎换骨，成了熟橡胶。熟橡胶比生橡胶弹性更好，无论严冬、酷暑，它又都能保持柔软和弹性，既不发粘又不变脆。
为什么生橡胶进行硫化处理以后，它的本领会突然增大那么多呢？
原来，在生橡胶中，有很多分子量大的橡胶分子，它们的分子量为几十万到几百万。橡胶分子里的碳原子一个连着一个，好象一条长长的碳原子链条，长度是直径的五万倍。可以这样设想：一根长度为直径的五万倍的线，放在那里，必然会卷曲而且纠缠在一起。当受到外力作用时，它就会伸长，外力去掉后，它又恢复原状。这就是橡胶恢复弹性的原因。
但是，生橡胶的“线型结构”有很大的缺点。一受热，橡胶分子的运动加剧，各自散开流动，橡胶就发粘变软；一遇冷，分子运动呆滞，互相挤成一团，橡胶就发硬变脆。
当生橡胶中掺入硫黄粉并加热以后，硫在橡胶分子之间搭起了“硫桥”，使原来象一团乱麻似的结构，变得象编结好的毛线衣一样，具有一定的形状，强度大大提高，受热遇冷，不粘不硬，更加富有弹性。从此默默无闻的橡胶走出了博物馆，到现代文明的天地里大显身手。
§20 蛋白质的另一秘密
我们前面已经知道了，蛋白质是对生物体生命的形成起着决定性的作用，而且在生命这架复杂的“机器”的正常运转中也起着至关重要的作用。但是蛋白质的用途却远不止于此，它的另一秘密就是它还在人类的工农业生产和医药生产有着广泛而重要的用途。
我们知道，动物的丝、毛（内含角质蛋白）是纺织工业的重要原料，而牛皮、猪皮、羊皮经鞣制后可成为柔软、富有弹性的皮革。今天我们身上穿的羊毛，驼绒的衣服，脚上穿的锃亮柔软的皮鞋说起来都是蛋白质的功劳呢！还有动物胶也是蛋白质，它是用动物的皮和骨熬制成的，广泛用作木材的胶粘剂。无色透明的动物胶叫做白明胶，它是制造电影胶片、照相底片的主要原材料。蛋白质在生物医学上的运用就更多了，由蛋白质制成的各种生物制剂如氨基酸、胎盘球蛋白、血清蛋白、水解蛋白和酶（如胰蛋白酶、胃蛋白酶）等都是重要的医药原料。蛋白质还可制取蛋白粘胶纤维。下面我们简单介绍一下一些蛋白生物制剂的作用。
猪毛是一种重要的加工原料，它是一种角质蛋白质，不溶于水，但能被酸、碱等分解，生成胱氨酸和其它多种氨基酸。
猪毛＋浓盐酸胱氨酸＋其它氨基酸
现在，人们已很重视对猪毛、人发的收集，用它来制取胱氨酸等产品。制得的胱氨酸有促进机体细胞氧化和还原的功能，以及增加白血球和阻止病原菌发育等作用。它在医疗制药中被广泛用于治疗各种脱发症，也用于痢疾、伤寒、流感等急性传染病，以及气喘、神经痛、湿疹和各种中毒疾患等。
蛋白质生物制剂是今天医学上有着重要用途的药剂。现在有大量的口服水解蛋白就是属于这一类。口服水解蛋白含有各种人体所必需的各种氨基酸，它能在肠道中被直接吸收，对于缺乏蛋白质所引起的肌体消耗和机能不全的患者能迅速有效地得到氨基酸补充。在临床医学中被广泛用于治疗营养不良、重病后体亏、妊娠及产后虚弱等。水解蛋白主要以动物的血纤维（也可用鸡毛、鸭毛等）为原料来制取。
蛋白生物制剂的重要的另外一类是蛋白酶的制取，如胰蛋白酶。酶是一种高效的生物催化剂，不同的酶具有不同的作用，如蛋白酶只能催化蛋白质的分解反应，不能催化淀粉的分解反应。由于酶是蛋白质，因此易受温度和ＰＨ的影响，人体中的大多数酶，在３７℃左右和近乎中性的环境下具有最大的作用。人类目前已发现的酶有一千多种，胰蛋白酶就是其中的一种，它主要存在于高等动物的胰脏中，能消化蛋白质，在医药上用于制取消化药（它主要从牛、猪、羊的胰脏中提取）。
现代医学的发展已经从蛋白质及蛋白生物制剂的发展中看到了前景，现代基因技术以及分子生物学的发展必将为人类带来一个健康的未来。
§21 刀法火候有讲究
你参观过烹饪表演吗？
厨师操刀，把整块的瘦肉飞快地切成丝，多长、多宽、多厚，都有一定的分寸，均匀、整齐。这是厨师在表演刀功。不同的菜，块是块，丝是丝，片是片，斜刀，连花，讲究可大哩。再看在炉灶上，厨师掌握火候，争分夺秒，几翻、几颠、几铲，都恰到好处。烧、煮、爆、炒，各是各味。该“嫩”的真嫩，该“酥”的酥透，该“脆”的松脆。
“不到火候不揭锅”，烹饪里的“火候”多重要。
难道这里面也有化学道理吗？
我们生活中都有这样的经验：一块冰糖在水里溶解的速度比一匙绵白糖慢得多。如果预先把冰糖研磨成粉末，再溶解就快得多了。大人炒菜，从来也不加入大颗粒的粗盐，而用粉盐。
糖呵，盐呵，这些物质化整为零后，和水接触的表面积大大增加。一个正立方体交叉切三刀，变成八个小立方体，表面积是原先的二倍；切六刀（每面切二刀），化为二十七个更小的立方体，表面积是原先的三倍。
蔬菜和肉切成细丝，增大了和水接触的表面，营养物质容易溶解到水里去，一些化学变化也容易进行。炒肉片比炖大块的猪肉快，也是因为表面积增大，受热机会多的缘故。化学反应的速度和物质互相接触的表面积大小有密切的关系。物质不接触，怎么可能起化学变化呢？我国的炒菜，讲究火候。火候主要指控制火力的大小，掌握加热时间的长短和时机，说到底，也就是控制温度。温度也是化学变化的重要条件。同样一匙白糖，在凉水里不如在开水里溶解得快。面条只有在开水锅里才能煮熟，在温热水里是煮不熟的。提高温度往往会加快溶解和化学变化的速度。烧一锅水，水的温度会逐渐上升，在一个大气压下，水开的时候，温度是100 C可不断加热，不论火力多么大，温度不再升高，直到快烧于的时候，水的温度仍然是100°C。在炖肉的时候，烧开以后，改用文火，就可以维持沸腾的温度。性急用大火，并不能使肉提前炖熟。可是，采用高压锅，水的温度可以升高到120 C以上，炖熟一锅肉，所需要的时间就可以大大缩短。
油锅的温度可以达到二三百度，用铁锅烙饼，温度可达三四百度。在青藏高原旅行，在高山上烧开水，温度升到八九十度，水就沸腾了，温度当然也就不再升高了，所以煮不熟面条和米饭。这时候，炸油饼、做烙饼还是可以的。要吃米饭，就必须使用高压锅了。
火候还和什么有关呢？
以炒肉为例。肌肉里面主要是蛋白质，加热就是使其中的蛋白质变性，使原来的空间构型破坏。对我们来说就是炒熟了。但未必美味！其香味主要是其中的肽键断裂，有氨基酸生成。如果用火过狠，完了，氨基酸又焦化了，你就吃进“木炭”了。
§22 灯泡里面怎么变黑了
新买来的灯泡，总是光亮透明的，但是用很长时间以后，我们就可以看到灯泡玻璃里面，往往会出现一层黑影。灯泡发黑了，不但影响它的亮度，而且灯泡的寿命也不长久了！
你小心拿着一个电灯泡来瞧瞧，在它的肚子里盘着一圈很细的钨丝。当你打开电灯开关电流通过细细的钨丝时，就会受到很大的电阻，因而发生了高热，把钨丝炽热得发白，就射出了耀眼的光芒。
钨是金属中的“硬汉”，也是最难熔化的金属，它的熔点高达3380℃。但是，在使钨丝达到白炽程度的高温下，钨丝的表面有一小部分开始变成蒸气挥发出去，遇到了比较冷的灯泡玻璃后，就凝结在玻璃上，日子一久，电灯泡的“脸”就“抹”上黑了。灯泡一发黑，就表示它已经到了“风烛残年”。因为钨丝愈挥发愈细，愈细电阻愈大，电阻愈大就使得通过电流时产生的温度愈高，也愈促进它的挥发，等到钨丝细得维持不住时，电灯泡也就一命呜呼了。
为了阻止钨丝的挥发，灯泡厂在制作灯泡时往往要充入一些氮气或其他惰性气体，把钨丝团团围住，不让钨的蒸气随便跑出来，这样充了气的灯炮不容易发黑，也比较耐用些。
钨丝不仅能作为电灯泡的丝，而且能作为无线电电子管的管芯。火箭、导弹和宇宙飞船上所用的耐高温部件，许多是用钨或钨合金做的。
在现代科技日新月异的今天，人们利用钨的熔点特别高这一点，对钨的运用越来越广泛。
§23 地球上的氧气能不能用完
每天，地球上不论是人、动物、庄稼还是烟囱都在吸收氧气，吐出二氧化碳。就拿一个成年人来说，每天大约要呼出400升的二氧化碳。长此以往，氧气岂不会被用光，世界岂不会成了二氧化碳的世界 在1898年，英国物理学家凯尔文十分忧虑地说：“随着工业的发达与人口增多，500年以后，地球上所有的氧气将被用光，人类将趋于灭亡!”
这真是杞人忧天！因为凯尔文只看到问题的一个方面——消耗氧气、生成二氧化碳的一面，却没有看到问题的另一面——生成氧气、消耗二氧化碳的方面。瑞士的科学家谢尼伯曾经做过这样的一个实验，他采集了一些植物的绿叶，浸在水里，放到阳光底下，很快的，叶子不断地吐出一个个小气泡，谢尼伯用一只试管收集了这些气体。这些气体是什么呢 当谢尼伯把一块点着火的木条扔进试管时，木条猛烈地燃烧，射出耀眼的光芒——这就是氧气，因为氧气能够帮助燃烧。
按着，谢尔伯又往水里通进二氧化碳。他发现，通进的二氧化碳越多，那么绿叶排出的氧气越多。谢尼伯得出了
这样的结论：“在阳光的作用下，植物靠着二氧化碳营养，而排出氧气。”
原来，地球上那浩渤的林海、草原、庄稼，隐藏着这样一个秘密：在阳光底下，植物的绿叶会吸收空气中的二氧化碳，与从根部运来的水分，养料化合变成淀粉、葡萄糖等，同时放出氧气，这叫做“光合作用”。据计算，三棵大桉树每天所吸收的二氧化碳，约等于一个人每天所吐出的二氧化碳。
每年，全世界的绿色植物，从空气中大约要吸收几百亿吨的二氧化碳!还有一只看不见的手，在从空气中攫取二氧化碳和水的作用下，变成可以溶解的酸式碳酸钙，然后经雨水冲洗，从江河移到海洋，当它与石灰化合或受热分解时，就变成碳酸钙沉移海底，形成新的岩石。每年，由于风化而消耗掉的二氧化碳，大约达40—70亿吨。
世界，永远不会变成二氧化碳的世界。据测定，几百年以来，大气中二氧化碳的含量只不过是略有增加。二氧化
碳还有这么个怪脾气，它能使太阳的热辐射线自由地射到地球上来，但却强烈地阻止地球的反射。这样，如果大气中的二氧化碳越少，地面上的平均温度就越低。如果大气中二氧化碳的含量增加一倍，那地球表面的平均温度将比现在升高4℃。
§24 地球上最多的金属——铝
许多人常常以为铁是地壳中最多的金属。其实，地壳中最多的金属是铝，其次才是铁。铝占整个地壳总重量的７.４５％，差不多比铁多一倍！地球上到处都有铝的化合物，像最普通的泥土中，就含有许多氧化铝。
说了这么多，铝到底是一种什么样的金属呢？
铝是一种银白色的轻金属，纯净的铝很软，可以压成很薄的箔，现在包糖果、香烟的“银纸”，其实大都是铝箔。
在生活中，我们到处都可以看到铝的“影子”。我们平常使用的硬币，是铝做的；在厨房里，我们还可以看到铝锅、铝盆、铝勺……然而，在一百多年前，铝却被认为是一种希罕的贵金属，价格比黄金还贵，甚至还被列为“稀有金属”之一。
真是怪事，铝怎么比金子还贵？
这件事说起来也不奇怪。因为铝的价值贵贱，完全取决于炼铝工业的水平。在一百多年前，人们是用钠还原法来制造铝的，当时钠的价格十分昂贵，所以铝的价格就更加贵了。
据说有一次法国皇帝拿破仑三世举行了一次宫廷宴会，来宾都用金碗喝酒，唯独皇帝一人在用铝碗，来宾都对皇帝的铝碗羡慕不已。
然而到了十九世纪末，人们发明了大量生产铝的方法，这时铝的价格一下子跌了许多，人们才开始普遍使用铝制产品。
将来的人造小月亮
月亮也可以用人工制造吗？
是的。月亮本身不会发光，但它能把太阳光反射到地球上来，所以在晚上我们看见月亮是亮的。如果人类能制造出一个非常巨大的圆盘，把它放在天空，那就会是一个人造小月亮。
那么用什么东西来制造这个圆盘呢？
重要的是这种东西要有良好的反射光线的能力，要不然，圆盘制好后也只是一件废物。
铝能够满足这个要求。铝的反射能力比银还强，它常被用来制作高质量的反射镜。只要人们制作一个面积达几十平方公里的巨大的反射镜，并在镜面镀一层铝，把它发射到天空，人造小月亮做成了。
通过它把太阳光反射给地球，可以使地面上夜晚的亮度为农历十五晚上月亮的１０～１００倍，人们到时可以不用照明灯，直接在室外读书写字、娱乐和工作。
为什么很多厨具是铝的
在厨房里我们经常可以看到很多铝制的东西，比如铝锅啦，铝盆啦，铝勺啦，等等，为什么不用其他金属来制作这些东西呢？
这是因为铝制品很耐用。铝本来是银白色的，可是铝制品用不了多久，表面就变得白蒙蒙的，这是什么缘故呢？原来铝生锈了，铝的表面与空气中的氧发生反应，生成了一层薄薄的氧化铝，这层氧化铝别看很薄，却“天衣无缝”，它紧紧地贴在铝的表面，防止里面的铝继续和氧反应。这层氧化铝不怕水浸，不怕火烧，很难锈蚀。对于里面的铝来说，它是一件十分耐用的“外套”。
如果换用金属铁，这些东西的寿命就会大大缩短。有人会问，金属铁不是也有一层“外衣”吗，怎么会用不久呢？
原来，金属铁的“外衣”和铝的不一样。铝的“外衣”很细密，空气呀，水呀都钻不进去，而铁的“外衣”却布满了小孔，空气和水很容易就钻了进去，所以铁制品会一直生锈下去，直到整个东西变成了废品。
然而，在厨房里我们也会看到一些铁制的东西，这又怎么解释呢？
说来也很简单，这些东西已经不是纯粹的铁制品了，人们往铁中加入了一些其它的金属，使得铁不会在空气中生锈，所以就可以用它来制造东西。但是这样一来，这些东西比铝制品要贵好多，因而在生活中人们用的很多厨具是铝的。
有趣的实验
在含有少量泥沙的水中，如果加入三价铝离子，过一会儿，你就会看到一个有趣的现象：很多白色的小圆球纷纷沉落水底。
这是怎么回事？
如果你把其中的一个小圆球放在“放大镜”下，还会发现这竟是一个微型的“汤元”呢！
你看，中间是“馅”——一颗小泥砂；外面是“皮”，白色的皮，多怪呀！
原来，这是三价铝离子水解造成的：三价铝离子与水中的氢氧根离子结合，最终成为氢氧化铝——一种白色的沉淀。由于有泥砂颗粒，氢氧化铝遇到它们后就紧密地结合在上边，并且越结越大，最后由于重力的作用，沉落到水底。
§25 碘化合物与人体健康
碘化钾、碘化钠、碘酸盐等含碘化合物,在实验室中是重要试剂;在食品和医疗上,它们又是重要的养分和药剂,对于维护人体健康起着重要的作用。
碘是人体内的一种必需微量元素,是甲状腺激素的重要组成成分。正常人体内共含碘15mg～20mg,其中70%～80%浓集在甲状腺内。人体内的碘以化合物的形式存在,其主要生理作用通过形成甲状腺激素而发生。因此,甲状腺素所具有的生理作用和重要机能,均与碘有直接关系。
人体含碘量与环境(土壤、水)及食物含碘有关,直接受每日碘摄入量的影响。摄入量过少,会使体内含碘量减少。食物和水中的碘大多是无机碘化合物,极易被胃肠道吸收。人体一般每日摄入0.1mg～0.2mg就可满足需要。正常情况下,通过食物、饮水及呼吸空气即可摄入所需的微量碘。但一些地区由于种种原因水质、地质中缺碘,食物含碘也少,造成人体摄碘量不足。
人体缺乏碘可导致一系列生化紊乱及生理功能异常,如引起地方性甲状腺肿,导致婴、幼儿生长发育停滞、智力低下等。
全国约有四亿人缺碘。长期以来,人们对甲状腺肿等碘缺乏病的发生与预防进行了大量研究,世界卫生组织对此给予了相当的重视,各国政府也采取了一些措施,如:提供含碘(碘的化合物)食盐和其他食品(如高碘蛋),井水加碘,食用含碘丰富的海产品等,其中以含碘食盐最为方便有效。1990年世界儿童首脑会议制定了“2000年全球消灭碘缺乏病”的目标,1991年3月我国政府向国际社会做出庄严承诺：2000年在中国大陆消除碘缺乏病。
值得注意的是,人体摄入过多的碘也是有害的,是否需要在正常膳食之外特意“补碘”,要经过正规体检,听取医生的建议,切不可盲目“补碘”。
碘缺乏对不同生命阶段的影响
年龄组 胎儿 婴儿 儿童及青少年 成人
碘缺乏障碍 流产、死胎、先天畸型、出生死亡率和新生儿死亡率上升、呆小病、智力缺陷及胎儿甲状腺功能低下 婴儿甲状腺功能低下、婴儿甲状腺肿 青少年甲状腺低下、甲状腺肿、精神功能受损、发育迟缓、呆小病 甲状腺肿及其迸发症、甲状腺功能低下、精神功能受损
§26 碘与甲状腺肿
成人体内含碘总量约20-50mg，其中约20%存在于甲状腺中，因其聚碘能力强，其碘浓度可比血浆高25倍甚至更高，血浆中的碘主要为蛋白质结合碘。
碘的功能是参与甲状腺素的合成并调节机体的代谢。它主要促进幼小动物的生长、发育和调节基础代谢，特别是通过对能量代谢、蛋白质、脂肪、糖类营养素的代谢等影响个体体力与智力的发展，以及神经、肌肉组织等的活动。机体缺碘可产生甲状腺肿（颈部甲状腺肥大），幼儿缺碘还可引起先天性心理和生理变化，导致呆小症。
海产品是含碘最丰富的食物资源，如海带、紫菜、鱼肝、海参、龙虾等。但是必须注意无论碘摄入量过多或过少均会导致甲状腺肿。每日膳食中碘的供给标准：儿童1-6岁为70ug、7—12岁为120ug，成人150ug，孕妇、乳母要高。
§27 碘与指纹破案
在电影中常常看到公安人员利用指纹破案的情节。其实，只要我们在一张白纸上面用手指按一下，然后把纸上手指按过的地方对准装有少量碘的试管口，并用酒精灯加热试管底部。等到试管中升华的紫色碘蒸气与纸接触之后，按在纸上的平常看不出来的指纹就会渐渐地显示出来，并可以得到一个十分明显的棕色指纹。如果把这张白纸收藏起来，数月之后再做上面的实验，仍能将隐藏在纸面上的指纹显示出来。
这是因为，每个人的指纹并不完全相同，而手指上总含有油脂、矿物油和汗水等。当用手指入纸上面按的时候，指纹上的油脂、矿物油和汗水就会留在纸面上，只不过是人的眼睛看不出来罢了。而纯净的碘是一种紫黑色的晶体，并有金属光泽。有趣的是，绝大多数物质在加热时，一般都有固态、液态和气态的三态变化。而碘却一反常态，在加热是能够不经过液态直接变成蒸气。象碘这类固体物质直接气化的现象，人们称之为升化华。同时碘还有易溶于有机溶剂的特性。由于指纹含有油脂、汗水等有机溶剂，当碘蒸气上升遇到这些有机溶剂时，就会溶解其中，因此指纹也就显示出来了。
§28 点“石”成金从梦幻到现实
金，俗称黄金，在化学元素家族中“排行”79，密度19.3克／立方厘米（20℃），熔点1063℃，沸点2600℃，与银、铜、铁、锡等同是历史上最早发现的元素，但黄金以它美丽的光泽，优异的性能和稀缺的资源却被人类视为“尊贵”之物，特别是几千年来用它作为货币（现今仍是国际上公认的硬通货）和饰品，倍受人们的青睐。黄金的拥有量一直是衡量一个国家、一个民族、一个社会集团、一个家庭物质财富的标志，佩戴黄金首饰古往今来是生活中的一种时髦。也正因为如此，人类在黄金舞台上曾上演了无数可悲可叹的闹剧。
从古代开始，人类就从淘金者的艰难与黄金的价值中，梦想着用人工方法制造黄金。在古希腊神话中，传说有一位叫做梅达斯的国王得到了一种神奇的东西，任何其它物品一经与此接触就立即转变成黄金。这就是连小孩子都知道的“点石成金”的故事。当然，这仅是一种美好的愿望，在我国古代，有许多炼丹家们曾从事炼金术的研究，他们企图通过化学方法将那些随处可见的贱金属变成黄金，但最终以徒劳而告终。
从炼金术土的黄金梦破灭到本世纪初这一千多年的时间里，人们逐渐地确信，黄金不可能人工制造，它只能从自然界里获取。然邢而，本世纪初，元素放射性的相继发现，以及原子内部结构的揭秘，打破了这一观念。科学家认为人工制造黄金是完全有可能的。
我们知道各种元素的差别在于它们的原子中质子、中子和电子的数目不同，特别是原子中质子的数目不同。如果用人工的方法能够改变原子核中质子的数目，就可以把一种元素变成另一种元素。这就是说，只要能从序号大于79的某种元素的原子中取掉一些质子，或给序号小于79的元素的原子中增添一些质子，使它们的质于数为79的话，就可以把这些非79号元素转变成了79号元素金。但是给原子增减质子并不像给一个容器装取豆子那样的简单。原子核十分的“坚固”，要破坏它需要十分巨大的能量。据计算，从原子核内取出一个质子所需的能量比把一个分子破裂成原子所需要的能量要高出一百万倍。因而，在化学反应过程中，原子核总是“安然无恙”，利用任何化学手段及普通的物理方法（比如升温）只能导致原子的重新组合或分子破裂成原子，这就是炼金术士制造不出黄金的根本原因。要实现原子间的嬗变，必须在特殊装置中，利用核反应来完成。
现代科学技术已证明，在巨型粒子加速器中，用超高速的质子、中子、氘核、粒子等“粒子炮弹”去轰击原子，原子可被击破，其后，质子、中子和电子便可以重新组合成新的原子。
不出科学家所料，1941年，人类数千年来的“人造黄金”梦终于变成了现实。美国哈佛大学的班布里奇博士及其助手，利用“慢中子技术”成功地将比金原子序数大1的汞变成了金。1980年，美国劳伦斯伯克利研究所的研究人员、又一次把83号元素铋转变成了金。他们把铋置入高能加速器中，用近乎光速的粒子去轰击铋的原子核，结果4个质子破核而出，剩下了79个质于，铋原子的结构便发生了相应的突变，一跃而成为金原子。用类似的方法，他们把82号元素铅也变成了金。
遗憾的是，黄金目前只能用这样的人工方法制造，且只能在极少数拥有高科技的实验室里进行。可以想象，用此法来获得黄金无疑是“得不偿失”。但人类能人工制造黄金这件算本身比金子值钱得多。我们相信，随着高科技的发展，总有一天人们能够建立一个经济上高度可行的系统，使黄金能由廉价金属方便的制造出来，可是到那时，或许黄金会由“贵族”沦为“庶民”了。
§29 点石成金
秦始皇幻想帝位永在，龙体长存，日思长生药，夜作金银梦。于是各路仙家大炼金丹，他们深居简出于山野之中，过着超脱尘世的神仙般生活。炼丹家以丹砂（硫化汞）、雄黄（硫化砷）等为原料，开炉熔炼。企图制得仙丹，再点石成金，服用仙丹或以金银为皿，均使人永不老死。西文洋人也仿效于暗室或洞穴，单身寡居致力于炼金术。一两千年过去了，死于仙丹不乏其人，点石成金出终成泡影。金丹太徒劳无功而销声匿迹。中外古代炼金术士毕生从事化学实验，为何中一事无成？乃因其违背科学规律。他们梦想用升华等简单立法改变贱金属的性质，把铅、铜、铁、汞变成贵重的金银。殊不知用一般化学立法是不能改变元素的性质的。化学元素是具有相同核电荷数的同种原子的总称，而原子是经学变化中的最小微粒。在化学反应里分子可以分成原子，原子却不能再分。随着科学的发展，今天“点石成金”已经实现。1919处英国卢瑟福用α粒子轰击氮元素使氮变成了氧。1941年科学家用原子加速器把汞变成了黄金－人造黄金镄（一百号元素）。1980处美国科学家又用氖和碳原子高速轰击铋金属靶，得到了针尖大的微量金。金丹术士得知今人之丰功伟绩，在天之灵出会自觉羞愧的。
§30 典型的半导体——硒
硒是自然界中分布很广的一种元素，据估计，地壳中的硒储量比锑、银、汞等大几倍到几十倍，比金子加上所有铂族元素的总合差不多还要大一百倍。它和锗、硅的性能相似，是一种典型的半导体，在工业生产中有很大的贡献。
红泥中的秘密
硒是在１８１７年由瑞典化学家贝采里乌斯发现的。当时他正在研究一种生产硫酸的方法，一次他偶然发现在焙烧一种黄铜矿时，铅室的墙上沉积出一层红色的残泥。
这一奇特的现象，引起了他的兴趣。他决定弄清楚红泥的秘密。
当他把这种红泥加热时，十分意外地闻到了一股腐烂的萝卜臭味，他以为这就是硫，心里十分高兴。他推想这种黄铜矿一定是碲的新矿源，于是就收集了许多红泥，想从中提炼出碲来，可是竹篮打水一场空，他连碲的影子也没见到。
不过，他得到了一种莫名其妙的物质，它的化学性质跟碲十分相似，经过多次实验之后，贝来里乌斯认为这是一种新元素，于是他仿照硫（拉丁文原意是地球）给它起名叫硒（拉丁文意思是月亮）。
福音？祸星？
相传，唐玄宗的女儿永乐公主年幼时体弱多病，十四岁时还是一个赢弱礁悴的丑丫头。在她十五岁那年，爆发了“安史之乱”，永乐公主随皇帝出逃，流落到陕酉沙苑一带。从此小公主便以当地产的蒺藜子为茶。
不料，她渐渐病退，两三年后竟变得婀娜娇美，楚楚动人。对此，永乐公主深知自己是得益于蒺藜子。“安史之乱”平定后，永乐公主回宫时便随身带了一些蒺藜子，并把它送给皇兄肃宗皇帝饮用，几十天后肃宗感到自己耳更聪，目更明，精力倍增。从此，蒺藜子被视为灵丹妙药而名扬天下。
蒺藜子的神奇功效，对古人来说当然是秘不可知的。现代科学揭开了它的谜底，原来蒺藜子中含有许多种人体必需的微量元素，尤其是硒的含量相对较为丰富，现代医学已经证明，硒具有抗癌、防治心肌病、抗衰老等作用，对人体健康十分重要。
无巧不成书，在台湾某地有一个少年，他的视力竟达到了４.０的极限程度，人们公认他是现代的“千里眼”。
原来他自幼就喜欢生食鱼眼，而鱼眼中含有丰富的硒，硒在人体内形成的有机物能够消除对眼睛有害的物质，此外，瞳孔的收缩和眼睛的活动也离不开硒的作用。
看到这里，也许你们会认为硒是人体健康的福音。让我们再看下面的故事。
在１９８６年的一天，新疆某个牧场上的牧民在长着茂盛紫云英的沙地上放牧着五十匹良马，不料祸从天降，不到两小时内就有三十五匹马突然死亡。牧马人被当作毒杀群马的凶手拘留了起来。
然而奇怪的是，解剖分析时找不到马群死亡的原因，只是发现死马胃中有一些尚末消化的紫云英。而紫云英本身并无毒呀！后来，经过更严格的科学分析，人们这才发现，死马胃中的紫云英含有浓度异常高的硒。紫云英从生长它的土壤里吸收了大量的硒而变成了毒草。马群原来是硒毒死的。
在北美洲，有一个叫做“鬼谷”的地方，这里土壤肥沃，气候适宜，草木茂盛，是一个美丽富饶的好地方。传说当印第安人发现这片土地后，就纷纷搬到了这里。可是，没过多久，住在这里的人都莫名其妙地死去了，于是他们就把这儿称为“鬼谷”。多年以后，欧洲来的殖民者也看上了这片土地，也移居到了这里，然而，灾难再一次降临了，许多人无缘无故地死去了，幸存下来的人恐惧地迁居到了其他地方。
后来，科学家们经过仔细地分析研究后发现，原来这里的土壤中含有大量的硒，通过饮水、食物等途径进入了人体，从而使生活在这里的人因慢性中毒而死亡。
硒，究竟是福音还是祸星，最终还是科学为它作了一分为二的正确评判。
硒是生物体必需的数十种微量元素之一，生物体中只要缺乏其中任何一种元素，就会处于不正常的生理状态，影响它的生长和发育。而生物体中某种元素过量时，则不论该元素在适量时对生物多么重要，它也会对生物体产生毒害，甚至危及它的生命。
以硒为例，人体中含有适量的硒大有益处，如果硒的含量太低，就会导致肝坏死和心肌病等，而当其含量过高时，又会使人中毒以至死亡。
§31 电气工业的主角——铜
纯净的铜是紫红色的金属，人们常把它叫做“红铜”。纯铜有很高的延展性。打个比方说，像一滴水那么大小的纯铜，可以拉成长达两公里的细丝，可以压制比床还大的几乎透明的铜箔，如果你吹一口气，它就能飘起来。
纯铜最可贵的性质是导电性能特别好，在所有金属中只比银差一点，但铜比银便宜得多，因而成了电气工业的“主角”。
在工业上到处需要铜和铜的合金。因为有许多机器的零件，不能用铁而要用铜和铜的合金来制造。
一台火车头需铜５００公斤
一台拖拉机需铜３１公斤
一辆载重汽车需铜２１公斤
一架一万绽纺纱机需铜４４０公斤
一百万发子弹需铜１４吨
在大自然中，常见的铜矿石是孔雀石。目前世界上产铜较多的国家是赞比亚和智利。天然的纯铜，在大自然中并不多，迄今为止，人们发现最重的一块铜为４２０吨。
“倔脾气”的铜
铜是电气工业的主角，全世界每年生产出来的铜，有一半是用在电气工业上。
可是铜有一个“倔脾气”，它不能“忍受”自己的身体中混进杂质。哪怕是混进了很少很少的杂质，它也会“消极怠工”。本来，它的导电本领在金属中除银之外是最好的，可是，一旦混进了一些磷、砷、铝、氧等杂质，它的本领就大大降低了。铜还有很好的延展性，十分容易进行加工，可要是混进了一些铅、锑、铋后，铜就变得很脆，很难加工。只有当人们把它身体中的各种杂质都“赶”出去后，它才会高高兴兴地把自己的“看家本领”使出来，为我们人类服务。
人们又是怎样把铜中的杂质“赶”出去的呢？
在工业上常用的是电解法。把不纯的铜作为正极，纯铜作为负极，把硫酸铜溶液作为电解液。通上电流后，正极上不纯的铜逐渐熔解，纯铜就逐渐沉淀在阴极上，这样炼制的铜，在一万个铜原子只有一个杂质原子。
得病的葡萄树
硫酸铜是一种重要的铜的化合物，它是天蓝色的晶体，能够杀菌。在农业上，人们常把硫酸铜跟石灰粉按一定比例混和起来，这种混和药液，叫做“波尔多液”。
关于波尔多液的发现，还有下面的一段小故事。
在１８７８年时，欧洲流行一种葡萄霜霉病，这种病十分厉害，许多葡萄园都颗粒无收。但在法国的波尔多城附近却发生了一件怪事情：有一家葡萄园中的葡萄树都生了病，可靠近马路两边的葡萄树，却平安无事。
这个现象引起了波尔多大学教授米拉特的兴趣，他特地去拜访了葡萄园的园工。
园工们笑着告诉他：马路两旁的葡萄，常常被一些贪吃的行人摘掉。为了防止行人偷吃葡萄，他们就往这些树上喷了一些石灰水，又喷了一些硫酸铜。这样之后，葡萄树就像蓝白相间的金钱豹一样，行人见了，以为树害了什么病，就不敢再吃树上的葡萄了。
于是米拉特根据这个线索钻研下去，经过几年持续不断的努力，终于在１８８５年制成了波尔多液，它有很强的杀菌能力，能杀死许多庄稼的敌人。
由于这种混和液是在波尔多城发现的，并且从１８８５年起就在波尔多城普遍使用，所以人们就把它起名叫“波尔多液”。
除了用来制造波尔多液之外，硫酸铜还有许多其他的用途。比如人们在游泳池中放人一些硫酸铜，可以杀死水中的各种病菌，在电解时，人们常用硫酸铜来作电解液。
在化学上，还可以用硫酸铜来鉴别有机溶液中是否含水。例如，判断酒精是否含水，只需往酒精中放进一些无水硫酸铜，如果硫酸铜变蓝了，就说明这酒精中含水。原来，含结晶水的硫酸铜是蓝色的，而无水硫酸铜则是白色的粉末。当无水硫酸铜碰到水时，它会“急不可耐”地和水结合在一起，形成硫酸铜晶体，所以会显出蓝色。
金属“浆糊”
浆糊是一秤常用的东西，比方说，书破了，用浆糊一粘，就又好了，要是作业本掉了页，抹一些浆糊，也可以粘上去。这种浆糊一般都是用淀粉做的，只能用来粘书。如果你拿来两块铁片，它是怎么也粘不到一块去的。
可是，还有一种奇妙的金属“浆糊”，它能把两块金属粘在一起。不信你看，在铁片表面涂上这种“浆糊”，然后把它们压紧，过上两三天后，两块铁片就紧紧地粘在一起了。
这种奇妙的“浆糊”是怎么做成的呢？
人们先把磷酸和氢氧化铝混合加热，它们就变成了粘稠的液体，然后倒人氧化铜的粉末中，不断搅伴，就制成了黑色的金属“浆糊”。
这种“浆糊”的粘合力十分惊人，它不但可以把两块金属粘在一起，还可以把陶瓷粘在一起，甚至还能把金属和陶瓷粘到一起。
过去，车床刀具上的刀刃——硬质合金，是用焊接的方法焊上去的，焊接时温度很高，往往会降低刀具的硬度，缩短使用寿命。而如果改用这种金属“浆糊”，不用加热就能牢牢地粘合在一起，可以把刀具的使用寿命延长一倍。
而且，这种金属“浆糊”的主要原料是氧化铜。成本十分低廉，只有铜焊成本的十分之一，这真是既省事又省料的好东西。
§32 电视机里的“警卫员”
学习之余，电视机是我们的好朋友。
电视机的核心是显象管，它展开的荧光屏幕常常吸引着我们目不转晴地观看。这显象管里，是真空的世界。显象管的工作状态和寿命同它的真空程度密切相关。尽管在封熔显象管的抽气口以前，内部已经达到高度真空了。但是，电视机在工作的时候，管子内壁的玻璃表面、灯丝和电极还会散发第六章 化学与健康
§1 苯丙醇胺导致中风
美国政府的科学家说,几十种常用的非处方减肥药和感冒药中含有的一种成分,也许是导致50岁以下的人出现出血性中风的原因.美国每年有几百例这样的病例.
美国食品和药物管理局的科技顾问投票决定,苯丙醇胺(PPA)不能被定为“安全类”药物。在没有医生处方的情况下出售的药物必须是“安全类”药物.
食品和药物管理局已在考虑,禁止以非处方药的形式出售苯丙醇胺.该顾问小组13i票赞成;o票反对和1票弃权的表决结果,虽:然不能直接导致禁止把该药当俐陆方药出j售,但却增加了这种可能性.食品和药物营运!局的决策不受这些顾问表决结果的约束,但;通常会昕从顾问的意见.
食品和药物管理局和研究这一问题的耶鲁大学的研究人员说,对服用苯丙醇胺的普通节食者或感冒患者来说,出现中风的危险是很小的.美国每年销售的苯丙醇胺高达;60亿份剂.而患出血性中凤的年轻人十分罕见。
这项研究发现,在两种情况下苯丙醇胺会增加年轻妇女中风的危险:在服用含苯丙醇胺食欲抑剂之后的3天内,或在因为任何原因第一次服用了苯丙醇胺后的3天内.人们,每天服用超过75毫克的较大剂量苯丙醇胺时，出现中风的危险性最大-节食者大多采用这样的剂量.而且第一次服用苯丙醇胺有时会在短时间内使血压升高,而当身体适应了这种药物后，这种作用就会逐渐减弱.
§2 补钙莫忘防铅
作为防骨质疏松症的一种手段,补钙产品越来越受到人们的欢迎.但是据今天发表的一项研究称,补钙产品中往往含有微量但可以测得到的铅.在一段时间后会对健康造成影响.
佛罗里达大学的这项研究报告称.人们得知补钙产品中含铅已近20年.这是因为环境中普遍存在着天然的铅.研究人员对目前市场上出售的补钙产品--其中大部分为非处方药--进行了检测.以确定在人们发现补钙产品含铅这个问题多年之后,;保健补剂业是如何处理这一问题的.
此项发表在《美国医学会杂志》上的报告发现,在美国市场上广泛销售的22种补钙产品中,有8种含有可测出的铅.
该报告断定,这样的产品“可能会构成一种原本很容易避免的公众健康问题”。报告的第一作者爱德华·罗斯说:“我们并不想让人们放弃补钙产品,但是我们同时认为人们接触的铅越少越好”。
铅会导致儿童出现学习能力和行为方面的问题.并会使成年人患心血管病和肾病.
§3 菜窖为什么会闷死人
在印度尼西亚的爪哇与意大利的格罗多德根，有一种奇怪的峡谷：当人领着狗走进峡谷时，狗很快就晕倒，人却安然无恙。但当人弯下腰救狗时，人也头晕了。
原来，在这些峡谷里，常常有二氧化碳冒出来。二氧化碳是一种窒息性的气体，而且比空气重，聚集在峡谷的地面。狗比人矮，首先吸到二氧化碳，所以很快就窒息了。当人弯下腰来，也吸到了二氧化碳,自然也就会晕倒。
在农村里，偶然有这样的事情：一个人走进放菜的地窖，突然晕倒了，这是什么缘故？这就是二氧化碳干的坏事儿。严重点，还会闷死人呢。
因为地窖里的大白菜，番薯等也在呼吸，它们跟人一样，也是吸进氧气，呼出二氧化碳。日长月久，它们吐出的二氧化碳就像滚雪球一样越积越多。怪不得，人一进去就会感到头晕。
迷信的人说：“这是因为地窖里有鬼。”我们懂得它的科学道理，就知道这是怎么回事，何况世界上根本没有鬼。
假如你要到菜窖里去，必须先要知道里面的二氧化碳是不是太多。最简单的办法是：点支蜡烛或是提个鸟笼去试一试。我们进去的时候，要走得慢一点，把蜡烛或鸟笼放在前下方。如果二氧化碳很多的话，蜡烛会熄灭，鸟也会昏倒，那么我们就不要进去。这时候，最好搬架净谷子的风车，放到菜窖口摇起来，或者用电风扇，鼓风机吹，进行通风，把二氧化碳赶跑，人再进去就很安全了。
§4 常见的致癌物
1、黄曲霉素
黄曲霉素是目前发现的化学致癌物中最强的物质之一。它主要引起肝癌，还可以诱发骨癌、肾癌、直肠癌、乳腺癌、卵巢癌等。
黄曲霉素主要存在于被黄曲霉素污染过的粮食、油及其制品中。例如黄曲霉污染的花生、花生油、玉米、大米、棉籽中最为常见，在干果类食品如胡桃、杏仁、榛子、干辣椒中，在动物性食品如肝、咸鱼中以及在奶和奶制品中也曾发现过黄曲霉素。
2、N-亚硝基化合物
N-亚硝基化合物对动物是强致癌物，在经检验过的100多种亚硝基类化合物中，有80多种有致癌作用。
食物中过量的N-亚硝基化合物是在食物贮存过程中或在人体内合成的。在天然食物中N-亚硝基化合物的含量极微（对人体是安全的），目前发现含N-亚硝基化合物较多的食品有：烟熏鱼、腌制鱼、腊肉、火腿、腌酸菜等。
3、稠环芳烃类化合物
稠环芳烃类化合物多存于煤焦油、木焦油和沥青等物质中。
§5 炒菜时不宜把油烧得冒烟
炒菜时，有的人喜欢把油烧得冒烟甚至快燃烧起来才放菜，特别是在使用植物油的时候，觉得又不烧“死”菜里就会有生油气。须知这是一种不好懂得做法，油在高温时，容易生成一种多环化合物，一般植物油含的不饱和脂肪酸多，更容易形成多环化合物，实验证明，多环化合物易于诱发动物得膀胱癌。一般将油烧至沸腾就行了，油的“生气”便可以除去。
§6 吃苹果喝热茶气得大夫满街爬
英国有句成语：“Anappleadaykeepsthedoctoraway。”而喝一杯好茶又是英国人保持健康的传统习惯，结合我国民间一则戏语，或许可以把它们戏译成；“吃苹果，喝热茶，气得大夫满街爬”。
老百姓手里有真理。丹麦国立公众健康与环境保护研究所的一个研究小组在1970－1985期间对500多名中年丹麦人作了深入系统的考察，对他们的饮食习惯和病史作了详尽的记录，发现其中50－69岁的人在研究期间发生的40多起致命的或非致命的脑意外事故的数量在统计学意义上与他们摄入的类黄酮的量成逆相关性。低中风人群摄入的类黄酮70％源自茶,另10%来自苹果等水果。统计表明，每天喝4.7杯茶比每天喝2.6杯茶的人中风的风险减少69%。由此得出结论：“习惯性地摄入类黄酮和它们的主要源物质——茶可以预防中风。”新鲜水果和蔬莱提供的β-胡萝卜素和柑桔类水果提供的维生素C等抗氧化剂以及茶和固态水果（如苹果）提供的类黄酮已被广泛地认为可以预防人体组织或细胞被自由基损坏。体内的自由基积存会引起诸如癌症（DNA损伤）、动脉粥样硬化（动脉损伤）和帕金森病（中枢神经损伤）（Chem，Br，APril1996，29），但上述研究报告指出，β-胡萝卜素和维生素C对中风的预防效果较小。该研究小组还报告了类黄酮对心脏病的预防作用(chem，Br,january1994,20)。上述对中风和心脏病的预防作用的可能作用模式是通过阻抑低密度脂蛋白（有害的固醇）的氧化，从预防止了它们损伤血管。
欧洲人，包括在丹麦被研究的人群，喝的是红茶。红茶是经过发酵的茶。那么，喝绿茶，即未经发酵的茶，效果又如何呢？中国和日本的研究人员指出，绿茶同样用以抗癌（Chem。Brit，November1991994）预防冠心病和肝病（KImai，k.Nakachi,Br.Med.J，1995310693）。有一则日本研究项目和丹麦的一样，以一个城镇（名为Yosbimi）所有40岁以上的居民为调查对象研究分析了他们所有的生活习惯。研究发现绿茶里的类黄酮化合物似乎主要是（－）－epicatechingallte（表儿茶酸的棓酸盐）和（一）－ePigallocatechingallate。动物实验表明这些物质可以防治肿瘤。日本Nagoya的爱滋与癌研究中心的HideoNakane甚至报告说,这两种物质及其红茶中的氧化产物还是有效的抗爱滋病物质。
§7 吃水果为什么不能代替吃蔬菜
在日常生活中，有些孩子在吃正餐的时候不好好吃蔬菜，家长们就拿出水果让他们吃，以为吃水果可以替代吃蔬菜。其实，这是人们头脑中的一个误区，吃水果不能替代吃蔬菜。
这是由于水果和蔬菜所含的糖类及作用不一样造成的。水果中所含的碳水化合物，主要成分是蔗糖、果糖、葡萄糖之类的单糖和双糖。
当这些单糖和双糖被吃进人体后，只需稍加消化或不需要消化，即可以被人体小肠吸收。可见，水果的长处是能及时供应能量。但是，如果吃的水果含糖量过多，会使血液中血糖讯速升高，不利于身体健康。
我们再来看看蔬菜。大多数蔬菜所含的碳水化合物是淀粉一类的多糖。它们需要经过人体消化道内各种酶水解成单糖后，才能慢慢地被消化和吸收。因此，蔬菜的长处是不会引起人体内血糖浓度的大幅度波动，并且，蔬菜所含的维生素C和矿物质一般都比水果多。
吃水果还有一定的讲究，否则只会对人体有害。如在空腹时吃西红柿，会使人体胃内压力升高，造成急性胃扩张，使人发生胃胀、胃痛等症状。所以，空腹不宜吃西红柿。
§8 臭氧是敌是友
你认为臭氧是保护人类的朋友,抑或是伤害人类健康的敌人 汽车、化学工厂及发电厂排出的二氧化氮(nitrogendioxide,N02)与氧气产生作用后,便会释出臭氧。这些停留在对流层,(stratosphere)的臭氧会使人感到呼吸困难、肺功能减弱及肺组织受损。此外,臭氧更会与汽车排出的碳氢化合物(hydrocarbon)产生作用,生成光化学毒雾(photochemicalsmog),刺激我们的呼吸系统。
另一方面,臭氧在距离地球表面25至45公里的范围内形成一层厚达20公里的臭氧层(ozonelayer),这臭氧层却是人类的好朋友。它肩负着一个非常重要的使命,就是吸收太阳光里的紫外线(ultravioletradiation),使进入对流层的紫外线减少,也减少对人们的伤害。可是,我们经常使用的喷发胶和某些冷却系统却含有一种氯氟化碳(CFC)的化合物,这种化合物会破坏臭氧层,并使南北两极的臭氧层变得稀薄,从而令更多人患上皮肤癌。为了避免臭氧层继续变薄,世界各地已开始禁用含有氯氟化碳的冷却系统和喷发胶。
§9 大蒜的杀菌作用
大蒜中含有丰富的蛋白质、脂肪、糖类及维生素A、B、C等，蒜苗里还含有钙、磷、铁等成分。大蒜具有极强的杀菌力，因为蒜头里含有大蒜油，大蒜油以硫化二丙烯为主要成分，还含有微量二硫化二丙烯、二硫化三丙烯。
大蒜素遇碱、受热都会分解，所以用大蒜消炎杀菌宜使用生大蒜，不能与碱性物质一起用。
吃过大蒜嘴里产生蒜臭，可将少许茶叶放在嘴里细嚼，或在口中含一块糖，蒜臭就可减少。
§10 低盐饮食降血压
研究人员说.如果对盐敏感,即使是血压正常或偏低的人也会易患心脏病.
回顾一项已有17年历史的调查发现,在采用低盐饮食后血压下降的人有可能延长自己的寿命,尽管他们的血压在开始时是正常的.印第安纳大学医学院高血压研究中心主任、医学教授迈伦·温伯格在接受记者采访时说,这项研究表明.大多数人都应该注意盐的摄人量,不管血压是否正常.
研究人员早就知道.减少盐的摄入量对高!血压病人有益.研究发现.有1/4的普通人以及60%的高血压患者对盐敏感,这意味着如果他们采用低盐饮食,他们的血压就会大幅下降.
§11 碘化合物与人体健康
碘化钾、碘化钠、碘酸盐等含碘化合物,在实验室中是重要试剂;在食品和医疗上,它们又是重要的养分和药剂,对于维护人体健康起着重要的作用。
碘是人体内的一种必需微量元素,是甲状腺激素的重要组成成分。正常人体内共含碘15mg～20mg,其中70%～80%浓集在甲状腺内。人体内的碘以化合物的形式存在,其主要生理作用通过形成甲状腺激素而发生。因此,甲状腺素所具有的生理作用和重要机能,均与碘有直接关系。
人体含碘量与环境(土壤、水)及食物含碘有关,直接受每日碘摄入量的影响。摄入量过少,会使体内含碘量减少。食物和水中的碘大多是无机碘化合物,极易被胃肠道吸收。人体一般每日摄入0.1mg～0.2mg就可满足需要。正常情况下,通过食物、饮水及呼吸空气即可摄入所需的微量碘。但一些地区由于种种原因水质、地质中缺碘,食物含碘也少,造成人体摄碘量不足。
人体缺乏碘可导致一系列生化紊乱及生理功能异常,如引起地方性甲状腺肿,导致婴、幼儿生长发育停滞、智力低下等。
碘缺乏病是世界上分布最广、发病人数最多的地方病。我国是世界上严重缺碘的地区,全国约有四亿人缺碘。长期以来,人们对甲状腺肿等碘缺乏病的发生与预防进行了大量研究,世界卫生组织对此给予了相当的重视,各国政府也采取了一些措施,如:提供含碘(碘的化合物)食盐和其他食品(如高碘蛋),井水加碘,食用含碘丰富的海产品等,其中以含碘食盐最为方便有效。1990年世界儿童首脑会议制定了"2000年全球消灭碘缺乏病"的目标,1991年3月我国政府向国际社会做出庄严承诺：2000年在中国大陆消除碘缺乏病。
值得注意的是,人体摄入过多的碘也是有害的,是否需要在正常膳食之外特意"补碘",要经过正规体检,听取医生的建议,切不可盲目"补碘"。
碘缺乏对不同生命阶段的影响
年龄组 胎儿 婴儿 儿童及青少年 成人
碘缺乏障碍 流产、死胎、先天畸型、出生死亡率和新生儿死亡率上升、呆小病、智力缺陷及胎儿甲状腺功能低下 婴儿甲状腺功能低下、婴儿甲状腺肿 青少年甲状腺低下、甲状腺肿、精神功能受损、发育迟缓、呆小病 甲状腺肿及其迸发症、甲状腺功能低下、精神功能受损
§12 碘与甲状腺肿
成人体内含碘总量约20-50mg，其中约20%存在于甲状腺中，因其聚碘能力强，其碘浓度可比血浆高25倍甚至更高，血浆中的碘主要为蛋白质结合碘。
碘的功能是参与甲状腺素的合成并调节机体的代谢。它主要促进幼小动物的生长、发育和调节基础代谢，特别是通过对能量代谢、蛋白质、脂肪、糖类营养素的代谢等影响个体体力与智力的发展，以及神经、肌肉组织等的活动。机体缺碘可产生甲状腺肿（颈部甲状腺肥大），幼儿缺碘还可引起先天性心理和生理变化，导致呆小症。
海产品是含碘最丰富的食物资源，如海带、紫菜、鱼肝、海参、龙虾等。但是必须注意无论碘摄入量过多或过少均会导致甲状腺肿。每日膳食中碘的供给标准：儿童1-6岁为70ug、7-12岁为120ug，成人150ug，孕妇、乳母要高。
§13 电视机里的"警卫员"
学习之余，电视机是我们的好朋友。
电视机的核心是显象管，它展开的荧光屏幕常常吸引着我们目不转晴地观看。这显象管里，是真空的世界。显象管的工作状态和寿命同它的真空程度密切相关。尽管在封熔显象管的抽气口以前，内部已经达到高度真空了。但是，电视机在工作的时候，管子内壁的玻璃表面、灯丝和电极还会散发出少量的气体来，使真空程度降低，电视机的寿命就大打折扣了。
因此，人们在显象管里派驻了"吞食"气体的化学"警卫员"--消气剂。它们是钙、钡等活泼的碱土金属。这些金属和氧气、水汽的化合力很强。还有一些特殊的金属善于吸收气体，如钯，在常温下，竟能吸收相当于自身体积七百倍的氢气。这种吸收好似气体溶、解进固体里，使原先可锤可锻、光泽闪闪的金属变成膨松的、海绵一般又黯淡无光的东西。稀有金属铬、银、袒、铂和一些稀土金属，都是吸收各种气体的能手。
收音机里的电子管玻璃内壁，乌黑秤色的。那是镀上的一层薄薄的金属钠，是早期的一种消气剂。钠很活泼，和水汽、氧气很容易化合。在显象管和大型电子真空管里，电极旁安置着善于"吞食"气体的金属做成的丝、带或管。它们不让气体捣乱，维护真空世界的正常秩序，堪称忠诚的警卫战士呢！
你知道吗，最近我国电视工业已经是国际先进水平，关键就是科技人员研制钦基消气剂取得成功，大大延长了显象管的使用寿命。钦价廉，来源广。电视机有了众多可靠的警卫员，质量怎能不大大提高呢？
§14 豆腐最好不要和菠菜一起煮
菠菜营养丰富，有"蔬菜之王"之称，但是菠菜里含有很多草酸，每100克菠菜中约含300毫克草酸。豆腐里含有较多的钙质，两者若同时进入人体，可在人体内发生化学变化，生成不溶性的草酸钙。人体内的结石正是草酸钙、碳酸钙等难溶性的钙盐沉积而成的，所以最好不要把菠菜和豆腐一起敖着吃。另外，单独吃菠菜也不宜一次吃得过多，因为菠菜里的草酸能够跟人体内的钙、铁质结合，从而使人体缺乏钙、铁，影响健康。在钙和草酸的比例为1：2时，最易形成结石。若通过食物搭配破坏这个比例，则结石可以防止。例如吃菠菜时搭配着吃些含钙丰富的芝麻、牛奶或鱼，就可以克服菠菜的这个缺点。
§15 防腐剂与早餐的选择
香肠火腿、午餐肉公仔面是不是你的“招牌早餐,这些肉类食品之所以令人垂涎三尺,是因为它们色泽红润、肉质鲜美。但是,你有否想过这些食品对健康有什么影晌呢 为什么火腿、香肠、烟肉能保持色泽鲜红
火腿、香肠和烟肉等肉类产品所以能够保持鲜红,是因为加入了硝酸纳(sodiumnitrate,NaNO3)和亚硝酸纳(sodiumnitrite,NaNOz)作为防腐剂(foodpreservative)。这些防腐剂不单令肉类产生特有的红色素,也能防止肉毒梭菌在食物里生长和繁殖。
这些腌制肉类(curedmeat)是不宜多吃的,因为硝酸钠和亚硝酸钠能与食物中的胺类物质(amine)在人体内化合成致癌物质-亚硝胺(nitrosamine),尤其那些经过煎炸程序高温处理过的食物,因为亚硝胺的成分会更高。
虽然市面上可以买到的肉类产品中,硝酸钠和亚硝酸钠的含量均远低于“食物内防腐剂规例'的规定(见表),但这些含有过量胆固醇、脂肪,以及高热量的食物对健康也是无益的。假如可以选择的话,何不选择一些有营养的食物(例如:新鲜的鸡蛋三明治和鲜,或者是谷类食物)作为早餐呢
§16 氟化合物与人体健康
氟是人体中的一种必需微量元素。在人体必需元素中,人体对氟含量最为敏感,从满足人体对氟的需要到由于氟过多而导致中毒的量之间相差不多,因此氟对人体的安全范围比其他微量元素窄得多。所以要更加注意自然界、饮水及食物中氟含量对人体健康的影响。
氟在人体中主要分布在骨胳、牙齿、指甲和毛发中,尤以牙釉质中含量多,氟的摄入量或多或少也最先表现在牙齿上。当人体缺氟时,会患龋齿,氟多了又会患斑釉齿,如果再多,会患氟骨症等系列病症。
人体中氟的主要来源是饮水,有研究认为,饮水含氟量为1.0mg/L～1.5mg/L较为适宜,最高不得超过2.0mg/L。
市场上出售的加氟牙膏含有氟化钠、氟化锶等氟化合物,有防龋作用,适用于缺氟地区。是否需要选用这种牙膏,最好听取卫生部门或牙医的建议。
§17 钙与人体骨质疏松
骨质疏松症已成为国际公共卫生问题之一，对此病防冶是今后生物化学和医学面临的一大难题。1985年我国就将骨质疏松症研究列入"七·五"攻关课题，在全国范围进行了调查、研究，并取得了许多有价值的成果。随着我国人民生活水平的提高，平均寿命延长，老年人口不断增加，骨质疏松也会悄然相伴而至，故对骨质疏松症的预防应有足够的认识。
一、钙的重要性质及其在人体的存在形式
钙是活泼金属，具有强的还原性，能从冷水中放出氢，在自然界以碳酸盐存在于霰石、方解石、石灰石、白垩、大理石中，并以硫酸盐存在于石膏中。在人体中钙也是含量较多的元素之一,仅次于氢、氧、碳、氮。正常成人体内总共约有1000－1200克的钙,约占人体重的2％,其中99％以上的钙都存在于骨骼中，骨矿物质中有两种磷酸钙、一种是不定形成非晶相体（此种磷酸钙在人体幼年期占优势），含有水合的磷酸三钙和次磷酸钙；另一种是粗糙的结晶相，通常是以羟磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2]的形式存在,骨晶格的统一单位是一个含有18个离子的结构,但在生物的羟磷灰石的研究中发现,骨矿物质的磷灰石部分并不一定具有理想化学计量的[Ca10(PO4)6(OH)2]构成的完整性。骨矿物质有代表性的结构可如下表示:[(Ca2+)10(H3O+)2(PO42-)6(OH-)4(Mg2+)0.3(CO32-)檬酸盐3-)0.3]
一些亲骨离子,如锶(Sr),镭(Ra),钚(Pu),铅(Pb)和氟(F)也可被吸收并结合到晶体中。人的牙齿(包括牙本质和牙釉质)中的钙,也是以磷酸钙形式存在，在代谢上比骨骼稳定。身体中的钙，除了绝大部分集中在骨骼及牙齿以外，还有1％的钙存在于软纠织、细胞外液和血液中，这统称为混溶钙池，体液中钙有3种形式，即离子钙、有机酸复合的扩散性钙复合物和蛋白质结合钙。
二、钙对人体的生理功能
钙是构成骨、牙的重要部分。骨骼不仅是人体的重要支柱，而且还是具有生理活性的组织它作为钙的贮库，在钙的代谢和维持人体钙的内环境稳定方面有一定的作用。在成人的骨骼内，成骨细胞与破骨细胞仍然活跃，钙的沉淀与溶解一直在不断进行。成人每日有700mg的钙在骨中进出，随年龄的增加钙沉淀逐渐减慢，到了老年，钙的溶出占优势，因而骨质缓慢减少，可能有骨质疏松的现象出现。钙不仅是机体完整性的一个不可少的组成部分，而且在机体各种生理学和生物化学过程中起着重要的作用。它能降低毛细血管和细胞膜的通透性，防止渗出，控制炎症和水肿。体内许多酶系统（ATP酶、琥珀脱氢酶、脂肪酶，蛋白分解酶等）需要钙激活，钙、镁、钾、钠保持一定比例是促进肌肉收缩，维持神经肌肉应激性所必需的。它们的互相关系可用下列公式表达:
应激性
其中又以Ca2+和Mg2+离子浓度的影响为最明显。婴幼儿抽搐大是由于低血钙引起的。钙对心肌有特殊的影，钙与钾相拮抗，有利于心肌收缩，维持心跳律。此外，钙还参与血凝过程。
小儿缺钙时，常伴随蛋白质和维生素D的乏，可引起生长迟缓，新骨结构异常、骨钙化不良、骨胳变形，出现佝偻病，牙齿发软，易患龋。成人膳食缺钙时．骨骼逐渐脱钙，可发生骨质软化和骨质疏松,女性更为常见。妇女在中年以后可因缺钙而发生骨质疏松，特别是更年期及绝经期后，骨质丧失进一步加剧，常因骨质疏松发生骨折。
三、人体对钙的吸收
膳食中钙的吸收主要在pH较低的小肠上段。食物中的钙主要以化合物的形式存在，经过消化过和变成游离钙才能被小肠吸收。肠钙吸收过程是以主动转运过程即抗浓度梯度和抗电化学梯度的主动吸收为主，这是消耗能量的、而且是依赖于维生素D及其代谢产物1.25－(OH)2D3的转运过程，除主动转运外,肠钙的吸收还有被动弥散过程，即依赖浓度梯度的吸收过程.当小肠腔内钙浓度较低时,钙的主动运转过程占主要地位。几乎没有被动弥散吸收，当小畅腔内钙浓度高时，被动弥散吸收过程占主要地位。
钙的吸收与年龄有关。随年龄增长其吸收率下降。婴儿对钙的吸收率超过50％,儿童约为40%,成年人只为20%。一般40岁以后、钙的吸收率逐渐下降，老年人的骨质逐渐疏松与此有关。
不利于膳食钙的吸收的因素有：食物中的植酸与草酸可影响钙的吸收，植酸为六磷酸肌醇，存在于谷物及蔬菜中(如菠菜、苋菜、竹等等）．一些食物中会有过多的碱性磷酸盐等，在肠腔内与钙结合成不溶解的钙盐、会减少钙的吸收。过高的脂肪摄入或消化不良，可由于大量脂肪酸与钙结合成为不溶性钙皂钙，而从粪便中排出，尤以含不饱和脂肪酸较多的油脂为明显，(这个过程也会引起脂溶性维生素D的丢失〕，引起钙吸收降低。膳食纤维中的糖醛酸残基与钙结合，可影响钙的吸收。
有利于膳食钙的吸收的因素有：维生素D是促迸钙吸收的主要因素，某些氨基酸如赖氨酸，色氨酸、精氨酸等，可与钙形成可溶性钙盐，有利于钙吸收。乳糖可与钙蟹合成低分子可溶性物质，促进钙的吸收。膳食钙磷比例对钙的吸收有一定的影响。动物实验证明，钙与磷的比值低于1:2时，钙从骨骼中的溶解和脱出增加，严重时可造成骨质疏松。人体对钙的需要量大时,钙的吸收率增加，妊娠、哺乳和青春期，钙的需要量最大，因而钙的吸收率最高，需要量小时，吸收率则降低。
四、钙与人体骨质疏松
骨质疏松症是以骨量降低、骨组织的化学成分正常、显微结构退行性变和骨折的危险性增高为特征，它的临床表现为软弱无力、腰背痛、骨疼、骨胳变形。在早期可无明显的自觉症状，它通常是慢慢地、悄悄地潜入体内而不为察觉，只有当骨质丧失达30％时，才可能出现驼背和全身变矮情况，很多患者常因此而发生骨质疏松性骨折。如在美国骨质疏松症患者约有二千万,45岁以上老年人每年由于本症所致的自发性骨折近130万，而在过去的30年中，骨质疏松症导致髋骨骨折的发病率在香港老年人中上升了2倍，在70岁以上的香港人之中,每年有百分之一会折断髋骨.骨质硫松主要分为两大类：即原发性骨质疏松和继发性骨质疏松.继发性骨质疏松往往是由于某些疾病或某些原因诱发，原发性骨质疏松是由于年龄增加或妇女绝经后骨组织发生的一种生理性变化，还有一种原因不明的特发性骨质疏松症，不是出现在老年，而是发生在青壮年或少年，此病例多有遗传家族中.但不论是先天还是后天,是原发还是继发,都与钙缺乏关系密切.患者首先是损失骨母质，逐渐脱钙。故平时少见阳光或肝肾疾病、体内不能生成l.25－二羟维生素D，影响钙、磷代谢、绝经妇女雌激素减少、老年人肝肾功能衰退，均可使1.25-二羟维生素D生成减少，故这两种情况特别容易引起骨质疏松。我国近年来流行病学调查发现，绝经后女性的骨质硫松症的发病率是比较高的，但笔者在广州地区二所大学调查中发现，男性70岁以上的骨质疏松发生率高达75％,高于同年龄组之女性的发生率（66.66％），比国内外的一些报导高，这提醒人们在高度重视妇女绝经后所引起的骨质疏松的同时，也要对男性老年人的骨质疏松引起足够的重视。
五、钙的供给量与食物来源
我国近年来对骨质疏松症的研究发现，骨骼中钙的损失可在40岁或更早出现。影响骨质疏松的膳食甚多(如上所述），旧高钙摄入的人其骨密度也高，因此在逐渐进入老年时可延长骨骼中钙损失的时间而不易发生骨折。故现在推荐钙的每日供给量较以为高。我国1988年10月修订的推荐每日膳食中钙供给量见表1:
表1每日膳食中钙的供给量
组别 钙的供给量(毫克) 组别 钙的供给量(克)
婴幼儿 400-800 母乳期 1000-2000
青少年 1000-1200 绝经妇女 1200-1500
成年人(不分男女) 800 老年人 1000-1200
食物中钙的来源以奶及奶制品最好，不但含量丰富，而且吸收率高，是婴幼儿最理想的钙源，蔬菜、豆类和油料种子含钙也较多，如黄豆及其制品、黑豆、赤小豆，各种瓜子、芝麻酱,虾米皮、发菜、海带含钙也特别年富，但植物食物中常因含有草酸而不利于钙的吸收。如：100克的苋菜含有359毫克钙，但其含草酸量为1142毫克，理论上计算可利用的钙量仅为149毫克.菠菜、蕹菜理论上计算可利用的钙量分别为167毫克和83毫克.因此，在选择蔬菜时应注意其草酸含量，并采用适当的措施去除妨碍钙吸收利用的因素，避免菠菜、苋菜与豆腐,牛奶、高脂饮同餐.骨粉、牡蛎壳粉也为钙的来源,很多人以为从骨头汤中可摄入足够的钙·其实不然。实际上每500克的骨头经2小时熬煮,仅可溶出20多毫克的钙、而一杯牛奶（200毫升)提供的钙为其10倍,常用食物中钙的含量见表2：
表2常用食物中的钙含量(毫克/100克)
名称 含钙量 名称 含钙量 名称 含钙量
标准米 10 牛奶 120 豇豆 100
标准粉 24 人奶 34 豌豆 84
虾皮 200 发菜 767 蚕豆 93
瘦猪肉 6 银耳 380 腐竹 280
瘦牛肉 15 木耳 357 花生仁 67
瘦羊肉 15 紫菜 343 核桃仁 119
瘦鸡肉 11 大豆 367 棒子仁 316
蛋黄 134 青豆 240 油菜 140
干酪 900 豆腐丝 284 大白菜 61
奶酪 590 黑豆 250 韭菜 105
六、骨质疏松症的预防
由于对骨质疏松症还缺乏有较的治疗,且发生骨折就难以恢复,因此．骨质疏松的预防比治疗更重要。大多数研究已经表明,在与年龄或绝经有关的肯质丢失后，增加钙补充只能起到减少骨质丢失，维诗骨量水平的作用,并不能有较而持续地增加量.而要降低骨质疏松的发生率，学者普遍认为，在生命前期（儿童期、青春期、成年早期）通过合理的营养和锻炼来获得遗传规定的最大峰值骨量，是预防生命后期骨质疏松的最佳措施。我国人口摄入钙量不足的问题较为突出，而膳盒普遍低钙的重要原因是食物搭配不当，各种膳食结构不合理，食物中钙的主要来源是植物性食物，乳制品很少，因此,注意改变目前不当的饮食习惯,提倡多吃富含钙的食物(如牛奶、鱼、虾皮、大豆、豆腐等),并能过食物或晒太阳保证足够的维生素D,经常运动,才能有效地预防骨质疏松。
§18 高锰酸钾的杀菌消毒作用
高锰酸钾俗称灰锰氧,是一种有结晶光泽的紫黑色固体。高锰酸钾易溶于水,溶液呈鲜艳的紫红色。高锰酸钾水溶液能使细菌微生物组织因氧化而破坏,因而它具有杀菌消毒作用。0.1%的高锰酸钾溶液可用来洗涤伤口；也可用来消毒碗筷、茶杯等餐具、茶具和水果。使用高锰酸钾消毒水果、餐具等物品时,先将欲消毒物品放入高锰酸钾溶液中浸泡数分钟,然后用清水冲洗干净即可。
使用高锰酸钾溶液消毒时注意,溶液要现用现配,放置时间长了,消毒效果会降低,当溶液变为棕黄色时,就完全失效了。
§19 工业酒精不可饮用
工业酒精由于制备工艺等原因，里面常含有甲醇、杂醇油、铅等多种有害物质，为了防止工业酒精被用来制作饮料，往往还加入少量的甲醇等物质，故又称变性酒精。
如变性酒精进入人体后，甲醇经体内醇脱氢酶及甲醛脱氢酶等作用被氧化成甲醛，继而生成甲酸，甲酸能抑制人体视网膜氧化和磷酸化过程，使其三磷酸腺苷合成困难。结果会造成视网膜细胞性变，甚至会演变成视神经萎缩，容易甲酸导致的酸中毒则会使其损害加剧，并会发生神经系统的功能障碍，由于甲醇在体内的氧化速度缓慢，并有蓄积的作用，所以哪怕是很小的剂量，也会引起失明和瘫痪，剂量大时会导致死亡。杂醇油具有教强的麻醉作用，会损害中枢神经系统，铅则会引起智力衰退、贫血、神经受损和行为失常。所以工业酒精切不可饮用。
§20 罐头食品可以长久贮放吗
商店里，罐头的品种可真多，南方的荔枝、龙眼、橘子，北方的苹果、梨、杏，江南一带的批把、杨梅，以及盛产于各地的黄瓜、番茄、青豆、猪、牛、鸡、鸭等，都可以加工成美味可口的罐头食品，真是应有尽有。人们还可以将各地方的名菜名点，通过食品工艺师的精心调味和加工，做成回锅肉、春卷、蛋炒饭等罐头。罐头最妙的地方，除了它口味鲜美，食用方便外，而且可以长期贮放，调节食品的供应季节。
为什么制成了罐头食品就能长久贮放呢？
鸡、鸭、水果、蔬菜等各种食物都含有大量的水分和非常丰富的营养料，如蛋白质、脂肪、糖和各种维生素。如果这些食物沾染上细菌，在一定的温度与时间下，细菌会通过吸收食物中的营养料而迅速地繁殖起来，最后使食物腐败变质。加工罐头时，必须使原料在加工过程中尽量控制细菌的入侵。一般先进行原料处理、调味处理，再装入已经洗干净的空罐内，然后通过加热排气或机械抽真空的方法，把留在罐内的部分空气赶掉，这样制成的罐头食品，可以保持一定的真空度；经过排气、密封后的罐头，最后进行严格的细菌处理。这样的罐头食品，不仅具有良好的色、香、味指标，而且能够长久贮放。
在食品商店或家里，有时偶然也会发现一两个罐头的底盖两端凸起的现象，俗称“胖听”罐头，这种罐头在开罐时往往会放出大量气体，食物已经变质，不能吃了。造成这种“胖听”的原因是比较复杂的：有时是由于马口铁罐内的涂锡层不匀，或是锡层擦伤，使食物中的有机酸与铁长期接触，造成电化反应而放出氢气，这样造成的“胖听”，一般称为“氢气鼓胀”。有时“胖听”是由细菌引起的。如在杀菌前食物处理不当，染菌过多，杀菌不完全，或者是罐头封口在运输过程中碰坏了，细菌钻进罐头里；在细菌的生长过程中，产生了碳酸气，这样造成的“胖听”，称为“细菌性胖听”，这种罐头当然就不能再食用了。
由于罐头食品是经过密封之后予以严密杀菌而制成的，平时只要把罐头放在阴凉干燥的地方，不使罐头生锈或封口碰损，罐头食品是完全可以长期贮放的。
近年来，随着罐头食品工业的发展，又出现了一种用新型的柔韧性包装材料制成的罐头，这种材料由聚酯、铝箔、聚乙烯三层薄膜复合而成，它具有良好的柔韧性、重量轻。便于携带等优点，为此人们通常把它称之为“软罐头”。这种软罐头同样具有耐高温、杀菌、密封性能好的特点，并能防止氧气、水蒸气、光线的透入，从而避免罐内食品质量的降低，可达到长期保存食品的香味和色泽的目的。
§21 黄酒为何要烫热喝
黄酒是以粮食为原料，通过酒曲及酒药等共同作用而酿成的，它的主要成分是乙醇，但浓度很低。
黄酒中还含有极微量的甲醇、醛、醚类等有机化合物，对人体有一定的影响，为了尽可能减少这些物质的残留量，人们一般将黄酒隔水烫到60--70度左右再喝，因为醛、醚等有机物的沸点较低，一般在20--35度左右，即使对甲醇也不过65度，所以其中所含的这些极微量的有机物，在黄酒烫热的过程中，随着温度升高而挥发掉，同时，黄酒中所含的脂类芳香物随温度升高而蒸腾，从而使酒味更加甘爽醇厚，芬芳浓郁。因此，黄酒烫热喝是有利于健康的。
§22 抗衰老化妆品原料
人类探寻长生不老的抗衰老药物的历史几乎与人类文明史并驾齐驱。对于衰老究竟能不能”对抗”或”逆转’的论题，至今仍无定论。但是，比较公认的观点是衰老可以通过多种手段或措施而得到延缓。天然抗衰老化妆品原料(或称天然抗衰老药物)具有延缓皮肤衰老，保护皮肤，延长寿命，逆转衰老的作用。按抗衰老药物的理化属性，一般分为以下几大类：
(1)抗衰老化学药物：抗氧化剂(如维生素E，维生素C，氯酯醒等)、抗氧化酶(SOD等)、免疫调节剂(如胸腺素、PHA等)；生化制剂(如核酸、唾液酸等)；防大脑衰老剂(如脑复康、益康宁等)等。
(2)抗衰老天然药物：抗衰老植物药物(如人参、刺五加、红景天、枸杞等)，抗衰老动物药(如鹿茸、紫河车、蜂蜜、蛤蚧等)；抗衰老矿物药(如麦饭石、阳起石等)等等。
(3)抗衰老食方制剂：抗衰老古方(如青春宝、还精煎、龟龄集、六味地黄九等)；抗衰老中药复方(如益寿康、维尔康、花粉制剂等)；其它抗衰老复方(如Centyum，Cobidec胶丸等)。
1.衰老的机理
衰老是一个复杂的损伤过程，尽管衰老学说有很多种，目前研究较多的是衰老的自由基学说及免疫调节障碍学说。体内代谢产生的自由基作用于细胞膜的多不饱和脂肪酸，形成脂质过氧化物(LPO)，造成细胞的损伤和破坏，引起机体衰老与疾病。超氧化物歧化酶(SOD)及谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)具有清除自由基的作用，可减轻自由基对机体的损伤。不少研究证实，动物和人体内SOD及GSH-Px随增龄而活性降低，体内免疫系统功能随增龄而下降。可以通过测定皮肤SOD的活性、脂质过氧化物和脂褐素含量等与评价衰老有关的生化指标，确定抗衰老药物的活性。
衰老的机制是复杂的，从遗传的角度看，是先天形成的遗传特征，按人体自身生物钟的指令，形成衰老。从后天因素分析，主要是人体生物钟(寿命钟、遗传钟)受到宇宙环境和人体内外环境种种破坏因素的干扰，形成衰老。抗衰老药物可起到延缓衰老的作用，肌肤对自由基毒性反应的防御作用。
2.常见天然抗皮肤、毛发病变衰老的药物
茉莉花：能滋润头发和皮肤，具有香肌和生发功能。柚花、木犀花也具有类似功能。
李、核仁:可使皮肤滋润光泽，也可去除皮肤上黑斑黑点。
毗犁勒：其果实可用作染发液，使白发变黑，且具有抗脱发作用。
盐麸子：可使皮肤变白，同时具有生发作用，也可去除头屑。
辛(夷)：可去除面上褐斑，能生发，用作面脂可使皮肤光泽滋润。
灰藿：茎叶可去除白癜风、面上褐斑黑点和各种疗疮肿块。
藁本：可用作面脂治疗酒渣粉刺和皮肤风湿。
何首乌：具有去除头面风疮，使头发变黑和皮肤光泽悦目的功能。
3.类SOD化合物的研究及产品开发
SOD系机体内唯一清除超氧阴离子自由基的蛋白酶，其活性和含量与衰老有密切关系，但SOD也有不尽人意之处：①分子量大，是半抗原性；②很难穿过细胞膜进入细胞；③半衰期短；④吸收机理不十分明确等诸多因素限制了SOD的广泛应用。近年来，人们对具有SOD同样功能而非SOD的一类化合物展开了研究，这类化合物称为类SOD化合物，其清除O2-的作用称为类SOD活性(SOD-LikeActivity)。
中药和植物中类SOD化合物通常是一类天然小分子化合物。如维生素C、维生素E、类胡萝卜素、类黄酮、皂甙、鞣酸、木脂素、萜类、生物碱等，这些化合物毒性较小，易吸收利用，稳定性好(见表1)。
表l中药及植物中类SOD活性成分
类SOD活性成分 植物及中药
维生素C新鲜蔬菜、水果、野果、绿茶、柿叶、松叶等。
维生素E大豆、玉米、菜籽等。
胡罗卜、西红柿、柿子、西瓜、藻类，山桅子、陈皮、类胡萝卜素浦公英等
黄芩、橙皮、陈皮、甘草、槐花、葛根、芦丁、枳实、类黄酮银杏叶、沙棘等。
老鹤草、虎耳草、大黄、丁香、石榴皮、五倍子、桂皮、鞣酸侧柏等。
皂苷五味子、蓖麻油。
生物碱茶叶、人参等大部分植物、中药。
注：某一种植物或中药通常含有上述多种有效成分
类SOD活性测定的方法很多，主要有电子自旋共振法、化学发光法、分光光度法、极谱氧电极法。第一种为直接法，后三种为间接法。
大量实验证实，许多抗衰老中药及复方制剂中都有类SOD(超氧化物歧化酶)活性成分。随着SOD及类SOD的深入研究，天然植物资源的开发利用愈来愈受专家们的重视和青睐。已有人提出天然植物中类SOD活性的测定可作为蔬菜水果等新鲜程度及品质优劣的重要指标。绿茶抗O2-的作用十分显著，其所含维生素C和茶多酚等有效成分已应用于化妆品中。柿叶含维生素C的量高于绿茶。沙棘不仅含有维生素C，还分别含有果酸和类黄酮。无论是绿色蔬菜还是豆类，无论是谷物还是藻类都发现和提取了SOD，所有有氧代谢生物都或多或少地含有SOD。目前已发现刺梨、猕猴桃、青竹梅中SOD十分丰富。因此，在新产品开发时，应同时考虑到SOD和类SOD成分，提高产品清除自由基和抗衰老功效。
§23 化妆品专用二氧化钛
近年来，氟利昂气体的随意排放引起臭氧层破坏，有一种学说认为臭氧层减少10％将使达到地球表面的紫外线B波增加20％，从而使皮肤癌的发病率增长30％，因此，对研制紫外线防护剂的要求日益强烈，以往使用有机成分的物质作为紫外线吸收剂，但是存在诸如为了尽可能保护皮肤不接触紫外线而在提高添加量之后会增加发生光致癌症(受到光的照射后该物质与皮肤发生作用导致皮肤癌)的可能性，以及产生化学过敏等问题。
任何二氧化钛都具有一定的吸收紫外线能力，及优异的化学稳定性、热稳定性、无毒性等性能。超细二氧化钛由于粒径更小(呈透明状)，活性更大，因此吸收紫外线的能力更强。此外，如消色力、遮盖力、清晰的色调、较低的磨蚀性和良好的易分散性，决定了二氧化钛是化妆品中应用最广的无机原料。根据其在化妆品中的功能不同，可选不同品质的二氧化钛。
1化妆品专用钛白
利用钛白的白度和不透明度这两种性能，可使化妆品的颜色范围很宽广，钛白作为一种白色添加剂时，主要用锐敏型钛白；但考虑到遮盖力和耐晒时，还是应采用金红石型钛白为好。化妆品专用的钛白，纯度要求高，对有害杂质的含量要求甚严。
钛白由于具有高遮盖力，可用于粉饼及粉底霜中，只需相对少量的钛白，便可遮住皮肤的颜色。且由于二氧化钛不透明度高的特点，可用于制造护肤霜，以便使入射光中的紫外线成分能被二氧化钛所屏蔽(散射或吸收)，从而保护了皮肤，免受紫外线的侵害，亲脂肪的钛白还可以用于唇膏中，它是使嘴唇上形成的唇膏具有红色和产生遮盖力最有效的白色颜料。
2、超细二氧化钛
超细二氧化钛在阻挡紫外线、透过可见光以及安全性方面具有一般化妆品原料所不具备的许多优良特性和功能。
超细二氧化钛既能散射紫外线(波长200nm—400nm)，又能吸收紫外线，故其屏蔽紫外线的能力极强，可作为优良的防晒剂，用于制造防晒系列化妆品。
由于超细二氧化钛呈透明状，可用来制造透明的护肤霜，这种护肤霜膏体细腻，具有自然肌肤感觉，目前在日本等国非常流行。
日本东光兴产公司利用该公司开发的气相水解技术，制造出超细二氧化钛系列产品。
3光致变色二氯化钛
光致变色是指由于光线照射使物质颜色改变，照射一终止，物质又恢复到原来的颜色。
锐钛型水合二氧化钛中加入微量氧化铁，在750℃—885℃范围内于大气中煅烧，即可制得光致变色的二氧化钛。将这种二氧化钛用于粉底霜中，这种化妆品涂在皮肤上，在室外太阳光照射下是一种颜色，回到室内又变成另一种颜色，使在室内外均得到自然的化妆效果。
4钛黑
现在黑色化妆品中所用的碳黑，具有黑度高，着色力强等优点。但它是疏水性的物质，在水中难以分散。另据报道其含有3，4-苯并芘等致癌物质。日本已开始采用一种新的黑色粉末颜料，即用二氧化钛经还原制成低价氧化钛黑色颜料。低价氧化钛和氮氧化钛统称为钛黑。
用高纯度二氧化钛为原料，在氨气中还原可得到氮氧化钛黑色颜料。由于生产过程中未带入对人体有害的杂质，因此，该法制备的钛黑安全无毒，适用于化妆品中的黑色颜料，如生产眉笔、睫毛膏等。
5肤色二氧化钛
化妆品行业的发展，加大了对二氧化钛的需求量。由于二氧化钛着色力极低，大量颜料的加入，致使用二氧化钛制造的膏状化妆品在受热后，颜料与膏体分离，影响了化妆品的使用性能。将二氧化钛制成肤色粉末，生产中不需另加颜料。
用高纯度二氧化钛加入几种微量金属氧化物，在800℃—1000℃下于大气中燃烧，即可制得肤色二氧化钛，由于煅烧过程，金属离子固熔到二氧化钛晶格中，在酸、碱中均不溶出，产品对人体安全无害。
由于这种二氧化钛本身显肤色，化妆品厂家在生产中不需另加颜料，避免了大量色素加入对人体造成危害，同时也避免了化妆品久放后，色素析出。肤色二氧化钛所用原料为高纯度二氧化钛，对紫外线具有一定的吸收能力，可作为一种防晒化妆品原料。用肤色二氧化钛制备的粉底霜，可掩盖皮肤的斑点，获得自然肌肤的效果。
随着人们生活的提高，对化妆品的需求量的加大，就会消费更多的化妆品级二氧化钛。另外，随着人们科学知识水平和自我保护意识的提高，人们越来越强烈要求制订有关法规，防止以普通二氧化钛替代化妆品级二氧化钛，最近美国和日本均颁布了新的化妆品规定，规定防晒系列化妆品(面霜、粉底霜、粉饼、口红等)必须用高品质(食品级)的专用二氧化钛微粉，因此，开发化妆品专用二氧化钛是大有前途的。
§24 抗氧剂和食油
有些人对食的要求十分高,既注重饮食均衡、所含热量适度,又讲究食物的成分是否天然,绝不能含有人造的食物添加剂(foodadditive)。
为健康着想的你,除了要留意食物本身是否含有食物添加剂外,也要对煮食用的油多加留神,看看标签上有否注明不含BHA或BHT等人造食物添加剂。你知道BHA和BHT对健康有什么影响吗
BHA和BHT同样是抗氧剂(anti-oxidant),全名分别为叔丁对甲氧酚和丁化羟基甲苯。我们说食物有“益昧",就是因为食物中的油发生氧化作用;这个过程又称为酸败(racinity)。抗氧化剂可以防止食物酸败,所以一些食油会含有BHA或BHT。可是,BHA和BHT均是致癌物。现在,一些食油以无害的维他命E(vitaminE)作为抗氧化剂,因为维他命E的结构和功效跟BHA和BHT也十分相似。现在就不妨拿出家中的食油，看看标签上有否注明不含BHA或BHT等人造食物添加剂。
§25 矿物质与人体健康
矿物质又称无机盐。人体所含各种元素中，除碳、氢、氧、氮主要以有机化合物形式存在外，其它各种元素无论含量多少统称为矿物质。
矿物质来自土壤。人体内的矿物质一部分来自作为食物的动、植物组织，一部分来自饮水、食盐和食品添加剂。矿物质与有机营养素不同，它们既不能在人体内合成，除排泄外也不能在体内代谢过程中消失。基于在体内的含量和膳食中的需要不同，它可分成二类，钙、磷、硫、钾、钠、氯和镁七种元素，含量在0.01%以上，需要量在每天100mg以上，称为大量元素或常量元素，而低于此数的其它元素则称为微量元素或痕量元素。
已知有14种微量元素为人体所必需，即铁、锌、铜、碘、锰、钼、钴、硒、铬、镍、锡、硅、氟、钒。其中后五种是在1970年前后才确定为必需的。近年有人认为砷、铷、溴、锂有可能也是必需的。缺少任何一种微量元素或者某种矿物质过量，都会导致机体组织异常甚至出现病变。以后我们将在各期栏目里分别介绍各种重要矿物质的具体功能、来源，缺乏时导致的病变及其机理等，欢迎收看。
（一）矿物质的功能
矿物质摄食后与水一道吸收，人体矿物质的总量不超过体重的4~5%，却是机体不可缺少的成分，其主要功能如下。
1、机体的重要组成成分
体内矿物质主要存在于骨骼中并起着维持骨骼刚性的作用。它集中了99%的钙与大量的磷和镁。硫和磷还是蛋白质的组成成分。细胞中普遍含有钾、体液中普遍含有钠。
2、维持细胞的渗透压与机体的酸碱平衡
矿物质与蛋白质一起维持着细胞内外液一定的渗透压，对体液的贮留和移动起重要作用。此外，矿物质中由酸性、碱性离子的适当配合，和碳酸盐、磷酸盐以及蛋白质组成一定的缓冲体系可维持机体的酸碱平衡，如NaHCO3/H2CO3,Na2HPO4/NaH2PO4,Na-Pr/H-Pr。
3、保持神经、肌肉的兴奋性
组织液中的矿物质，特别是具有一定比例的K、Na、Ca、Mg等离子对保持神经、肌肉的兴奋性、细胞膜的通透性，以及所有细胞的正常功能有很重要的作用。如K和Na离子可提高神经肌肉的兴奋性，而Ca和Mg离子则可降低其兴奋性。
4、具有机体的某些特殊生理功能
某些矿物质元素对机体的特殊生理功能有重要作用，如血红蛋白和细胞色素酶系中的铁，甲状腺中的碘对呼吸、生物氧化和甲状腺素的作用具有特别重要的意义。矿物质还是一类重要的食品添加剂。如：氯化钙是豆腐的凝固剂，还可防止果蔬制品软化，多种磷酸盐可增加肉制品的持水性和结着性。此外，儿童和老人、孕妇容易缺钙，且儿童、孕妇还普遍缺铁，故常将一定的钙盐和铁盐用于食品的强化，借以提高食品的营养价值。
§26 烂白菜吃不得
白菜最容易腐烂，吃了腐烂的白菜之后，就会出现头晕、恶心、呕吐、腹胀、心跳加快、全身青紫，严重时出现抽筋、昏迷甚至有生命危险，有的人用烂白菜喂猪，猪也同样出现这些症状，引起死亡，这是为什么？
这是因为烂白菜在腐烂的过程中产生了毒素，新鲜白菜中有硝酸盐，这是无毒的。白菜腐烂了，在细菌的作用下，硝酸盐变成了亚硝酸盐，它能使血液中的低铁血红蛋白氧化成高铁血红蛋白，从而使血液丧失了携带能力，使人体发生了严重缺氧，因此出现上述症状，轻者身体受到损害，重者死亡。
所以，烂白菜不能吃也不能喂猪。
§27 你知道香烟会释出什么气体吗 对人类的健康又有什么影响
燃点香烟时会释出很多有害的化合物(chemical)。吸烟者会吸入一氧化碳(carbonmonoxide,C0)、尼古丁(nicotine)、焦油(tar)和多环芳香族烃()等有害物质。尼噩古丁能够刺激神经,并导致吸食者上瘾,而焦油和多环芳香族短则是噩导致癌症的主要凶手。此外,二氧化碳会令心跳加速,而一氧化碳和血红素(haemoglobin)结合后便会产生红碳氧血红素(carboxyhaemoglobin),从而减低血的载氧量,使心脏负荷增加,患上心脏病的机会大增。而“二手烟"里同样会找到一氧化碳、多环芳香族经和微粒(particulate),除了使吸入“二手烟"的人士增加,令患上心脏病和癌症的机会外,微粒进入肺部后,会依附在支气管的内壁,导导致呼吸系统毛病.
既然吸烟是不少疾病的源头,我们为何还要花钱去买烟呢
§28 牛奶不宜在高温煮太久
牛奶含有丰富的蛋白质。加热时，呈胶体状态的蛋白质微粒会发生很大的变化。当牛奶温度达到60--62度时，就开始出现轻微的脱水现象，蛋白质微粒由溶胶状态变为凝胶状态，并出现沉淀。
牛奶中还含有不稳定的磷酸盐。加热时，酸性磷酸钙变为中性磷酸钙，也会以不溶性沉淀物的形式沉淀下来。另外，当牛奶加热到100度左右时，牛奶中的乳糖开始焦化，使牛奶带有腿色，并逐渐分解成乳酸，同时产生少量的甲酸，使牛奶带有酸味。所以，牛奶不宜煮得时间太久。
元素 人体 地壳 海水 主要生理功能 缺乏症 过量症 来源
Fe 4.2 50000 0.0034 12 造血，组成血红蛋白和含铁酶，传递电子和氧，维持器官功能 贫血，免疫力低，无力，头痛，口腔炎，易感冒，肝癌 影响胰腺和性腺，心衰，糖尿病，肝硬化 肝，肉，蛋，水果，绿叶蔬菜等。
F 2.6 700 1.3 1 长牙骨，防龋齿，促生长，参与氧化还原和钙磷代谢 龋齿，骨质松疏，贫血 氟斑牙，氟骨症，骨质增生
Zn 2.3 65 0.001 15 激活200多种酶，参与核酸和能量代谢，促进性机能正常，抗菌，消炎 侏儒，溃疡，炎症，不育，白发，白内障，肝硬化 胃肠炎，前列腺肥大，贫血，高血压，冠心病 肉，蛋，奶，谷物
Sr 0.32 450 8 1.9 长骨骼，维持血管功能和通透性，合成粘多糖，维持组织弹性 骨松疏，抽搦症，白发，龋齿 关节痛，大骨节病，贫血，肌肉萎缩
Se 0.2 0.09 0.004 0.05 组酶，抑制自由基，护心肝，对重金属解毒 心血管病，克山病，大骨节病，癌，关节炎，心肌病 硒土病，心肾功能障碍，腹泻，脱发 日常饮食，井水中
Cu 0.1 50 0.01 3 造血，合成酶和血红蛋白，增强防御功能 贫血，心血管损伤，冠心病，脑障碍，溃疡，关节炎 黄疸肝炎，肝硬化，胃肠炎，癌 干果，葡萄干，葵花子，肝，茶等
§29 人体必需微量元素功能、来源与平衡失调症
I 0.03 0.3 0.06 1.14 组成甲状腺和多种酶，调节能量，加速生长 甲状腺肿，心悸，动脉硬化 甲状腺肿 海产品，奶，肉，水果
Mn 0.02 1000 0.001 8 组酶，激活剂，增强蛋白质代谢，合成维生素，防癌 软骨，营养不良，神经紊乱，肝癌，生殖功能受抑 无力，帕金森症，心肌梗塞 干果，粗谷物，核桃仁，板栗，菇类
V 0.018 110 0.005 1.5 刺激骨髓造血，降血压，促生长，参与胆固醇和脂质及辅酶代谢 胆固醇高，生殖功能低下，贫血，心肌无力，骨异常，贫血 结膜炎，鼻咽炎，心肾受损
Sn 0.017 200 0.003 3 促进蛋白质和核酸反应，促生长，催化氧化还原反应 抑制生长，门齿色素不全 贫血，胃肠炎，影响寿命
Ni 0.01 58 0.002 0.3 参与细胞激素和色素的代谢，生血，激活酶，形成辅酶 肝硬化，尿毒，肾衰，肝脂质和磷脂质代谢异常 鼻咽癌，皮肤炎，白血病，骨癌，肺癌
Cr 小于0.006 200 0.002 0.1 发挥胰岛素作用，调节胆固醇、糖和脂质代谢，防止血管硬化 糖尿病，心血管病，高血脂，胆石，胰岛素功能失常 伤肝肾，鼻中隔穿孔，肺癌 一切动植物中均含微量铬
Mo 小于0.005 1 0.014 0.2 组成氧化还原酶，催化尿酸，抗铜贮铁，维持动脉弹性 心血管病，克山癌，食道癌，肾结石，龋齿 睾丸萎缩，性欲减退，脱毛，软骨，贫血，腹泻 豌豆，植物，谷物，肝，酵母
Co 小于0.003 24 0.0001 0.0001 造血，心血管的生长和代谢，促进核酸和蛋白质合成 心血管病，贫血，脊髓炎，气喘，青光眼 心肌病变，心力衰竭，高血脂，致癌 肝，痩肉，奶，蛋，鱼
§30 日用洗涤剂与人类健康
日用化学洗涤剂正在逐步地成为当今社会人们离不开的生活必需品。不管是在公共场所、豪华饭店，还是在每个家庭、大众小吃摊，我们部可以看到化学洗涤剂的踪迹。每天的新闻媒介如广播、电视、报刊上也在大量地做着化学洗涤剂的广告。在这些被包装得多彩多姿的化学洗涤剂的使用过程中，人们正在不知不觉地如同吸毒般地依赖着它。在不能自拔地使用着化学洗涤剂的同时，化学污染便通过各种渠道对人类的健康进行着危害。所以有些科学家们以对人类负责的精神，提出对化学洗涤剂进行再认识的问题。如日本的权威团体-日本消费者联盟经过20多年的调查、实验以及根据对消费者的伤害报告，大声疾呼："化学洗涤剂不能再用了！..."
化学洗涤剂实际上是将石油垃圾开发的副产品。由于它溶于水，所以它的本质一直被忽视掉。同时由于它造价低，洗涤性能良好，所以一经发现，很快极人们所接受，并用色香味的障眼法将其包装起来进入社会之中。
化学洗涤剂的洗污能力主要来自表面活性剂。因为表面活性剂有可以降低表面张力的作用，可以渗入到连水都无法渗人的纤维空隙中，把藏在纤维空隙中的污垢挤出来。而化学洗涤剂则挤在这些空隙之中，水难以清洗它们。
同样，表面活性剂也可以渗人人体。沾在皮肤上的洗涤剂大约有0.5%惨入血液，皮肤上若有伤口则渗透力提高10倍以上。进入人体内的化学洗涤剂毒素可使血液中钙离子浓度下降，血液酸化，人容易疲倦。这些毒素还使肝脏的排毒功能降低。使原本该排出体外的毒素淤积在体内积少成多，使人们免疫力下降，肝细胞病变加剧，容易诱发癌症。
化学洗涤剂侵入人体后与其它的化学物质结合后，毒性会增加数倍。尤其具有很强的诱发癌特性。据有关报导，人工实验培养胃癌细胞、注入化学洗涤剂基本物质LAS会加速癌细胞的恶化。LAS的血溶性也很强，容易引起血红蛋白的变化，造成贫血症。化学产品的泛滥是人类癌症越来越多的最大根源，而化学洗涤剂是人类最直接最密切的生活用品。
人们在广泛的使用化学洗涤剂洗头发、洗碗筷、洗衣服、洗澡的同时，化学毒素就从千千万万的毛孔渗人，人体就在夜以继日的吸毒，化学污染从口中渗入，从皮肤渗入，日积月累，潜伏集结。由于这种污染的危害在短时间内不可能很明显，因此，往往会被忽视。但是，微量污染持续进入体内，积少成多可以造成严重的后果，导致人体的各种病变。
人类生活的都市化是无可避免的，都市生活对清洁剂的依赖也是不可避免的。所以，改善洗涤剂，使用不危害人体、不破坏生存环境、无毒无公害的洗涤剂就成为当务之急，在全世界高呼"环保"、"拯救地球"的呼声中，许多国家把希望寄托在海洋中。从取之不尽、用之不竭的海水中提炼天然洗涤剂是全人类迫不及待的愿望。远在3000多年前中东死海附近的居民就懂得用海水净身；在第一次世界大战前夕，德国就在研究从海水中提炼的洗涤剂；80年代在日本的西药房里也可以买到医用海水洗涤剂，这种洗涤剂已接近无毒无公害的标准。在我国也曾有用鸡蛋清洗头发，用皂角泡水洗衣服等做法的记载，这也说明在天然资源中开发洗涤剂是前途宽广的。当人们逐步认识了解了化学洗涤剂的危害之后，一定会加速开发天然洗涤剂资源的步伐，为使人们更健康，社会更进步而努力奋斗。
§31 杀虫剂可能导致脑帕金森病
用老鼠进行的一项新的研究结果表明,长期接触广泛使用的杀虫剂会导致脑细胞死亡.并引发与帕金森病有关的身体日益衰减的症状。
科学家称，实验结果有力地证实了他们多年来的惟测-最常见的帕金森病可能是由环境中的有害化学制剂引发的.这项新的研究结果发表在12月出版的《自然神经舍系统科学》杂志上,但它并未证实实验中所用杀虫剂鱼藤酮致使人患帕金森病。
科学家在检验了实验过程以后说，实验结果是有说服力的,应当能促进对环境中的毒素诱发帕金森病的研究.帕企森病是仅次于早老性痴呆症的最常见的神经系统疾病.并未参与这项研究的加利福尼亚州森尼韦尔帕金森病研究所所长威廉·兰斯顿说:“这是证明某一类化合物可能使人增加患帕金森病危险的又一个证据.但是并没有直接证据证明鱼藤酮会导致人患帕金森病,因为整个问题还未得到彻底解决.
称为黑质区的脑细胞产生的多巴胺减少而减退,多巴胺是对维持正常神经功能至关重要的激素。患者的初级症状是诸如面部抽搐和双手颤抖等轻微震颤,进一步的症状包括步态蹒跚.言语困难包括肌肉无力.这种疾病目前还没有办法治愈.现在使用的药物和手术治疗效果通常只能维持一段时间.新的治疗办法包恬采用干细胞移植.但是对干细胞移植的研究由于联邦政府对利用胚胎组织进行的实验采取资金限制而进展缓慢。
§32 食盐是人体健康的秘方
食盐，它的学名叫氯化钠，是人类食用和工业生产所不可缺少的，就在其他方面，它也有着奇妙的功能。
盐分是人体不可或缺的。如果人体中缺少了盐分，人就会头晕、全身乏力、不思饮食，长期下去就会引发许多疾病，毛发变白。
在医院里，我们经常会看到病人输液，许多就是氯化钠生理盐水（即浓度为0.9％的食盐水）。
为什么生理盐水的浓度必须是0.9％呢？让我们先来分析一个有趣的实验现象。
大约二百年前人们为了改进酿酒的方法，在一个圆玻璃筒里盛满酒精，然后，在玻璃筒的下端，用动物的膀胱膜牢牢地封住。当这个玻璃筒的下端浸在水里的时候，不久，便发现膀胱膜自动鼓了起来。显然，这是水通过膀胱膜渗透到盛酒精的筒里去了。筒内的液体就鼓了起来，这类现象称为渗透现象，而像膀胱膜、细胞膜、羊皮、玻璃纸等这类薄膜，称为半透膜。
渗透现象有个规律，如果我们用一种半透膜把浓、稀不同的两种盐水隔开的话，盐溶液中的水，总是从稀盐水向浓盐水中渗透，直至两边浓度相等时为止。
人体里的血液都含有食盐成分。血液是由血红细胞和液体血浆组成的。血细胞有红细胞、白细胞和血小板三种，其中，红细胞占绝大多数。细胞膜就是半透膜，在正常的情况下，细胞内的溶液跟细胞外的血浆液必须维持一定的浓度。人在输液时，进入血浆的食盐水，也须维持一定的浓度即0.09％。如果把生事盐水调稀了或错用了蒸馏水，那么输液后，血浆的浓度会变稀，这样，血浆里的水分就会往浓度大的血细胞里渗透。结果就引起血细胞的膨胀，甚至破裂，发生溶血现象。若生理盐水过浓，那么，血细胞里的水分，又会向外渗透。因此在一般情况下，生理盐水必须是0.9%。
如果遇到特殊情况，如因大面积烧伤引起血浆严重脱水时，那就要用低于0.9％的生理盐水输液，以补充血浆中水分的不足；如病人因失钠过多而引起血浆里水分增多时，那就要用高于0.9％的生理盐水输液，以提高血桨的浓度。
在日常生活中我们经常用到盐水的浓度，例如在医院里，配制眼药水也要有一定的浓度，否则，会使眼脱水或胀痛。在游泳时，在海水里睁眼不会感到疼，而在淡水里时却会感到难受就是这个道理。比如我们在腌肉时，一般用浓盐水能起到杀菌的作用，失去了水分的肉容易保存。
食盐除了对人体有着奇妙功能之外，还有许多神秘的力量。
例如在亚洲的西部，约旦河流域有一个名叫死海的内陆海，在它的四周寸草不生，湖内连一条鱼一根水草都没有。古代的人们发现这个奇特的现象，就称它为死海，意思是不存在生命的海。直到近代，人们才发现，原来死海的盐度竟高达２５％，这是由于长年干旱、湖面下降使盐浓度不断变高形成的。今天，这里成了一个旅游区，许多游人向往着到此海里一游。原来，人在此海里游泳竟然沉不下去，海水的密度比人体的密度还大，产生了巨大的浮力。
近年来，在国外的研究中又发现了食盐的一项奇妙的功能。在加拿大、法国所进行的关于选择婴儿的试验中，采取了妇女在孕前多吃含钠、钾丰富的咸食的办法，则生男孩；多吃牛奶、乳酪、鸡蛋、甜黄油、含钙、镁丰富的食物，则生女孩。试验的成功率竟然高达８０％以上。至于为什么控制食谱就能选择婴儿的性别，目前还在研究中。
食盐的种种奇妙功能告诉我们，人体里各种元素含量的多少，对于人的生理活动、健康状况有着至今重要的影响。
§33 室内环境中的化学污染
人一生中有三分之二以上的时间生活在室内，随着生活水平的现代化，人的居住环境也有了翻天覆地的变化。化学物质已经融入了你生活中的每一部分，如油漆、食品添加剂、清洁剂、芳香剂、农产品中农药残留及药品等。据统计，美国《化学文摘》登记在册的化学物质已逾1200万种，其中投入生产、使用的达7万余种，且每年正以1000-2000种的速度递增。
有毒化学物质会以不同的途径进入到人体内，如空气中以气态、气溶胶或粉尘形式漂浮于大气环境中的化学物质，它们可经呼吸道吸入；还有经皮肤吸收的生产性毒物、外敷药、化妆品等；以及被化学物质污染的食品、蔬菜、水等被人直接食用。这些化学物质经吸收、代谢和生物转化过程，对人体的组织、器官和系统产生毒副作用，损害健康以至危及生命。所幸绝大部分化学毒物的毒副作用都存在明确的剂量反应关系，即只有接触达到一定剂量方能产生作用。一位毒理学先驱说过一句至理名言：“只有剂量能决定一种物质是否有毒。”这就为我们制订预防对策提供了正确的导向──控制接触水平。
如何使我们室内的化学环境控制在对人产生最低“不良作用”水平以下，确保我们长期接触而不至于危害健康，这将是我们长期进行的一项重要工作。那么，室内环境中主要存在哪些化学物质呢？
一、挥发性有机物
挥发性有机物是一类容易挥发变成气体的有机化合物的总称。它们的沸点一般在200℃以下，像汽油、酒精、香蕉水、苯、二甲苯、丙烯醛、甲醛等等，都属于挥发性有机物。在装饰材料、化妆品、粘合板、家用杀虫剂、清洁剂、芳香剂、鞋油、地板蜡等众多家庭用品中都不同程度地含有这种或那种挥发性有机物，它们慢慢地从这些材料或用品表面逸散到室内空气中而造成污染。经测算这类有害物质占室内有害物质的70％。
油门窗的调和漆，油家具的清漆含有几十种挥发性有机物。经测试发现，不同品牌所挥发出来的有机物种类不同，有些品牌含有毒性较低的脂肪烃有机物，有些则含有毒性较高的苯系物。目前使用较广泛的多彩喷涂，其涂料在喷涂过程中以及喷涂之后，均有毒性较高的有机物挥发到空气之中。从多彩喷涂后的房间的空气中分析出近百种挥发性有机物，其中主要成分是甲苯、二甲苯和乙苯等。在喷涂的施工过程中，空气中含量高达1-2g/m3。而标准的安全数值为作业环境40mg/m3，居住环境2.4mg/m3，竟高出几百倍。甲醛是一种刺激性气体，它能刺激眼睛流泪，使喉咙不舒服。制造家具的粘合板和木屑板是用含有甲醛的树脂胶粘合的，树脂胶内残余的甲醛便可随时释放出来，还有贴壁纸的粘合剂也释放甲醛。
为了使室内的气味更加美好，我们经常使用清新剂或芳香剂，以去除室内的令人不愉快的气味，殊不知这些清新剂或芳香剂是由一些人工合成的化学物质混合而成，当人长期接触这类高浓度的化学物质，也会出现一些器质性地病变。再如用杀跳蚤药物(杀虫剂)处理过地毯之后，小孩在上面爬着玩就会受这种药物的污染。在生产衣服的过程中，为了使衣服拒污、防皱，常采用新工艺或药物处理方法，如经常使用丙酮、醋酸，残留在衣服上的这些化学物质与皮肤接触，容易使人皮肤过敏或引起皮肤炎症。我国妇女的肺癌发病率居高不下，主要原因是因为在烹饪食品时，食油中的不饱和脂肪酸(尤其是亚麻酸)在高热后的氧化分解产物，即油烟污染，长期接触则会导致肺部病变。此外，指甲油、定发剂、气雾清洁剂、地板蜡、干洗液等不同程度地释放挥发性有机物。
一般来说，室内挥发性有机物不会使人急性中毒，但是长时间刺激使人感到不舒服，进而产生难受的感觉，有的可能会导致神经系统疾病，或者造成免疫功能下降，有时甚至会出现轻度中毒症状。
怎样才能减少有机挥发物对人体健康的危害呢？首先，要控制家庭用品中使用毒性较大的溶剂，降低产品中的残留剂量，在生产环节上控制产品中挥发性有机物性的种类和数量。但是目前的产品质量标准中尚无有关内容。其次，挥发性有机物的释放在最初的几天成陡状衰减，一个星期后趋于平缓。因此在新房装饰后必须通风3-5天才能搬入居住，就是在居住后仍要坚持每天开窗数小时，特别是临睡前要彻底通风换气，才能关窗睡觉。第三，“天然性的生态环境”是我们所应该追求的室内环境，如果长时间门窗紧闭，尽管挥发性有机物的释放量减少，但室内通风换气条件不佳，这些有机物质在室内空气中的含量也会升高，尤其是新装饰的房间，或购入新制的家具后。因此，对居民的日常生活来说，开窗换气仍是改善室内空气环境的必要方法。
二、无机有害气体
室内环境中产生的无机有害气体主要有：一氧化碳、二氧化硫、硫化氢、臭氧等。由于人们大量使用了液化气、家用电器，以及在室内无节制地吸烟，这些有害气体一直侵扰着人们。目前这类气体的危害性报刊杂志介绍较多，已越来越引起了人们的重视，但由于人们生活中出现的种种不慎，中毒事件屡见不鲜。
一氧化碳是一种窒息性毒气，无色无味无臭，很难被人察觉，是室内危害健康的元凶，它经呼吸进入人体后，便和血液中的血红蛋白结合成一氧化碳血红蛋白，这种结合比氧气与血红蛋白的亲和力要强200-300倍，从而降低了血液向体内各组织输氧的功能，导致组织缺氧，临床出现头昏头痛，恶心无力，重则使人昏迷死亡。它主要由于煤气灶、燃气热水器通风不良时产生的煤气。一般情况下若煤气充分燃烧，几乎没有烟雾。实际上，有燃烧就有烟雾，煤气灶在达到177℃时，如果通风不畅，散发出的一氧化碳会使人窒息。
二氧化硫是煤烟毒气中的主要污染物。二氧化硫是无色有强烈刺激性气味的气体，被人体吸收后，首先刺激呼吸道上的粘膜，引起支气管炎，咳嗽和气管阻力增加。在毒物的经常作用下，呼吸道抵抗力
减弱，引起肺水肿和肺心病等。
硫化氢主要来自抽水马桶泄漏出的臭气，它是一种无色气体，有臭鸡蛋似的强烈刺激性臭味。硫化氢进入人体后会引起中枢神经中毒麻痹。它与呼吸中的铁质结合，使酶的活力大大减弱，导致人出现头晕、恶心、呕吐、消化功能减退。
臭氧有一股难闻的腥味，对呼吸道粘膜有咬强的刺激，能使人口干、咽燥、胸闷、咳嗽，孕妇吸入，也会对胎儿产生影响。臭氧多因高压放电而产生，若电视机出现高压打火现象，则应及时关掉电视机，开窗换气。
掌握了有害气体的主要污染源，我们就要主动做好防范措施，如厨房、厕所可通过加装排风抽气装置，经常保持室内空气的流通，从而使有害气体对人体的危害减少到最低的程度。
三、金属、农药对室内环境的污染
金属的来源主要来自于烹饪器皿所形成的腐蚀产物，另外就是人饮用了被工业废水污染了的饮用水。
长期被忽视的锡这种金属，至今不被认为有很强的毒性。在有些地方，锡和锡合金的餐具至今还在使用。造纸、制玻璃和塑料时，添加剂中也含有锡。在船舶的底部，也要涂上锡的保护层，以防止水下部分滋生介壳类和藻类生物。但不少人并不知道，锡的阳离子在细菌作用上会甲基化，生成二甲基锡，变成一种毒性很强的化合物，挥发性也很强。
铅毒的危害目前已引起了人们的普遍关注，汽油、油漆等是铅的主要藏身之处，对此已是人所共知。科学家研究证明，儿童的血液中铅浓度即使很低，也会使儿童的智力、记忆力、注意力和协调能力明显降低。调查发现，经常在公路边玩耍的小孩由于受到汽油中铅的影响，智商普遍偏低；有的孩子习惯将铅笔头含在口中，不少父母对此并不介意，却不知这些行为可能引起铅中毒。
铁是人体内所必须的元素，是形成血红素的主要成分，它负责全身各组织器官的氧气运输和供应。但铁多也有害，人体内铁贮存过多，非但无益，反而有害，受害最明显的是心血管系统。专家指出，铁一旦被体内吸收，每天除经尿、粪、汗等排除少量外，几乎没有其它排除途径。体内多余的铁贮存在蛋白质中，结合成铁蛋白，这种贮存随着年龄增长而逐渐增多，现已发现铁摄取过多会增加患心脏病的危险。血液中铁蛋白与胆固醇相互作用能促使心脏病不断恶化。
需要指出的是在各种化学污染物中，重金属对人体的危害是相当严重的。如：镉会引起急性和慢性呼吸道疾病、肾脏病、恶性肿瘤，出现“骨痛病”等；铬会导致肺癌、胃肠道癌、皮炎等；镍过量会使人出现呼吸系统疾病，包括哮喘、呼吸保护系统失调、畸形胎、鼻癌和肺癌等；铊则对动植物都有毒，使人出现脱发等症状；钒会引起呼吸道过敏、哮喘、神经官能症、血液变化；汞会引起人的中枢神经中毒等。历史上曾经发生过这类的公害事件，对此我们要引起足够地重视！
农药品种及其代谢物残留都会对人产生危害，若采用正确的使用方法，可使危害降低到最低程度，但是，目前很多菜农没能做到这一点。如：甲胺磷为高毒农药，不准使用在蔬菜上，但多年来有些农民不懂这条规定，经常在蔬菜上使用甲胺磷，造成中毒事故经常见诸报端；再如涕灭威水溶性大，容易渗入土壤，严重污染地下水，我国农药登记规定，施药区距离饮水源必须在30米以上。因此，对这类可能受到农药污染的蔬菜，首先是不购买，若不慎买来，可将之放于溶有少量碱粉或漂白粉的水中浸泡一两个小时，大多数农药在碱性条件下，都可以被分解失效。或直接用清水浸泡一小时以上，也能起到作用。
造成室内环境中的化学污染途径和药物种类还有很多，如可能存在于建筑材料(如大理石、砖、水泥)中的铅218、铅214及氡气等放射性物质，这会使人们在家中不知不觉地受到辐射，导致免疫能力下降，患上各种疾病，这种危害目前很难被人们认识到。美国研究资料表明，氡就是引发肺癌的祸首。还有“光化学污染”、工业废气过量排放造成的环境污染，都会使居民的身体受到损害。
目前，国际上对室内环境污染非常重视，每三年召开一次室内空气质量和环境国际会议进行学术讨论，去年在日本名古屋召开第七届国际大会。
回归自然、返朴归真，创造一个洁净、美好的室内环境是我们追求的目标，为了尽量减轻家庭中化学污染的毒害，保证您和您的家人的健康不受损害，请接受专家们的建议：⑴谨慎选购家用化学用品；⑵常敞开门窗；⑶室内可栽种一些能吸收有毒气体的植物。据科学家试验，石榴花能降低空气中的含铅量；米兰的香气能减少空气中的二氧化硫；腊梅、桂花、玉兰花的香气能大量吸收空气中的汞蒸气；在厨房内放置一盆白芷花，可以减轻油烟味。
人一生中有三分之二以上的时间生活在室内，随着生活水平的现代化，人的居住环境也有了翻天覆地的变化。化学物质已经融入了你生活中的每一部分，如油漆、食品添加剂、清洁剂、芳香剂、农产品中农药残留及药品等。据统计，美国《化学文摘》登记在册的化学物质已逾1200万种，其中投入生产、使用的达7万余种，且每年正以1000-2000种的速度递增。
挥发性有机物是一类容易挥发变成气体的有机化合物的总称。它们的沸点一般在200℃以下，像汽油、酒精、香蕉水、苯、二甲苯、丙烯醛、甲醛等等，都属于挥发性有机物。在装饰材料、化妆品、粘合板、家用杀虫剂、清洁剂、芳香剂、鞋油、地板蜡等众多家庭用品中都不同程度地含有这种或那种挥发性有机物，它们慢慢地从这些材料或用品表面逸散到室内空气中而造成污染。经测算这类有害物质占室内有害物质的70％。挥发性有机物主要经呼吸道吸入，它们经吸收、代谢和生物转化过程，对人体的组织、器官和系统产生毒副作用，损害健康以至危及生命。
油门窗的调和漆，油家具的清漆含有几十种挥发性有机物。经测试发现，不同品牌所挥发出来的有机物种类不同，有些品牌含有毒性较低的脂肪烃有机物，有些则含有毒性较高的苯系物。目前使用较广泛的多彩喷涂，其涂料在喷涂过程中以及喷涂之后，均有毒性较高的有机物挥发到空气之中。从多彩喷涂后的房间的空气中分析出近百种挥发性有机物，其中主要成分是甲苯、二甲苯和乙苯等。在喷涂的施工过程中，空气中含量高达1-2g/m3。而标准的安全数值为作业环境40mg/m3，居住环境2.4mg/m3，竟高出几百倍。甲醛是一种刺激性气体，它能刺激眼睛流泪，使喉咙不舒服。制造家具的粘合板和木屑板
是用含有甲醛的树脂胶粘合的，树脂胶内残余的甲醛便可随时释放出来，还有贴壁纸的粘合剂也释放甲醛。
为了使室内的气味更加美好，我们经常使用清新剂或芳香剂，以去除室内的令人不愉快的气味，殊不知这些清新剂或芳香剂是由一些人工合成的化学物质混合而成，当人长期接触这类高浓度的化学物质，也会出现一些器质性地病变。再如用杀跳蚤药物(杀虫剂)处理过地毯之后，小孩在上面爬着玩就会受这种药物的污染。而机织的纯毛地毯背面都涂有起固定作用的粘合剂，而有些粘合剂中会释放出丙烯酸酯、乙酸酯类等挥发性有机物。我国妇女的肺癌发病率居高不下，主要原因是因为在烹饪食品时，食油中的不饱和脂肪酸(尤其是亚麻酸)在高热后的氧化分解产物，即油烟污染，长期接触则会导致肺部病变。此外，指甲油、定发剂、气雾清洁剂、地板蜡、干洗液等不同程度地释放挥发性有机物。
一般来说，室内挥发性有机物不会使居民急性中毒，但是长时间刺激使人感到不舒服，进而产生难受的感觉，有的可能会导致神经系统疾病，或者造成免疫功能下降，有时甚至会出现轻度中毒症状。
怎样才能减少有机挥发物对人体健康的危害呢？首先，要控制家庭用品中使用毒性较大的溶剂，降低产品中的残留剂量，在生产环节上控制产品中挥发性有机物性的种类和数量。但是目前的产品质量标准中尚无有关内容。其次，挥发性有机物的释放在最初的几天成陡状衰减，一个星期后趋于平缓。因此在新房装饰后必须通风3-5天才能搬入居住，就是在居住后仍要坚持每天开窗数小时，特别是临睡前要彻底通风换气，才能关窗睡觉。第三，“天然性的生态环境”是我们所应该追求的室内环境，如果长时间门窗紧闭，尽管挥发性有机物的释放量减少，但室内通风换气条件不佳，这些有机物质在室内空气中的含量也会升高，尤其是新装饰的房间，或购入新制的家具后。因此，对居民的日常生活来说，开窗换气仍是改善室内空气环境的必要方法。
§34 谁为鲜奶延长寿命
鲜奶既富营养又美昧,放在雪柜里还能保存数天,否则很快便会变酸。我们在享用鲜奶的时候,有否想过防腐的原理呢？
食物所以腐坏是因为微生物在食物上生长。微生物只要得到养分,再加上充足的氧气和水,并在适当的温度,便会快速地生长。只要把其中一种因素移除,就可以防止食物变环。其实,鲜奶是没有加入防腐剂的。况且,防腐剂亦非保存食物新鲜的唯一方法。要杀死微生物或移除导致腐坏的因素,还可选择冷藏、抽真空、抽走水分、加热消毒或使用(射线等方法)。
§35 水果为什么可以解酒
饮酒过量常为醉酒，醉酒多有先兆，语言渐多，舌头不灵，面颊发热发麻，头晕站立不稳……都是醉酒的先兆，这时需要解酒。
不少人知道，吃一些带酸味的水果或饮服1--2两干净的食醋可以解酒。什么道理呢？
这是因为，水果里含有机酸，例如，苹果里含有苹果酸，柑橘里含有柠檬酸，葡萄里含有酒石酸等，而酒里的主要成分是乙醇，有机酸能与乙醇相互作用而形成酯类物质从而达到解酒的目的。
同样道理，食醋也能解酒是因为食醋里含有3--5%的乙酸，乙酸能跟乙醇发生酯化反应生成乙酸乙酯。
尽管带酸味的水果和食醋都能使过量乙醇的麻醉作用得以缓解，但由于上述酯化反应杂体内进行时受到多种因素的干扰，效果并不十分理想。因此，防醉酒的最佳方法是不贪杯。
§36 塑料袋装食品会中毒吗
糖果、饼干、蜜饯、水果等各色各样的食品，装在塑料袋里，透过一层晶莹透明的薄膜，不但看上去色彩诱人，而且隔绝细菌，保持清洁。它能使需要一定水分的食品不干燥，需要干燥的食品不返潮。还有一个好处是：用它包装，物品易携带，不易碎裂。
但是，也许有人对你说，塑料袋装食品，好是好，就怕有毒。那么，用塑料袋装食品有毒吗？
一般说来，专门用来装食品的塑料袋是没有毒的，因为那是用聚乙烯或尼龙制成的。高压聚乙烯薄膜，看上去和摸上去都有点儿像是一层薄薄的石蜡。说来也巧，聚乙烯的组成结构，的确也和石蜡十分相似，只不过聚乙稀这种高分子聚合物的分子，比石蜡的分子大得多罢了；尼龙薄膜比聚乙烯薄膜更为牢固，但成本高些，所以应用不那么普遍。
制造聚乙烯的办法很多，其中最常见的一种，是在200～300℃高温和1000～2000个大气压压强下，将乙烯聚合制成。在聚乙烯里，不掺杂其他物质。这样制得的聚乙烯密度低，质地柔软，对于阳光、空气、水分和化学试剂，都具有较高的稳定性，所以无需外加稳定剂、增塑剂，而稳定剂和增塑剂则多半是有毒或有剧毒的。
用这种聚乙烯制成的薄膜来做食品袋，是无毒的，所以是安全的，但是聚乙烯薄膜也还有一定的透气性，如果用它来包装香料或有气味的东西，那是不太合适的，因为有一部分香气或气味会逃逸出来，在这种情况下，用尼龙薄膜就比较理想了。
至于说用其他塑料制成的薄膜做出来的塑料袋是否有毒，可不可以装食品，那就得作具体分析了。比方说聚氯乙烯，它里面的增塑剂和一部分残存的氯乙烯，都是有毒的；又比方说聚苯乙烯，其中一部分苯乙烯分子能在油脂中溶解，也是对人体有害的；以甲醛为基本材料合成的塑料，在与水和其他含水液体、油脂等接触时，尤其是在常温以上，甲醇会溶解进食品中去，这是一种很有害的化合物，往往会致人死命。现今使用的一次性塑料袋多是有毒的。
所以，除了标明是食品塑料袋，或者完全有把握所用的塑料袋是单纯的聚乙烯或尼龙制成的以外，千万不要拿任何塑料袋来盛放食品，尤其不能用装过农药或化工原料的塑料袋来装食品。并且白色污染也越来越严重，为了保护环境您也最好少使用一次性塑料袋来包装食品。
§37 铁为何与心脏病有关
日本研究人员说,他们可能发现了心脏病与血液中较高的铁含量有关的原因,这个问题或许可以完全归结为生绣的过程。他们证实,铁会使血管内壁上所谓的氧化应力增强.氧化的过程与铁表面生锈是一样的。
日本久留米医学院的松冈博士说,这可能说明以红色肉类为主的西方饮食导致心脏病的原因不仅在于脂肪过高,还在于铁含量过高.
一些生物化学研究显示,铁有助于生成自由基--即破坏肌体细胞的微小带电粒子.
松冈在美国心脏学会高血压研究委员会的一次会议上报告说,他的研究小组决定证明是否可以把以上两项研究结果联系起来.他们研究了铁对内皮的作用.内皮是指位于血管内壁的细胞层,它与心脏和动脉疾病存在着密切的关系。
§38 维持生命的营养素-------维生素
维生素是动物体和人类生命活动所必需的一类物质,许多维生素是人体自身不能合成的,一般都必须从食物或药物中摄取。当机体从外界摄取的维生素不能满足其生命活动的需要时,就会引起新陈代谢功能的紊乱,导致生病,甚至死亡。维生素缺乏病,曾经是猖獗一时的严重疾病之一。例如,人体内维生素C缺乏引起的坏血病、维生素B1缺乏引起的脚气病,都曾经是摧毁人类特别是海员、士兵的大敌。
但是,过量或不适当地食用维生素,或者有些人把维生素当成补药,以致造成人体内某些维生素过多症,对身体也是有害的。因此,切莫把维生素看成是灵丹妙药。
到目前为止,对已经发现的维生素,可以分为脂溶性维生素和水溶性维生素两大类。在维生素刚被发现时,它们的化学结构还是未知的,因此,只能以英文字母来命名,如维生素A、维生素B、维生素C。但是不久就发现,某些被认为是单一化合物的维生素原来是由多种化合物组成的,于是就产生了“维生素族”的命名方法。例如,原来认为维生素B是单一的化合物,后来知道它是多种化合物组成的,这样就需要用维生素B的英文字母加角标的方法来命名,这就是维生素B1、维生素B2、维生素B12......实际上,每一种维生素都已有了它的学名,即化学名称。维生素还都有俗名,但不同国家所用的俗名差别很大,很不规则。
脂溶性和水溶性维生素
字母名称 俗名
脂溶性维生素
维生素A 视黄醇
维生素A2 脱氧视黄醇
维生素D2 骨化醇
维生素D3 胆骨化醇
维生素E α,β,γ…...生育酚
维生素K1 叶绿醌
维生素K2 合欢醌
维生素K3 多异戊烯甲基萘醌类
水溶性维生素
维生素B1 盐酸硫胺素
维生素B2 核黄素
维生素PP 尼克酰胺、烟酰胺
维生素B6 吡哆醇
维生素B12 钴胺酸
维生素B5 泛酸
维生素M 叶酸
维生素H 生物素
维生素C 抗坏血酸
§39 维生素A
维生素A又称视黄醇,是一种脂溶性维生素,化学式为C20H30O。
维生素A以游离醇或酶的形式存在于动物界。人体所需的维生素A大部分来自动物性食物中,在动物脂肪、蛋白、乳汁、肝中,维生素A的含量丰富。植物界中虽然不存在维生素A,但维生素A的前体(维生素A原)却广泛分布于植物界,它们就是类胡萝卜素。
某些食物中维生素A和 胡萝卜素的含量
食物 维生素A含量(毫克/100克) 胡萝卜素的含量(毫克/100克)
鱼肝 >300
牛肝 15~150
鸡蛋 0.3~0.6
牛乳 0.1 0.03~0.2
胡萝卜 12.0
青豆 0.5
黄油 0.2~2.0 0.2~1.0
植物性食物中的类胡萝卜素在肠壁内能转变为维生素A,因此含 胡萝卜素的植物性食物也是人体所需维生素A的来源。
维生素A是黄色棱柱状晶体,熔点为63-64℃,不溶于水和甘油,溶于甲醇、乙醇、乙醚、氯仿、油脂和油。
维生素A影响许多细胞内的新陈代谢过程,在视网膜的视觉反应中有特殊的作用,而维生素A醛(视黄醛)在视觉过程中起重要作用。视网膜中有感强光和感弱光的两种细胞,感弱光的细胞中含有一种色素叫做视紫红质,它是在黑暗的环境中由顺视黄醛和视蛋白结合而成的,在遇光时则会分解成反视黄醒和视蛋白,并引起神经冲动,传入中枢产生视觉。视黄醛在体内不断地被消耗,需要维生素A加以补充。
如果体内缺少维生素A,合成的视紫红质就会减少,使人在弱光中的视力减退,这就是产生夜盲症的原因,所以维生素A可用于治疗夜盲症。例如中国民间很早就用食羊肝治疗“雀目”(即夜盲症)。维生素A还与上皮细胞的正常结构和功能有关,缺少维生素A会导致眼结膜、角膜干燥和发炎,甚至失明。维生素A的缺乏还会引起皮肤干燥和鳞片状脱落、毛发稀少、呼吸道的多重感染、消化道感染和吸收力低下。
人体每天对维生素A的需要量为:成人(男)为1000微克,成人(女)为800微克,儿童(1-9岁)为400-700微克。如果供给的是动物性食物中所含的维生素A,数量可略低;如果是植物性食物中所含的β-胡萝卜素,则数量要略高。
上面介绍的是维生素A,另外还有一种称为维生素A2的物质,所以维生素A也称为维生素A1,以示区别。
植物(如胡萝卜、菠菜、红薯)中所含的胡萝卜素在人体内经肠壁或肝脏中的胡萝卜素酶的作用,可以转化为维生素A。
§40 维生素C
维生素C是一种水溶性维生素,化学式为C6H8O6。维生素C以很高的浓度广泛存在于柑橘属水果和绿色蔬菜中,而各种新鲜蔬菜和水果中也都含有维生素C,但它只存在于植物组织内,而不存在于种子里。植物和许多动物能从葡萄糖醛酸合成维生素C,但人不能完成这一生物合成,因此,人体所需要的维生素C都来自蔬菜和水果。
食物 维生素C的含量(毫克/100克)
卷心 30-90
球菜甘蓝莱 50-150
花椰菜 50
花茎甘蓝 190-100
胡萝卜 9
豌豆 14-32
蚕豆 10-20
菠菜 90
西红柿 20-33
山栌 160-800
桃 1000
橘 l5-25
朱栾 40
柠檬 50
维生素C是无色晶体,熔点为190-192℃,易溶于水,溶液显酸性,并有可口的酸味。它微溶于丙酮,在乙醇中的溶解度更低。在维生素C的水溶液中加入碳酸氢钠,可形成钠盐。
维生素C是一种强还原剂,在水溶液中或受热的情况下很容易被氧化,在碱性溶液中更容易被氧化,痕量的重金属离子(如铜离子)对氧化反应起催化作用。
严重缺乏维生素C会引起坏血病,这是一种以多处出血为特征的疾病。成年人患坏血病后,一般会依次出现疲倦、虚弱、急躁、肌肉僵硬和关节疼痛,然后是体重减轻、牙龈出血、龈炎和牙齿松动,接着就会发生皮下微细出血,严重时可能有膜、视网膜或大脑、鼻子、消化道的出血。
坏血病是人类最早知道的疾病之一,用蔬菜治疗坏血病也很早见诸文字,至少在16世纪,美洲印第安人就知道用云杉叶或松针浸泡液治疗坏血病。到了17世纪末,有了许多对坏血病有疗效的新鲜蔬菜,流行性坏血病在陆地上就少见了,但对于在海上长期航行的海员,因为没有足够的新鲜蔬菜,坏血病仍然是一种可怕的威胁。后来,医疗上采用柠檬汁或柑橘类水果熬的汤来医治坏血病。1934年,测定出了维生素C的结构,并且用人工的方法合成了维生素C。现在,药用的维生素C都是人工合成的,它是治疗坏血病的特效药。
维生素C还对于防止受传染病的感染有效,例如可用于减轻一般感冒的症状。维生素C用于治疗营养性贫血时,可作为铁制剂治贫血的辅助剂。对于消化道疾病,在治疗胃和十二指肠溃荡时,都要给予适量维生素C。它还有促进细胞间粘合物和红蛋白合成的作用,使伤口迅速愈合,也能降低化学毒物(如砷、汞、铅、镉、亚硝酸盐、苯、甲苯等)和细菌毒素对人体的毒害。在人工制造的婴儿食物中也需要补充维生素C,因为牛奶和奶粉中没有维生素C的可靠来源,因此可被婴儿吸收的合成维生素C便是最可靠的。
成人每天对维生素C的需要量为:男45毫克,女45毫克(哺乳期为80毫克)。1-9岁的儿童为35-45毫克。
§41 维生素D
维生素D是一种脂溶性维生素,一些抗佝偻病物质的总称。其中最重要的有两种:维生素D2(俗称骨化醇)和维生素D3(俗称胆骨化醇)。维生素D2的化学式是C28H440,维生素D3的化学式是C27H440。
维生素D的惟一比较丰富的来源是鱼的肝脏和内脏,这些肝脏的油脂中含有维生素D3,通常所说的鱼肝油含有较多的维生素D,就是这个意思。
人的皮肤中含有7-去氢胆甾醇,它经过紫外线照射以后即转变成维生素D3,
因此,多晒太阳可预防维生素D缺乏症。另外,酵母和低等植物中含有麦角甾醇,经紫外线照射,也能转变成维生素D2。
维生第十章 化学趣闻
§1 “不中用的铜”——镍
镍也是一种银白色的金属，十分坚硬，它的熔点比号称“不怕火”的黄金还要高出几百度。镍的本领在很多方面都超过了铜。可是，镍的拉丁文原意竟是“不中用的铜”，这是怎么回事呢？原来，最初人炼出的镍不纯，其中含有许多杂质，影响了镍的性能，人们却误以为镍没有多大用处，因而给它取了个不雅的名称：“不中用的铜”。
古巴是世界上最著名的蕴藏镍矿的国家。有趣的是，“天外来客”——陨石中也含有镍。人们估计，地心也有很多的镍。纯净的镍银光闪闪，不易锈蚀，主要用于电镀工业。刚笔插、外科手术器械等银光闪闪，就是因为表面镀了一层镍，既美观、干净，又能防止生锈。
在世界上，人们一直认为镍是瑞典科学家克朗斯塔特在１７５１年首先发现的。然而，实际上我国才是最早知道镍的国家。历史学家们发现，我国早在克朗斯塔特发现镍前一千八百年的西汉（公元前一世纪）就已知道用镍和铜来制造合金——白铜。那时人们主要用白铜来作马具、烛台、盘子等。我国古代制造的白铜器件，不仅畅销全国各地，还远销国外。秦汉时，在新疆西边有一个大夏国，与众不同的是，这个国家使用的货币，是用白铜做的，而用来铸造货币的白铜，就是从我国运过去的。至今，在波斯语和阿拉伯语中，还把白铜叫做“中国石”。
到了近代，东印度公司从我国广东购买了大量的白铜制品，运送到德国。一些不明真情的欧洲人以为这些东西是德国制造的，把白铜叫做“德银”，这完全是弄错了。那是德国人从中国学会了炼白铜的技术，大量进行仿造生产出来的。同样，中国炼制白铜的技术在当时也传入了瑞典，这样就使一些人以为镍是瑞典人克朗斯塔特首先发明的。
对一般人来说，合金是一种异常坚硬的、能传热善导电的物质。可是，令人不可思议的是，镍和钛的合金居然跟人一样，具有记忆功能。而且它的记忆力很强，经过很长时间，重复上万次都准确无误。
人们是怎么发现镍钛合金的这个“特异功能”的呢？在１９５８年时，美国的海军军需实验室要进行一次实验，实验中需要一种镍钛合金材料；于是秤学家们找到了一根弯弯曲曲的镍钛缆绳，他们先把缆绳加热，然后冷却下来，把它拉成直线，做成需要的合金材料。然而，奇怪的是，在实验中，当人们给这种镍钛合金材料加热时，它又变得弯弯曲曲的，跟它原来的形状一模一样。这引起了人们的兴趣，这次人们先把缆绳弯成了圆形，变冷后又把它拉成直线，再次加热，它又自动地变成了圆形。人们这才知道镍钛合金还有这么好的记忆功能。
镍钛合金的这种记忆功能有很多用途。比如，用它制成的机器人的胳膊会随着温度的变化，上下左右转动，显得十分逼真，就好像机器人真有感觉似的。镍钛合金在医疗上也有想象不出的作用。例如，把镍钛合金丝制成直径很小的弹簧形，使它在体温条件下，把自己的外形记住。然后再把它拉直，通过一根小导管，在X光照射的情况下，慢馒插入动脉内。导管中的镍钛合金丝在体温的刺激下，慢慢地会变成弹簧形，就像在动脉血管的内壁形成了一层衬套，从而能防止动脉内壁过薄而带来的危险。
在服装业中，镍钛合金也有用武之地。在制造妇女使用的文胸时，如果用镍钛合金取代钢丝支架，就能大大延长文胸的使用寿命。制造商根据每个妇女乳房的大小和需要，制造出在各种体温条件下的特定产品，这种产品即使经过多次的洗涤晾晒，只要一碰到记忆中的体温时，很快就能恢复原来的形状。
§2 “大显神通”的金属——钛
如果有人问，飞机是用什么制造的？你一定会毫不犹豫地回答：是铝镁合金。
是的，铝镁合金又轻又结实，在飞机制造业上耐实立下了汗马功劳，直到现在，它还是制造许多飞行工具的主要材料。
但是，随着航空工业的发展，飞机的飞行速度越来越快，与飞机表面相接触的一层空气，由于摩擦生热而使飞机表面的速度越升越高。这时候，铝镁合金就吃不消了，强度将迅速降低。事实证明，允许最高工作温度仅摄氏二百度左右的铝合金，根本不能用来制造飞行速度超过音速两倍半的喷气式飞机；而用耐热的不锈钢来制造又太笨重。
那究竟用什么材料呢？
唯一的选择就是我们下面要结识的主角——钛和它的合金。一般来说，飞行速度超过二三倍音速的飞机，就要用钛合金来制造，其他的金属很难胜任。
那么，钛都有哪些优异的性能呢？
钛最珍贵的特点是比重小，强度大，这方面它的性能比铍还要优越。
举例来说，钛比铁强韧得多，比重却只有铁的一半多一点，而且不会生锈。钛比铝稍微重一点，强度却比铝大三倍，它的耐热本领也远远大于铝。钛的比强度——强度和比重的比值——是不锈钢的三倍半，铝合金的一点三倍，镁合金的一点六倍，是目前所有金属材料中最高的。
钛合金既能经受住摄氏四五百度以上高温的锻炼（这点铝合金和不锈刚差远了，铝在摄氏一百五十度、不锈钢在摄氏三百一十度时都会丧失原来的优良性能），又能抗得起摄氏零下一百多度低温的考验。因此，钛和钛合金已经成为制造飞机、枪炮、船舰等现代武器不可映少的材料。
比如，现代超音速喷气式飞机的发动机以及机身中的防火壁、机架、舱盖等，大部分就是用钛合金来制造的，一架巨型喷气式运输机上有上百万个紧固件，其中用钛量可达几吨甚至几十吨。有些超音速远程截击机，用钛量占它结构总量的百分之九十五，所以得到了“钛飞机”的称号。
既轻便又强韧的钛和钛合金，还可用来制造自动步枪、迫击炮以及装甲车、坦克的某些零件。这样做有很多好处，比如用钛合金代替钢材制造坦克的悬吊装置和履带之后，一下子就可以减轻重量百分之四十，这对提高坦克的作战机动能力不是太有用了吗？
飞机之外，火箭、导弹、宇宙飞船等对制作材料提出了更多更高更严格的要求。在这方面，又是既轻又强韧，并且在高、低温条件都具有良好性能的钛发挥了作用。
这些年来，人们研究和试制了许多新型的钛合金，抗拉强度都在每平方毫米一百公斤之上。这类高强度的钛合金究竟用来干什么呢？
现在，钛和钛合金主要用来制造火箭、导弹的燃料和氧化剂的储存箱以及其他高压容器。另外，大量的钛被用来制造火箭，导弹的外壳，及宇宙飞船的船舱等。
你们也许知道，对于上天的火箭、导弹和宇宙飞船来说，重量实在是特别需耍精细计算的。在火箭、导弹、宇宙飞船上使用钛和钛合金代替钢材后，体重可以减轻几十到几百公斤，这样一点点的“减轻”就能很好改善它们的飞行性能。比如，远程导弹每减轻一公斤，可以增加射程七点七公里，末级火箭每减轻一公斤，可以减少三十到一百公斤的发射总重量，射程可增加十五公里以上。由于重量减轻，还能节省大量昂贵的高级燃料，降低建造和发射的费用。这样你就明白了，把钛称之为“空间金属”是当之无愧的。
你们手上都戴着手表，表壳闪闪发亮，无论多久也不会黯然失色。这是为什么呢？原来表壳是用抗蚀性很强的镍铬不锈钢做的。
钛的抗蚀本领比不锈钢强多了。在常温下，钛可以安然无恙地躺在各种强酸强碱的溶液中。就连最凶猛的酸——王水，也奈何不了它。特别在对海水的耐蚀性方面，钛的能力更强，可与大名鼎鼎的白金相媲美。
有人曾经把一块钛片沉到海底，五年以后取出来一看，上面粘了许多小动物和海底植物，却一点也没生锈，依旧亮闪闪的。
钛耐腐蚀，所以在化学工业上常常要用到它。过去，化学反应器中装热硝酸的部件都用的是不锈钢。不锈钢也怕那强烈的腐蚀剂——热硝酸，每隔半年，这种部件都要统统换掉。部件本身倒不贵，但每次更换时所花的费用和因停工而带来的损失，要比部件的价格高许多倍。现在，用钛来制造这些，虽然成本比不锈钢贵一些，但是它可以连续不断地工作五年，计算起来反而划算得多。
大家都看过电影，可你们知道吗，在电影的底片和正片制作中，要经过多道工序，需用多种强酸强碱药物，它们对洗印设备腐蚀十分严重。１９８０年西安电影制片厂首先在洗印设备上试用钛材，结果，过去几个月就被腐蚀平的送片齿轮，改用钛制齿轮后，运转一年多时间，丝毫没有腐蚀。
大家都知道，船舰终年航行在茫茫的大海上，水下部分必须是除锈涂漆的，否则很快就会变成“破铜烂铁”。而如果用钛和钛合金来制造军舰、潜艇、船舶的部件，那就可以避免这类麻烦和损失。用钛制造的潜水艇，重量减轻了，可比不锈钢制造的潜水艇潜水的深度增加百分之八十，达到四千五百米以上。
钛对液体和固体的东西都不感兴趣，王水也奈何不了它，然而，钛对气体却十分投缘，喜欢跟氮、氧、氢、二氧化碳、水蒸气、甲烷等许多气体相结合。
这个“怪脾气”可以为我们服务。
你不是已经不止一次地欣赏过节日夜晚五光十色的焰火吗？这里就有钛的一份功劳。当钛粉和氧气迅速结合而燃烧的时候，能够产生强烈的高温和光辉。焰火不但可以在节日里增强欢乐的气氛，而且可以作为军事上的信号弹，用来指示目标或传达命令。
在弧光灯中加进适量的钛的化合物，可以增加它的亮度。
利用钛对空气的强大吸收力，可以除去空气，造成真空。比如说，利用钛制成的真空泵，可以把空气抽到只剩下十万万万分之一。
在冶金工业中，加少量的钛到钢或其他金属里，“吃掉”里面的气体和杂质，能够起到很好的脱氧除氮的作用，还能消除硫的有害影响，从而改善钢和其他合金的机械性能，提高它们的抗蚀能力。
教室的墙壁是白的，雪是白的，纸张是白的，世界上有很多东西是白的，可你们知道世界上最白的东西是什么吗？
世界上最白的东西是二氧化钛，它是一种雪白的粉末，是最好的白色颜料，俗称钛白。以前，人们开采钛矿，主要目的便是为了获得二氧化钛。钛白有很强的粘附力，在常温下很稳定，永远是雪白雪白的，特别可贵的是钛白无毒，不会对人体造成伤害。
一克二氧化钛可以把四百五十多乎方厘米的面积涂得雪白。它比常用的白颜料——锌钡白还要白五倍，因而是调制白油漆的最好颜料。世界上用作颜料的二氧化钛，一年多到几十万吨。二氧化钛可以加在纸里，使纸变白而且不透明，因此，钞票纸和美术用品纸中都要加二氧化钛。在橡胶工业上，二氧化钛还被用作为白色的橡胶的填料。
喜欢读课外书的同学也许会知道：在海洋里，鱼类一般都是成群结队地游来游去。当渔民驾驶着渔船来到时，它们便躲到了水下，然而，渔民却对它们躲的地方清清楚楚，准确地撒下了鱼网。那么，渔民是怎么知道鱼群躲的地方呢？
说来也简单，渔民有一个“宝贝”，它有一双锐利的“水下眼睛”，能透过海水“看到”鱼群的位置，再把这个消息报告给渔民，它的名字叫鱼群探测仪。
为什么鱼群探测仪会有这么一双锐利的“水下眼睛”呢？
原来，鱼群探测仪里有一种叫作钛酸钡的物质，钛酸钡的晶体有这么一个特别的脾气：当人们把它放在超声波中时，由于超声波对物体会产生一定的压力，它受到压力就会产生电流；相反，当人们给它通电时，它又可以产生超声波。
它的脾气真是怪极了。
利用钛酸钡的这个怪脾气，人们制成了鱼群探测仪。渔民先让高频电流通过钛酸钡的晶体，就产生了超声波，超声波可以在水中传播，当超声波碰到鱼群的时俟，它们中的一部分就被鱼群挡了回来，钛酸钡接收到返回的超声波后，就会产生电流。这时，记时装置会记下超声波往返的时间，乘上超声波的速度，就可以计算出鱼群与渔船之间的距离。
鱼群探测仪就是这样发现鱼群的位置的。
此外，用钛酸钡还可以做成水底探测仪，它也有锐利的“水下眼睛”，它不只能看到鱼群，而且还可以看到水底下的暗礁、冰山和敌人的潜水艇等。
§3 “烈火金刚”和“抗蚀冠军”——铌和钽
这次我们要结识的是铌和钽这一对“孪生兄弟”。
把它们放到一起来介绍是有道理的，因为它们在元素周期表里是同族，物理、化学性质很相似，而且常常“形影不离”，在自然界伴生在一起，真称得上是一对维妙维肖的“孪生兄弟”。
事实上，当人们在十九世纪初首次发现铌和钽的时候，还以为它们是同一种元素呢。以后大约过了四十二年，人们用化学方法第一次把它们分开，这才弄清楚它们原来是两种不同的金属。
铌、钽和钨、钼一样都是稀有高熔点金属，它们的性质和用途也有不少相似之处。
既然被称为稀有高熔点金属，铌、钽最主要的特点当然是耐热。它们的熔点分别高达摄氏二千四百多度和将近三千度，不要说一般的火势烧不化它们，就是炼钢炉里烈焰翻腾的火海也奈何它们不得。难怪在一些高温高热的郡门里，特别是制造一千六百度以上的真空加热炉，钽金属是十分适合的材料。
我们在前面介绍钨钼合金钢的时候就已经看到，一种金属的优良性能往往可以“移植”到另一种金属里。现在的情况也是这样，用铌作合金元素添加到钢里，能使钢的高温强度增加，加工性能改善。铌、钽与钨、钼、钒、镍、钴等一系列金属合作，得到的“热强合金”，可以用作超音速喷气式飞机和火箭、导弹等的结构材料。目前科学家们在研制新型的高温结构材料时，已开始把注意力转向铌、钽；许多高温、高强度合金都有这一对孪生兄弟参加。
铌、钽本身很顽强，它们的碳化物更有能耐，这个特点与钨、钼也毫无二致。用铌和钽的碳化物作基体制成的硬质合金，有很高的强度和抗压、耐磨、耐蚀本领。在所有的硬质化合物中，碳化钽的硬度是最高的。用碳化袒硬质合金制成的刀具，能抗得住三千八百度以下的高温，硬度可以与金刚石匹敌，使用寿命比碳化钨更长。
钽在外科医疗上也占有重要地位，它不仅可以用来制造医疗器械，而且是很好的“生物适应性材料”。比如说吧，用钽片可以弥补头盖骨的损伤，钽丝可以用来缝合神经和肌腱，钽条可以代替折断了的骨头和关节，钽丝制成的钽纱或钽网，可以用来补偿肌肉组织……
在医院里，还会有这样的情况：用钽条代替人体里折断了的骨头之后，经过一段时间，肌肉居然会在钽条上生长起来，就像在真正的骨头上生长一样。怪不得人们把钽叫作“亲生物金属”哩。
为什么钽在外科手术中能有这样奇特的作用呢？
关键还是因为它有极好的抗蚀性，不会与人体里的各种液体物质发生作用，并且几乎完全不损伤生物的机体组织，对于任何杀菌方法都能适应，所以可以同有机组织长期结合而无害地留在人体里。
除了在外科手术中有这样好的用途外，利用铌、钽的仆学稳定性，还可以用它们来制造电解电容器、整流器等等。
特别是钽，目前约有一半以上用来生产大容量，小体积，高稳定性的固体电解电容器。全世界每年都要生产几亿只。
钽电解电容器没有“辜负”人们的厚望，它具有很多其他材料比不上的优点。
它比跟它一般大小的其他电容器“兄弟”的电容量大五倍，而且非常可靠、耐震，工作温度范围大，使用寿命长，现在已经大量地用在电子计算机、雷达、导弹、超音速飞机、自动控制装置以及彩色电视、立体电视等的电子线路中。
然而，最使我们惊诧不已的，是它们不仅能在极高温度的环境里顽强地工作，而且还能在超低温的条件下出色地为我们服务，它们可真是了不起。
小朋友，你们中也许有一些人会知道有这么个温度，叫“绝对零度”，它的零度相当于摄氏零下二百七十三度。绝对零度被认为是不能再低的低温了。
人们很早以前就发现，当温度降低到接近绝对零度的时俟，有些物质的化学性质会发生突然的改变，变成一种几乎没有电阻的“超导体”。物质开始具有这种奇异的“超导”性能的温度叫临界温度。不用说，各种物质的临界温度是不一样的。
要知道，超低温度是很不容易得到的，人们为此而付出了巨大的代价；越向绝对零度接近，需要付出的代价越大。所以我们对超导物质的要求，当然是临界温度越高越好。
具有超导性能的元素不少，铌是其中临界温度最高的一种。而用铌制造的合金，临界温度高达绝对温度十八点五到二十一度，是目前最重要的超导材料。
人们曾经做过这样一个实验：把一个冷到超导状态的金属铌环，通上电流然后再断开电流，然后，把整套仪器封闭起来，保持低温。过了两年半后，人们把仪器打开，发现铌环里的电流仍在流动，而且电流强弱跟刚通电时几乎完全相同！
从这个实验可以看出，超导材料几乎不会损失电流。如果使用超导电缆输电，因为它没有电阻，电流通过时不会有能量损耗，所以输电效率将大大提高。
有人设计了一种高速磁悬浮列车，它的车轮部位安装有超导磁体，使整个列车可以浮起在轨道上约十厘米。这样一来，列车和轨道之间就不会再有摩擦，减少了前进的阻力。一列乘载百人的磁悬浮列车，只消一百马力的推动力，就能使速度达到每小时五百公里以上。
用一条长达二十公里的铌锡带，缠绕在直径为一点五米的轮缘上，绕组能够产生强烈而稳定的磁场，足以举起一百二十二公斤的重物，并使它悬浮在磁场空间里。如果把这种磁场用到热核聚变反应中，把强大的热核聚变反应控制起来，那就有可能给我们提供大量的几乎是无穷无尽的廉价电力。
不久前，人们曾用铌钛超导材料制成了一台直流发电机。它的优点很多，比如说体积小，重量轻，成本低，与同样大小的普通发电机相比，它发的电量要大一百倍。
§4 “死亡元素”——氟
在所有的元素中，要算氟最活泼了。
氟是一种淡黄色的气体，在常温下，它几乎能和所有的元素化合：大多数金属都会被它腐蚀，甚至连黄金在受热后，也会在氟气中燃烧！如果把氟通入水中，它会把水中的氢夺走，放出氧气。
氟是１８８６年被人们发现的，在这以前，它被人们认为是一种“死亡元素”，是碰不得的。
这是为什么呢？
说来话长，人们在１７６８年就发现了氢氟酸，认为它里面有一种新元素，很多化学家都在实验室里进行实验，试图从氢氟酸中制出单质氟来。
有些小朋友或许知道，氢氟酸是氟化氢气体的水溶液，它具有很强的腐蚀性，玻璃、铜、铁等常见的东西都会被它“吃”掉，即使很不活泼的银做容器，也不能安全地盛放它。氢氟酸能挥发出大量的氟化氢气体，而氟化氢有剧毒，吸入少量，就非常痛苦。
尽管化学家们在实验时采取了许多措施来防止氟化氢的毒害，但由于氢氟酸的腐蚀性过强，许多化学家由于在实验中吸入了过量的氟化氢气体而死去了，还有许多的化学家由于中毒损害了身体健康，被迫放弃了实验。
由于当时的科学水平有限，最后，大部分化学家都停止了实验，人们在谈到氟时都把它称为“死亡元素”。氟真的就是“死亡元素”吗？
不！在１８８６年，英国化学家莫瓦桑在总结前人的经验教训并采用先进科学技术的基础上终于制出了氟气。
活泼的氟终于被人类征服了。
别看氢氟酸很厉害，能“吃”掉很多东西，可是，有一种东西它见了却无可奈何，这就是塑料之王。
塑料之王的学名叫做“聚四氟乙烯”，它的耐腐蚀的本领可以说是“全球冠军”，现在人们还没有发现任何一种溶剂能够把它溶解，就是腐蚀性最强的“王水”，虽然可以腐蚀金和铂，但对它也无能为力。
塑料之王的表面十分光滑，如果把它放进水里，然后拿出来看，上面一滴水也不粘。利用它的这个特性人们制造出了一种特别的钢笔。
大家都知道，钢笔用上几天后就要吸一次墨水，普通的钢笔从墨水瓶里拿出时，上面墨迹斑斑，这时你要找废纸擦去这些墨迹，一不小心还会弄脏自己的手，这多么麻烦呀！
而使用这种特别的钢笔时既不会弄脏你的手，还可以省去许多麻烦，因为它是用塑料王制成的。把它从墨水里拿出来时，上面一滴墨水也不会粘上，多么省事呀。
塑料王既不怕冷也不怕热，所以在原子能工业、半导体工业、超低温研究和宇宙火箭等尖端科学技术上，有着极其广泛的应用。
玻璃是生活中常见的东西，我们喝水的杯子大多是玻璃的，窗户上用来挡风的是玻璃，课堂上老师用来做实验的好多器皿也是玻璃的。
可你们注意到没有，玻璃杯上有好多花纹，老师用来做实验的玻璃仪器上有很多刻度，这些花纹和刻度是怎么“刻”出来的呢？
也许有人会说，这有什么难的，只要找一个比玻璃坚硬的东西，就能在它上面刻出花纹。
金属的硬度一般都比玻璃高，我们可以找一把铁刀，看看能不能用它在玻璃上刻出花纹来。
只要这样试过的小朋友就会知道，这样在玻璃上是刻不出花纹来的。
那么，人们究竟是怎样刻出这些花纹的呢？
我们在前面已经介绍过，氢氟酸能强烈地腐蚀玻璃。人们利用氢氟酸的这一特性，光在玻璃上涂一层石蜡，再用刀子划破蜡层刻成花纹，涂上氢氟酸。过上一会儿，洗去残余的氢氟酸，刮掉蜡层，玻璃上就会出现美丽的花纹。
我们平常见到的玻璃杯上的刻花，玻璃仪器上的刻度，都是用氢氟酸“刻”成的。耐脏的衣服
每个人身上都穿着衣服，这对人体有很多好处。但也有一个缺点，一件衣服穿不了几天就要变脏，有时候还会粘上油污，很难把它洗干净。
有没有一种耐脏而且不怕油污的衣眼呢？
有。
只要在衣料上涂抹一种氟的化合物，用这种衣料缝制的衣服就会具有上面两种诱人的性能。
为什么这种氟的化合物会有这样的作用呢？
原来，这种氟化物对油污和水有一种“阻拦”作用，举例来说吧，在汽油中添加十万分之三的氟化物，就可以防止汽油的挥发，减少汽油易着火的危险性。做实验时往溶液中加人一些氟的化合物，就可防止产生的气体把溶液带走，这不但改善了环境卫生，也减少了溶液的消耗。
同样道理，在衣料中涂上这类氟的化合物后，就能防止汗水和油污沾在衣服上，从而使衣服显得耐脏，即使脏了，也比较容易洗去。
这多么省事呀！
大家都见过显微镜吧？
从树上摘下一片叶子，切下一点，把它捣碎，把流出来的汁水蘸一点，放在显微镜的镜头下，你从镜头上面看下去，就可以看到许多植物的细胞，而用肉眼是看不见它们的。
多么奇妙的镜头啊！
可你知道镜头是用什么做成的吗？
这大家都知道，镜头是用玻璃磨制而成的。然而，在镜头上还有另外一种东西，这就是氟的一种化合物。
奇怪，镜头上为什么要用氟的化合物呢？
原来，普通玻璃都会反射光线，当光线通过棱镜或锈镜时，总会有不同程度的损失，其中的大部分是由于玻璃的反射造成的。这对普通玻璃来说算不了什么，可是对一部精密的光学仪器来说，就了不得了。镜头上损失的一些光线可能会引起科学研究上的重大失误。
所以，一部精密的光学仪器要求入射光线的损失降低到最小的程度，而普通的玻璃是办不到这一点的。
那怎么办呢？
这时活泼的氟跑来了，大声说：“我可以帮你们解决这个难题”。
果然，人们在玻璃的表面涂上一层薄薄的氟化物之后，玻璃反射光线的能力一下子降到了原来的十分之一，这样就大大地提高了光学仪器的效率和科学研究的准确性。
这种表面涂氟化物的化学玻璃在照像机上也有很重要的作用，用它做成的照像机镜头能吸收物体反射过来的差不多所有的光线，因而照出的像片更清晰、更好看。
玻璃一般都是透明的，可是，在普通玻璃中加进一些氟化物后，就可以制造出一种乳白色的玻璃，利用这种玻璃制造的灯泡可以降低钨丝的耀眼程度，还可以使灯泡发出的光线比以前更亮，真是一举两得。
在饭后洗过锅碗的小朋友会有这样的体会：饭好吃锅难洗，特别是烧过粥的锅，在锅底经常粘着一层锅巴，洗起来很麻烦。
有没有一种不粘饭菜的锅呢？
现在，一些厂家已经推出了这种使用起来十分方便的不粘锅，在炒菜烧饭时再也不用担心粘锅底了，而且吃完饭后，只要用水一冲，锅就会干干净净。
那么，这种锅为什么会有这种性能呢？
这是因为人们在锅的内表面涂了一层“特富隆”，它的学名叫聚四氟乙烯，表面十分光滑，所以食物不会粘在它上面。而且，这层“特富隆”还可以把食物跟铝质隔开，能够避免人体摄入过量的铝。
在１９１６年时，美国科罗拉多州一个地区的居民都得了一种怪病，无论男女老幼，牙齿上都有许多斑点，当时人们把这种病叫作“斑状釉齿病”，现在人们一般都把它称作“龋齿”。
这儿的居民为什么都会得上这种病呢？
原来，这里的水源中缺氟，而氟是人体必需的微量元素，它能使人体形成强硬的骨骼并预防龋齿。当地的居民由于长期饮用这种缺氟的水，因而对龋齿的抵抗力下降，全都患了病。
为何人体缺氟会患上龋齿呢？
这是因为：我们每天吃的食物，都属于多糖类，吃完饭后如果不刷牙，就会有一些食物残留在牙缝中，在酶的作用下，它们会转化成酸，这些酸会跟牙齿表面的珐琅质发生反应，形成可溶性的盐，使牙齿不断受到腐蚀，从而形成龋齿。
而如果我们每天吸收适量的氟，那么氟就会以氟化钙的形式存在于骨骼和牙齿中。氟化钙很稳定，口腔里形成的酸液腐蚀不了它，因而可以预防龋齿。
为了预防龋齿，人们采取了许多措施。比如说在缺氟的水中补充一些氟。这样人们在喝水时不知不觉地会吸收一些氟，另外，人们还研制出了各种含氟牙膏，它们中的氟化物会加固牙齿，不受腐蚀，而且，有些氟化物还能阻止口腔中酸的形成，这就从根本上解决了问题，因而效果十分明显。
§5 “小太阳”里的“居民”——氙
１９６５年春节，在上海南京路上海第一百货商店大楼顶上，出现了一盏不平常的灯，它的功率高达二万瓦。每当夜幕降临，它大放光芒，照得南京路一片雪亮。然而，它并不大，灯管只比普通日光灯长一倍。人们称誉它为“人造小太阳。”
“人造小太阳”，就是高压长弧氙灯的通俗的说法。它为什么会发出这么强的亮光呢？
原来，它里面住了一个非同凡俗的“居民”，这就是氙气。它是一种无色气体，密度是空气的三倍多。可它在空气中的含量实在很可怜，只占总体积的一亿分之八，因而人们难得见到它，怪不得当初发现它时就用拉丁文给它起了个名字叫“生疏”，翻译成中文就是“氙”。
氙在电场的激发下，能射出类似于太阳光的白光，“人造小太阳”就是利用它的这个特异功能制成的。这种灯的灯管是用耐高温、耐高压的石英管做成的，两头焊死，各装入一个钨电极，管内充人高压氙气。通电后，氙气受激发，射出强烈的白光。
一盏六万瓦的氙灯的亮度，相当于九百只一百瓦的普通灯泡！“人造小太阳”的用途极广，比如电影摄影、舞台照明、放映、广场和运动场的照明等，都能用到它。
有趣的是，氙还具有一定的麻醉作用——它能溶于细胞汁的油脂中，引起细胞的膨胀和麻醉，从而使神经末梢的作用暂时停止。人们曾试用五分之四的氙气和五分之一的氧气组成混合气体，作为麻醉剂，效果很好。只是由于氙气很少，所以目前还不能广泛应用。
氙也是情性气体家族中的一个成员，跟其他家族中的成员一样，它的“性格”也很不活泼，一向被人们认为是“懒惰”的元素，是“永远不与任何东西化合”的元素。
然而，随着科技水平的提高，人们终于降服了它，帮它改掉了“懒惰”的习性。在１９６２年，加拿大一位化学家首先制成了黄色的六氟化氙的固体化合物。紧接着，人们又陆续制出了赢的许多化合物。
氙不再是一种“懒惰”的元素，它也开始勤快地为我们人类服务了。
§6 爱生锈的金属——锰
锰是银灰色的金属，很像铁。但比铁要软一些。如果锰中含有少量的杂质——碳或硅，它就变得非常坚硬，而且很脆。
不过，纯净的金属锰在人们的眼中没有多少用途，因为它比铁还容易生锈，在潮湿的空气中，不一会儿就变得灰头灰脑的，原来它的表面已生成了一层氧化锰。再说，锰的熔点也没有铁高，机械强度也远不及钢铁，而价格却比钢铁贵得多，因此人们几乎不生产金属锰，而大量生产钢铁。
锰最重要的用途是制造合金——锰钢。
锰钢的脾气十分古怪而有趣：如果在钢中加人百分之二至三的锰，那么所制得的低锰钢简直脆得就像玻璃一样，一敲就碎。然而，如果加入百分之十三以上的锰，制成高锰钢，那么它就变得既坚硬又富有韧性。
把高锰钢加热到浅橙色时，它就变得十分柔软，人们很容易把它加工成各种零件。
大家知道，钢铁在遇到磁体时就会被吸引过去。但人们发现，只要在钢里加进百分之十四的锰后就不再被磁体吸引了，这种特别的锰钢很适用于做军舰的舵室和跟罗盘很接近的钢铁部件。
现在，人们大量用锰钢来制造耐磨的机器零件和铁轨。桥梁等。在七十年代修建的上海文化广场观众厅的屋顶，采用当时新颖的网架结构，用几千根锰钢钢管焊接而成。在纵七十六米，横一百三十八米的扇形大厅里，中间没有一根柱子。由于用锰钢作为结构材料，非常结实，而且用料比别的钢材省，平均每平方米的屋顶只用四十五公斤锰钢，所以现在搂房的屋顶，大多都是用锰钢作成的。
锰不但在工业生产中有特殊的贡献，而且对所有的有机体来说，无论是植物，还是动物，它都是必需的。
在农业生产方面，缺锰会使庄稼患上一种怪病——缺绿症。
植物缺锰为什么就不绿了呢？
这是因为光合作用的过程必需有锰参加才能顺利进行下去。植物进行光合作用的器官就好像是串联在一起的成千上万个电池，是由许多能进行光合作用的单元组成的。每个单元都能接受光，把二氧化碳和水变成糖。每一个这样的单元中，至少含有两个锰离子，才能使光合作用持续不断地进行下去。
有的小朋友也许会问：我们人体中究竟含有多少锰呢？
据科学家们推算，锰在人体中的库存约为十六毫克。每天被我们吃掉的食物所含的锰不管有多少，都大约有百分之五可以被吸收。
你们或许会十分惊讶：这样下去不是人体组织里的锰会越来越多吗？
实际上并非如此。原来人体内有一个“专门机构”在控制锰的量，多余的锰离子会被它排出体外，所以人体内锰的含量比较稳定。
那么，这个专门“机构”的奥秘是什么呢？现在这还是一个未解之谜，等你们长大之后，掌握了丰富的科学知识，一定会把它的秘密弄清楚的。
近年来，工业生产需要的锰越来越多，陆地上锰的储量日渐缺乏。这使人们把眼光投向了海洋。
海洋真是一个无比巨大的宝库。虽然海水中锰的含量不多，但在海底的许多地区都有特大的“锰矿瘤”（更科学的叫法应该是铁——锰结核）。这些结核状的矿物跟土豆差不多，颜色是棕黑色，如果锰的含量特别高，矿物就完全是黑色的。
据人们初步估计，仅太平洋海底就聚集了大约１００，０００，０００，０００吨优质的铁锰矿！其中锰的含量高达一半，铁的含量也有四分之一。有时锰结核中的二氧化锰的含量竟高达百分之九十八，因此不用进行加工就可以在蓄电池生产中直接应用。
这些锰结核到底是怎样形成的呢？
科学家们对此争论不休，至今还没有一个令人信服的答案。
有的海洋学家认为，这些结核矿物是在漫长的时间中逐渐积聚在一起的，在这个过程中，一些细菌起了“显微选矿机”的作用。前苏联的生物学家们发现了一种成矿细菌，它能从水中吸收锰并进行浓缩。在实验室中这些水下“冶金学家”显示了非凡的能力，它们在两三个星期内就生产出一块火柴头大小的锰块来。
而一些天文学家则认为：大约在二十亿年以前，含锰丰富的流星尘埃曾降落到地球表面，因而形成了现在陆地和海底发现的锰矿。
相信哪一种观点呢？
二十世纪五十年代，在南美洲的一个偏僻小镇里，发生了这样一件古怪的事情：本来这里的人身体都很健康，可突然间，先后有几十人发了疯病，他们时而大哭，时而大笑，四肢僵直，行动古怪……
这是什么原因呢？
当地的警察局和医院组成了联合调查组，经过仔细的检查，发现这些发了疯的人的身体中含有的金属锰离子要比正常人高得多。
原来，过多的锰离子进入人体后，会损害人的神经系统，开始时使人头疼、脑昏、记忆力衰退，过些时间后会使人精神反常，疯疯癫癫，显出各种丑态。
那么，这些锰离子从何而来呢？
原来，这个镇子里的人饮用的是河水，在上游有一家冶炼厂，经常向河水中排放废水，这些废水中含有很多的锰离子，它们顺水漂流而下，镇里的人饮用之后，它们就进入了人体，等到时机成熟，就开始“为非作歹”，使人发疯。
§7 半导体工业的“粮食”——锗
大家也许知道，许多金属、盐和酸的水溶液以及大地。人体等等，都能导电，叫做导体；玻璃、木材、檬胶、陶瓷这一类东西，不能导电，叫做绝缘体；半导体的导电能力位于导体和绝缘体之间。
这次我们要结识的锗就是一种重要的半导体材料。
大家都知道，在日常生活中最常见的温度计就是水银温度计了，用它可以来测气温。可以测人的体温，对我们帮助可真不少。
可是，水银温度计的“感觉”太“迟钝”了，它只能测量一些特别大的东西和离它挨得很近的东西的温度，比如说吧，如果你不把它放在口中，它就测不出你的体温，这真是有些美中不足啊。
现在，人们已做成了一种“感觉”十分灵敏的温度计。它的灵敏度有多高呢？举个例子你就知道了，有一天你出去到一公里以外的公园里去玩，虽然把它这个“机灵鬼”放在家里，可它照样知道你的体温。
有的少朋友可能会问，这么灵敏的温度计是用什么做成的呀？”
它是人们用锗作成的。在通常情况下，锗的电阻是很高的。我们可以拿水银来跟它作比较。假定水银的导电率是１，那么锗的导电率只有０.００１，也就是说，锗的导电能力只有水银的千分之一。因此，我们可以用锗作成薄片电阻，涂到玻璃、石英或者陶资上，在雷达等设备里应用。
更重要的是，作为半导体材料，在不同的外因条件和杂质等因素的影响下，锗的导电能力会发生很大的变化。利用它的这个脾气，人们可以做成许多重要而有用的半导体元件。
锗的导电能力会随着温度的变化而灵敏地改变：温度变化几百度，导电能力改变了几百万倍。导电能力的改变是可以通过仪器很准确地测量出来的，所以人们利用锗的这个特性，做成了对温度变化感觉十分灵敏的半导体温度计——热敏电阻。
它的本领实在太高了，不但可以察觉到一公里以外人体的温度，还能测出摄氏万分之五度的温度变化。人们用它可以做成温度自动控制器、定时继电器等等，广泛地应用到生产实践中。
用锗不但可以做成灵敏的半导体温度计，而且可以来发电。
原来，温度对锗的另一个影响是产生“温差电效应”。半导体经过适当的组合，在它的一头加热，两头就有了温度差，这时就会产生电流。
可是，这有什么用处呢？
用处可大了。利用“温差电效应”，我们就能用锗做成温差电池，直接把热能变成电能，而不需要许多笨重、复杂。经常受到磨损和需要维护修理的锅炉、汽轮机、发电机等设备。
比如，把具有良好的温差电效应的锗硅合金用于温差发电机，结构简单，不用维修，使用寿命长达五到十年，而且还能成倍地提高发电效率。你看，这多么经济省事啊！
锗还可以用来制造光电池。太阳发出的光线照射到经过特殊加工的锗半导体上，就会不断地放出电来。光照越强，发出的电力越大。这样，我们就可以从太阳光那里取得无穷无尽的廉价电力。
也许你就有一台半导体收音机，没事时一按开关，就可以听到美妙的歌曲，激动人心的体育节目，关心国家大事的同学还可以从中听到最新的时事报导。
但你们知道收音机是由什么做成的吗？
原来，收音机的主要元件是晶体管——二极管和三极管，它们多数是用锗做成的。据统计，目前全世界每年生产的锗晶体管超过五亿只。
与电子管相比，晶体管既不需要真空抽气，又不需要灼热灯丝，它体积小，重量轻，寿命长，用电省，而且非常结实，在碰撞和震动的情况下也能长期使用。
当收音机刚出现时，由于它能使人们收听到远在千里之外的播音员的声音，因此人们曾亲切地称呼它叫“千里耳”。
用锗制成的晶体管还可用来制造“电脑”。一台每秒能运算一千万次的巨型电子计算机，它比人们的计算速度要快千万倍。如果使用电子管作元件，得装满一憧大搂，而如果用晶体管代替电子管，体积就可以大大缩小，几个不大的房间就可装得了，而且节省电力。现在，人们改用超大规模集成电路来制造“电脑”，它的体积越发小了。
传说以前有个身患肺痨的人，经过长期治疗毫不见效，病情反而愈加重了。在生命所剩不多的时间里，他毅然离家，搬进了深山老林，终日与山鸟为伴。这样过了几年后，他又完全健康地回到了家里，当人们见到他时，都十分惊讶，纷纷问他吃了什么“仙丹灵药”。他回答说，吃的食物跟以前一样，只是一日三餐坚持吃一些大蒜……”虽然人们都弄不清楚大蒜为何能治疗痨病，但却都在每顿饭时食用一些蒜泥。从此往后，这儿的人很少再得痨病。
大蒜为什么会有这样的奇效呢？
原来，大蒜中含有许多天然抗癌元素硒和锗。微量元素硒，能够清除人体内极为有害的自由基，保护细胞的结构和功能，它还能刺激免疫球蛋白产生抗体，增强人体对疾病的抵抗力。
浙江有个盛产茶叶的村庄，那里的人都酷爱饮茶，长寿的人很多，几乎没有癌症，被誉为“无癌村”、“长寿庄”，经过种学家们的分析，茶叶中含有大量的硒，是那里无癌长寿的主要原因。
至于微量元素锗，作用就更大了，它能促进人体血液循环，增强人体的抵抗力，还能使衰老或丧失功能的细胞恢复功能。更重要的是，锗可以通过生物电位，抑制癌细胞的繁殖，它还能诱发人体内的干扰素，将巨噬细胞诱变为抗癌性巨噬细胞，所以有防癌抗癌作用。
传说中那个患有肺痨（很可能就是肺癌）的人，长期食用大蒜，治好了病，这是有充分的科学道理的。
当然，补充徽量元素硒、锗的途径很多，但都不如食用大蒜，因为它没有任何毒副作用。大蒜的食用方法很多，可以做成蒜泥等。
除了能防治癌症之外，大蒜还可以抑制胆固醇的合成，有效地防止高血压病。已患有高血压的病人，长期食用大蒜，也可以稳定病情，降低血压。
§8 被人类忽视的元素——碲
首先发现碲元素的是奥地利人缪勒。他在１７８２年时从一个矿坑里发现了一种很好看的矿石。它的表面是银白色的，但又略带一些黄色，还会发出浅蓝色的光泽。当地人把它叫做“可疑金”或“奇异金”。
缪勒把这块矿石带回了实验室，并从中提取了一小粒银灰色的金属，外貌非常像锑，但化学性质却有分别。他推想这可能是一种新元素，但不敢肯定。于是他便请当时很有威望的一位化学家进行鉴定，这位化学家告诉他，这种物质与锑不同。
然而，缀勒的重要发现，竟被当时的人们忽略了十六年之久。直到１７９８年，一位德国化学家再次发现了碲，才重新把这种被人们遗忘了的物质提出。他用拉丁文把这种新元素命名为“地球”，翻译成中文就是“碲”。
筛是一种非金属元素，可它却有十分良好的传热和导电本领。在所有的非金属同伴中，它的金属性是最强的。
它也是一种稀有的元素，在地壳中的含量跟金差不多，它的化学性格很像硫和硒，有一定的毒性。在空气中把它加热熔化，会生成氧化碲的白烟。它会使人感到恶心、头痛、口渴，皮肤骚痒和心悸。人体吸入碲后，在呼气、汗尿中会产生一种令人不偷快的大蒜臭气。这种臭气很容易被别人感觉到，但本人往往井不知道。
碲的用途很多。它是一些金属合金的“强壮剂”，只要在这些合金中加入少量的碲，就能大大提高它们的机械强度和加工性能，碲还被广泛用于陶瓷和玻璃生产中，因为它能使陶瓷和玻璃披上各种鲜艳的“外衣”。
碲也是一种很有前途的半导体材料，用硫和铅按一定比例熔合而成的碲化铅，有优良的半导体性能，可以用作红外线探索器的制造材料。这种探索器可以根据温度的不同来区别各种物体。
而碲在空气中燃烧生成的二氧化碲，是一种白色的结晶粉末，可以用来防腐，还能测定各种疫苗中的细菌。
§9 变化多端的元素——碘
碘是一个变化多端的元素，它虽然属于非金属元素，却又闪耀着金属般的光芒；它虽然是固体，却又很容易升华，只要一加热，它可以不经过液态而直接变成气态。人们常常以为碘蒸气是紫色的，其实不然，这是因为里面夹杂着空气，纯净的碘蒸气是蓝色的。
虽然大自然中的碘很少，但由于它容易升华，因此到处都有它的足迹：海水中有碘，岩石中有碘，我们吃的葱、海里的鱼中有碘，甚至从天上掉下来的陨石中也少不了它。
元素碘是由法国的化学家库尔特瓦在１８１１年发现的。可是，当时很多人都传说碘是由一只小花猫发现的。这又是怎么一回事呢？
事情是这样的，进入十九世纪后，拿破仑发动了许多战争，而战争中需要大量的黑色火药。大家知道，黑色火药是由我国古代人民发明的，最后经阿拉伯人传到了西方。它的主要成分是硝酸钾、硫黄和碳粉。
库尔特瓦在巴黎经营了一座不大的硝石工厂，他是利用法国海岸边漂浮的绿色海藻来提取硝酸钾的，也就是先把海藻晒干烧成灰，然后用海藻灰的溶液把天然的硝酸钠转变成硝酸钾。
有一次，库尔特瓦正在实验室中制取硝酸钾。他在桌子上放了两只瓶子，一只瓶中盛着海藻灰的酒精溶液，另一只瓶中袋的是硫酸。他家里有一只淘气的小花猫，它不知什么时侯爬到了桌子上，乘库尔特瓦不注意，它就去碰那两只杯子。杯子全被它碰倒了，里面的溶液流了一桌。
库尔特瓦听到响声一看，十分生气，当他抬手就耍惩罚这个“捣蛋鬼”时，突然发现了一个从来汲见过的现象：从混合液体中产生了一缕紫红色的气体，就好像一朵美丽的云正从桌面上缓缓升起。这种气体十分难闻。
更出乎他意料之外的是，这种紫色蒸气在冷却下来后并没有凝结成液体，而变成了一种紫黑色的闪着金属光泽的颗粒。库尔特瓦顿时被它吸引住了。
这种气体究竟是由什么形成的呢？库尔特瓦经过持续不懈的研究，终于发现这是一种新元素，后来他就用这种蒸气的颜色给它起名叫碘（在拉丁文中，碘的意思就是紫色）。
碘当然是库尔特瓦发现的，可你们也不要忘了这只为发现碘而立下大功的小花猫。0
平常在生活中，我们见到的人无论男女老幼，脖子长得都差不多一般粗细。可是，一些科学家们在我国西部某省的一个山村里，却发现那儿的人的脖子特别粗，儿乎跟下巴一样齐。
为什么他们的脖子长得这么粗呢？
回答这个问题，我们先要知道碘与人体的关系。碘是人体必需的微量元素之一。成人体中约有二十至五十毫克的碘，其中有很多聚集在甲状腺内，是形成甲状腺激素的重要元素。
当人体缺碘时，体内甲状腺素的合成就不能顺利地进行，血液中的甲状腺素的浓度就会下降。这时中枢神经系统就会“下令”给脑垂体，让它分泌更多的促甲状腺激素来使甲状腺细胞增生和肥大，这就使人的脖子越来越粗，科学家们把这个症状叫“地方性甲状腺肿”，而人们一般就叫它“粗脖子病”。
现在就清楚了，那个山村里的人所吃的食物中缺乏碘元素，所以才长出了粗大的脖子。据统计，目前全世果患粗脖子病的人最少也有两亿，平均每一百个人中就有五个人是粗脖子！
那么，怎么治疗和预防这种粗脖子病呢？
办法很多。既可以在食物中加入碘盐，还可以多吃一些海带、海藻和海鱼等含有碘的食品。
日本有一家农产品公司把碘混入饲料中来喂鸡，成功地让鸡下出了含有大量碘的鸡蛋，吃了这种鸡蛋的人的体质会越来越好，对含有高胆固醇和异常过敏的人作用更加显著。
大家知道，普通的白炽电灯中的灯丝是用钨做的。通电时，灯丝温度很高，通常舍达到摄氏两千度，这样高的温度下，钨丝很容易挥发，这就大大缩短了电灯的寿命。
怎么才能使生产出来的灯泡更耐用呢？
人们发现，只要在钨丝表面涂上一层碘化钨，就能延长灯泡的寿命。
在通电后，当灯丝温度高于摄氏一千四百度，碘化钨就受热分解，变成碘和钨。钨留在灯丝上，而碘是容易升华的元素，它会充满整个灯管。当钨丝上的钨受热挥发，扩散到管壁上，碘就会与钨作用生成碘化钨。碘化钨扩散到灯丝，又受热分解。这样循环不已，就使钨丝保持原状，使用寿命很长。
一支普通的碘钨灯管，比一支自来水笔还小，通电后，会射出白炽耀眼的光芒。一般的碘钨灯，使用寿命可达五千小时以上。
你知道吗，碘还有一个很好听功外号叫”智慧元素”。人们为什么要给它起这么一个外号呢？
大家知道，如果人体碘的摄人量不足，就会使甲状腺激素的合成和释放减少，引起碘缺乏病。这种病不但会使人长粗脖子，而且也是目前已知的导致人类智力下降的最主要原因。
在我国内陆和一些高山地区，由于缺碘，有为数不少的家庭，生下的子女长相难看，头大额低、表情呆板、垂舌流涎、而且身材矮小，有的一直到了四五岁时还不会站立、走路，他们智力低下，上了小学连自已的名宇也不会写，简单的数学计算也算不出来，有的甚至耳聋、口哑，生活不能自理。
为什么会出现这种情况呢？
这是因为母亲在怀孕时，胎儿发育所需的碘是由母体本身提供的，如果那时母体本身摄人的碘不足，就会影响到胎儿，使生下来的婴儿发育迟缀，身材矮小；如果母亲在哺乳期内继续缺碘，那就会使婴儿智力低下。
科学家们发现，在婴儿期出现的这种碘缺乏病是永久性的，它对人体的神经系统和骨胳的发育的损伤也是终身性的。由于缺碘能造成大脑发育不良，智商低下，所以人们把碘称为“智慧元素”，并提出了“要聪明，食碘盐”，道理就在这里。
碘在自然界中的含量较少，在地壳中每十万个原子中约有一个碘原子，而且分布很不均匀。在海水和海产品中碘的含量相对较高（如每千克海带含碘多达四千毫克），内陆或山区的水中含碘量极少。
我国幅员辽阔，缺碘地区占绝大部分。如甘肃省，就有百分之九十的地区属于缺碘区，其中有一半是严重缺碘区，患各种碘缺乏病的人口高达两千多万。据统计，现在全球至少有十亿人生活在缺碘的环境中。我国目前有智力残疾人一千多万，其中一半以上是因缺碘造成的，而且还在以每年新憎一万智力残疾儿的速度憎长着。
我国政府已作出了决定，从１９９５年起全部食用加碘盐，这对于保护广大的少年儿童智力健康，提高民族素质有重要意义，也是对人类杜会的一大贡献。
§10 不怕火的金属——黄金
金是人类县早发现的金属之一。比铜、锡、铅、铁等都早。１９６４年，考古人员在陕西临潼秦代一座宫殿的遗址里发现了八块战国时代的金饼，其中金的含量达百分之九十九以上，这离我们已有两千多年的历史了。
金之所以很早就被人们发现，主要是由于在大自然中的金矿就是纯金，加上它那独特的金黄色外表，人们很容易找到它。在古代，欧洲一些人用太阳的符号（①）来表示金，因为金子像太阳一样，闪耀着金色的光辉。
金在地壳中的含量大约是十亿分之五。这数字，比起铝、铁等金属，当然是少之又少，但比起许多稀有金属的含量就多得多了。海水中也含有大量的金，在一立方公里的诲水中，约有五吨的金。另外，秤学家们还发现，不但地球上有金，在太阳周围灼热的蒸气里也有金，甚至于来自宇宙的“使者”——陨石中也含有徽量的金。
金在地壳中的含量虽然不算太少，但是非常分散。直到现在，人们找到的最大的天然金块，只有一百一十二公斤重，而人们找到的最大的天然银块却重达十三点五吨（银在地壳中的含量只不过比金多一倍），最大的天然铜块竟重达四百二十吨。
俗话说：“真金不怕火炼”、“烈火见真金”。这一方面说明金的熔点很高，达一千度以上，用一般的火很难把它烧熔；另一方面也说明，金的化学性质非常稳定，任凭火烧，仍然不会生锈。古代的金器传到现在已经好几千年了，依然金光闪闪，毫无锈迹。
把金放在单独的盐酸、硝酸和硫酸中，它安然无恙，不会被腐蚀。可是，如果它们联合起来对金进行“围攻”，金就招架不住了。你看，把金放在由三份盐酸和一份硝酸（按体积算）混合组成的“王水”中，过一会儿它就会“无影无踪”。但耍是你蒸干溶液，就可以看到一种十分美丽的黄色针状的晶体，原来，金已经变成了化合物。
在一般人眼里，黄金总是金黄色的。可是在有些时候，它也会变成其他颜色。
黄金有极好的延展性，所以人们可以把它锤炼成十万分之一毫米甚至更薄的金箔，这样薄的金箔看上去的颜色不是金黄色，而是绿色或者浅蓝色的。
现在，利用先进的科学技术，人们可以把一盎司（２８.３５克）黄金压制成一百七十平方英尺的金箔。用一吨黄金抽出的金线可以从地球拉到月亮再绕回来。
黄金并不坚硬，不信，试一试，用指甲都可以在它的表面划出痕迹。
学过天文知识的小朋友就会知道，宇宙中的星球不外乎有两种，一种就像我们生活的地球，是由岩石构成的。另一种就像太阳，是由氢气和氦气浓缩而成的。
然而，最近科学家们在宇宙中又发现了一种奇怪的黄金星球。
原来，为了捺索宇宙中的奥秘，在十几年前，美国航空与字宙航行局，发射了一颗名叫国际紫外线的探测卫星。这颗卫星上袋有特殊设备，可以观测星球的短波紫外线辐射，并把拍到的照片发回地球。
当天文学家检查卫星拍照到的一颗距离他域－直七十五光年远的星球的光谱时，发现了一条极其黑的线，它位于光谱上代表黄金的位置上。这意味着这颗星的表层是由大量的黄金构成的，大约有一千亿吨。
科学家们十分惊讶，因为他们以前还从未见过一个星球的表面是由黄金构成的，所以就把这个星球叫做“黄金星球”。
在以前，人们都是从砂子中淘出金子来的。这是因为金子很重。一立方米的水只重一吨，而同体积的金却达十九吨重！人们利用金与砂的密度之间的差异，用水冲洗含金的砂，这就是常说的“砂里淘金”。
但这种原始的淘金方法不但费时费力，而且对金砂的要求很高，只有那种含有大量的金的砂石，才能用这种方法淘出金来。对于含有少量金的砂石，这种方法就无能为力了。
现在，人们有了一种简便易行的炼金方法。人们发现，氰化物的水溶液能溶解金，于是就用这种溶液来冲洗金砂，金子就会溶解在溶液中，然后把所得的溶液用锌处理，锌就会把金置换出来。这种化学的“砂里淘金”法，大大提高了淘金的效率。现在，只要砂中含有千万分之三或岩石中含有十万分之一的黄金，都已成了值得开采的金矿了。
不过，氰化物有剧毒，在生产中应该采取严格的安全措施。否则，炼出了黄金，却丢了自己的性命，是得不偿失的。
黄金虽然稀少，可是来出来的黄金不会像钢铁那样烂掉，所以世界上的黄金的储存量一年比一年多。据估计，在六千多年中，人类采集到的全部黄金可以组成每边长度为十五米半的立方体，总的质量是七万多吨。
有史以来，全世界金的年产量最多的一年是１９７０年，共生产了１６００多吨。黄金产量最多的国家是南非，在１９７５年，这个国家生产了７００多吨黄金，占当年全世界黄金总产量的百分之四十四。
人人都知道黄金是财富的象征，可是对于“狗头金”，有些人就未必知道了。
１９８２年，在黑龙江省呼马县兴隆乡的后金沟，发现了一块重３４００克，外形不规则的自然金。无独有偶，１９９３年９月７日，同样是在黑龙江省呼马县兴隆乡，一位农民在河滩的砂砾石层中开采到一块外形不规则、看起来很像狗头的自然金。重２２００克，含金量６０％。这种天然产出的大金块被秤学家统称为“狗头金”。
“狗头金”在我国其他地方也有发现。从１９８４年至１９８６年，四川省白玉县连续发现了重２１９～４１２５克的自然金块总数有８个。１９８３年，人们在青海省发现了一块重３５５２克的“狗头金”。据历史记载，在１１１１～１１１８年间，湖南益阳曾产出过一块重２４.５千克的“狗头金”，它是我国有史以来发现的最大的自然金块。
“狗头金”不独我国有，在国外也屡有发现。澳大利亚在１８５８年、１８６９年、１８７２年相继发现了重５９.７千克、６８.９８千克、２６０千克三块巨大的自然金。目前，世界上最大的一块自然金块，产自美国加利福尼亚州，重达２８５千克。
那么，这些狗头金是怎么形成的呢？
狗头金都发现在砂金矿中，大部分产在高寒冻土地带。河滩上砂砾层中的自然金，都来源于附近岩石中的原生金矿。这些金矿中的金粒，经过分化作用，从含金岩石中分离出来，被水冲走。
由于金的密度很大，到了水流缓慢的河床或海滨沙滩后，它就会沉淀下来，混在砂砾层中，形成砂金矿。由于金在有机酸、过氧化氢和硫化氢的溶液中是可以溶解的，而高寒冻土地带的土壤为黑土，里面含有丰富的有机质，那里流动的水又不多。因而水中含有大量腐蚀能力很强的有机酸，能使岩石中的金溶解后被水搬运，在原来细小的自然金粒表面上沉淀下来。
就这样，溶解——搬运——沉积的过程反复地进行，使原来细小的砂金颗粒越“长”越大，从而形成了自然金块——“狗头金”。
可见，高寒冻土地带的山体岩石如果含金丰富，在山下河滩砂砾层中就有可能找到砂金矿乃至大金块。我国的西北、西南和东北山区具有这样的地质环境，因此，可以预言，在那里将会不断发现“狗头金”。
§11 才能出众的金属——钒
钒的踪迹遍布全世界。在地壳中，钒的含量并不少，平均在两万个原子中，就有一个钒原子，比铜、锡、锌、镍的含量都多，但钒的分布太分散了，几乎没有含量较多的矿床。
在海水中，在海胆等诲洋生物体内，在磁铁矿中，在多种沥青矿物和煤灰中，在落到地球的陨石和太阳的光谱线中，人们都发现了钒的踪影。
可以说，几乎所有的地方都有钒，可是世界到处钒的含量都不多。
表面看来，钒跟铁没什么两样，同样穿着银灰色的衣眼，但钒比铁要坚硬得多，而且在常温下，钒十分“冷静”，它不会被氧化，即使把它加热到摄氏三百度，它依旧如故，仍然是亮堂堂的。它也不怕水、各种稀酸和碱液的腐蚀。在各种金属中，它可真特别。
说起钒的发现，还有一段故事呢。
在１８３０年时，著名的德国化学家伍勒在分析墨西哥出产的一种铅矿的时候，断定这种铅矿中有一种当时人们还未发现的新元素。但是，在一些因素的干扰下，他没能继续研究下去。
此后不久，瑞典化学家塞夫斯朗姆发现了这一新元素——钒。
伍勒白白地失去了发现新元素的大好机会，感到很失望。于是他把事情的经过写信告诉了自己的老师，著名的瑞典化学家贝采里乌斯，贝采里乌斯给他回了一封非常巧妙的信。
信上说：“在北方极远的地方，住着一位名叫“钒”的女神。一天她正坐在桌子旁边时，门外来了一个人，这个人敲了一下门。但女神没有马上去开门，想让那个人再敲一下。没想到那个敲门的人一看屋里没动静，转身就回去了。看来这个人对他是否被请进去，显得满不在乎。女神感到很奇怪，就走到窗口，看看到底谁是敲门人。她自言自语道：原来是伍勒这个家伙！他空跑一趟是应该的，如果他不那么不礼，他就会被请进来了。
过后不久，又有一个敲门的人来了。由于这个人很热心地、激烈地敲了很久，女神只好把门打开了。这个人就是塞夫斯朗姆，他终于把‘钒’发现了”。
帆的盐类的颜色真是五光十色，有绿的、红的、黑的、黄的，绿的碧如翡翠，黑的犹如浓墨。
比如说吧，化合价是二的钒盐一般都是紫色的，三价钒盐是绿色的，四价钒盐是浅蓝色的，而五氧化二钒常是红色的。
我们的世界，需要各种各样的颜色来装扮。这些色彩缤纷的钒的化合物，可以用来制造各种各样的颜料，用它们就能把我们的生活打扮得更美丽。
如果把钒盐加人玻璃中，就能生产出非常好看的彩色玻璃。把钒盐加入墨水中，就能制造出各种彩色墨水。钒的化合物不但有丰富的色彩，还有极强的毒性。如果人体内的钒盐过多，就会得病。但让人意外的是，如果在牛和猪的饲料中加入微量的钒盐，却能使它们的食量增加，脂肪层加厚。
这真是咄咄怪事。
每个人都知道，人体内的血液是红色的。不仅人体如此，绝大多数的高等动物的血液都是鲜红色的。
在自然界中还有许多低等动物，它们的血液是蓝色的。而在高等动物与低等动物之间还有一些动物的血液是绿色的。
真奇怪！血液怎么会有这么不同的颜色呢？
原来，高等动物的血液中含有铁离子，铁离呈规出的是红色，所以高等动物的血液就是红色的。低等动物的血液中含的是铜离子，铜离子的溶液是蓝色的，比如硫酸铜溶液是天蓝色的，因而低等动物的血液是蓝色的。居于它们之间的那些动物的血液中含有三价钒离子，细心的小朋友会记得三价钒离子显绿色，所以这些动物的血液就是绿色的。
§12 长“眼睛”的金属——铷
十九世纪五十年代的开头，住在汉堡城里的德国化学家本生，发明了一种燃烧煤气的灯，这种本生灯现在在我们的化学实验室里还随处可见。他试着把各种物质放到这种灯的高温火焰里，看看它们在火焰里究竟有什么变化。
变化果真是有的！火焰本来几乎是无色的，可是当含钠的物质放进去时，火焰却变成了黄色；含钾的物质放进去时，火焰又变成了紫色……连续多次的实验使本生相信，他已经找到了一种新的化学分析的方法。这种方法不需要复杂的试验设备，不需要试管、量杯和试剂，而只要根据物质在高温无色火焰中发出的彩色信号，就能知道这种物质里含有什么样的化学成分。
但是，进一步的试验却使本生感到烦恼了，因为有些物质的火焰几乎亮着同样颜色的光辉，单凭肉眼根本没法把它们分辨清楚。
这时，住在同一城市里的研究物理学的基尔霍夫决心帮本生的忙。他想既然太阳光通过三棱镜能够分解成为由七种颜色组成的光谱，那为什么不可以用这个简单的玻璃块来分辨一下高温火焰里那些物质所发出的彩色信号呢？
基尔霍夫把自己的想法告诉了本生，并把自已研制的一种仪器——分光镜交给了他。
他们把各种物质放到火焰上去，叫物质变成炽热的蒸气，由这蒸气发出来的光，通过分光镜之后，果然分解成为由一些分散的彩色线条组成的光谱——线光谱。蒸气成份里有什么元素，线光谱中就会出现这种元素所特有的跟别的元素不同的色线：钾蒸气的光谱里有两条红线，一条紫线；钠蒸气有两条挨得很近的黄线；锂的光谱是由一条亮的红线和一条较暗的橙线组成的；铜蒸气有好几条光谱线，其中最亮的是两条黄线和一条橙线，等等。
这样就给人们找到了一种可靠的探索和分析物质成份的方法——光谱分析法。光谱分析法的灵敏度很高，能够“察觉”出几百万分之一克甚至几十亿分之一克的不管哪一种元素。
分光镜扩大了人们的视野。你把分光镜放在光线的过道上，谱线将毫无差错地告诉你发出这种光线的物质的化学元素的成分是什么。
本生拿着分光镜研究过很多物质。在１８６１年，他在一种矿泉水里和锂云母矿石中，发现了一种产生红色光谱线的未知元素。这个新发现的元素就用它的光谱线的颜色铷来命名（在拉丁语里，铷的含意是深红色）。
铷的发现，是用光谱分析法研究分析物质元素成分取得的第一个胜利。
大家知道，我们平常所用的电大多是用火力或水力生产出来的。烧煤的热能或水流的动能，先推动汽轮机或水轮机变成机械能，然后再带动发电机发出电来。从热能（或水能）到机械能再到电能，中间几经周折，能量损耗不少，效率当然很低。
那么，有没有一种操作简便而效率却很高的发电方式呢？
当然有。人们发现，铷原子的最外层电子很不稳定，很容易被激发放射出来。利用铷原子的这个特点，科学家们设计出了磁流体发电和热电发电两种全新的发电方式。
磁流体发电是使加热到二三千度高温的具有导电能力的气体，以每秒六百到一千五百米的速度通过磁极，凭借电磁感应而发出电来。
热电发电是从加热一头的电极发出电子，而由另一头的电极接受，在两个电极之间接上导线，就会有电流不断产生和通过。
这样的发电方式多么简单，多么直截了当！热能直接变成电能，省掉了水力和火力发电时的机械转动部分，从而大大提高了能量的利用率。
当然，为获得磁流体发电所需要的高温高速的导电性气体也好，为进一步提高热电发电的电子流速度也好，都少不了要用到最容易发射电子，也就是最容易变成离子的金属铷。
铷在这方面的广泛应用，一定会给发电技术和能量利用带来一场新的重大的技术革命。
§13 大理石中的金属——钙
在首都天安门广场，屹立着用汉白玉雕成的人民英雄纪念碑。故宫里的许多栏杆，也是用汉白玉雕成的，汉白玉是大理石的一种。在这些洁白如玉的石头里，还住着一种金属哩，这就是钙。
不光是大理石里住着这种金属。瞧瞧你周围：那砌墙的石灰、刷墙的白垩、脚下的水泥地、雪白的石膏像……里面都住着钙。当然，在它们中，钙是以化合物的状态存在着。
金属钙是在１８０９年被人们发现的，它实在太活泼了，这不，刚把它拿到空气中，它就被氧化了。把它加热时，它会燃烧，发出砖红色的美丽的光芒。钙也很容易跟其他的非金属元素发生反应。
但金属钙在工业上的用途很少，人们只是把它作为还原剂，用来制造其他金属；或用作脱水剂，制取无水酒精等。然而，钙的化合物却有着极为广泛的用途。
看了这个题目后，各位小朋友可能会十分惊讶，石灰石是一种钙的化合物，而诗歌是一种艺术形式，它们是“风马牛不相及”的两码事，怎么会放到一块儿呢？
的确，绝大多数的诗歌与石灰石是毫无关系的，但有一首例外，这就是明朝中期的著名大臣于谦写的名诗——《石灰吟》：
千锤万凿出深山，
烈火焚烧若等闲。
粉骨碎身浑不怕，
要留清白在人间。
石灰石的化学成分主要是碳酸钙，工业上生产水泥、生石灰等建筑材料所需的石灰石，一般都是从山岭中开采出来的，这不就是“千锤万凿出深山”嘛。
石灰石开采出来后，必须经过高温煅烧才能变成水泥和生石灰。为了早一些时间成为有用之材，它忍住了熊熊烈火的炙烤，真可谓“烈火焚烧若等闲”。
生石灰是一种白色固体，还必须让它跟水反应，变成粉末状的熟石灰，才能用它来刷墙。熟石灰能微溶于水，用它的混浊溶液刷完墙壁后，它会跟空气中的二氧化碳反应重新生成坚硬的碳酸钙，碳酸钙是白色的，所以用熟石灰刷过的墙壁十分洁白美观。这也正是“粉骨碎身浑不怕，要留清白在人间”
在建筑工地上，生石灰是一种常见的建筑材料。它的“学名”叫氧化钙，一般情况下，它是白色的块状固体。生石灰特别“喜欢”水，一碰到水，它就“吱吱”叫着，和水发生反应生成了熟石灰，同时放出大量的热。
利用它这个奇怪的性情，在气候潮湿的地区，人们为防止花生、黄豆、饼干等食品吸水发霉，便常常把它们入在装有生石灰的坛子里，因为生石灰能吸收空气的水分，使这些食品保持干燥。
去过建筑工地的小朋友会知道，在工地上常常能见到工人把很多的水浇到大堆大堆的生石灰上，石灰堆上不住地冒着热气。原来，生石灰在变成熟石灰时会放出大量的热，足以使水沸腾，这热气便是受热生成的水蒸气。要是往石灰堆里埋一个生鸡蛋，过不了多久，它就被煮熟悉。
利用生石灰与水反应以能放出许多热量的特性，人们制成了一种奇妙的自动加热的罐头食品。
其实，这种罐头只是比一般罐头外面多了一层铝壳，在铝壳与罐头瓶之间放进石灰粉和一塑料袋水。在吃罐头之前，先用针在标明的针眼里刺一下，把塑料袋划破，水就会流出来，与生石灰反应，放出热量，对食品进行加热。这种新型的罐头，对于旅游者，野外工作人员和登山运动员来说是不可多得的食品。
生石灰与水反应除了放出热量之外，还有一种膨胀力。它能使水泥构件和岩石发生破裂。因而，人们可以把生石灰制成化学破碎剂，用它来拆除旧的水泥搂房。同传统的爆破方法相比，它具有无爆炸声、无振动、无尘土等优点，还能保证施工人员的安全。
物质一般是有软硬之分的，比如棉花是软的，钢铁是硬的，甚至水也是有软硬的。
有的小朋友会说，水不都是液体吗，怎么还会分软硬呢？
在表面看来，河水、湖水、地下水，确实没什么区别，可实际上，它们中都含有许多钙离子，人们把钙离子的含量超过一定标准的水叫硬水，钙高子的含量低于标准时就叫软水。
硬水会给人们带来许多麻烦，用它烧开水，原来溶解在水中的碳酸氢钙受热会变成碳酸钙，沉淀在锅底，形成水垢。锅炉里的水垢太厚了，不仅浪费煤炭，甚至锅炉会因受热不均而引起爆炸，用它洗衣服，碳酸氢钙会和肥皂起化学反应，这样就浪费了许多肥皂。为了克服硬水的这些缺点，人们常在水中加入一些碳酸钠，使钙离子转变成碳酸钙沉淀出来，这样就把硬水变成了软水。
§14 地球上最多的金属——铝
许多人常常以为铁是地壳中最多的金属。其实，地壳中最多的金属是铝，其次才是铁。铝占整个地壳总重量的７.４５％，差不多比铁多一倍！地球上到处都有铝的化合物，像最普通的泥土中，就含有许多氧化铝。
说了这么多，铝到底是一种什么样的金属呢？
铝是一种银白色的轻金属，纯净的铝很软，可以压成很薄的箔，现在包糖果、香烟的“银纸”，其实大都是铝箔。
在生活中，我们到处都可以看到铝的“影子”。我们平常使用的硬币，是铝做的；在厨房里，我们还可以看到铝锅、铝盆、铝勺……然而，在一百多年前，铝却被认为是一种希罕的贵金属，价格比黄金还贵，甚至还被列为“稀有金属”之一。
真是怪事，铝怎么比金子还贵？
这件事说起来也不奇怪。因为铝的价值贵贱，完全取决于炼铝工业的水平。在一百多年前，人们是用钠还原法来制造铝的，当时钠的价格十分昂贵，所以铝的价格就更加贵了。
据说有一次法国皇帝拿破仑三世举行了一次宫廷宴会，来宾都用金碗喝酒，唯独皇帝一人在用铝碗，来宾都对皇帝的铝碗羡慕不已。
然而到了十九世纪末，人们发明了大量生产铝的方法，这时铝的价格一下子跌了许多，人们才开始普遍使用铝制产品。
月亮也可以用人工制造吗？
是的。月亮本身不会发光，但它能把太阳光反射到地球上来，所以在晚上我们看见月亮是亮的。如果人类能制造出一个非常巨大的圆盘，把它放在天空，那就会是一个人造小月亮。
那么用什么东西来制造这个圆盘呢？
重要的是这种东西要有良好的反射光线的能力，要不然，圆盘制好后也只是一件废物。
铝能够满足这个要求。铝的反射能力比银还强，它常被用来制作高质量的反射镜。只要人们制作一个面积达几十平方公里的巨大的反射镜，并在镜面镀一层铝，把它发射到天空，人造小月亮做成了。
通过它把太阳光反射给地球，可以使地面上夜晚的亮度为农历十五晚上月亮的１０～１００倍，人们到时可以不用照明灯，直接在室外读书写字、娱乐和工作。
在厨房里我们经常可以看到很多铝制的东西，比如铝锅啦，铝盆啦，铝勺啦，等等，为什么不用其他金属来制作这些东西呢？
这是因为铝制品很耐用。铝本来是银白色的，可是铝制品用不了多久，表面就变得白蒙蒙的，这是什么缘故呢？原来铝生锈了，铝的表面与空气中的氧发生反应，生成了一层薄薄的氧化铝，这层氧化铝别看很薄，却“天衣无缝”，它紧紧地贴在铝的表面，防止里面的铝继续和氧反应。这层氧化铝不怕水浸，不怕火烧，很难锈蚀。对于里面的铝来说，它是一件十分耐用的“外套”。
如果换用金属铁，这些东西的寿命就会大大缩短。有人会问，金属铁不是也有一层“外衣”吗，怎么会用不久呢？
原来，金属铁的“外衣”和铝的不一样。铝的“外衣”很细密，空气呀，水呀都钻不进去，而铁的“外衣”却布满了小孔，空气和水很容易就钻了进去，所以铁制品会一直生锈下去，直到整个东西变成了废品。
然而，在厨房里我们也会看到一些铁制的东西，这又怎么解释呢？
说来也很简单，这些东西已经不是纯粹的铁制品了，人们往铁中加入了一些其它的金属，使得铁不会在空气中生锈，所以就可以用它来制造东西。但是这样一来，这些东西比铝制品要贵好多，因而在生活中人们用的很多厨具是铝的。
在含有少量泥沙的水中，如果加入三价铝离子，过一会儿，你就会看到一个有趣的现象：很多白色的小圆球纷纷沉落水底。
这是怎么回事？
如果你把其中的一个小圆球放在“放大镜”下，还会发现这竟是一个微型的“汤元”呢！
你看，中间是“馅”——一颗小泥砂；外面是“皮”，白色的皮，多怪呀！
原来，这是三价铝离子水解造成的：三价铝离子与水中的氢氧根离子结合，最终成为氢氧化铝——一种白色的沉淀。由于有泥砂颗粒，氢氧化铝遇到它们后就紧密地结合在上边，并且越结越大，最后由于重力的作用，沉落到水底。
§15 典型的半导体——硒
硒是自然界中分布很广的一种元素，据估计，地壳中的硒储量比锑、银、汞等大几倍到几十倍，比金子加上所有铂族元素的总合差不多还要大一百倍。它和锗、硅的性能相似，是一种典型的半导体，在工业生产中有很大的贡献。
硒是在１８１７年由瑞典化学家贝采里乌斯发现的。当时他正在研究一种生产硫酸的方法，一次他偶然发现在焙烧一种黄铜矿时，铅室的墙上沉积出一层红色的残泥。
这一奇特的现象，引起了他的兴趣。他决定弄清楚红泥的秘密。
当他把这种红泥加热时，十分意外地闻到了一股腐烂的萝卜臭味，他以为这就是硫，心里十分高兴。他推想这种黄铜矿一定是碲的新矿源，于是就收集了许多红泥，想从中提炼出碲来，可是竹篮打水一场空，他连碲的影子也没见到。
不过，他得到了一种莫名其妙的物质，它的化学性质跟碲十分相似，经过多次实验之后，贝来里乌斯认为这是一种新元素，于是他仿照硫（拉丁文原意是地球）给它起名叫硒（拉丁文意思是月亮）。
福音？祸星？
相传，唐玄宗的女儿永乐公主年幼时体弱多病，十四岁时还是一个赢弱礁悴的丑丫头。在她十五岁那年，爆发了“安史之乱”，永乐公主随皇帝出逃，流落到陕酉沙苑一带。从此小公主便以当地产的蒺藜子为茶。不料，她渐渐病退，两三年后竟变得婀娜娇美，楚楚动人。对此，永乐公主深知自己是得益于蒺藜子。“安史之乱”平定后，永乐公主回宫时便随身带了一些蒺藜子，并把它送给皇兄肃宗皇帝饮用，几十天后肃宗感到自己耳更聪，目更明，精力倍增。从此，蒺藜子被视为灵丹妙药而名扬天下。
蒺藜子的神奇功效，对古人来说当然是秘不可知的。现代科学揭开了它的谜底，原来蒺藜子中含有许多种人体必需的微量元素，尤其是硒的含量相对较为丰富，现代医学已经证明，硒具有抗癌、防治心肌病、抗衰老等作用，对人体健康十分重要。
无巧不成书，在台湾某地有一个少年，他的视力竟达到了４.０的极限程度，人们公认他是现代的“千里眼”。
原来他自幼就喜欢生食鱼眼，而鱼眼中含有丰富的硒，硒在人体内形成的有机物能够消除对眼睛有害的物质，此外，瞳孔的收缩和眼睛的活动也离不开硒的作用。
看到这里，也许你们会认为硒是人体健康的福音。让我们再看下面的故事。
在１９８６年的一天，新疆某个牧场上的牧民在长着茂盛紫云英的沙地上放牧着五十匹良马，不料祸从天降，不到两小时内就有三十五匹马突然死亡。牧马人被当作毒杀群马的凶手拘留了起来。
然而奇怪的是，解剖分析时找不到马群死亡的原因，只是发现死马胃中有一些尚末消化的紫云英。而紫云英本身并无毒呀！后来，经过更严格的科学分析，人们这才发现，死马胃中的紫云英含有浓度异常高的硒。紫云英从生长它的土壤里吸收了大量的硒而变成了毒草。马群原来是硒毒死的。
在北美洲，有一个叫做“鬼谷”的地方，这里土壤肥沃，气候适宜，草木茂盛，是一个美丽富饶的好地方。传说当印第安人发现这片土地后，就纷纷搬到了这里。可是，没过多久，住在这里的人都莫名其妙地死去了，于是他们就把这儿称为“鬼谷”。多年以后，欧洲来的殖民者也看上了这片土地，也移居到了这里，然而，灾难再一次降临了，许多人无缘无故地死去了，幸存下来的人恐惧地迁居到了其他地方。
后来，科学家们经过仔细地分析研究后发现，原来这里的土壤中含有大量的硒，通过饮水、食物等途径进入了人体，从而使生活在这里的人因慢性中毒而死亡。
硒，究竟是福音还是祸星，最终还是科学为它作了一分为二的正确评判。
硒是生物体必需的数十种微量元素之一，生物体中只要缺乏其中任何一种元素，就会处于不正常的生理状态，影响它的生长和发育。而生物体中某种元素过量时，则不论该元素在适量时对生物多么重要，它也会对生物体产生毒害，甚至危及它的生命。
以硒为例，人体中含有适量的硒大有益处，如果硒的含量太低，就会导致肝坏死和心肌病等，而当其含量过高时，又会使人中毒以至死亡。
§16 电气工业的主角——铜
纯净的铜是紫红色的金属，人们常把它叫做“红铜”。纯铜有很高的延展性。打个比方说，像一滴水那么大小的纯铜，可以拉成长达两公里的细丝，可以压制比床还大的几乎透明的铜箔，如果你吹一口气，它就能飘起来。
纯铜最可贵的性质是导电性能特别好，在所有金属中只比银差一点，但铜比银便宜得多，因而成了电气工业的“主角”。
在工业上到处需要铜和铜的合金。因为有许多机器的零件，不能用铁而要用铜和铜的合金来制造。
一台火车头需铜５００公斤
一台拖拉机需铜３１公斤
一辆载重汽车需铜２１公斤
一架一万绽纺纱机需铜４４０公斤
一百万发子弹需铜１４吨
在大自然中，常见的铜矿石是孔雀石。目前世界上产铜较多的国家是赞比亚和智利。天然的纯铜，在大自然中并不多，迄今为止，人们发现最重的一块铜为４２０吨。
铜是电气工业的主角，全世界每年生产出来的铜，有一半是用在电气工业上。
可是铜有一个“倔脾气”，它不能“忍受”自己的身体中混进杂质。哪怕是混进了很少很少的杂质，它也会“消极怠工”。本来，它的导电本领在金属中除银之外是最好的，可是，一旦混进了一些磷、砷、铝、氧等杂质，它的本领就大大降低了。铜还有很好的延展性，十分容易进行加工，可要是混进了一些铅、锑、铋后，铜就变得很脆，很难加工。只有当人们把它身体中的各种杂质都“赶”出去后，它才会高高兴兴地把自己的“看家本领”使出来，为我们人类服务。
人们又是怎样把铜中的杂质“赶”出去的呢？
在工业上常用的是电解法。把不纯的铜作为正极，纯铜作为负极，把硫酸铜溶液作为电解液。通上电流后，正极上不纯的铜逐渐熔解，纯铜就逐渐沉淀在阴极上，这样炼制的铜，在一万个铜原子只有一个杂质原子。
硫酸铜是一种重要的铜的化合物，它是天蓝色的晶体，能够杀菌。在农业上，人们常把硫酸铜跟石灰粉按一定比例混和起来，这种混和药液，叫做“波尔多液”。
关于波尔多液的发现，还有下面的一段小故事。
在１８７８年时，欧洲流行一种葡萄霜霉病，这种病十分厉害，许多葡萄园都颗粒无收。但在法国的波尔多城附近却发生了一件怪事情：有一家葡萄园中的葡萄树都生了病，可靠近马路两边的葡萄树，却平安无事。
这个现象引起了波尔多大学教授米拉特的兴趣，他特地去拜访了葡萄园的园工。园工们笑着告诉他：马路两旁的葡萄，常常被一些贪吃的行人摘掉。为了防止行人偷吃葡萄，他们就往这些树上喷了一些石灰水，又喷了一些硫酸铜。这样之后，葡萄树就像蓝白相间的金钱豹一样，行人见了，以为树害了什么病，就不敢再吃树上的葡萄了。
于是米拉特根据这个线索钻研下去，经过几年持续不断的努力，终于在１８８５年制成了波尔多液，它有很强的杀菌能力，能杀死许多庄稼的敌人。
由于这种混和液是在波尔多城发现的，并且从１８８５年起就在波尔多城普遍使用，所以人们就把它起名叫“波尔多液”。
除了用来制造波尔多液之外，硫酸铜还有许多其他的用途。比如人们在游泳池中放人一些硫酸铜，可以杀死水中的各种病菌，在电解时，人们常用硫酸铜来作电解液。
在化学上，还可以用硫酸铜来鉴别有机溶液中是否含水。例如，判断酒精是否含水，只需往酒精中放进一些无水硫酸铜，如果硫酸铜变蓝了，就说明这酒精中含水。原来，含结晶水的硫酸铜是蓝色的，而无水硫酸铜则是白色的粉末。当无水硫酸铜碰到水时，它会“急不可耐”地和水结合在一起，形成硫酸铜晶体，所以会显出蓝色。
浆糊是一秤常用的东西，比方说，书破了，用浆糊一粘，就又好了，要是作业本掉了页，抹一些浆糊，也可以粘上去。这种浆糊一般都是用淀粉做的，只能用来粘书。如果你拿来两块铁片，它是怎么也粘不到一块去的。
可是，还有一种奇妙的金属“浆糊”，它能把两块金属粘在一起。不信你看，在铁片表面涂上这种“浆糊”，然后把它们压紧，过上两三天后，两块铁片就紧紧地粘在一起了。
这种奇妙的“浆糊”是怎么做成的呢？
人们先把磷酸和氢氧化铝混合加热，它们就变成了粘稠的液体，然后倒人氧化铜的粉末中，不断搅伴，就制成了黑色的金属“浆糊”。
这种“浆糊”的粘合力十分惊人，它不但可以把两块金属粘在一起，还可以把陶瓷粘在一起，甚至还能把金属和陶瓷粘到一起。
过去，车床刀具上的刀刃——硬质合金，是用焊接的方法焊上去的，焊接时温度很高，往往会降低刀具的硬度，缩短使用寿命。而如果改用这种金属“浆糊”，不用加热就能牢牢地粘合在一起，可以把刀具的使用寿命延长一倍。
而且，这种金属“浆糊”的主要原料是氧化铜。成本十分低廉，只有铜焊成本的十分之一，这真是既省事又省料的好东西。
§17 毒药中的元素——砷
砷是灰色的晶体，人们把它列为非金属元素。看来它似乎对人们的“擅作主张”很不眼气，你瞧，它具有金属般的光泽，并善于传热导电，只是它的“身体”比较脆，很容易被成粉末。
纯净的砷没有多少用途，人们只是往铅中加入不到百分之一的砷，来增强铅的硬度。
砷形成的化合物，大多都是有毒的。比如，在古代时，很多地方都有这样一个习俗，人们清扫了房屋之后，常常要往酒中放些雄黄，喷洒在屋脚墙缝里。这是为什么呢？原来这样可以杀死各种害虫，赶走蛇鼠，人们使用的雄黄就是一种有毒的砷的化合物。
砷还有一种重要化合物，人们把它称做砒霜。谁都知道，砒霜是剧烈的毒药。我国有句成语叫“饮鸩止渴”，意思是自取灭亡。这“鸩酒”，就是指放了砒霜的酒。
各种小读者可能都听说过“信口雌黄”这个成语，它的意思是不顾事实，随便乱发议论。在生活中，如果有谁在乱说一通，那你们就可以对着他大喊一声：“你不要再信口雌黄了”。那人就会灰溜溜地闭上嘴。
可是，人们为什么要把乱说话称为“信口雌黄”呢？
大家知道，“信口”就是随便的意思，可“雌黄”又是什么呢？原来，雌黄还有一个学名叫三硫化二砷，它是一种橙黄色的略微透明的东西，燃烧时会发出大蒜一样的臭味。人们可以把它用作颜料或褪色剂。
在古代时是没有印刷机的，所以那时的读书人经常抄书，要是抄错了怎么办呢？他们就用雌黄先使抄错的字迹褪去颜色，再进行修改。大多数读书人抄书时的态度是很认真的，但有少数人却自以为聪明无比，经常乱改别人的文字，于是人们就把这种极不认真的做法称为：“妄下雌黄”，引申开来，就又把胡说八道叫做“信口雌黄”。
在我国农村，特别是华北一带，每年播种之前，总要先往田地里撒一些“信谷”、“信米”。这是什么道理呢？
原来，这种“信谷”“信米”，其实就是用砒霜溶液泡过的谷子、小米。当田鼠、蝼蛄之类的害虫吃了之后，很快就中毒死去了。这样就可以诱杀很多的害虫害鼠，从它们嘴里能夺回大量的粮食。
但是，砒霜对人畜都有剧毒，如果使用不慎误中砷毒，可以服用氧化镁和硫酸亚铁溶液强烈地反应生成的悬浮液来解毒。
由于砷的化合物都有剧毒，所以人们一般都用它们来制作农药，但这种农药有个缺点，它们虽然杀起各种害虫来“心狠手辣”，可对于人类和各种家畜也有很大危害。
§18 对光线敏感的金属——镉
镉是一种灰色的柔软金属，它也很喜欢跟氧气化合，把它放在空气中，表面马上就变成了另外一种物质。
镉红、镉黄是有名的绘画颜料，硝酸镉常被人们用来制造光学玻璃和荧光粉等。
在人们的印象里，合金总是坚硬能耐高温的，殊不知用镉和其他几种稀有金属制造的合金，熔点只有五十度，只要人们往它的身上倒一些开水，就能把它烫得“皮开肉绽”。
镉更特别的地方是，它对光线十分敏感，只要光线照射到它身上，即使是极其徽弱的光线，也能使它产生电流，这就是著名的“光电效应”。
因此，镉和镉的化合物一下子成了人们的“掌上名珠”，人们把它做成光电管，就可以用在各种自动控制设备中。特别是对人造卫星、洲际导弹、宇宙火箭来说，自动控制系统更加重要。射程八千公里，而误差只有千分之一，这就是在自动控制系统操纵下的洲际导弹的杰作。
镉是１８１７年被人们发现的。说起来，镉还是因为一件冤案才被人们发现了真面目。
事情是这样的。
在１８１７年早些时候，德国有许多药房制造的感冒药，都被政府的药物检查官证明是假药。因为一般来说，感冒药都是用氧化锌制造的，而药物检查官在检查中却发现，这些药房在制药时用碳酸锌冒充了氧化锌。当他把碳酸锌加热之后，就变成了一种黄色物质；或者把碳酸锌溶解在酸中再通人硫化氢气体，也会产生一种黄色沉淀。这两种物质看起来很像硫化亚砷。
大家知道，砷的化合物都有剧毒，所以检查官认为药物中掺进了一些毒物，于是把这些药房生产的药物全部没收。
后来，一些医学家和化学家对这种黄色的沉淀物进行了仔细的研究，结果发现它并不是硫化砷，而是一种人们还没有发现的新元素，他们把它命名为“镉”。
从此，不但为各大药房洗清了罪名，而且元素大家庭中也多了一个成员。
看过《西游记》的小朋友就会知道，在唐僧师徒取经途中有一个女儿国，这个国家上至国王，下至平民百姓，都是清一色的女性，而且她们生出来的孩子，也全是女的。当然，这只是神话传说中的故事罢了。
但是，在我国四川省的某一个偏僻的小山村里，却出现了与《西游记》中“女儿国”差不多的情况。有很长一段时间内，这个村出生的婴儿几乎都是女孩，因此人们给这个村起了个名字叫“女儿村”。
凑巧地是，在英国北部的一个小村镇里，有一段时间出生的孩子也都是女孩。
这究竟是怎么一回事呢？
科学家们对当地的环境和人们的食物等进行了调查研究，同时对村民们的身体进行了细致的检查，终于找到了原因。
原来当地的水源已被金属镉严重污染了，人们由于长期饮用这种水质，造成人体内的镉大大超过了正常的标准，已经达到了镉中毒的程度。
有些小朋友可能会问，为什么镉中毒的人只会生女孩子呢？
秤学家们在试验中发现，动物体内镉的含量过度会损害精子的成熟和活动能力。
而生男生女主要取决于男性精子的性染色体的性质。男性性染色体一般有两种，即X型和Y型。含X染色体的精子与卵子结合后生出来的是男孩。
由于人体内金镉含量超过正常的标准，这就会使带有Y型染色体的精子失去与卵子结合的能力，所以只剩下X型染色体的精子与卵子结合，结果出生的晏儿当然就是女孩了。
镉跟铅一样，是一种慢性中毒的金属。当它在人体内的含量很少时，它就“悄悄”地躲起来，对人体几乎没有什么危害，可当它的含量达到一定程度，它就在人体内“兴风作浪”，引起“骨疼病”和“高血压”等各种慢性病。这时人们虽然已经发现了它的危害，可是中毒已深，治疗起来很不容易。镉，真是人类潜在的一大威胁。
科学家们发现，婴儿在出生时，体内并不含有镉，随着他逐渐地长大，开始吸收镉。镉在进入人体后，只有少量才能随尿排出体外，大部分就在人体内慢慢积聚起来。到了一定程度后，镉就能破坏人体内的钙，使受害者的骨头逐渐变形。
起初，受害者会感到腰、背和腿偶尔有些疼，以后疼痛会越来越厉害，而且在走路时还会像鸭子一样左右摇摆。因此人们把这种病称为“骨疼病”。
高血压也是由于镉的污染而引起的。在高血压病人的尿中，镉的含量常常比正常人要高出几十倍。
人们曾做过这样一个有趣的实验。在大白鼠的食物中加入大量的镉，很快就能使大白鼠患上高血压，如果降低大白鼠身体中的含量，它的血压在几分钟内就能恢复正常。
镉几乎无处不有，人们平常吃的食物中有它，喝的水中有它，呼吸的空气中也有它，很难阻止它进入人体。
特别是在经济发达国家，镉的污染更加严重。所以，在这些国家中，高血压是一种最常见的慢性病。
§19 躲在食盐里的金属——钠
食盐和我们的关系太密切了。我们每个人天天都要吃盐，不吃盐就没有劲儿。据统计，每个正常的人一天要吸收１０～２０克食盐，一年要吸收５～１０公斤食盐。
但你知不知道，在这雪白的盐里，还躲藏着一种金属呢？
这就是钠。
在许多人看来，金属都硬棒棒、沉甸甸的。可是金属钠，却是软绵绵的，比水还轻，用一把普通的小刀，就可以轻易地把它切开。
钠的化学性质非常活泼，很不安分。它特别“喜欢”空气和水，一块银光闪闪的金属钠，只要在空中呆一会儿，就会失去光泽，周身披上一件灰白色的“外衣”。原来表面的钠已与氧气和水蒸气发生了化学变化，生成了灰白色的氧化钠和氢氧化钠。
把一小块钠放在水中就会有气泡产生，过上一会儿，钠就不见了。它躲到哪儿去了呢？原来它与水反应生成了氢氧化钠和氢气，氢氧化钠溶解在水中，我们当然就看不见了。
钠既不能放在空气中，也不能放在水中，那把它放在哪儿呢？人们发第十一章 化学实验
§1 CO2溶于水实验的演示
初中化学，没有对CO2气体溶于水这一实验进行演示，为了用事实说明CO2溶于水，有助于学生对CO2气体溶于水这一性质的理解，本人设计了如图所示的实验装置。
实验装置图
1.实验步骤
(1)检验其气密性。
(2)用向上排空气法收集满一烧瓶CO2气体。
(3)塞紧烧瓶塞（注意：小气球囊内不留空气）。向分液漏斗中加入适量的冷水，然后打开分液漏斗上的活塞，向烧瓶内注入一定量的冷水，待小气球刚鼓起时，关闭活塞，振荡烧瓶。
2.实验现象及原理
当由分液漏斗向烧瓶内注入一定量的冷水时，因只有极少量的CO2溶于水，烧瓶内CO2气体的压强增大，小气球囊鼓起。再振荡烧瓶，使烧瓶内的CO2气体与水充分接触，CO2在该条件下，最大限度的溶于水，烧瓶内CO2气体压强减少，鼓起的小气球囊收缩。
§2 NaHCO3和Na2CO3热稳定性对比实验的设计
为了加强学生对NaHCO3和Na2CO3热稳定性的深刻理解，我们对课本中的实验进行了重新设计，如下图
一、说明
1、具支试管内装Na2CO3，具支试管的小试管内装NaHCO3。
2、A、B两支试管内装有澄清石灰水。
3、加热后很快看见A试管内的澄清石灰水变浑浊，而B试管内的澄清石灰水则无变化。
二、优点
1、NaHCO3和Na2CO3所处的外部条件基本相同，受热时间相同。
2、对比性强，学生印象深刻。
3、该实验所用的教学时间少，克服了课本中分两次操作所造成的教学时间过长的缺点。
§3 白磷和红磷实验的改进
初中白磷的燃烧实验和高中白磷与红磷着火点的比较实验都忽视了污染问题.白磷有剧毒,有蒜般恶臭味,食入0.1g就能致死,且燃烧产生的浓烟飘散于空气中也易造成污染,故需进行改进.特做如下尝试:
实验仪器
锥形瓶(500ml);装有温度计的橡皮塞.
实验操作:
取红磷(豆粒般大小即可),用滤纸吸干水分,置于玻片上,一起放入锥形瓶底部一侧;
取白磷,先在水中用刀片刮去表面氧化层使之呈淡黄色蜡状(真实面目),用镊子夹取小块,滤纸吸取水分后置于玻片上,迅速放入锥形瓶底部另一侧,(注意:与红磷间隔一定距离,便于观察实验现象的区别).立即塞上橡皮塞,用黑纸严密包裹外部,仅留一小孔以观察磷火。
取铁架台将锥形瓶固定,垫上石棉网,用酒精灯加热.可观察到:温度达到40℃时,白磷开始燃烧,产生略带淡黄的白色浓烟.移开酒精灯,红磷则无变化。
用酒精灯继续加热至200℃以上,可观察到红磷着火燃烧,产生浓烟。
移开酒精灯待彻底冷却后,浓烟已消失于瓶壁,取一湿纸条放入瓶内,再塞上塞子,几分钟后取出,纸条基本干燥。
实验优点:
用同一装置完成三个实验:1.观察磷火,证实常温下白磷能缓慢氧化;2.白磷着火点比红磷低,从温度计可直接观察出,白磷着火点为40℃左右,红磷着火点在200℃以上.3.制造出P2O5做干燥剂.
此外,本实验没有污染.
§4 苯跟溴取代反应实验的改进
按照现行高中化学课本第二册（人教版）介绍的方法去做演示实验时，常存在如下问题：
（1）实验仪器容积大，药品用量多，反应剧烈难以控制；（2）装置不密闭，不能避免苯、溴和溴化氢蒸气对空气的污染；（3）锥形瓶上玻璃导管易下垂而插入蒸馏水中，有碍实验正常进行。
现将我的改进方法介绍如下：
苯跟溴取代反应的改进装置
（1）吸有氢氧化钠溶液的脱脂棉团（2）硝酸银溶液（3）滴有硝酸银溶液的滤纸（4）苯、溴和还原铁粉的混合物
1.实验装置
实验装置如图所示。
2实验方法
（l）取一吸有氢氧化钠溶液的脱脂棉团，松松地塞在上部干燥管口内。取一滴有2％硝酸银溶液的滤纸条，放入中部干燥管内。将两干燥管通过橡皮塞组装起来，备用。
（2）用胶头吸管吸取一管苯（约lmL）注入试管中。将吸有半吸管液溴（约0.5mL）的长吸管插入试管底部，慢慢地将液溴排出；再吸取试管中上层的苯将吸管内残留的溴冲洗出来。取出吸管，将其插入盛有氢氧化钠溶液的烧杯中。振荡试管使苯和溴混合均匀，并将试管固定在铁架台上。
（3）将准备好的还原铁粉（约0．1g）迅速倾入试管内，立即塞上备用的干燥管。苯跟溴立即发生反应，逐渐呈沸腾状。一会儿，中部干燥管内的滤纸条上的硝酸银溶液迹处呈现出浅黄色，并且由下而上扩展开，现象十分鲜明。
（4）反应完毕后，将试管小心倒置在盛有冷水的烧杯里，烧杯底部沉有褐色不溶于水的油状液体，即为不纯的溴苯。
§5 部分化学实验基本操作中的"错"与"对"
部分化学实验基本操作中的"错"与"对"为迎接初中毕业生升学实验操作考试，我做为一名化学教师，对学生进行了化学基本操作的指导与训练。现指出较普遍出现的错误，并明确正确的操作方法，希望能引起重视并对可能出现的错误及时给予纠正。
1．试管的握持
出错点：用手一把抓或将无名指和小指伸展开；位置靠上或靠下。
正确方法："三指握两指拳"。即大拇指、食指、中指握住试管，无名指和小指握成拳，和拿毛笔写字有点相似。手指握在试管中上部。
2．药品的取用
出错点：A。取粉末状药品，由于药匙大，加药品时不能深入容器内致使洒落或粘附容器内壁，而不知用V形纸槽代替药匙送药品入容器内。B．倾倒液体药品时，试剂瓶口没紧挨接受器口致使药品外流，标签没向着手心，造成标签被腐蚀。
正确方法：A．取用粉末状或细粒状固体，通常用药匙或纸槽。操作时，做到"一送、二竖、三弹"。（即药品平送入试管底部，试管竖直起来，手指轻弹药匙柄或纸槽。）使药品全部落入试管底。B．取用块状或大颗粒状固体常用镊子，操作要领是"一横、二放、三慢竖。"即向试管里加块状药品时，应先把试管横放，把药品放入试管口后，再把试管慢慢地竖起来，使药品沿着管壁缓缓滑到试管底部。C．使用细口瓶倾倒液体药品，操作要领是"一放、二向、三挨、四流"。即先拿下试剂瓶塞倒放在桌面上，然后拿起瓶子，瓶上标签向着手心，瓶口紧挨着试管口，让液体沿试管内壁慢慢地流入试管底部。
3．胶头滴管的使用
出错点：中指与无名指没夹住橡皮胶头和玻璃管的连接处；将滴管尖嘴伸入接受器口内。
正确方法：夹持时：用无名指和中指夹持在橡皮胶头和玻璃管的连接处，不能用拇指和食指（或中指）夹持，这样可防止胶头脱落。吸液时：先用大拇指和食指挤压橡皮胶头，赶走滴管中的空气后，再将玻璃尖嘴伸入试剂液中，放开拇指和食指，液体试剂便被吸入，然后将滴管提起。禁止在试剂内挤压胶头，以免试剂被空气污染而含杂质。吸完液体后，胶头必须向上，不能平放，更不能使玻璃尖嘴的开口向上，以免胶头被腐蚀；也不能把吸完液体后的滴管放在实验桌上，以免沾污滴管。
4．振荡盛有液体的试管
出错点：手握试管中部或中下部抖动。
正确方法：手指应"三握两拳"，握持试管中上部，这样留出试管中下部便于观察试管内部的实验现象。振荡试管时，用手腕力量摆动，手臂不摇，试管底部划弧线运动，使管内溶液发生振荡，不可上下颠，以防液体溅出。
5．使用托盘天平
出错点：A．直接用手拨游码；B．托盘上不放或少放纸片；C．药品放错托盘；D．在托盘上放多了药品取出又放回原瓶；E．称量完毕忘记把游码拨回零点。
正确方法：正确操作要领是"托盘天平称量前，先把游码拨零点，观察天平是否平；不平应把螺母旋；相同纸片放两边，潮、腐药品皿盛放，左放称物右放码，镊子先夹质量大；最后游码来替补，称量完毕作记录，砝码回盒游码零，希望大家要记住"。使用时还应注意：A移动游码时要左手扶住标尺左端，右手用镊子轻轻拨动游码；B。若称取一定质量的固体粉末时，右盘中放入一定质量的砝码，不足用游码补充。质量确定好后，在左盘中放入固体物质，往往在衡时加入药品的量难以掌握，这时应用右手握持盛有药品的药匙，用左手掌轻碰右手手腕，使少量固体溅落在左盘里逐渐达到平衡。若不慎在托盘上放多了药品，取出后不要放回原瓶，要放在指定的容器中。
6．量筒的使用
出错点：A．手拿着量筒读数；B．读数时有的俯视，有的仰视；C．有的不能依据需量取液体体积选择合适量程的量筒。D．液体加多了，又用滴管向外吸。
正确方法：使用量筒时应根据需量取的液体体积，选用能一次量取即可的最小规格的量筒。操作要领是"量液体，筒平稳；口挨口，免外流；改滴加，至刻度；读数时，视线与液面最低处保持水平"。若不慎加入液体的量超过刻度，应手持量筒倒出少量于指定容器中，再用滴管滴至刻度处。
7．溶解食盐时搅拌操作
出错点：A．溶解食盐使用玻璃棒搅拌过程中发出叮噹之声；B．玻璃棒在液体中上部搅拌。
正确方法：操作时将烧杯平放在桌面上，先加入固体食盐，然后加入适量水，拿住玻璃棒一端的1/3处，玻璃棒另一端伸至烧杯内液体的中部或沿烧杯内壁，交替按顺时针和逆时针方向做园周运动，速率不可太快，用力不可大，玻璃棒不能碰撞烧杯内壁发出叮噹之声。
8．过滤操作出错点：漏纸与漏斗壁之间留有气泡，影响过滤速度；手持玻璃捧的位置太靠上或太靠下；玻璃捧下端靠在滤纸上时：一是没轻靠在滤纸的三层部位，二是用力过大致使漏斗倾斜；盛放待过滤液的烧坏的尖嘴部位靠在了玻璃捧的中部甚至中上部。
正确方法：将滤纸贴在漏斗壁上时，应用手指压住滤纸，用水润湿，使滤纸紧贴在漏斗壁上，赶走滤纸和漏斗壁之间的气泡，以利于提高过滤速度。过滤操作要求做到"一贴二低三靠"。一贴：滤纸紧贴漏斗壁。二低：滤纸上沿低于漏斗口，溶液液面低于滤纸上沿。三靠：漏斗颈下端紧靠承接滤液的烧杯的内壁，引流的玻璃棒下端轻靠滤纸三层一侧；盛待过滤的烧杯的嘴部靠在玻璃棒的中下部。应手持玻璃棒中上部。
9．仪器的连接
出错点：把玻璃管使劲往橡皮塞或胶皮管中按；拆的时候使劲拉；手握弯管处使劲用力将管折断，手被刺破。
正确方法："左手持口大，右手持插入，先润湿，稍用力转动插入就可以"。即左手持口大的仪器，右手握在靠近待插入仪器的那部分，先将其润湿，然后稍稍用力转动，使其插入。将橡皮塞塞进试管口时，应慢慢转动塞子使其塞紧。塞子大小以塞进管口的部分为塞子的1/3为合适。拆时应按与安装时的相反方向稍用力转动拨出。
10．装置气密性的检查
出错点：操作顺序颠倒（先握试管壁，后把试管浸入水中）；装置漏气或导管口不冒气泡，不知从何处入手查找原因。
正确方法：导管一端先放入水中，然后用手贴住容器加温，由于容器里的空气受热膨胀，导管口就有气泡逸出，把手松开降温一会儿，水就沿导管上升，形成一段水柱。这表明装置的气密性良好。观察导管口不冒气泡，情况有二：一是用手握持容器时间过长，气体热胀到一定程度后不再膨胀，并不是漏气所致。应把橡皮塞取下，将试管稍冷却一下重新检验。二是装置漏气。先从装置连接处查找原因，然后考虑连接顺序是否正确。
§6 彩色焰火
实验原理
金属元素的焰色反应。
实验用品
瓷坩埚（或蒸发皿）、玻璃棒、研钵、长滴管。
蔗糖、镁粉、KClO3、Ca(NO3)2、CuCl2（根据条件可增加其他金属的盐，例如
Ba(NO3)2、KNO3、NaNO3等〕、浓硫酸。
实验步骤
1．将等质量的蔗糖、KClO3分别研成粉末，然后混合。把混合物分成3份（或数份），放入3个（或数个）瓷坩埚中。
2．在瓷坩埚中分别加入少量镁粉、Ca(NO3)2和CuCl2，并用玻璃棒搅拌一下。
3．用长滴管吸取浓硫酸，分别滴在3个瓷坩埚中。可观察到瓷坩埚中喷出不同颜色的火焰。
§7 蛋壳实验三则
一、二氧化碳的制取
取一鹅蛋，小心在一端打上一个直径为1cm的小洞，用玻璃捧小心搅拌，让蛋黄蛋清流出，注入水清洗。蛋壳的主要成分是碳酸钙。向蛋壳中加入稀盐酸，然后迅速把大小适宜的普通漏斗扣在有小洞一端的蛋壳上。漏斗内壁边沿涂上凡士林，漏斗颈连接导管。产生二氧化碳通入紫色的石蕊试液和澄清的石灰水做性质实验方便有趣。
二、氟化氢的制取
氟化氢气体对玻璃有腐蚀性，制取时常在铅皿里进行，实验室里没有铅皿，可用蛋壳代替(氟化氢与碳酸钙不反应，浓硫酸与碳酸钙反应微弱且生成硫酸钙微溶阻止反应的进行)。取一端打有直径为lcm小洞的鹅蛋壳，从小洞小心加入氟化钙。取一大小适宜的聚乙烯塑料瓶将底剪去，下端内壁涂上凡士林，瓶口加塞子连接导管，导管全用废吊针输液管和饮料吸管截取连接。开关用输液管开关。向蛋壳中加入浓硫酸．把塑料瓶扣在有小洞一端的蛋壳上，移入通风橱内，固定在铁架台上，垫上石棉网，给蛋壳加热。过一会即可收集氟化氢气体。
三、氢气和氧气混合气爆炸实验
取一端打有直径为O．5cm小洞的鹅蛋壳。向蛋壳中充入氢气和氧气(估计氢气在爆炸极限内)用蜡纸贴上小洞口，放在安全处，点燃蜡纸即发生爆炸。该实验炸蛋，操作既方便又无危险。
§8 碘的升华实验的改进
按教材中的装置演示碘的升华实验，加热时，烧杯内充满紫红色的蒸气，煞是好看，可是，说明升华的关键现象“不经过熔化”就难全面目睹了，正如浓雾中看花，是很不清晰的，并且，若要清楚地看到圆底烧瓶底部聚集着碘的针状晶体，所需碘较多，实验时间也较长。
能不能把产生的碘蒸气赶走，让学生清晰地看到碘受热后的情况？能不能在较短的时间里，看到碘蒸气凝成的针状晶体？为了解决这两个问题，我们进行了如下改进。
实验仪器与药品：铁架台、20×200mm双通管、气唧、导气管、橡胶塞、酒精灯、镊子、棉花、碘等。
实验装置：（见下图）
操作与现象：
1．往双通管中靠近一端管口处，放少量碘，按图连接好装置，
2．点燃酒精灯，将酒精灯左右移动，加热的程度要控制好，既要产生大量的紫红色蒸气，但又不能使温度太高。
3．停止加热，按压气唧多次（气唧回升过程中，要捏住橡胶管），可看到紫红色蒸气向右翻滚，向右倾斜的双通管内没有液体流动的情况，碘仍然是固体，如果产生的碘蒸气不够，可继续加热。
实验装置
4．待碘晶体不再升华，用镊子取出双通管中棉花，看到棉花上附着亮丽的针状晶体。
§9 淀粉、纤维素水解实验的改进
教学内容中，安排了淀粉和纤维素水解的两个演示实验。做好这两个实验，对引导学生学好淀粉和纤维素的重要性质很有必要。而上述实验若按课本方法做，需时较长，且成功率不高。笔者经过多次摸索，对这两个实验作了改进。改进后的实验有以下特点：水解时无需另外加热，操作简单，实验时间短，现象明显，既便于教师用做演示实验，也适合学生分组实验。
1实验操作要点
淀粉水解在小试管中加入2．5％淀粉溶液4滴，再小心滴加浓硫酸10滴，振荡20s后，在所得澄清液中加水3至4mL，分成2份，一份加碘水检验，无蓝色出现。另一份用20％的氢氧化钠溶液中和，滴加10％硫酸铜溶液 滴，振荡，得蓝色悬浊液或深蓝色液体，加热，得砖红色沉淀。或将水解液用20％的氢氧化钠溶液中和到溶液pH为10左右，加入2至3mL银氨溶液，水浴加热或小心地用酒精灯焰微热，2min后出现光亮的银镜。
纤维素水解准备一小块脱脂棉(搓成绿豆大小)备用。在干燥的试管中滴入蒸馏水3滴，再小心地加入浓硫酸10滴，立即加入准备好的脱脂棉，振荡，可见到脱脂棉逐渐溶解，液体由白色浑浊转为澄清，30至40s后，加水2ml，以20％氢氧化钠溶液中和，再用新制氢氧化铜或银氨溶液检验(方法同上)。
2讨论
淀粉、纤维素在酸性条件下的水解反应速率与酸的浓度、反应温度等因素有关。一般言之：酸的浓度增加和反应温度升高，有利于水解。但是，当硫酸达到一定浓度后，温度过高又易造成炭化现象。改进后的实验很好地解决了这一矛盾。首先，以一定量的浓硫酸溶于少量水中，既保证了短时间内水解所需的硫酸的浓度，又可利用浓硫酸溶于水后所产生的热量使反应体系的温度升高到足以使淀粉、纤维素迅速发生水解需要的温度(在3滴一5滴水中加入10滴浓硫酸振荡后，用水银温度计测得体系温度约为60℃，在此温度下不会造成炭化。)另外，在做纤维素水解实验时，先将浓硫酸溶于水后再加脱脂棉还避免了浓硫酸直接加在脱脂棉上易引起局部炭化的弊端。对纤维素的水解，通过调节水、浓硫酸体积比，可以选择最佳实验条件。
水的体积：酸的体积在1至5滴：10滴范围内均能得到明显的实验现象，检验出纤维素的水解。对淀粉的水解，同样进行对比实验4滴2．5％的淀粉溶液中加浓硫酸的滴数从8滴增加到12滴，效果都很好。
如果向0．5mL水中先加入1.5至2mL浓硫酸，再加适量脱脂棉，或向O．5ml2．5％淀粉溶液中加1．5mIJ浓硫酸，振荡下水解30至40s后，以新制的氢氧化铜或银氨溶液检验，也可得到满意的实验效果。
改进后的水解反应成功率高，适合用做课堂演示实验。用氢氧化钠溶液中和水解液时，可通过观察加入氢氧化钠溶液振荡后是否产生水气泡(中和热使局部水汽化)来判断酸是否被完全中和。用新制氢氧化铜检验水解产物时，先向水解液中滴加氢氧化钠溶液至不再有气泡放出，然后摘入硫酸铜溶液2滴，振荡后出现深蓝色溶液或蓝色浑浊，再加2滴碱液后即可进行加热。如果滴入硫酸铜溶液后，未能得到深蓝色溶液或蓝色沉淀，可补加氢氧化钠溶液至出现深蓝色或蓝色浑浊，然后加热。以上过程也可改为先向水解液中加入2滴硫酸铜溶液，再在不断振荡下加入氢氧化钠溶液，直到出现深蓝色溶液或蓝色浑浊，再加2滴碱液后加热，效果相同。
有条件的学校，还可配实物投影，使全体学生都能十分清晰地看到实验现象的变化，增强演示效果。由于改进后的实验操作方便，实验所需时间大为缩短，也可将教师的演示实验改为教学过程中的学生实验，既可增大课堂容量，提高课堂教学效率，又能达到充分调动学生的学习积极性，培养学生动手能力和参与意识的目的。
§10 对实验室制乙烯的研究
1实验中存在的问题
实验室制乙烯常采用乙醇和浓硫酸于170℃时的脱水反应。该实验存在的主要问题是炭化比较严重，给实验造成一些不利影响，主要有以下几点：(1)由于大量乙醇被炭化使乙烯的产气量减少。(2)伴随乙醇炭化产生的大量S02不仅污染教学环境，对乙烯的性质实验也有明显干扰。(3)伴随乙醇炭化还能发生一些更复杂的副反应，有资料称该实验还可能生成H2、CH4、CO等气体，致使点燃乙烯气体时火焰颜色明显发生变化，呈现出H2、CO等气体燃烧时特有的蓝色，这也影响对乙烯性质的认识。总之，炭化是影响该实验质量和效果的主要问题。
2消除炭化的思路
从上面分析不难看出，在实验室制乙烯的实验中主要存在两个并行反应，一个是乙醇脱水生成乙烯，一个是乙醇炭化，这两个反应都需，要硫酸的存在。乙醇脱水生成乙烯是非氧化一还原反应，硫酸只起催化剂的作用。乙醇炭化是氧化一还原反应，硫酸主要是氧化剂。前者对硫酸浓度要求不是很严格，后者对硫酸浓度的要求却是很严格的，因为只有达到一定浓度时硫酸才具有氧化性。如果适当控制硫酸的浓度，就有可能做到在保证正常生成乙烯的前提下抑制乙醇炭化反应的发生。
3消除炭化的方法
从上面分析可以看出，控制硫酸浓度是消除炭化的关键。控制硫酸浓度可以从下面两个方面采取措施。
3．1调整乙醇和醋酸的量比
在实验室制乙烯的反应中乙醇和硫酸的量比为体积比1：3，用这样的混和液进行反应炭化很严重，经常是反应温度未达176℃时就已经开始炭化了，最后混和液中出现许多炭的颗粒。若将乙醇和硫酸的量比改为体积比1：2，硫酸被乙醇稀释使浓度降低更多一些，炭化现象就有可能消除或减轻。实际情况也确实如此，当用这样的混和液进行反应时开始并不炭化，只是反应在进行了一个短时间后才出现炭化现象，比原实验减轻了许多。
3．2用化学反应控制硫酸的浓度
用改变乙醇和硫酸量比的方法并不能彻底消除炭化现象，这是因为在反应过程中乙醇不断被消耗，反应生成的水也在加热条件下不断被蒸发，琉酸的浓度不断增大，当硫酸的浓度增大到一定程度的时候，硫酸又具备了使乙醇发生炭化的条件，炭化现象就又发生了。由此可见硫酸浓度的增大是一个进行性过程，单纯依靠在反应开始时改变乙醇和硫酸量比的方法是不能从始至终消除炭化的，必须增加一个消耗硫酸的反应，使硫酸和乙醇同步减少，这样才有可能彻底消除炭化。这样的反应必须具备两个条件：①反应速度不能过快，若反应速度过快会造成硫酸的过度消耗，影响生成乙烯的反应正常进行。②反应生成物对乙烯的性质无影响。经多实验发现，用大理石和硫酸反应可以达到此目的。常温时大理石和硫酸反应十分缓慢，加热时反应速度加快，但加快的幅度不是很大，基本上可以做到硫酸和乙醇同步减少，使硫酸的浓度保持在一个相对稳定的状态。实际情况也确实如此，当用大理石代替碎瓷片进行反应时，(大理石的用量不能太少)，从始至终都不发生炭化，生成乙烯的气流也很乎稳。由于原实验中伴随炭化还发生了其它一些副反应，随着炭化现象的消除．这些副反应带来的不利影响也得到了有效控制，实验质量有明显提高。
§11 对纤维素酸水解实验的再探讨
在翻阅近几年出版的中学化学教材和有关的实验书时，发现书中对用含纤维素的脱脂棉或滤纸在硫酸作用下水解得到的溶液颜色描述为“亮棕色”，或要求“直到呈亮棕色为止”。
众所周知，上述含纤维素物质及其水解生成的单糖等的水溶液皆不呈亮棕色。“亮棕色”表明纤维素已不单是水解，而有部分炭化了。这样，在教学中会给学生以错误的印象和概念。笔者认为欠妥，值得商榷和探讨。“亮棕色”出现的原因是做法不当。“直到呈亮棕色为止”可能是要求纤维素完全、彻底水解，否则，难以检出生成的还原性糖而达不到实验的目的。实际上这种担心是不必要的。
为了既能验证纤维素确实可酸性水解，而又能给学生以正确的概念，我们采用了如下的两种做法，均取得良好的效果。水解产物的还原性，不仅用新制的氢氧化铜检验，而且可用银氨溶液检验。
做法I：把一小团脱脂棉或数片搓捻过的滤纸放入试管底部，小心地滴入几滴浓硫酸，迅速用玻璃捧搅拌成糊状，立即加入2毫升蒸馏水稀释、摇匀。把试管放在沸水中边加热、边摇动5—7分钟，得无色清亮溶液。取出试管，稍冷，加20一30％的氢氧化钠溶液中和至pH值为8—9。再用新制的氢氧化铜或银氨溶液检出水解生成的还原性糖。．
做法二：把少量脱脂棉或数片搓捻过的滤纸放入试管底部，滴加蒸馏水使其浸湿至无水滴滴出。边振荡边滴加1．3—1．4倍于水滴数的浓硫酸，用玻璃棒搅成糊状后，加蒸馏水稀释到原体积的2—3倍，摇匀，置于沸水浴中摇动加热8一10分钟，得无色溶液。取出冷却，用20一30％的氢氧化钠溶液中和至pH值为8—9。然后用新制的氢氧化铜或银氨溶液可检出生成的还原性糖。
注意事项
1．纤维素水解所需的时间，随室温高低而异，室温高，水解用的时间可缩短，反之，则延长。但总的掌握既要使纤维素全部或大部分水解、而又不炭化为宜。
2．银氨溶液用5％硝酸银溶液和5％氨水配制，效果较好。
§12 对乙醛与“氢氢化铜”反应条件的一些探讨
乙醛与氢氧化铜的反应，体现醛的还原性，又是醛基的定性检验方法。现行教材指出：“乙醛能被新制的氢氧化铜所氧化。”对此反应的条件，我通过多次实验进行了比较和探讨。
一、实验方法与现象．
1．氢氧化铜粉末跟乙醛反应
(1)取少量蓝色氢氧化铜粉末置于试管中，加蒸馏水2ml，滴加10％乙醛溶液0．5ml，加热，无现象。
(2)取少量蓝色氢氧化铜粉末置于试管中，加5％氢氧化钠溶液2ml，滴加乙醛溶液0．5ml，加热，液体由蓝色逐渐变为绿色—黄色—橙色。
(3)取少量蓝色氢氧化铜粉末置于试管中，加lO％氢氧化钠溶液2ml，滴加10％乙醛溶液0．5ml，加热，液体由蓝色逐渐变为绿色—黄色—橙色—红色。
2．硫酸铜与氢氧化钠溶液反应的产物跟乙醛反应
(1)取4％硫酸铜溶液2ml置于试管中，滴加10％氢氧化钠溶液5滴，得浅蓝色沉淀。
(2)取相同摩尔浓度的硫酸铜溶液和氢氧化钠溶液以体积比为1：2混合，得化学计量的氢氧化铜蓝色沉淀。
(3)取10％氢氧化铜溶液2ml置于试管中，滴加4％硫酸铜溶液5滴，得蓝色沉淀。
(4)取20％氢氧化钠溶液2ml置于试管中，滴加4％硫酸铜溶液5滴，得深蓝色溶液。
(5)在上述四支试管中．分别滴加10％乙醛溶液0．5ml，加热，(1)(2)试管内无红色沉淀，(3)(4)试管内均产生红色沉淀。
3．铜氨络合物跟乙醛反应
(1)用硫酸铜溶液和浓氨水制备深蓝色铜氨络合物溶液，使所得溶液pH为lO，将此溶
液分置于三支试管中。‘．
(2)取试管②向铜氨溶液中滴加10％氢氧化钠溶液0．5ml，溶液的pH值为14。
(3)取试管②向铜氨溶液中滴加10％氢氧化钠溶液2ml，溶液呈强碱性。
(4)向上述三支试管中分别滴加10％乙醛溶液0．5ml。加热，试管①、②无现象，③中有红色沉淀产生。
二、分析讨论
1．实验表明，乙醛跟氢氧化铜在强碱性环境中加热能够发生反应。而在强碱性环境中，氢氧化铜已部分或全部转化成羟基与铜离子的络合物。
2．在强碱性环境中，铜离子的其它络合物，如：氨合物、酒石酸根合物、柠檬酸根合物等在适当温度下都可跟乙醛反应生成氧化亚铜。
3．此反应是否发生，与氢氧化铜是不是新制的无关。
可见，对现行教材中“乙醛能被新制的氢氧化铜所氧化”的表述，应该有正确的理解。
§13 关于浓硫酸吸水性的实验
浓硫酸具有吸水性、脱水性和强氧化性三特性，现设计吸水性实验加以验证。
1．在托盘天平左盘上放一表面皿，倒入约15毫升的浓硫酸，在天平右盘内添加砝码，将天平调平，静置约15分钟，可看到天平指针向左倾斜约5小格，这说明浓硫酸吸收了空气中的水蒸气，使其质量增加。
2．在100毫升左右大试管内注入约15毫升的浓硫酸，插入装有2－3毫升饱和硝酸钾溶液的小试管，用橡皮塞塞紧大试管管口，静置约10分钟，可看到饱和硝酸钾溶液中有针状硝酸钾晶体析出。
实验装置图
3．用小刀切一块富含水份的瓜果（萝卜、梨、苹果等）块，在天平上称量其质量，用塑料绳固定，放入盛有10-20毫升浓硫酸的试剂瓶中，使瓜果块悬于距浓硫酸液面1～1．5厘米上方，塞上橡皮塞使试剂瓶密封，静置约20分钟，瓜果块有些萎缩，此瓜块取出在天平上称量，其质量明显减少。
4．在大试管里注入10-15毫升的浓硫酸，用塑料绳象系称盘一样系一小塑料瓶盖，瓶直径小于试管直径，在瓶盖内放一块蓝色的硫酸铜晶体，悬放在距浓硫酸液面1-1．5厘米处，用橡皮塞塞紧试管口，静置约5分钟，可见蓝色硫酸铜晶体表面有白色斑点出现，随着时间的延续，白点会越来越多越大，若停留2~3日，蓝色硫酸铜晶体会全部变成白色粉末。
5.用橡皮导管剪取一小橡皮圈，把一片浸润过氯化钴溶液的红色滤纸条，固定在单孔橡皮塞玻璃棒一端，伸放在装有浓硫酸的试管内，并塞紧试管口，几分钟后可看到红色滤纸条逐渐变成蓝色。
§14 关于氢气验满方法的探索
选用能在空气中扩散而不在氢气中扩散的“姻”作为氢气验满指示剂，从而解决了在用向下排空气法收集氢气时，无法进行验满的课题；
一、实验装置及用品
氢气发生器、无色透明的去底塑料瓶、卫生香、导管、酒精灯等。实验装置如下图所示：
二、实验操作
1．氢气的验满
将香点燃后，放在无底塑料瓶的下方，可见香燃烧时产生的烟向瓶中扩散。当塑料瓶中充满姻时，再向瓶中通入氢气。由于氢气的密度小于空气密度，因此在塑料瓶中，氢气位于上方，空气位于下方，而实验又证明，烟只向空气中扩散而不向氢气中扩散。所以，烟在氢气与空气的相接处形成界面。继续向瓶中通入氢气，可观察到界面逐渐下移并将姻从瓶底开口处排出。当界面下移至瓶底处时，再用香向瓶中充烟时，则看到烟扩散到界面处与氢气碰撞后，立即向瓶外四周扩散，此时说明，塑料瓶中已充满氢气。
2．氢气不支持香燃烧但具有可燃性
把燃烧着的香从瓶底开口处伸入氢气中，再取出，发现香未把氢气点燃反而香被熄灭。这说明氢气不支持香的燃烧，打开无底塑料瓶口导管的旋塞，用火柴在导管口处将氢气点燃，可见纯净的氢气在空气中安静燃烧。再用一干燥的烧杯罩在火焰上方，在烧杯内壁上有水雾产生。这说明氢气在空气中燃烧后生成水。
3．氢气的爆鸣
随着氢气的燃烧，瓶内氢气的含量逐渐减少。空气又从瓶底开口进入瓶中，当氢气与空气混合后达到爆炸极限时，则发生爆鸣，还可看到火光从瓶底开口处喷出。
三、实验说明
1．此实验将氢气的验满方法、纯净氢气空气中的安静燃烧及氢气爆炸极限的知识融在一起，不仅能使学生通过观察烟的扩散形象地看到氢气的运动状况，而且还使实验操作更简单，现象更明显。
2．实验中选用的卫生香是北京制香厂产“向阳牌”卫生香。此香燃烧的温度通过测定在300℃左右。由于香燃烧的温度未达到氢气的燃点，因此用燃烧的香向塑料瓶中的氢气内充烟时，不会将纯净的氢气或爆鸣气点燃，所以，用烟来进行氢气验满的操作是安全的。选其它牌号的香也可以使实验成功。
3．“烟”是固体小颗粒分散到空气中所形成的气溶胶。烟的颓粒直径在0．01—0．1微米之间，因此，即使在静止的空气中烟也不会沉降，而随空气分子作布朗运动。而通过实验又证明，烟只向空气中扩散而不向氢气中扩散。因此选用烟作为用向下排空气法收集氢气时，氢气验满的指示剂是可行的。
§15 《硅》分组实验设计
本章课本中没有一个实验，哪怕是演示实验。故显得枯燥。经过探索，我们设计了如下分组实验，改善了教学效果。
一、CO2的制取及其与澄清石灰水的反应。
装置如图：
观察：
1.试管口有无水珠生成？
2.石灰水发生怎样的变化？写出上述反应的化学方程式和离子方程式
说明：
1.制取CO2用加热NaHCO3的方法比用CaCO3+HCl的方法好：仪器少，操作简便，易控制，无HCl等强腐蚀性药品参与。
2.在小试管中盛适量的石灰水要比盛在小烧杯中更易于观察，但应注意控制通入CO2的量，因CO2过量时石灰水又变澄清了。
二、碳酸氢钙[Ca(HCO3)2]溶液与酸、碱的反应。
将上述所得清液[Ca(HCO3)2]三份，然后分别向这三支试管中滴加HCl溶液、NaOH溶液、Ca(OH)2溶液，观察各有什么现象？写出反应的化学方程式和离子方程式。
说明：这是利用上一实验中的“废物”，顺便完成的一个实验，目的在于巩固Ca(HCO3)2既能与酸反应，又能与碱反应的性质。
三、水玻璃浸制过的物品的耐火性测试。
取两小片滤纸条或布条，一根浸在水玻璃中并取出烘干或风干。然后与另一纸（布）条一齐放在酒精灯上灼烧，观察是否都易燃烧。
四、硅酸胶体的制取。
操作方法见上一篇文章。
要求：
1.写出反应的化学方程式：
2.说明硅酸的酸性比盐酸要_______。
[实验思考题]
1.如何证明H2CO3的酸性比H2SiO3的要强？
2.如何证明H2SiO3确实是一种酸？
§16 硅酸胶体制取实验改进
原理：向饱和Na2SiO3溶液中逐渐滴加较浓盐酸，边滴边振荡，当溶液pＨ值在7或8时，静置2-3分钟,有白色胶状沉淀硅酸生成，方程式可以简写为：
Na2CO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl
但在实际操作中，因嫌测量溶液的pＨ值比较麻烦，所以老师们常常省掉这一步，使得盐酸过量或不足。而盐酸过量或不足，沉淀都不能生成。因此实验常常失败。
经过探索，我发现了一种较为巧妙的方法，化解了这一麻烦。
它就是酚酞试液。
具体操作如下：
在小试管中取适量的饱和溶液，滴一滴酚酞试液，呈红色。再逐渐滴入较浓盐酸，同时振荡，当观察到红色刚好退去时，停止加盐酸。此时溶液已呈酸性。要得到沉淀后还须返加一滴NaOH溶液，使溶液微红。此时溶液pＨ值在８-９之间。静置2-3分钟，便可得到美丽的硅酸胶体。
因为此方法操作简单，现象明显，所以我们把它进一步改为学生分组实验。成功率为100%。提高了学生学习兴趣和课堂教学效率。
§17 过氢化钠生成的演示实验
高中化学课本中关于钠在空气里燃烧生成过氧化钠的实验，只有“把小块钠放在石棉网上加热，观察发生的变化。”一句，给人的印象是，这个实验非常简单，然而事实上远非如此轻而易举。我们曾按课本所述方法反复实验，终未能如愿。尽管也偶尔发现燃烧产物表面好象略显淡黄色，然而仔细拨看，也不过只是极薄的表层·如此而已，且瞬息色变。笔者根据工业上制过氧化钠的原理和方法，对这个实验失败的原因作了分析，反复试验，终于得到了较为满意的结果。
一、实验操作
1．取长约4cm的破试管(有弯曲柱面的试管片亦可)一段，洗净、烘干。
2．切一小块(约半粒绿豆大小)金属钠，用滤纸把煤油吸擦干净，然后用镊子将钠放在破试管内下半壁的中部。
3．用镊子夹住破试管右端，在酒精灯火焰上加热(管轴向呈水平，两端不得对人)，从管侧面可以清楚地观察到钠受热熔化、成球、着火燃烧，发出黄色火焰。
4．钠着火燃烧后，即远离酒精灯火焰(灭酒精灯)，并沿水平方向，迅速往复晃动破试管，让钠在空气里继续剧烈燃烧，这时所生成的过氧化钠显淡黄色。
二、讨论
1．之所以选用破试管而不用金属燃烧匙，其目的不仅是因为玻璃透明，便于观察钠受热熔化、成球、着火燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色过氧化钠的变化和现象，而且还由于试管的柱面起着屏蔽防护作用，在异常情况下，万一钠飞溅，亦不致伤人。
2．钠着火燃烧后，不继续在酒精灯火焰上加热，主要是由于乙醇燃烧时，酒精灯火焰邻域氧气的含量相对减少，C02、H2O的含量相对增加，这不仅不利于Na202的生成，而且由于Na202易跟C02、H20反应，即使生成Na202，也不能稳定存在。
3．由于钠在空气里燃烧(跟空气里的氧气化合)是一个放热反应，特别是当迅速往复晃动，破试管时，空气流量增大，氧气充足，因而钠燃烧更加剧烈，放出的热量更多，足以迅速将反应物的温度升至300—400℃，因而有利于Na202的生成。
§18 检验钠与水反应所生成气体的实验
在一个空塑料瓶里加入约3/4体积的水，用手挤压瓶子，使水面上升至近瓶口，排走瓶中的大部分空气。在胶塞上固定一根大头针，用针扎起一块黄豆粒大小的金属钠，迅速用胶塞塞住挤瘪的瓶口，倒置（见下图）。待反应完全后，反应产生的气体使挤瘪的瓶子复原，取下塞子，迅速用拇指堵住瓶口，并将瓶口移近火焰，检验钠与水反应所生成的气体。
检验钠与水反应所生成的气体示意图
§19 碱对H2O2分解速度影响的实验
碱在H2O2溶液中起均相催化作用,使H2O2的分解速度加快.在中学化学教学中引进这个实验,有积极的意义.
一、实验步骤与现象
在盛有有5mL30%H202溶液的试管中放入一小粒NaOH固体;即可观察到固体表面泛起少量气泡.随着Na0H的溶解扩散,溶液其它部分有气泡生成.若增加Na0H的用量,H2O2的分解速度就加快.用带余烬的木条伸入试管内木条复燃,说明生成氧气.静置,待H2O2分解完全后,滴入酚酞试剂,溶液变红,表明反应后碱仍存在.
本实验的作用
1.高中化学第一册关于过氧化钠与水反应的演示实验,教材中只写出一个化学方程式：2Na2O2+2H2O2=4Na0H+02,所以学生不了解反应的实际过程,并错误地把Na0H看作为还原产物.如果在做过氧化钠与水反应的实验时,补充上述实验,证实H202在碱的催化下分解速度加快.两个实验相辅相成,引发学生兴趣和积极思维,有助于教师进行讲解,说明过氧化钠和水反应先生成Na0H和H202,H202在碱催化下立即分解为水和氧气.Na2O2+2H2O=2Na0H+H202,2H202=2H2O+O2,反应的还原产物是H2O而不是Na0H,这样学生比较容易接受.
2.该实验操作简单,产生的气流平稳,是实验室制取少量氧气的理想方法.
3.在高三学到“催化剂对反应速度的影响"时,用作演示实验,现象清晰,容易观察.
此外,实险后剩下的Na0H溶液,可回收利用,不会造成浪费.
§20 酒精含水多怎么办
酒精是实验室用来加热的主要燃料。酒精里的酒精用几次或放置时间稍长,会因含水而不易点燃。更有甚者,有时新买来的酒精也含水过多燃烧不好,影响实验。这样的酒精不要倒掉,应用下面简易法去水净化即可使用.
将这种酒精盛放在烧杯或其他容器中,再用滤纸包扎好的生石灰放入,轻轻搅拌几分钟.静置片刻后,将液体倒入瓶内,并向瓶内通入适量二氧化碳,若液体量少也可用嘴向里吹入二氧化碳。最后将瓶口塞好静置几小时,可得到澄清而含水少的酒精.
§21 快速电镀锌的方法
常用的镀锌电镀液为弱酸性，与溶液中的[Zn2+]相比，[H+]仍然较大，在镀件表面存在着氢与锌的共析现象。氢气的生成妨碍锌原子的紧密排列，影响着锌的电沉积速度，因此镀层易成为蓬松的海绵状。另外，课堂演示要等待15分钟方可见到结果，不利于组织教学。
笔者曾多次试改镀液的配方，效果好的是以Na2ZnO2为主的碱性电镀液，用4．5V的电池组，不附加电阻，镀件单侧面不小于5cm2，以控制电流密度。通电10秒钟，镀件上出现明显的银白色镀层；30秒时取出镀件，表面为浅灰色，用软布擦拭，即成为光亮的银白色。溶液稳定，反应迅速，现象明显，重复性好，这些特点能满足课上演示实验和学生实验的要求。
镀液的配制
在大烧杯中放入浓的ZnCl2溶液(潮解形成的亦可)20m1，在不断搅拌的情况下缓慢加入浓度为15％的NaoH溶液。当大量的白色沉淀Zn(OH)2生成以后，继续缓慢(最后改为滴加)加入浓碱液，不断搅拌，使沉淀物大部分溶解，生成Na2ZnO2。当所剩沉淀不多时，停止加入碱液，以沉淀物的存在显示碱不过量，这是配液的关键，因为在强碱溶液中锌不能稳定存在。待烧杯中的溶液静置以后，倾取上层清液，即为镀锌电镀液，测其pH值为13；槽镀、刷镀均可，用毕装瓶，胶塞封存，隔年可再用。因[H+]降到很小，排除了氢的共析因素，锌原子在镀件表面的排列快而不乱。
§22 磷的系列实验
1实验目的
（l）认识红磷转变成白磷的条件。
（2）验证燃烧反应的条件，比较白磷和红磷的着火点，观察磷的燃烧反应现象。
（3）验证五氧化二磷的吸湿性及与水的反应。
（4）验证五氧化二磷与碱的反应。
2实验装置
实验装置
3操作步骤及实验效果
（1）取一直径1cm长为30cm的硬质玻璃管，中间用石棉隔开（可通过空气），管口配以带直导管的胶塞，按装置图连接，检查气密性。
（2）将玻璃管与打气球、集气瓶断开，在A、B两端各放入约0.3g干燥的红磷，加热B端红磷部位，红磷受热不断变成蒸气，在玻璃管内壁凝结成一薄层淡黄色物质即白磷。待B处的红磷全部转变成白磷后，停止加热，让玻璃管适当降低温度。
（3）迅速连接橡皮气唧和集气瓶，不加热鼓入空气，B端生成的白磷即燃烧生成大量白烟，而此时A端的红磷不反应。说明白磷的着火点比红磷低。停止鼓气，白磷即停止燃烧，说明一般意义上的燃烧需满足2个条件，一是温度要达到着火点，二是要有氧气存在。
（4）接着用大火加热A瑞红磷部位，同时鼓入空气，红磷也燃烧起来，和白磷一样生成大量白烟——五氧化二磷。指出磷的一种用途制烟幕弹。
（5）生成的五氧化二磷依次通过甲、乙（石蕊）、丙（澄清石灰水）、丁（浓NaOH溶液）。甲瓶用于收集五氧化二磷，兼有安全瓶作用。实验完毕后，敞置甲瓶，瓶壁迅速潮湿，说明五氧化二磷有强烈的吸湿性。乙瓶溶液变红，说明五氧化二磷与水反应生成了酸性物质，它是一种酸性氧化物。丙瓶中澄清的石灰水变浑浊，说明五氧化二磷能与碱反应生成不溶于水的盐。丁中是浓氢氧化钠溶液，可将未反应的五氧化二磷吸收。
4实验特点
（1）装置简单，但综合性强。整个实验涉及磷、磷的氧化物、磷酸、磷酸盐等多种物质的性质。通过实验可达到多项目的。
（2）对环境不造成污染，有利于培养学生的环保意识，同时也有利于师生健康。
§23 磷在氯气中燃烧的实验改进
为观察红磷在Cl2中燃烧分步生成液态PCI3和PCI5的过程以及减少污染，笔者将教材中的实验方法做了如下改进，收到良好的效果。
实验用品、装置(图略)
实验原理
P十C12(少量)=PCl3(液体)
PCl3(液体)十Cl2(足量)=PCl3(固体)
操作方法及现象
(1)把干燥的C1，贮存在100ml注射管内，把约两个火柴头大小的红磷置于干燥管内。
(2)将干燥管内的红磷用酒精灯微热片刻，撤去酒精灯。打开弹簧夹a，缓缓推动注射器针塞，待磷燃烧出现白雾，立即关闭弹簧夹，停止推入Cl2，片刻后，可见到白雾凝结成球滴附着在干燥管内壁，即生成了液态PCl3。然后再打开弹簧夹b，继续推入Cl2就可看到管壁上珠滴逐渐消失，管内出现白烟。最后白烟凝结成白色因体附着在干燥管内壁上，即生成PCl5。
§24 硫化氢点燃实验的两点改进
硫化氢燃烧实验污染大。为此，我们设计了一套吸收装置，既减少了硫化氢点燃前后造成的污染，又利于学生观察现象和认识反应产物。
一、实验原理
采用碱石灰吸收装置，借助于热气流，将硫化氢点燃前后的有害气体硫化氢、二氧化硫进行吸收。
利用二氧化硫的漂白作用，来验证硫化氢燃烧后的产物二氧化硫。
二、实验装置(见图)
三、实验操作
点燃吸收装置下的酒精灯。向安全瓶内通入硫化氢，观察安全瓶内气体流量可点燃时，用木条将燃烧尖嘴处放出的气体点燃。并将其移入漏斗内，这时，逸出的硫化氢和硫化氢燃烧后的产物二氧化硫，被点燃酒精灯产生的热气流，强行送入吸收装置，被干燥管中的碱石灰所吸收。再取一支蘸有碱性品红溶液的白粉笔，放入漏斗内，约30秒即可看到粉笔上的红色褪去，取出粉笔，在洒精灯上烘烤片刻，粉笔又变红色。
四、说明
由于硫化氢和二氧化硫都比空气重，为了确保这两种气体不下沉外逸，并使其全部进入吸收装置，我们在吸收装置的漏斗正下方20—30cm处，放置一点燃的酒精灯，借助酒精灯燃烧产生的热气流，强行将有害气体送入吸收装置。
二氧化硫可使碱性品红溶液褪色，这是二氧化硫的一个特性。
§25 氯气与水反应实验改进
现行高级中学比学课本(必修)第一册通过实验（l一6）介绍氯水光照分解，验证氯气可与水反应，生成盐酸和次氯酸；次氯酸光照可分解生成盐酸和氧气。由于氯水光照分解实验现象不明显．且反应较慢。笔者将此实验改为分步探索性实验，效果较好。
1．取20—30ml新制的氯水，置于大试管中，然后给其中加入少量(0．2g左右)碳酸氢钠(NaHCO3)粉末，让学生观察现象，实验发现：试管中产生大量气泡，氯水的绿色逐渐褪去。通过分析该现象可得出“氯气可和水反应，生成盐酸”的结论。
2．充分振荡试管，然后静置，等基本上无气泡逸出．再将试管置于幻灯机前光照，让学生观察现象。
实验发现：试管中又有较多气泡逸出。通过分析这一现象，可得出“氯气与水反应在生成盐酸的同对也生成次氯酸；次氯酸光照可分解：次氯酸的酸性较碳酸弱”的结论。
§26 镁／铝与盐酸反应的对比实验改进
现行高中化学课本(必修)第一册P114演示实验[5—2]：取一小片铝和一小段镁带，用砂
纸擦去氧化膜，分别放入2支试管，再各加入2mL1mol/L盐酸，观察发生的现象。
该实验有两大不足，一是铝的化学性质相当活泼，根本无法用砂纸除去铝表面的氧化膜。二是镁／铝都能与1mol/L的盐酸发生反应，放出氢气其剧烈程度差别不大，学生难于观察。
鉴于此，我们对氧化膜的处理和盐酸的配制作了适当改进，以之丰富学生课外科技活动。
一、实验理论根据
实验中都有气体产生，这些气体(氢气)在盐酸溶液中形成气泡，我们设法减小水的张力
(加入稳泡剂)防止(氢气)气泡的破裂。相同时间内镁/铝在酸中产生不同体积的气泡，即说明镁/铝与酸反应产生氢气，同时可以直观说明镁/铝与盐酸反应的剧烈程度的差异。
二、实验药品、仪器
药品：铝片镁带1mol/L盐酸6mol/L氢氧化铀溶液洗衣粉(或市售十二烷基磺酸钠)
仪器：大试管(2支)烧杯
三、实验方法
1．铝氧化膜的处理
将铝片浸泡在6mol/L氢氧化钠溶液中当有大量气泡产生时，倒掉氢氧化钠溶液，迅速用蒸馏水(或稀盐酸)冲洗干净，并保存在预先加有少量盐酸的蒸馏水中
2．酸的配制
取10mLlmol/L的盐酸溶液加入豆粒大小的洗衣粉(或十二烷基磺酸钠)，搅拌、静置使不溶物沉降瓶底，取用上清液。
3．演示实验
取试管2支，分别加入除去氧化膜的镁带和处理过的铝片，再加入3mLlmol/L的盐酸，镁／铝分别与盐酸反应，产生大量不破裂的气泡，通过气泡量的比较，学生能直观比较出镁／铝与酸反应的剧烈程度。
四、几点说明
1．铝氧化膜的处理中涉及Al2O3+2NaOH＝2NaAlO2十H20该反应是本节的重要内容通过对铝片处理的操作，可以加深学生对铝性质的认识。
2．在放镁片过程中，设法将镁片卡在试管底部，否则镁片会被气泡带离盐酸溶液，反应终止。
3．该实验改进既利于教学，也是学生课外科技活动的很好题材。
§27 镁与水反应的实验研究
“镁在水中燃烧”的实验，不宜敞口(装置见图1)进行。因燃着的镁粉和水反应比较剧烈，常常使水溅得很高，操作者有害怕心理，不敢接近烧杯；又因在冷水中做此实验，易熄灭，镁粉反应不完全，反应时间短不利观察实验现象。对此，我们进行了如下研究改进。
一、镁粉在水中燃烧
在燃烧匙柄上穿上一’个比烧杯口稍大的硬纸板，硬纸板离匙的高度约为烧杯的高度。硬纸板的作用是：①防止加热镁粉时火焰烤手；⑨防止反应时水溅出。然后在燃烧匙内装满镁粉，并用角匙将镁粉压实，加热燃烧匙将镁粉引燃，待镁粉燃烧起来以后，将燃烧匙插入盛2／3容积水的烧杯中，(注意勿使燃烧匙接触烧杯，以免烧杯炸裂。)同时将纸板迅速盖严，如图2所示。反应结束后，向烧杯内的溶液中滴入酚酞指示剂，可看到溶液变红，说明溶液显碱性
二、温度对反应的影响
通过多次实验，我们发现镁粉在水中燃烧的反应速度与水的温度有关，反应速度随水温的升高而加快。下表是在不同温度下的实验情况。
由表1可见，温度越高反应现象越明显。冷水中，做两次，溶液才能使酚酞指示剂变浅红，而在沸水中，做一次，溶液就可使酚酞指示剂变红。由此可知，要提高实验效果，节省实验时间，应使用较高温度的水。另外，通过表l的对比实验，可以使学生认识温度对反应速度的影响。
三、镁粉在水蒸气中燃烧
将盛有约40mL水的烧杯(250mL放在电炉上加热(或放在三角架上用酒精灯加热)，沸腾后盖上一块比烧杯口大的硬纸板，使烧杯内充满蒸汽，并驱除烧杯内的空气，将燃烧起来的镁粉(其它操作同前)，迅速放进蒸汽中，并盖严纸板。可观察到有火花放射，反应结束后，将几滴酚酞试剂滴入水中，溶液显红色，实验现象更为明显。其原因是：燃烧的镁在水中反应，热量容易散失，并且生成的难溶氢氧化镁复盖在镁的表面，阻止了反应。而在水蒸气中反应不仅热量不易散失，而且生成的氧化镁结构较疏松，对反应影响较小。
经过实验证明，用坩埚钳夹持螺旋状的镁条引燃后，在热水和水蒸气中燃烧，现象也很明显。
§28 模拟雷雨天气放电生成微量硝酸
1.创意基础
结合教材中的相关知识点及环境科普教育，使“氮与氧气的反应”教学更加直观生动。
2.实验用品
浓硫酸、硫酸亚铁、试管、石蕊试液、J1206感应圈（电子）、无色透明塑料（矿泉水瓶）。
3.实验步骤
（1）取一事先洗净并干燥的塑料瓶（背面贴白纸作为白屏，辅助观察瓶内气体颜色变化），盖紧瓶口后竖直放在感应圈上（见附图），将感应圈的两极针剌破瓶壁伸入瓶内，两针尖距离调至5至6cm，将感应圈接通220V电源保持连续放电2至3min。切断电源，取下塑料瓶，用塑料胶带贴住瓶体上的小孔与另一干燥塑料瓶对比，观察瓶内气体颜色。
（2）在瓶内加入10mL蒸馏水，充分振荡溶解气体并观察瓶内颜色变化，用一洁净小试管取少量瓶内液体，用石蕊试液或pH试纸检测液体酸度。
（3）将瓶中剩余液体倒入小试管，再加入数粒硫酸亚铁晶体，使试管倾斜，用滴管沿试管内壁缓缓加入约1mL浓硫酸，观察现象。
附图
4.实验现象及解释
步骤1.可观察到放电后瓶内气体变成红棕色。
N2+O22NO
2NO+O2=2NO2（红棕）
步骤2.加水后瓶内红棕色消失，瓶内溶液可使石蕊试液或pH试纸变为红色，证明有酸性物质产生。
4NO2+O2+2H2O=4HNO3
步骤3.可观察到棕色环，证实有硝酸根离子生成。
6Fe2++2NO3—+8H+=6Fe3++2NO+4H2O
Fe2++mNO=Fe(NO)m2+（棕）
结论：有硝酸生成。
5.注意事项
（1）棕色环法检测NO3—，最低检出浓度为40ppm，故塑料瓶中水量不能多，多则溶液浓度太小，不易检测。
（2）若使用机械式J1206感应圈，因放电强度小，故应适当延长放电时间。
6.特点
（1）充分利用了实验室现有设备和废旧物品。
（2）作为课堂演示或科普教育实验，现象明显直观。
（3）操作简便、省时，适合课堂演示。
§29 木炭还原氧化铜实验的讨论
加热的条件下，木炭能够从氧化铜里把铜置换出来。
这是向初三学生揭示碳具有还原性的重要的演示实验。中学化学课本对这一实验的反应物具体用量，实验步骤和操作方法，都没有详细说明，经验不足的教师很难掌握。一些实验参考书对这一实验在木炭和氧化铜的相对用量上，又大多把木炭过量得太多，致使实验结果仅能观察到生成气体使石灰水变浑浊的现象，过剩的木炭掺和在铜中就很难辨认出钢来。
我们经过多次实验发现，要取得这一实验的最佳效果，必须注意解决好以下两个问题：
第一，关于木炭和氧化铜的最佳质量比。这是实验效果理想与否极为重要的关键。对于木炭与氧化铜的相对用量，这里既要考虑反应方程式所示的理论关系量：2CuO：C＝159．10：12．0=13：1，又要考虑所用木炭中含有较多的杂质，因而实际称取木炭的量又应大于理论值。我们经过数十次的实验验证，如果电化学纯粉状氧化铜(CuO含量不低于98％)木炭还原氧化铜的最佳质量比应为：木炭：氧化铜=1．o：10．6
第二，，关于实验操作，首先根据上述最佳质量比，按比例称量木炭与氧化铜(都不必烘干)，在乳钵中充分研细泥混匀，再按现行初三化学课本109页图3-4所示的装量进行实验。先用酒精灯均匀加热整个试管，然后集中火力加热试管底部。随着反应的进行，生成的二氧化碳使石灰水变浑浊，待试管底的反应物开始发红时，应迅速移去酒精灯，放热反应在几秒钟内很快延展到管内所有的反应物。
按这样的配方和装量进行实验，还原出来的铜，几乎不掺杂黑色的氧化铜和炭粉，得到海绩状紫红色金属光泽的铜。
§30 钠和水反应实验改进
人民教育出版社新版高级中学化学教科书第一册(天津、山西、江西试验本)第二章第一节钠和水的反应实验。
因为钠熔成小球后易脱离大头针而浮上水面，熔成的钠球易烧透塑料壁而发生危险
笔者将该实验改进如下：
1仪器和药品
镊子、U型管、两个胶塞、烧杯、钠
2实验步骤
(1)向U型管注水至液面离管0．5cm一1cm左右，把U型管立放在烧杯中。
(2)取绿豆粒大小的钠块，放入一侧管口中，迅速盖上塞子(现象：钠浮在水面，熔成小球，到处游动，液面下降，水从另一例管口溢入烧杯中)。反应完毕，用胶塞塞紧另一侧管。
(3)手持U型管，移近火焰拔开贮有气体一侧的胶塞，检验钠与水反应所生成的气体。
3优点
(1)仪器简单，操作简便安全，成功率高；
(2)既可分组又可演示；
(3)若事先在U型管中滴加酚酞可把课本中[实验2一3]和[实验2—4]合二为一。
§31 钠投入硫酸铜溶液时的反应
铜离子比氢离子的氧化性强（还原电位ECu2+/Cu=0.34V，EH+/H2=0.00V），当钠投入硫酸铜溶液时，主要发生哪些反应呢？
一、实验：我们配制了五种不同浓度的硫酸铜溶液：1.4mol/L(饱和溶液。硫酸铜溶解度在25℃时为23g/100g水，溶液密度为1.2g/ml)，0.70mol/L，0.47mol/L，0.28mol/L，0.14mol/L。用pH试纸测得——溶液的pH值为3溶液pH值约为4。
我们首先取饱和溶液注入小试管，加入大米粒大小的金属钠，反应剧烈，钠有跳动，迅速生成一层亮红色的金属铜，包围了钠粒，反应随之停止。这时还出现了少量的黑色沉淀。放置约十五分钟后突然一声尖锐的爆鸣，铜层爆破，溶液溅出试管。
为了安全，我们改用小烧杯继续实验。将这五种溶液各取50mL分盛于五个小烧杯中，分别加入大米粒大小的金属钠，迅速盖上玻璃片，观察现象如下：
溶液中钠粒不游动，燃烧，有爆鸣声，产生大量的黑色沉淀和少量的片状浅蓝色沉淀。
溶液中钠粒游动半圈后燃烧，其它现象同。
溶液中钠粒游动时没有黑色沉淀；后来钠粒燃烧，并不再游动，这时出现一些黑色沉淀。
溶液中钠粒游动时没有黑色沉淀；后来钠粒附着在烧杯壁上，燃烧；透过烧杯壁清晰可见亮红色的金属铜附着在烧杯壁上，铜周围迅速变黑，最后只剩中心一点亮红色。可见黑色沉淀是铜被氧气氧化生成的氧化铜。从液面上方观察，钠粒游过的地方产生浅蓝色的氢氧化铜沉淀。
溶液中钠粒迅速游动，产生浅蓝色沉淀；最后很少量钠附着在烧杯壁上燃烧，产生少量黑色沉淀。
各烧杯中黑色氧化铜沉淀逐渐减少，7小时后几乎全部溶解。这是酸性溶液的作用。
二、分析：从热力学角度分析，钠应首先与铜离子反应还原出铜。这在溶液中有所表现。但钠与更稀的硫酸铜溶液作用时，开始并不产生铜，这得从动力学角度分析。一方面，铜离子由于与水分子络和，较难与钠接触；另一方面，钠浮在液面上不停地游动，由于氢气的生成难以与溶液充分接触，只能与稀溶液表面的水和氢离子（〔H+〕=1×10-3mol/L）以及空气中的氧气接触而反应。当钠燃烧时，它不再游动，这时钠周围溶液的温度迅速升高，水合铜离子受热而离解出赤裸的铜离子与钠反应，还原出金属铜，进而被氧化为氧化铜。这就是溶液中钠燃烧时才出现黑色沉淀的原因。
这里钠与空气中氧气的直接作用十分重要。钠可以通过此途径转化为氢氧化钠，进而生成浅蓝色的氢氧化铜沉淀。
三、结论：
1.当钠投入较浓（约0.5mol/L以上）的硫酸铜溶液时，同时发生如下反应：
a)2Na+CuSO4==Na2SO4+Cu
b)2Cu+O2==2CuO
c)2Na+2H2O==2NaOH+H2↑
d)2NaOH+CuSO4==Cu(OH)2↓+Na2SO4
e)4Na+O2==2Na2O
f)Na2O+H2O==2NaOH
2.当钠投入较稀（约0.5mol/L以下）的硫酸铜溶液时，若不燃烧，这时不发生上述反应a)和b)，只生成氢气和氢氧化铜。若燃烧，上述六个反应均能发生。
3.溶液浓度越大（粘度也越大），液面越窄，钠粒的温度越易升高并燃烧，越易生成铜和氧化铜。
4.新配制的溶液搅拌时溶入了较多的氧气，使投入其中的钠更易反应；若生成铜，也更易被氧化为氧化铜。
§32 钠在氯气中燃烧实验的改进
氯气是一种黄绿色有强烈刺激性气味的有毒气体，在使用氯气时应尽量减少其向空气中的逸散．现将此实验作以下改进，既可防止氯气污染环境，又可以演示氯气跟氢氧化钠溶液的反应，可谓一举两得,该实验操作简便，经笔者多次实验，效果良好。
操作步骤：
1、收集一集气瓶氯气，用毛玻璃片盖好，放在实验台上．
2、在烧杯里倒入适量氢氧化钠溶液，先关闭止水夹，取一小块金属钠用滤纸吸干表面煤油后置于铺有薄层细砂的燃烧匙里加热，到开始熔化时，立即伸入盛满氯气的集气瓶中，同时用胶塞盖好瓶口。钠在氯气中燃烧，产生光亮的黄色火焰，并生成白烟，未反应完的氯气在集气瓶中呈浅黄绿色．
3、当讲解氯与碱的反应时，先让同学观察集气瓶中的颜色，然后打开止水夹，氢氧化钠溶液倒流入集气瓶中，振荡，由于剩余氯气与氢氧化钠溶液完全反应以及氯化钠固体小颗粒（白烟）溶解在水中，所以集气瓶中浅黄气体及白烟均消失，最后得无色溶液．
§33 巧用氢氟酸二例
一、清除试管内壁嵌入的Cu．在做H2还原CuO实验时，位于火焰直接接触的盛CuO的试管内壁往往易嵌入一些Cu．试管内壁嵌入Cu后即使用王水也难除，影响了试管的美观。笔者经过多次实验认为可用·氢氟酸(HF)清除试管内壁嵌入的Cu。具体做法是：按HF、HNO3、H20=1：1：1配制清洗液。如用量不多时，可分别用吸管吸取浓HF、HNO3、H2O各两吸管(约1ml)，放入塑料制品的容器，混匀备用。然后用脱脂锦和小竹条：做成棍签，茵上清洗液，往嵌入Cu试管内壁搽拭，当看到试管内壁紫红色的Cu被清除后立即用水冲洗。这种方法既简单又迅速，且不影响试管的透明。
二、清除粘附在玻璃仪器上的白色含硅化合物在制取硅酸(H2SiO3)溶胶和做有关H2SiO3溶胶性质实验时，由于不注意，会使些含Si的化合物流到玻璃仪器的外壁，再经加热或因残留在玻璃仪器壁上清洗不干净久放后会在器壁上留下白色的物质。这种粘附有白色物质的玻璃仪器放入水中清洗时，好似已洁净，但晾干时又恢复原样，一船用其它试剂很难除去。遇到这种现象也可用HF清除，方法很简单，用棉签蘸上1：5的稀HF搽拭在—粘有白色物质的地方，搽拭至无痕迹，即用清水冲洗。
注：吸取HF要用塑料吸管。
§34 撒落汞的清除与回收
汞在实验室以及在冶金中已被广泛的应用。由于汞对人体有害,因此,撒落汞一定要清除或回收。
通常在撒落汞的地方,撒上一层硫磺粉,使之成为硫化状汞,而不致于使汞蒸发。采用此种方法的缺点是汞不易回收利用,而且收拾得也不干净。利用金属与汞易形成汞齐的特性,能够较好地达到清除与回收漠的目的。在使用前,应先将器皿(铸或铜制成的小勺或小铲等)浸入1N的硝酸溶液中,除去器皿的脏物,然后用蒸馏水洗净。撒落的小汞滴,一接触到器皿就立即粘在上面,生成汞齐,然后将其轻敲入废汞池中,即达到了清除与回收汞的目的。而对废汞再做进一步的处理,处理后的汞仍可以继续使用。用过的器皿须用1N的硝酸洗涤,然后用蒸馏水洗净,干燥备用。采用此法清除汞的效果好,操作方便,弥补了用硫磺粉清除汞法的不足之处。
§35 实验室新法制取乙烯
一、实验步骤
取一支大试管，加入lg五氧化二磷(粉末或已吸水呈粘稠状的都可以)，沿试管内壁慢慢地加入约5m1乙醇，再往试管加入几粒碎玻片，用带导管的胶塞塞紧试管口。把试管固定在铁架台上，用酒精灯给反应混合物加热，片刻后，就产生大量乙烯气体。把气体通入溴水，红棕色溴水很快褪色，通入酸性高锰酸钾溶液，紫色高锰酸钾溶液褪色。点燃产生的气体，能平稳燃烧，火焰高达8cm。
二、五氧化二磷的作用
五氧化二磷吸水后，生成磷酸作催化剂。化学反应方程式为：
C2H5OH→CH2=CH2十H2O
三、讨论
1．用H3PO4作催化剂乙醇脱水制乙烯，反应温度要求不高。
2．产生乙烯气体多，点燃能平稳燃烧。
3．可以避免部分乙醇被炭化变黑。
§36 谈硫化氢与二氧化硫反应的实验
使硫化氢和二氧化硫在同一个集气瓶里充分混合发生反应，做到操作简便，现象明显，又不使有毒的硫化氢和二氧化硫从集气瓶中逸出污染课堂而影响师生身心健康，根据这一要求，笔者对此实验进行了一定的探讨，取得了良好的实验效果，现简介如下：
一、第一实验方案：
1．装置示意图：
2．操作及现象：
装置检验气密性后，装好药品试剂，将制气装置中反应产生的H2S和SO2分别通人集气瓶中（注意控制产气速），不久便可看到集气瓶内壁上有黄色的粉末—硫生成。
二、第二实验方案：
1．装置说明：
集气瓶及烧坏部分的装置同第一实验，H2S和SO2的进气口换二个分液漏斗，分别对准集气瓶内放置盛有FeS和Na2SO3的二个青霉素废药瓶。
2．操作及现象：
装置检验气密性后，装好药品试剂，通过分液漏斗向分别装有FeS和Na2SO3的青霉素药瓶中滴加稀H2SO4（注意控制速度），反应产生的H2S与SO2气体在集气瓶内接触而反应，有硫生成。
实验后粘附有硫的仪器用硫化钠溶液浸泡一昼夜可顺利洗净。
§37 碳60分子模型的简易制作方法
碳60的发现是荣获了1996年诺贝尔化学奖的重大贡献，将我们带进了又一个化学新世界。实践中碳60分子的独特构型引起了中学化学教师和学生的极大兴趣，但尚缺少其分子模型的简易制作方法。作者在教学过程中创造了一种碳60分子模型的制作方法。
1对立体形态的认识
我们从推理中得出类似足球状的多面体，它可与碳笼相对应：60个顶点对应60个碳原子，12个五边形对应12个五元环，20个六边形对应20个六元环，90个棱对应着90个化学键。所不同的是碳60为中空网状笼体构造。
2模型的制法
①取薄纸一张，以复印纸、挂历纸为宜，根据需要裁成8开或16开。纸横放，折叠3次。（如图1）
②不展开，将条斜折11次，成等边三角形折叠（如图2）。先折上面，最后成图3。
③用剪刀对折叠的三角形，依次一层层在1／3边长处剪掉角，部分展开成图4。
④全部展开（如图5）后，按照图6剪去多余部分。注意留出粘接用的小边。
⑤粘合成型
在留出的小边上涂抹胶水，待稍干后捏成碳60足球状模型（如图7）。图中阴影部分是空五边形。
3其他
用这种方法制作碳60分子模型，既可以用做教具制作，也可以用以组织学生课外活动。优点是材料易得，制作简单，效果好。缺点是因纸薄，模型抗外力差，容易变形。为克服上述缺点，可选用稍硬的纸板、空易拉罐皮等材料制作。
§38 新制氢氧化铜跟醛反应实验的探讨
现行的全国通用高中及中师化学课本中，在醛一节里写道：乙醛也能被另一种弱氧化剂，即新制的氢氧化铜所氧化。又写道：由于乙醛具有还原性，所以能把反应中生成的氢氧化铜还原成红色的氧化亚铜沉淀。这也是检验醛基的一种方法。
Cu2十十20H一＝Cu(0H)2
CH3CHO十2Cu(OH)2＝CH3COOH十Cu2O十2H20
此处新制的氢氧化铜的涵义是什么呢 笔者认为应是氢氧化铜必须溶解在强碱(NaOH)溶液中。为说明这一问题，我们不妨先做下面的实验：
在一试管中加入少许氢氧化铜晶体粉末，再加入40％甲醛水溶液1ml，氢氧化铜为浅蓝色沉淀，放入沸水中加热，不发生反应．再滴加10％NaOH溶液，依次改变其pH值。发现当pH=9时，仍不发生反应。当pH=11—12时，一少部分Cu(OH)2溶解转化为Cu(OH)42—，溶液变为浅蓝色(试管中仍有浅蓝色的Cu(OH)2沉淀)。当在沸水浴中加热时，Cu(0H)42-与甲醛反应生成了Cu2O红色沉淀(同时，试管底部的Cu(OH)2在较强的碱性条件下受热分解为CuO黑色沉淀)。当pH=14时，溶液的绎蓝色加深，说明有更多的Cu(OH)2转化为Cu(OH)42—。加热迅速产生物Cu2O红色沉淀。
上面的实验充分说明了强碱(NaoH)的存在对这一特效反应的重要性。据此，让我们再分析一下课本中的描述。
实验方法为：在一试管中，加入10％的NaoH溶液2ml，滴入2％CuS04溶液4—8滴，振荡。然后加入乙醛水溶液0．5ml，加热至沸腾，观察溶液中有红色沉淀产生。
可见，该实验条件中所谓的“新制氢氧化铜”实际上是指氢氧化铜和氢氧化钠的混合液。因为，在远远过量的10％NaOH溶液中滴加4—8滴2％CuSO4溶液，混合溶液的pH＞14，Cu2+有相当一部分是以Cu(OH)42—形式存在的。从实验的现象看，溶液呈锋蓝色，也说明了这一点(几乎看不到Cu(OH)2沉淀)。因此，我们认为，氢氧化钠直接参加了反应，所以将课本中的化学方程式改为下式更符合实际。
CH3CHO十2Cu(OH)2十Na0H＝CH3COONa十Cu2O十3H20
原教材强调使用“新制的氢氧化铜”，是因为从溶液中新沉淀生成的氢氧化铜比较容易溶于NaoH溶液，生成Cu(OH)42—离子。Cu(OH)42—离子和醛类溶液的反应才是均相反应，反应速度较快。否则，固体Cu(OH)2颗粒和醛类反应，即使有Cu2O生成，它沉积覆盖包裹在Cu(OH)2颗粒上，隔离了两种反应物，使反应不能继续进行。
§39 铁跟硫反应演示实验的一点改进
高一化学课本中，铁跟硫反应演示实验：把铁粉和硫粉的混合物装入试管，用铁夹把试管固定在铁架台上，试管口略向下倾斜，用酒精灯加热铁、硫混合物。按课本去做实验，加热时，硫熔化成液态硫，液态硫和铁粉流往试管口而变冷，混合物很难达到反应温度。我改为将试管坚起加热，效果很好。
取3．58还原铁粉和2．5g硫粉混合均匀，装入15×150mm试管中，用手轻拍试管，使混台物紧密接触。用试管夹夹持试管，使试管竖起，在酒精灯上加热。加热时先使混合物受热均匀，当硫粉溶化成褐色液体后，酒精灯焰集中加物先反应燃烧，呈火红状。此时，把试管移开，铁和硫继续反应，燃烧反应从试管底部往上扩展，整个小试管呈现火红燃烧。现象非常明显，成功率达百分之百。
§40 铜与硫反应实验的改进
按照现行高级中学课本化学第一册第63上[实验3—1]的方法进行铜在硫蒸气里燃烧实验，很难取得成功。现作如下改进：
1实验改进
将一段约20cm长的普通塑料皮包裹着的多股细铜丝导线，剥去外表的塑料皮，将其细铜丝松散，绕在一段约30cm长的细玻璃棒上，成松散的螺旋状；并露出约2cm长的螺旋状细铜丝，细铜丝光亮呈紫红色。
给盛有2药匙的硫粉的大试管加热，约3至5分钟后，硫沸腾，产生疏蒸气。迅速将玻璃棒上的细铜丝伸入硫蒸气中，铜丝立即呈红热状态，可持续3至5秒钟，红热现象明显，可见度大。
2几点说明
由于细铜丝的强度小，将细钢丝进入硫蒸气的试管时，被试管壁上的硫粘着，使铜不能与硫蒸气反应。
多股细铜丝在玻璃棒上绕成螺旋状，藉助玻璃棒，能够将细铜丝伸入硫蒸气的合适位置，让细铜丝在硫蒸气里燃烧。同时玻璃传热性能不强，有利反应的进行。
硫在加热熔化、沸腾时，试管里的硫有不同的聚集状态，从下至上可分为几个区域：①液态琉；②近乎无色的硫蒸气区；②胶状硫区；④升华硫区。其中近乎无色的硫蒸气区域的温度高，有利于铜与硫的反应，应将光亮的紫红色细铜丝伸入该区域，铜丝立即在硫蒸气燃烧，铜丝自下而上呈红热状态，可持续一段时间，可见度大，现象明亮。
可多次向硫蒸气里伸入绕在玻璃棒上的细铜丝，可重复进行实验，产生相同的现象。
§41 吸热反应实验
取一个小烧杯,加入约20g已研磨成粉末的Ba(OH)2·8H2O,把小烧杯放在事先滴有3滴～4滴水的玻璃片上，然后加入约10gNH4Cl晶体，并立即用玻璃棒迅速搅拌,使Ba(OH)2与NH4Cl充分反应。由于反应吸收热量,使周围温度下降,很快玻璃片上的水凝结成冰,使玻璃片与小烧杯粘在一起。
图Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl晶体反应，吸收热量
§42 锌与硝酸铜溶液反应的实验探究
笔者在教完选修教材第二章《电解质溶液》后．开展了一次课外活动，其中有一个活动课题是；将一块锌板插入1mol／L的硝酸铜溶液中，要求学生认真记录观察到的实验现象，并对这些现象进行科学的解释。本实验的宗旨是：通过实验培养学生观察问题和分析问题能力。
一、实验中六种变化现象
1．Zn与Cu(N03)：溶液首先发生了置换反应。开始析出来的铜颗粒较细呈黑色，后随因cu颗粒逐渐变粗而呈现棕红色。
2．由于zn板上沉积了金属Cu，形成zn—Cu原电池，使溶液中H’在正极(Cu电极)获得电子产生H2。所以可看到Zn板上Cu周围有气体冒出。
3．反应进行较长时间后，使H2不断逸出，溶液中oH—浓度不断增大，而使溶液呈碱性，溶液中Cu2+和OH-结合生成Cu(oH)2沉淀，所以杯底部有淡蓝色沉淀出现。
4．由于溶液中Zn2+增加；也可与OH-结合生成白色Zn(OH)2沉淀，因OH-浓度不大，不会使Zn(OH)2溶解，它混入Cu(oH)2沉淀中。
5．反应进行一段时间后，可看到烧杯上半部溶液显绿色，下半部的溶液仍显蓝色。
6。烧杯中溶液随反应进行，蓝色逐渐变浅，最终变为无色。说明溶液中cu2+一部分被zn还原为cu，另一部分与oH—结合为难镕的Cu(OH)z沉入杯底。
二、有关实验现象中几个问题的探究
1，Zn板插入Cu(NO3)2溶液的实验，按理论分析，在zn板上金属cu周围析出的是H2，实验中也确实得到了H2，但有些学生在实验中还闻到了NO2特有的刺激性气味，认为实验中产生的气体是NO2。这个问题提得好!说明学生能根据自己在实验中观察到的现象，大胆发表自己的见解，这种精神值得提倡。为验证有些学生的“不是氢气而是二氧化氮”的结论，笔者提示学生从以下儿个问题加以讨论：
(1)二氧化氮是怎样产生的 按一般规律，Zn板插入Cu(N03)2溶液，首先发生置换反应产生Cu，然后形成zn—Cu原电池，导致溶液中H+在正极(Cu电极)上获得电子产生H2，这就是所观察到zn表面(实际上在Cu周围)有气泡产生的原因。假如所观察到的真是NO2，那又该怎样去理解
(2)如果观察到的N02是事实，道理上又不易理解，那么能否考虑N02不是由Cu(N03)2和Zn板反应产生的，而是由于Cu(NO3)2不纯造成的 基于上述推测，笔者和几位学生检查学校现有的化学试剂，发现了本实验所用的化学纯试剂中含O．4％HNO3成分。至此，学生似乎寻找到了答案。但笔者又提醒他们，若改用纯度更高的分析纯Cu(NO3)2重复实验，结果怎样 但仍有少数学生发现实验中有NO2气味产生。
(3)根据讨论，大多数学生认为N02味产生的原因有两种可能：①cu(N03)2中含游离的硝酸；②Zn板与Cu(N03)2溶液反应所致‘我们认为：金属Zn与Cu(N03)2溶液接触时；zn作为还原剂。它遇到了三种可以把它氧化的物质：Cu2+、H+(或H2O)和NO3-(或HN03)；三个氧化还原反应只是所占比重不同。在一般情况下，还是以前面两个为主，若实验用的Cu(NO3)2中含较多游离HNO3，就会嗅到N02气体较浓些。若Cu(N03)2中不含HN03。N02的气体就会较淡些。有关反应为：3Zn十8HN03＝3Zn(N03)z十2NO十4H2O，2NO十02＝2N02，至此，这一问题的结论：在产生H2的同时常会伴有N02气体产生。
2．实验进行一段时间，烧杯中上半部呈绿色，下半部仍显蓝色。下半部溶液显蓝色说明溶液中仍为Cu(N03)2，而上半部为什么显绿色且绿色存在较长一段时间呢 这一问题也是学生〔讨论的焦点之一。对这一问题的探究，笔者引导学生从溶液由蓝-绿-无色这一过程来推测：
(1)绿色的产生可能是由cu+显示出来(Cu+产生过程实际为：Cu2+—Cu+—Cu)，但cu+一般情况下为无色的，并非绿色，除非有特殊的阴离子与之结合才产生特殊颜色，而本实验溶液中只有Cu2+、Zn2+、NO3-、H+、OH-。而Cu+与N03-存在下也不是绿色，OH-与Cu+结合也不生成绿色氢氧化亚铜沉淀。查阅资料发现氢氧化亚铜为黄色，因此，绿色可以认为是氢氧化亚铜黄色混悬物和剩余水合铜离子[Cu(H2O)42+]的蓝色混合而成的“混合色”。
(2)绿色为何持续较长时间 按资料文献看cu+在水溶液中很不稳定，迅速地发生歧化反应：2Cu+＝Cu十Cu2+不过只要有剩余Zn和cu2+的存在。只要反应还在进行。那么cu+就会不断地产生，不断歧化，歧化产生cu2+还能继续参加反应，直至全变成cu单质为止。所以cu+存在较长一段时间是可以理解的。
(3)cu+是怎样产生的呢 很多学生讨论认为是zn将cu2+还原所得的，但根据所观察到现象，绿色是在溶液的上半部而不是在zn板周围，笔者通过查阅有关文献和综合有关化学反应认为，将cu2+还原成cu+是由前一步产生的H2而还原的，反应式为：H2十2Cu2+十20H-＝2Cu+十2H20，OH-显然来自水的电离。
三、实验中涉及的基本反应
通过讨论，大家认为，Zn板插入Cu(N03)2溶液中，并非简单的两种物质问的反应。实际上出现比预想的多得多的现象。按时间大体顺序发生了下列反应：
所有上述反应均是中学学过的基本化学反应，只不过在特定条件下结合起来罢了。
四、实验后的启示、
启示之一：要清除限制观察能力发展的各种樟碍。如果我们从开始就认为zn与cu(N03)2溶液反应只不过是下面一个反应而已：Zn十Cu2+＝Cu十Zn2+就不可能观察到更多的细微而又不易被发现的现象，就会“视而不见、见而不思、思而不悟”。实际课堂上，书本上都说zn和CU2+之间可以发生上述反应，但并没有说只发生这一种反应，其实在具体做某一反应的实验时，我们看到的往往是许多反应的组合，这里有主反应，也有许多副反应，但我们要跳出已知的反应框框，获取新知，补充已知。
启示之二：通过这一次实验，师生感触最深的是“学无止境”的道理。①如果用CuCl2或Cu—s04溶液代替cu(NO3)2溶液。实验结果有何差别 ⑨如果用Al或Fe等比Cu活泼的金属代替zn进行实验是否还能出现上述现象 ②我们能不能把Zn与Cu(N03)2溶液反应的结果直接用来解释各种类似的反应，7④若进一步研究，将Al板插入氯化汞(HgCl2)溶液中，你会发现哪些惊奇的现象 能否用上述分析方法来分析和解释这一特殊的反应 上述一系列问题，值得我们深思和再进一步探究。
启示之三，如今正处于教学改革的时代，对学生能力的培养迫在眉捷。笔者认为，在平时的教学中，多开展一些切合学生实际的有利他们能力培养的专题实验课，并能对实验中出现所有问题进行讨论和探索研究，对学生能力和教学质量的提高以及适应当今高考的选拔必定有很大的促进作用。
§43 锌与硝酸铜溶液反应的实验探究
笔者在教完选修教材第二章《电解质溶液》后．开展了一次课外活动，其中有一个活动课题是；将一块锌板插入1mol／L的硝酸铜溶液中，要求学生认真记录观察到的实验现象，并对这些现象进行科学的解释。本实验的宗旨是：通过实验培养学生观察问题和分析问题能力。
一、实验中六种变化现象
1．Zn与Cu(N03)：溶液首先发生了置换反应。开始析出来的铜颗粒较细呈黑色，后随因cu颗粒逐渐变粗而呈现棕红色。
2．由于zn板上沉积了金属Cu，形成zn—Cu原电池，使溶液中H’在正极(Cu电极)获得电子产生H2。所以可看到Zn板上Cu周围有气体冒出。
3．反应进行较长时间后，使H2不断逸出，溶液中oH—浓度不断增大，而使溶液呈碱性，溶液中Cu2+和OH-结合生成Cu(oH)2沉淀，所以杯底部有淡蓝色沉淀出现。
4．由于溶液中Zn2+增加；也可与OH-结合生成白色Zn(OH)2沉淀，因OH-浓度不大，不会使Zn(OH)2溶解，它混入Cu(oH)2沉淀中。
5．反应进行一段时间后，可看到烧杯上半部溶液显绿色，下半部的溶液仍显蓝色。
6。烧杯中溶液随反应进行，蓝色逐渐变浅，最终变为无色。说明溶液中cu2+一部分被zn还原为cu，另一部分与oH—结合为难溶的Cu(OH)z沉入杯底。
二、有关实验现象中几个问题的探究
1，Zn板插入Cu(NO3)2溶液的实验，按理论分析，在zn板上金属cu周围析出的是H2，实验中也确实得到了H2，但有些学生在实验中还闻到了NO2特有的刺激性气味，认为实验中产生的气体是NO2。这个问题提得好!说明学生能根据自己在实验中观察到的现象，大胆发表自己的见解，这种精神值得提倡。为验证有些学生的“不是氢气而是二氧化氮”的结论，笔者提示学生从以下儿个问题加以讨论：
(1)二氧化氮是怎样产生的 按一般规律，Zn板插入Cu(N03)2溶液，首先发生置换反应产生Cu，然后形成zn—Cu原电池，导致溶液中H+在正极(Cu电极)上获得电子产生H2，这就是所观察到zn表面(实际上在Cu周围)有气泡产生的原因。假如所观察到的真是NO2，那又该怎样去理解
(2)如果观察到的N02是事实，道理上又不易理解，那么能否考虑N02不是由Cu(N03)2和Zn板反应产生的，而是由于Cu(NO3)2不纯造成的 基于上述推测，笔者和几位学生检查学校现有的化学试剂，发现了本实验所用的化学纯试剂中含O．4％HNO3成分。至此，学生似乎寻找到了答案。但笔者又提醒他们，若改用纯度更高的分析纯Cu(NO3)2重复实验，结果怎样 但仍有少数学生发现实验中有NO2气味产生。
(3)根据讨论，大多数学生认为N02味产生的原因有两种可能：①cu(N03)2中含游离的硝酸；②Zn板与Cu(N03)2溶液反应所致‘我们认为：金属Zn与Cu(N03)2溶液接触时；zn作为还原剂。它遇到了三种可以把它氧化的物质：Cu2+、H+(或H2O)和NO3-(或HN03)；三个氧化还原反应只是所占比重不同。在一般情况下，还是以前面两个为主，若实验用的Cu(NO3)2中含较多游离HNO3，就会嗅到N02气体较浓些。若Cu(N03)2中不含HN03。N02的气体就会较淡些。有关反应为：3Zn十8HN03＝3Zn(N03)z十2NO十4H2O，2NO十02＝2N02，至此，这一问题的结论：在产生H2的同时常会伴有N02气体产生。
2．实验进行一段时间，烧杯中上半部呈绿色，下半部仍显蓝色。下半部溶液显蓝色说明溶液中仍为Cu(N03)2，而上半部为什么显绿色且绿色存在较长一段时间呢 这一问题也是学生〔讨论的焦点之一。对这一问题的探究，笔者引导学生从溶液由蓝-绿-无色这一过程来推测：
(1)绿色的产生可能是由cu+显示出来(Cu+产生过程实际为：Cu2+—Cu+—Cu)，但cu+一般情况下为无色的，并非绿色，除非有特殊的阴离子与之结合才产生特殊颜色，而本实验溶液中只有Cu2+、Zn2+、NO3-、H+、OH-。而Cu+与N03-存在下也不是绿色，OH-与Cu+结合也不生成绿色氢氧化亚铜沉淀。查阅资料发现氢氧化亚铜为黄色，因此，绿色可以认为是氢氧化亚铜黄色混悬物和剩余水合铜离子[Cu(H2O)42+]的蓝色混合而成的“混合色”。
(2)绿色为何持续较长时间 按资料文献看cu+在水溶液中很不稳定，迅速地发生歧化反应：2Cu+＝Cu十Cu2+不过只要有剩余Zn和cu2+的存在。只要反应还在进行。那么cu+就会不断地产生，不断歧化，歧化产生cu2+还能继续参加反应，直至全变成cu单质为止。所以cu+存在较长一段时间是可以理解的。
(3)cu+是怎样产生的呢 很多学生讨论认为是zn将cu2+还原所得的，但根据所观察到现象，绿色是在溶液的上半部而不是在zn板周围，笔者通过查阅有关文献和综合有关化学反应认为，将cu2+还原成cu+是由前一步产生的H2而还原的，反应式为：H2十2Cu2+十20H-＝2Cu+十2H20，OH-显然来自水的电离。
三、实验中涉及的基本反应
通过讨论，大家认为，Zn板插入Cu(N03)2溶液中，并非简单的两种物质问的反应。实际上出现比预想的多得多的现象。按时间大体顺序发生了下列反应：
所有上述反应均是中学学过的基本化学反应，只不过在特定条件下结合起来罢了。
四、实验后的启示、
启示之一：要清除限制观察能力发展的各种樟碍。如果我们从开始就认为zn与cu(N03)2溶液反应只不过是下面一个反应而已：Zn十Cu2+＝Cu十Zn2+就不可能观察到更多的细微而又不易被发现的现象，就会“视而不见、见而不思、思而不悟”。实际课堂上，书本上都说zn和CU2+之间可以发生上述反应，但并没有说只发生这一种反应，其实在具体做某一反应的实验时，我们看到的往往是许多反应的组合，这里有主反应，也有许多副反应，但我们要跳出已知的反应框框，获取新知，补充已知。启示之二：通过这一次实验，师生感触最深的是“学无止境”的道理。①如果用CuCl2或Cu—s04溶液代替cu(NO3)2溶液。实验结果有何差别 ⑨如果用Al或Fe等比Cu活泼的金属代替zn进行实验是否还能出现上述现象 ②我们能不能把Zn与Cu(N03)2溶液反应的结果直接用来解释各种类似的反应，7④若进一步研究，将Al板插入氯化汞(HgCl2)溶液中，你会发现哪些惊奇的现象 能否用上述分析方法来分析和解释这一特殊的反应 上述一系列问题，值得我们深思和再进一步探究。
启示之三，如今正处于教学改革的时代，对学生能力的培养迫在眉捷。笔者认为，在平时的教学中，多开展一些切合学生实际的有利他们能力培养的专题实验课，并能对实验中出现所有问题进行讨论和探索研究，对学生能力和教学质量的提高以及适应当今高考的选拔必定有很大的促进作用。
§44 新法催化分解H202制氧
催化分解H202制氧实验，传统的方法是采用Mn02作催化剂。该法有两点不足(1)反应速度过快，不便于集气换瓶，致使氧气逸失。(2)气体产生后，瓶内压强骤然增大，使滴液受阻。虽用液封法可消除受阻现象，但给实验及操作洗涤容器增添了一些麻烦。笔者经过多次探索，用四氧化三铁代替二氧化锗催化分解H o：，取得了较好效果。
1实验操作
(1)检查实验装置的气密性后，预先向烧瓶中加入1—2平匙(1—2g)四氧化三铁固体粉末
(2)量取质量分数为30％的双氧水溶液15ml，加水稀释到30mL，注入分液漏斗。塞好连有分液漏斗的单孔塞，连接好，开启活塞。因在常温下催化分解反应开始时缓慢，故双氧水溶液很容易一次性滴入。双氧水溶液的量可根据实验需要自行控制。
(3)用酒精灯加热，约40s后可见导管快而平稳地冒气泡，待空气排净后，收集氧气。
2讨论
(1)装置及操作简单，但需加热。产气平稳。
(2)催化剂(Fe：04)易得，价格便宜(500g一瓶的二氧化锰价格为70．40元，而相同质量的四氧化三铁只有4．OO元)。
(3)实验结束后，用磁铁靠近烧瓶底部并沿不同方向慢慢移动，可明显观察到瓶中固态物呈有序排列及随之运动的有趣现象，既利于使学生加深对催化剂的认识，又为以后学习四氧化三铁打下了基础。
(4)实验完毕后，将瓶中混合成分倒入烧杯中，可用一磁铁将固态物从中吸出。易回收四氧化三铁。
§45 吸热反应实验
取一个小烧杯,加入约20g已研磨成粉末的Ba(OH)2·8H2O,把小烧杯放在事先滴有3滴～4滴水的玻璃片上，然后加入约10gNH4Cl晶体，并立即用玻璃棒迅速搅拌,使Ba(OH)2与NH4Cl充分反应。由于反应吸收热量,使周围温度下降,很快玻璃片上的水凝结成冰,使玻璃片与小烧杯粘在一起。
图Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl晶体反应，吸收热量
§46 锌与硝酸铜溶液反应的实验探究
笔者在教完选修教材第二章《电解质溶液》后．开展了一次课外活动，其中有一个活动课题是；将一块锌板插入1mol／L的硝酸铜溶液中，要求学生认真记录观察到的实验现象，并对这些现象进行科学的解释。本实验的宗旨是：通过实验培养学生观察问题和分析问题能力。
一、实验中六种变化现象
1．Zn与Cu(N03)：溶液首先发生了置换反应。开始析出来的铜颗粒较细呈黑色，后随因cu颗粒逐渐变粗而呈现棕红色。
2．由于zn板上沉积了金属Cu，形成zn—Cu原电池，使溶液中H’在正极(Cu电极)获得电子产生H2。所以可看到Zn板上Cu周围有气体冒出。
3．反应进行较长时间后，使H2不断逸出，溶液中oH—浓度不断增大，而使溶液呈碱性，溶液中Cu2+和OH-结合生成Cu(oH)2沉淀，所以杯底部有淡蓝色沉淀出现。
4．由于溶液中Zn2+增加；也可与OH-结合生成白色Zn(OH)2沉淀，因OH-浓度不大，不会使Zn(OH)2溶解，它混入Cu(oH)2沉淀中。
5．反应进行一段时间后，可看到烧杯上半部溶液显绿色，下半部的溶液仍显蓝色。
6。烧杯中溶液随反应进行，蓝色逐渐变浅，最终变为无色。说明溶液中cu2+一部分被zn还原为cu，另一部分与oH—结合为难镕的Cu(OH)z沉入杯底。
二、有关实验现象中几个问题的探究
1，Zn板插入Cu(NO3)2溶液的实验，按理论分析，在zn板上金属cu周围析出的是H2，实验中也确实得到了H2，但有些学生在实验中还闻到了NO2特有的刺激性气味，认为实验中产生的气体是NO2。这个问题提得好!说明学生能根据自己在实验中观察到的现象，大胆发表自己的见解，这种精神值得提倡。为验证有些学生的“不是氢气而是二氧化氮”的结论，笔者提示学生从以下儿个问题加以讨论：
(1)二氧化氮是怎样产生的 按一般规律，Zn板插入Cu(N03)2溶液，首先发生置换反应产生Cu，然后形成zn—Cu原电池，导致溶液中H+在正极(Cu电极)上获得电子产生H2，这就是所观察到zn表面(实际上在Cu周围)有气泡产生的原因。假如所观察到的真是NO2，那又该怎样去理解
(2)如果观察到的N02是事实，道理上又不易理解，那么能否考虑N02不是由Cu(N03)2和Zn板反应产生的，而是由于Cu(NO3)2不纯造成的 基于上述推测，笔者和几位学生检查学校现有的化学试剂，发现了本实验所用的化学纯试剂中含O．4％HNO3成分。至此，学生似乎寻找到了答案。但笔者又提醒他们，若改用纯度更高的分析纯Cu(NO3)2重复实验，结果怎样 但仍有少数学生发现实验中有NO2气味产生。
(3)根据讨论，大多数学生认为N02味产生的原因有两种可能：①cu(N03)2中含游离的硝酸；②Zn板与Cu(N03)2溶液反应所致‘我们认为：金属Zn与Cu(N03)2溶液接触时；zn作为还原剂。它遇到了三种可以把它氧化的物质：Cu2+、H+(或H2O)和NO3-(或HN03)；三个氧化还原反应只是所占比重不同。在一般情况下，还是以前面两个为主，若实验用的Cu(NO3)2中含较多游离HNO3，就会嗅到N02气体较浓些。若Cu(N03)2中不含HN03。N02的气体就会较淡些。有关反应为：3Zn十8HN03＝3Zn(N03)z十2NO十4H2O，2NO十02＝2N02，至此，这一问题的结论：在产生H2的同时常会伴有N02气体产生。
2．实验进行一段时间，烧杯中上半部呈绿色，下半部仍显蓝色。下半部溶液显蓝色说明溶液中仍为Cu(N03)2，而上半部为什么显绿色且绿色存在较长一段时间呢 这一问题也是学生〔讨论的焦点之一。对这一问题的探究，笔者引导学生从溶液由蓝-绿-无色这一过程来推测：
(1)绿色的产生可能是由cu+显示出来(Cu+产生过程实际为：Cu2+—Cu+—Cu)，但cu+一般情况下为无色的，并非绿色，除非有特殊的阴离子与之结合才产生特殊颜色，而本实验溶液中只有Cu2+、Zn2+、NO3-、H+、OH-。而Cu+与N03-存在下也不是绿色，OH-与Cu+结合也不生成绿色氢氧化亚铜沉淀。查阅资料发现氢氧化亚铜为黄色，因此，绿色可以认为是氢氧化亚铜黄色混悬物和剩余水合铜离子[Cu(H2O)42+]的蓝色混合而成的“混合色”。
(2)绿色为何持续较长时间 按资料文献看cu+在水溶液中很不稳定，迅速地发生歧化反应：2Cu+＝Cu十Cu2+不过只要有剩余Zn和cu2+的存在。只要反应还在进行。那么cu+就会不断地产生，不断歧化，歧化产生cu2+还能继续参加反应，直至全变成cu单质为止。所以cu+存在较长一段时间是可以理解的。
(3)cu+是怎样产生的呢 很多学生讨论认为是zn将cu2+还原所得的，但根据所观察到现象，绿色是在溶液的上半部而不是在zn板周第十二章 解题方法
§1 比较推理法
比较，就是确定物质之间同、异关系的思维过程。推理是由一个或几个已知判断推出新判断的思维形式。比较推理法正是在比其相同较其相异的思维过程中，推理判断得出新结论的解题方法。
比较推理法有以下四种情况：
有序排列比较即列表比较
与中间值比较
与极端值比较
看似计算、不用计算。
使用比较推理法解题，首先要从给定的化学量以及隐蔽的条件之间，确定比较对象，弄明白：和谁比；比什么；怎样比。
[专题测试1]
乙种化合物都只含X、Y两种元素，甲、乙中X元素的百分含量分别为30.4%
和25.9%，若知甲的分子式是XY2，则乙的分子式可能是（）
A、XYB、X2YC、X2Y3D、X2Y5
[试题详解]该题使用有序排列比较法求解。由题意列表：每种化合物组成元素的百分含量。
XY分子式
甲30.4%1-30.4%=69.6%XY2
乙29.5%1-29.5%=70.5%XYn
从X求出Y值，由表中数据比较出Y的质量百分含量：
乙>甲．进一步推出n>2。
怎样比呢？
第一步，将A、B、C、D四个选项全部转化成XYn的形式。
第二步，n值与2进行比较
第三步，得出结论。
A、XYn=1n<2舍
B、X2YXY0..5n<2舍
C、X2Y3XY1..5n<2舍
D、X2Y5XY2..5n>2取
[专题测试2]
一定温度下，由水电离出的H+离子和OH—离子物质的量浓度之间存在如下关系：[H+][OH—]=Kw，同样，对于难溶盐MA，其饱和溶液中的M+离子和A—离子物质的量浓度之间也存在类似关系：
[M+][A—]=K。现将足量的AgCl分别放在5mL水、10mL0.2mol/LMgCl2、20mL0.5mol/LNaCl和40mL0.3mol/LHCl溶液中溶解，达到饱和时，各溶液中Ag+离子物质的量浓度的数值，依次为a、b、c、d，它们由大到小的排列顺序为。
[试题祥解]
题意首先给出水中[H+][OH—]=Kw
迁移到难溶盐饱和溶液中[M+][A—]=K
推理出AgCl饱和溶液中[Ag+][Cl—]=K
不难看出，题意要求比较[Ag+]的大小，但只要比出[Cl—]的大小，便可迎刃而解。
题目中给出了一个障碍条件，即溶液的体积。只要理解溶液的浓度与体积无关的概念，就不会被试题中故意给出的溶液体积所迷惑。
该题使用有序排列比较法求解。
由题意列表
[Ag+][Cl—]=K
H2O①a0
MgCl2③b0.4mol/L
NaCl④c0.5mol/L
HCl②d0.3mol/L
由表中很容易看出，离子浓度的乘积是一个定值，而[Cl—]大，则[Ag+]必然小。比的过程是：
第一步求出各溶液中Cl—离子的浓度
第二步在比较推理中标出Ag+离子浓度的大小
第三步得出结论。
∴a（纯水中）>d（HCl中）>b（MgCl2）中>c（NaCl中）
§2 常见元素的单质及其重要化合物（一）
【内容综述】
本节主要讲解金属钠，过氧化钠以及有关其它碱金属化合物信息给予题的分析方法。其解题基本程序是：审题找出信息点联想课本中的知识原型新旧知识结合实现信息迁移。
【要点讲解】
一、钠及其化合物的性质和应用的拓展
例1、将同样大小的金属钠，分别加入①溶液②饱和溶液③溶液各发生什么现象？主要生成物各是什么？
[解析]：钠分别投入上述三种盐溶液中，首先与H2O反应：在①中又发生了的反应；在②中浓度增大，而水的量减少；在③中又发生了反应，因反应放热，会有放出，所以本题答案为：在三种溶液中的共同现象是：钠浮于水面，烙成小球，四处游动，最后消失，不同之处是：①中有白色沉淀，②中溶液稍浑浊，③中有刺激性气味气体放出。
例2、化合物可与水剧烈反应产生下列叙述正确的是
（A）是共价分合物
（B）与水的反应中，做还原剂
（C）与过量盐酸反应可生成两种盐
（D）中钠与氮两微粒的半径相等。
[解析]，的知识原型是，因此中钠为+1价阳离子，氮为-3价阴离子，属离子化合物。而与水的反应生成和属化合价无变化的非氧化还原反应，从酸碱中和角度思考，C是正确的：。
例3、养殖场长途运输鱼苗须满足3个条件：
①保持适量；②及时排出鱼呼出的；③防止细菌大量繁殖。下列物质中最好加入（）
（A）（溶于水）（B）（C）（D）
[解析]：首先根据题中条件排除，和，因与水反应产生强碱与水反应产生强酸，不能使鱼生存。易分解产生同时也有杀菌作用，但不能吸收。再分析，过氧化钙，由于其微溶于水可发生类似与水的反应：，而稀溶液既可吸收同时又可防止细菌的繁殖。因此选A。
二、有关碱金属的信息给予题解析
例4、橙红色晶体重铬酸钾有强氧化性，它的还原产物为，颜色变为绿色，用硅胶（一种有吸湿和吸附性载体）吸附后，用嘴对它吹气，若变为绿色则表示有酒精蒸气吹入，可用于检查司机是否饮酒，试回答：
（1）在酸化后氧化乙醇的化学方程式是__________,若反应中有0.03mol电子转移时，被氧化的乙醇有_______mol.
（2）在溶液中加入乙醚后，再加入数滴的溶液，乙醚层呈现蓝色，这是由于生成的溶于乙醚中的缘故，（铬位于周期表过渡元素中的第B族），试分析这个反应离子方程式是怎样的，是否属氧化还原反应？
[解析]重铬酸钾中为+6价，酸化后具有强氧化性，能将乙醇氧化为（还能继续氧化，从略），其本身还原为。该反应中每个乙醇分子失去2个电子，而需得6个电子才可还原为，
当有0.03mol电子转移时，被氧化的乙醇为（2）根据信息：与可反应生成，且铬位于B族，说明中有，且生成时需，可知H-0-0-H中的—O-O-过氧团转入中，即每分子有两个过氧团，因为和中各元素的化合价未变，可判断该反应不属于氧化还原反应。
例5、周期表中有些元素有“隔类相似”现象（即对角线相似），如等，现用烙融LiCl电解，可得锂和氯气。若用已潮解的LiCl加热蒸干灼烧至熔融，再用惰性电极电解，结果得到金属锂和一种无色无味的气体，其主要理由是
（A）电解出的锂与水反应放氢
（B）电解前LiCl于加热时水解。
（C）电解时产生的无色气体是氧气
（D）在高温时阳极放出的氯与水作用释氧。
[解析]题中信息是Mg\Li属对角线相似关系，电解LiCl应类似的电解。但对于已潮解的LiCl加热，则应考虑其水解反应由于加热使HCl挥发，水解平衡正向移动。生成的LiOH又可类似在灼烧时分解成。因此电解的实为烙融态,显然得到无色无味气体是氧气。答案B。C
【能力训练】
1、的结构类似于，是一种过硫化物，与酸反应生成类似于，易分解：，实验室制取时，某学生误将颗粒当作使用，当反应完后，不可能生成的物质为
（A）（B）（C）S(D)
2,将相等物质的量的混合均匀使全部通过颗粒后，相同温度和压强下测定得到气体混合物的体积是原来的8/9，则此时得到混合气体中的物质的量之比是（）
（A）1：1：0（B）3：4.5：0（C）3：3：2（D）3:4:1
3、铷（Rb）是IA族元素，对于铷及其化合物性质的推断正确的是（）
①铷的烙点比钾高②氯化铷的水溶液PH=7③RbOH碱性比NaOH强④铷没有共价化合物。⑤铷不能从溶收中置换出铁
（A）全部正确（B）①②③④（C）②③④⑤（D）②③④
4、金属钾在氧气中燃烧能生成超氧化钾或水反应均生成现将一定量钾钠合金，在足量氧气中燃烧后，反应产物量于水中并通入足量的体积的，则原钠钾合金中，钠和钾的质量比为（）
（A）23：36（B）45：39（C）115：39（D）23：78
5、由某碱金属及其氧化物组成的混合4.0g,与水充分反应后，蒸发溶液，最后得干燥固体5.0g，问该碱金属是什么？混合物中碱金属单质所占质量分数是多少？
6、有含钠元素的两种物质A和B，它们与化合物下的分别是
，又知D和E两气体以体积比1：2化合成为液态化合物F。经分析知A中含有D中非金属元素，B为金属钠乌E元素化合成摩尔质量为的固体。试回答：
（1）写出五种物质化学式；
（2）写出的化学方程式；
[答案与提示]
1、A，D2、D3、C
5、设该碱金属相对原子质量为x，则由极值法可得
即28该碱金属为K
6、B摩尔质原量为24g/mol，B为Na和E元素形成的化合物，因此E元素式是只能为1，即氢元素.
§3 常见元素的单质及其重要化合物（二）镁、铝
【内容综述】
镁，铝是重要轻金属，具有较强还原性。镁，铝及其化合物在工业及生活中有着重要而广泛的用途，特别是铝及其化合物的两性，在题目中的计算形式方法性和技巧性较强，是金属及其化合物知识的重点与难点。代表题型有；天平平衡判断题，镁的强还原性及硬水较化，铝盐强碱反应产物的讨论，含铝化合物沉淀图像题。
解题关键是：（1）熟悉镁装饰品及其化合物的转化关系。（2）将铝及其化合物的两性与过量计算相结合。（3）结合图像综合分析。
【要点讲解】
一、镁铝及其重要化合物性质的综合应用
例1托盘天平两杆盘分别放有等重烧杯等重的nmol盐酸，天平平衡。向两秤盘分别放入ag金属钠、bg金属镁，反应后（设无液体溅出）天平仍平衡。
（1）若盐酸均过量时，a与的关系是b＿＿＿＿＿＿
（2）若盐酸均不足量，a,b与n的关系是＿＿＿＿＿＿＿。
[分析]；根据题意反应后天平仍平衡，应符合，投入重一逸出重=投入重一逸出重以此为思路，讨论计算a,b,n的关系。
（1）酸均过量，逸出的氢气均应由酸提供。不必再考虑钠与水的反应，ag应逸出量为应逸出。
所以整理后得或
巧解时可由同物质的量的（或）与过量酸反应时，剩余的溶液质量相等考虑。（即23g逸1g，逸2g，余溶液等重）。
即得的物质的量相等）。
（2）酸不足时，还要考虑过量与水的反应。由提供的氢气只能由不足量盐酸提供钠与酸反应后还可与水反应，放出量应以为准计算。
此类题若不涉及与水反应的K等，则酸不足量时，投入的金属均应质量相同。（活泼性比氢强的金属）因为放出均为酸中等量的提供。
例2将1.2g金属镁中空气中点燃后生成物为氧化镁和氮化镁，将它们溶于中再用溶液20ml恰好将多余盐酸中和，且无气体放出。则生成氮化镁的质量是
（A）1．0g(B)0.5g(C)0.1g(D)0.05g
[分析]本题涉及的
综合上述反应，终态溶液，为与的混合溶液。其中阳离子电荷总数与阴离子电荷总数相等。因此可用电荷守恒法求解：
答案：（B）
例3，磺化煤（）是一种钠离子型离子交换剂，它能使硬水中的离子交换除去而软化，现代海水的淡化方法：使海水按顺序通过两种离子交换剂，其流程如下图所示：
（1）现有氢型阳离子交换树脂（HR）和羟型阴离子交换树脂（ROH）则在图中离子交换柱中应分别装入的离子交换树脂是（填表示式）A柱＿＿＿＿＿，B柱＿＿＿＿＿＿，
（2）说明上述顺序的理由＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。[分析]由离子交换法的交换原理适移应用到题给信息可知：
交换下来的和反应生成从而得到淡水。因此A柱应放HR，B柱应入ROH。如若相反放置，则首先产生，易与等反应产生沉淀，堵塞离子交换柱。
二，含铝化合物图像题分析
例4，准确称出6g铝土矿样品（含）放入盛有100ml某浓度溶液的烧杯中，充分反应后过滤，向滤液中加入溶液，产生的沉淀质量与加入溶液体积关系如图，求（1）溶液的物质的量浓度
（2）若a=2.3，则铝土矿中各组成成分的质量分数
（3）a值的范围应在＿＿＿＿＿之间，在这个范围内，a值越大，铝土矿中＿＿＿＿＿的含量越＿＿＿＿＿＿＿。
[解析]（1）由图像可知当加入35ml溶液时，滤液中过量的被中和，且全部沉淀，有关的离子方程式为：
用整体法分析反应的全过程，消耗离子的物质的量的等于离子的物质的量，即消耗的物质的量为的所以
的浓度为=
（2）从图像分析：溶解消耗溶液10ml由此推知用于沉淀
所消耗的溶液应为30ml，则沉淀消耗溶液为35-30-2.3=2.7ml
再根据反应前后各元素的原子的物质的量不变，
可分别求出的物质的量。
（3）从图像分析：沉淀消耗溶液的体积为35-30-a=（5-a）ml，不难看出a值肯定应小于5，但是否呢，代入计算，当a=0时，即不过量：
显然不符合题意。因此a值不可能等于0那么a值最小应取多少？
【能力训练】
1、将镁，铝，锌三种金属的混合物与足量的稀盐酸反应，生成标况下的为2.8L，则原金属混合物中三种金属的物质的量三和可能是（）
（A）（B）（C）（D）
2、取一定量的镁铝合金，用足量盐酸溶解后，再加入过量的溶液，然后滤出沉淀物，加强热灼烧，最后得到白色粉未，干燥后称量其质量与原合金的质量相等，则合金中镁的质量分数为
（A）（B）（C）（D）
3、将物质的量相等的和溶于水形成Vml混合溶液中逐滴加入某溶液（其物质的量浓度为混合液中两溶质的物质的量浓度之和）直至过量。下列表示溶液体积（x）与沉淀的量（y）的关系示意图中正确的是（）
4、哥伦比亚号航天飞机曾用金属铝和高氯酸铵混合物、作为固体燃料。加热铝粉使其氧化并放出大量热量，促使混合物中另一种燃料分解。
高氯酸铵分解时除产生2mmol水蒸气和mmol氧气外，其它组成之素均以单质气体形式放出，因而产生巨大的推动力。试写出涉及的化学方程式（1）＿＿＿＿＿＿＿
（2）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
根据此反应原理，1mol高氯酸铵分解所产生的气体有＿＿＿＿＿＿＿＿mol。
5，治疗胃酸过多的医药中常用到三硅酸镁它的作用较持久。试写出服用三硅酸镁治疗胃酸过多时的离子方程式＿＿＿＿＿＿胶襄也可治疗胃酸过多，它和之硅酸镁在治疗时反应原理上的区别是＿＿＿＿＿。
[答案与提示]
1、B假设各1mol与足量稀作用分别得到和则三种金属的物质的量之和必小于生成的物质的量，即小于
2、C，白色粉体未为由原子守恒可知，中氧的质量等于原混合物中的质量
3、A首先与结合生成当其沉淀完全，然后再与结合生成不溶于而溶于过量。
4、（1）
（2）s
（3）4mol
5、与胃酸反应为中和反应，三硅酸镁与胃酸反应为强酸分解的酸盐反应。
§4 分子结构
本节主要讲述典型分子的空间构型，分子和键的极性关系以及酸的元数如何确定问题。在竞赛中此类问题出现渐多。
【内容综述】
本期主要讲述典型分子的空间构型、分子的极性与键的极性的关系以及酸的元数如何确定的问题。常见的分子的空间构型有四面体型（CH4、CCl4、P4等）、三角锥型（NH3、PH3等）、直线型（CO2、C2H2等）、平面型（C2H4、BF3、C6H6等），掌握其结构对推断复杂分子的结构非常重要。极性键构成的双原子分子一定为极性分子，多原子分子大多为极性分子，但也有非极性分子，主要取决于分子组成和结构的对称性，即分子中的正电荷重心与负电荷重心重合为非极性分子。酸的元数并非依据酸中氢原子的个数，而是根据其结构式来确定。这些内容的考察近几年来在高考和竞赛中难度和数量都有所增加，应引起我们的充分重视。
【要点讲解】
分子的极性与键的极性
例1．PtCl2(NH3)2为平面正方形结构，它可以形成两种固体：一种为淡黄色，在水中的溶解度小；另一种为黄绿色，在水中的溶解度大。请画出这两种分子的几何图形。注明其相应颜色。
H2O分子是极性分子，根据相似相溶原理，在水中溶解度小的淡黄色固体为非极性分子，其分子的对称性好，其结构为。另一种为黄绿色在水中的溶解度大的为极性分子，其分子的对称性差，其结构为
二、酸的元数如何确定
例2．已知磷酸分子中的三个氢原子都可以跟重水中的D原子发生氢交换。又知亚磷酸（H3PO3）也可以与重水中的D原子发生氢交换，但亚磷酸一氢钠（Na2HPO3）却不能。由此推断亚磷酸的结构式。并判断亚磷酸属于几元酸，它有哪些正盐哪些酸式盐？
磷酸作为三元酸，结构中的三个-OH中的H原子都可以跟重水中的D原子发生氢交换，亚磷酸也可以，说明亚磷酸中有-OH，亚磷酸一氢钠不能，推断其结构中已经无-OH。由此推断亚磷酸中只有两个-OH，根据P原子成键规律，不难得出亚磷酸的结构式
由此可见，H3PO3分子中虽有三个H原子，但只有两个-OH，只有-OH中的H原子才能电离出来显酸性，故H3PO3属于二元酸。二元酸应有两种盐一种正盐一种酸式盐，即亚磷酸二氢钠（NaH2PO3）酸式盐和亚磷酸一氢钠（Na2HPO3）正盐。
小结：酸的元数由酸中-OH的个数来确定。只知分子式不知结构式无法确定酸的元数。而酸所对应的酸酐则是酸中的-OH脱水的产物，对于只有一个-OH的一元酸来说则是进行分子间脱水才能得到相应的酸酐，例如：乙酸CH3COOH的酸酐为
三、如何判断原子的共线与共面
例4：在分子中，处于同一平面上的原子数最多可能是：
A12个B14个C18个D20个
根据简单分子空间结构可推测此分子结构为：
（&H表示在此平面上的H原子；^H表示在此平面下的H原子）。由此可见，处于同一平面上的原子共有20个。此题要注意思维的全面性，不能忽略位于分子两端的-CH3中的三个氢原子中有一个H可与其余的18个原子共面。
【能力训练】
1．下列各组物质中，都是由极性键构成为极性分子的是：
ACH4和Br2BNH3和H2O
CH2S和CCl4DCO2和HCl
2．氰气分子式为(CN)2，结构式为N≡C-C≡N，性质与卤素相似。下列叙述正确的是：
A在一定条件下可与烯烃加成
B分子中的碳氮键的键长大于碳碳键的键长
C不和氢氧化钠溶液发生反应
D氰化钠、氰化银都易溶于水
3．某共价化合物含碳、氢、氮三种元素，已知其分子内的4个氮原子排列成内空的四面体结构，且每两个氮原子间都有一个碳原子，而无CC单键、C=C双键、C≡C叁键，则它的分子式为：
AC6H12N4BC4H8N4CC6H10N4DC6H8N4
4．通常把原子数和电子数相同的分子或离子称之为等电子体，人们发现等电子体间的结构相同（即等电子原理）。B3N3H6与C6H6是等电子体，则下列说法正确的是：
AB3N3H6能发生加成反应和取代反应
BB3N3H6各原子不在同一平面上
CB3N3H6具有碱性
DB3N3H6不能使酸性KMnO4溶液褪色
5．三氯化氮（NCl3）常温是一种淡黄色液体，其分子结构呈三角锥形，以下关于NCl3
说法中正确的是：
A．分子中NCl键是非极性键
B．分子中不存在孤对电子
C．它的沸点比PCl3沸点低
D．因NCl键键能大，它的沸点高
6．2个原硅酸分子中-OH原子团可以相互作用而脱去1分子水：2H4SiO4＝H6Si2O7+H2O，原硅酸结构为：，则在所得的H6Si2O7分子中，含有的硅氧键的数目为：
A．5B．6C．7D．8
7．据权威刊物报道，1996年科学家在宇宙中发现了H3分子。请回答：
(1)H3和H2是：
A．氢的同位素B．氢的同素异形体
C．同系物D．同分异构体
(2)甲、乙、丙、丁四位学生对上述认识正确的是：
甲认为上述发现绝对不可能，因为H3的分子违背了共价键理论
乙认为宇宙中还可能存在另一种氢单质，因为氢元素有三种同位素必然会有三种同素异形体
丙认为如果上述发现存在，则证明传统的价键理论有一定的局限性，有待继续发展
丁认为H3分子实质上是H2分子与H+离子以配位键结合的产物，应写成H3+
8．下列叙述正确的是：
A．丙烷分子中的3个碳原子一定在同一条直线上
B．甲苯分子中对个碳原子不可能在同一平面上
C．乙烷分子中的全部原子可能在同一平面上
D．2-丁烯分子中的4个碳原子不可能在同一直线上
9．经研究发现，有一种磷分子具有链状结构。结构如图所示。下列说法正确的是：
A．它是一种高分子化合物
B．它是一种极性分子，易溶于水
C．分子中每个磷原子以3个共价键结合3个磷原子
D．分子量是白磷的8倍
E．与白磷互为同素异形体
10．磷酸的结构可以表示为。将磷酸强热时可发生分子间脱水生成焦磷酸（H4P2O7）、三磷酸以至高聚磷酸。
（1）焦磷酸的结构式为。
（2）当高聚磷酸中磷原子数为20时，其化学式为。
（3）有机物中烷烃分子通式是CnH2n+2，则磷酸、焦磷酸、高聚磷酸这一系列化合物的分子通式为。
11．化工行业已合成一种硬度比金刚石还大的晶体氮化碳，若已知氮在此化合物中显-3价，推断：（1）它的化学式。（2）分析其硬度比金刚石大的原因。
12．1932年捷克可Landa等人从南摩拉维亚油田的石油分馏物中发现一种烷（代号A），次年用X射线技术证实了其结构，竟是有一个叫Lukes的人早就预言过的。后来A被大量合成，并发现它的胺类衍生物具有抗病毒、抗震颤的药物活性而开发为常用药。下图给出三种已经合成的有2，3，4个A为基本结构单元“模块”象搭积木一样“搭”成的较复杂的笼状烷。
根据上述条件推断并填空：
（1）B的分子式为。
（2）若在D上继续增加一“块”A“模块”，得到E，则E的分子式为。
（3）A中含有的六元环数为个，其中有个碳原子为三个环所共有，这几个碳原子所围城的空间几何体形状为。
答案：
1．B
2．A
3．A。提示：根据C、N原子的成键规律：C原子四键稳定，N原子三键稳定，故每个C原子除与2个N原子形成共价键，还需2个H原子才能达稳定结构。
4．AD
5．C
6．D
7．（1）B；（2）C
8．D
9．DE
10．（1）。
(2)H22P20O61。提示：20个磷酸分子进行分子间脱水脱去19个水分子。
(3)Hn+2PnO3n+1。提示：n个磷酸分子进行分子间脱水脱去n-1个水分子。
11．（1）C3N4。（2）碳氮键的键长小于碳碳键的键长。
12．（1）C14H20；（2）C26H32；（3）4，4，正四面体。提示：根据B、C、D分子结构可推知其最小的重复单元A的分子结构是由四个六边形形成的笼状结构（如图所示）。此系列化合物的系差为C4H4，可推知E的分子式。
§5 关系式法
[专题讲解]
关系式是表示两种或多种物质之间“物质的量（单位：摩尔）”关系的一种简化的式子。在多步反应中，它可以把始态的反应物与终态的生成物之间的“物质的量”的关系表示出来，把多步计算简化成为一步完成。正确书写关系式是用比例解化学计算的前提。正确提取关系式是用关系式法解题的关键。以下介绍三种提取关系式的方法供同学们参考。
从一组化学议程式中提取关系式，简称始终态法。
从化学式、电极反应式提取关系式，简称相关量法。
从物质与差量之间提取关系式，简称差量计算法。
[专题测试1]
28g铁粉和4g硫粉混合后，加热，再与足量的稀硫酸完全反应，计算能产生标准状况下气体多少升？
[试题详解]
该题选用始终态法提取关系式求解。涉及三个化学反应：
始态终态
Fe——FeS——H2S↑
Fe——————H2↑
整体考虑：Fe——气体，用这个关系式可一步完成，中间的过程全部省略。
Fe——气体
1mol1mol
0.5mol
∴气体标准状况下气体：22.4L·mol-1×0.5mol=11.2L
[专题测试2]
用稀H2SO4溶解FeS和Fe(OH)3的混合物28.3g，可得到1.6g硫，原混合物中FeS的质量可能是（）
A、10.7gB、4.4gC、33.9gD、17.6g
[试题详解]
该题选用始终态法提取关系式求解。涉及三个化学反应。
以H2S为中心思考，注意“物质的量”。提取关系式：
2Fe（OH）3——Fe2（SO4）3——H2S——FeS——S在解题过程中还要注意考虑剩余物可能是Fe(OH)3，也可能FeS，故可能有两组解。
FeS——S——Fe（OH）3
88g32g107×2g
x1.6gy
设：产生1.6g硫时需FeS的质量为x；
Fe（OH）3质量为y。
88:x=32:1.6x=4.4(g)
(107×2):y=32:1.6y=10.7(g)
4.4+10.7=15.1<28.3
∴有两组解：
∴选B、D
§6 恒容与恒压容器
【内容综述】进行化学反应的容器可分为恒容容器和恒压容器，化学平衡移动的判断过程中，要注意容器的特点。
【要点讲解】注意审题
【例题分析】
例1：在一真空恒容容器中盛有1molPCl5,加热到200℃，时发生如下反应：
PCl5（气）PCl3（气）＋Cl2（气），反应达到平衡PCl5所占体积分数为m%,若在同一容器同一温度下，最初投入的是2molPCl5，反应达平衡后PCl5所占体积分数为n%，则m与n的关系正确的是
A、m>nB、m[分析]本题前后出现两个平衡状态的相同点：体积相同、温度相同；不同点：因为本反应正反应方向是体积增大的方向，且反应初始时投入的PCl5物质的量不同，反应达平衡后容器内压强不同。反应达平衡过程中压强越大平衡越不易向正反应方向移动。
答案：B
例2：在一恒压容器中盛有1molPCl5,加热到200℃时发生如下反应：
PCl5（气）PCl3（气）＋Cl2（气），反应达到平衡PCl5所占体积分数为m%,若在同一容器同一温度下，最初投入的是2molPCl5，反应达平衡后PCl5所占体积分数为n%，则m与n的关系正确的是
A、m>nB、m[分析]本题前后出现两个平衡状态的相同点：压强、温度相同；不同点：体积不相同，尽管反应初始时投入的PCl5物质的量不同，但反应达平衡后容器内压强相同。反应达平衡后各物质百分含量相同。
答案：C
上述两题在容器的特点上不相同，可见对于反应前后体积发生变化的可逆反应而言，恒容容器中要想达到同一平衡状态，投料量必须得相同；恒压容器中要想达到同一平衡状态，投料量可以不同，但投入的比例得相同。
例3：在一个固定体积的密闭容器中，充入3molA和2molB发生反应，3A（气）＋2B（气）xC（气）达平衡后，C的百分含量为w%，若维持容器体积和温度不变，0.6molA、0.4molB、0.8molC为起始物质，达到平衡后。C的百分含量也为w%，则x值为_______________。
[分析]一个固定体积的密闭容器，说明容器为恒容容器，当将C完全转化为A、B时，若A为3mol和B为2mol时反应达同一平衡状态。
进一步分析：若x=3+2时反应所达平衡状态与压强无关
【能力训练】
★★4、某温度恒压容器中充入3LA和2LB发生如下反应：
3A(气)＋2B(气)xC(气)+yD(气)，达到平衡时C的体积分数为w%，维持温度不变，压强不变，将0.6LA、0.4LB、0.4LC、0.8LD作为起始物质充入该容器内，则达平衡时C的体积分数为w%，X、Y值可以是______________。
★例5：在一固定容积的密闭容器中，充入2molA和1molB发生反应：
2A（气）＋B（气）xC（气）达到平衡后，C的体积分数为W％。若维持容器体积和温度不变，按0.6molA，0.3molB和1.4molC为起始物质，达到平衡后，C的体积分数也为W％，则x的值
A、1B、2C、3D、4
[答案及解析]
4、①恒压容器，说明反应前后压强不变，反应②初始状态A与B物质的量之比为3:2，C、D为零③将0.6LA、0.4LB、0.4LC、0.8LD作为起始物质充入该容器内，只要C、D能完全转化为A与B，且A与B物质的量之比为3:2就能达到同一平衡状态，其原因是化学反应达平衡时反应体系的温度压强均相同，各物质的浓度相同。
5、BC
§7 化合价、化学式和氧化还原反应
【内容综述】
本期主要讲述化合价的判定，根据化合价书写化学式或依据化学式计算化合价；在氧化还原反应中，化合价的改变是电子得失的表现，根据电子得失进行氧化还原方程式的配平或计算各类题型，常见于高考试题和化学竞赛中，解题时要把握好化合价的规律及质量守恒，得失电子守恒等原理。
【要点讲解】
1．根据离子化合物中1个原子得失电子数，共价化合物中一个原子共用电子对数，及元素在周期表的位置，判断元素的化合价。
2．灵活地利用化合价原理，结合对物质的结构的认识，对特殊物质如：、、中元素的化合价加以讨论。
3．氧化还原方程式的配平及计算依据：
反应中，各元素原子守恒；原子间电子得失守恒；还原剂电子总数=氧化剂得电子总数。
例1．有一种碘和氧的化合物可以称为碘酸碘，其中碘元素呈+3、+5两种价态，则这种化合物的化学式是
（A）（B）（C）（D）
分析：仅根据I为+3、+5两种价态观察本题的4个化学式，则A、C、D均符合。进一步思考“碘酸碘”名称的含义，理解其含有碘的阳离子及碘酸根阴离子，中碘元素化合价是+5，因此碘阳离子为+3价，碘酸碘应为，与选项D符合。
例2．用酸化的碘化钾溶液中加入过量的过氧化氢溶液，含有自溶液中不断逸出无色无气味的气泡，同时溶液呈红棕色，有关的叙述有①溶液若滴入淀粉胶体溶液显蓝色②无色逸出气体是HI③反应的离子方程式为
④反应的离子方程式为⑤反应中还有分解为水和的反应，其中正确的是
（A）①④⑤（B）①②④（C）③④⑤（D）①③⑤
分析：对本题的实验现象及离子方程式进行思考，可得到多个正确结论，如：HX在空气中形成酸雾，有刺激性气味，因此无色无气味的气泡应为，②不正确。溶液呈红棕色应为生成所致，①④正确。③离子方程式不正确，它的左右两边电荷不守恒……利用以上分析的部分结论及淘汰法，即可选出A为本题的答案。
例★★3．实验室里用白磷和四碘化二磷跟水共同反应以制备碘化磷，还有磷酸生成，其反应的化学方程式中的最简整数系数正确的是
（A）系数为128（B）系数为32
（C）系数为26（D）系数为15
分析：方法一：
根据题意，写出各反应物和生成物并没定各物质的系数
根据P、I、O、H四种元素守恒依次列出
求出线性方程组的基础解析，它的任意倍数均是该方程组的解
设e=4代入上式得基础解析
以上系数变为整数，各扩大32倍，即得最简整数系数：
a=13，b=10，c=40，e=120，d=32。
方法二：
①将本题四个选项的系数均代入化学方程式中，根据质量守恒定律进行观察，判断
的最简整数系数应是4的整数倍才符合I元素守恒，（C）不正确。的系数128及的系数32符合氧元素守恒，但不能确定它们是否为最简整数系数。
②在为128，为32的基础上依次配平H元素，得系数为40；配平I元素，得系数为10；配平P元素，得系数为13。
③由于以上系数符合最简整数系数，因此A、B正确。
例4．某温度下，将通入溶液中，经测定反应所得混合液中与的浓度之比为1：3，则与溶液反应时被还原的氯元素与被氧化的氯元素的物质的量之比为
（A）21：5（B）11：3（C）3：1（D）4：1
分析：和是被氧化所得产物；必然还有被还原产物，，由于本题没直接提供还原产物，思考时应发掘隐含条件，得出其为。
方法一：依据化合价升、降总数相同，分别得出1moL和3moL对应的的物质的量
～～
11153
被还原的Cl为16，被氧化的Cl为4
方法二：计算出生成1moL和3moL失电子总数为16moL，因此，应有16moLCl被还原为
选项D正确
★例5．和在溶液中混合时，可看到下面两个现象：
①混合后5～10秒内，溶液由橙色变为暗蓝色：
②在80～150秒内由暗蓝色变为绿色，与此同时放出气泡。
与之相应的两个反应式为：
A．
B．
请回答下列问题
（1）配平A、B反应式及由A、B反应组成的总反应式。
（2）蓝色中间物中的氧有哪些型式？
（3）A、B反应哪个速率快？
分析：反应A的产物结构较为特殊，其中元素位于第四周期VIB族，价电子为
，以+6价形成结构为的氧化物，因此反应A不是氧化还原反应，配平时注意使两边电荷守恒以及反应的强酸性环境。反应B为氧化还原反应，中氧原子的化合价分别为-2和-1。两个方程式加合即可得总反应式，可见为中间产物。
根据“蓝色中间产物”是，又知反应A、B分别用时5～10秒和80～150秒，可知A反应速率快。
答案：（1）
总反应式：
（2）氧以O和OO（过氧）型体与结合。
（3）反应A快。
例6．烟道气的主要成份是、CO、和，为了测定烟道气各组份含量，可用不同的化学试剂按一定顺序吸收，测出同温同压下体积变化。
已知：吸收可用连苯三酚的KOH溶液；吸收CO可用的氨溶液，为了防止氧化要在溶液中放入铜丝。据此回答：
（1）测定气体成份的顺序应为___________
（2）把吸收与顺序颠倒，产生的后果是_________
分析：设计四种气体的吸收顺序时，主要考虑（1）使每种吸收剂只吸收一种气体。（2）某吸收剂若与其它气体间发生氧化还原反应，把其它气体的吸收排在前边。
逐一分析各吸收剂可能造成干扰反应：连苯三酚的KOH溶液有碱性，吸收同时吸收，将它排在吸收之后；的氨溶液能被氧化，应排在吸收之后。
答案：（1）①→②→③CO→④
（2）用连苯三酚的KOH溶液吸收时，连同一起吸收，导致实验失败。
（3）没吸收就吸收CO，会使氧化成，同样会导致实验失败。
【能力训练】
1．将两种硫酸盐按一定质量比混合后制得化合物W，已知W溶于水可电离出、
和。现将2.83gW中的全部氧化为后，这些再和过量的KI溶液反应得到另取2.8gW投入过量溶液中，得到4.66g白色沉淀，由此判断W的化学式为
（A）（B）（C）（D）
★2．最4.09克钾的某种含氧酸盐，加热使之释出全部氧后剩余固体物重2.49克，另由实验知：1moL该种钾盐受热释出1.5moL，此为何种钾盐？
3．向稀硫酸中加入铜粉不发生反应。若再加入某种盐，则铜粉可以逐渐溶解，符合此条件的盐是
（A）（B）KCl（C）（D）
4．在一定条件下还原性顺序为，由此判断下列反应必然发生的是
（A）
（B）
（C）
（D）
★5．食用含碘食盐可满足人体对碘的摄取。有人偶尔把两种不同厂家生产的含碘食盐混合，发现混合物放出紫色蒸气。这两种含碘食盐里的碘的形态的分别可能是什么？这两种含碘食盐可以在空气中曝露而加以区分。这是依据什么原理？
★6．长征二号火箭用的高能燃料有和偏二甲肼，燃烧产物有、和一种稳定气体，在该反应中被氧化的氮与被还原的氮的质量比是
（A）1：2（B）3：4（C）4：3（D）2：1
★7．将1.0L,2.00mol/L和溶液中加入少量的硫粉，于加热反应后生成、等，测得溶液中（设溶液仍为1.0L）下列判断中不正确的是
（A）（B）（C）（D）
[答案与提示]
1．D提示：把K为+1，为+3，为-2代入各化学式中，根据化学式中各元素化合价的代数和为零的原则判断，只有选项D正确。
2．钾盐为提示：设该种钾盐的含氧酸盐组成是，热分解式为：
若a=1则
若a=2则为负值，不可能
X为C1，即
3．A提示：酸性环境中加入，使溶液中有了，即可溶解。
4．A、B提示：判断氧化还原反应能否发生，简单依据为：强还原剂能制出弱还原剂，或强氧化剂能制出弱氧化剂。
5．一种是：碘化物，另一种是：碘酸盐
碘化物在空气里久置，特别是在阳光的作用下会被空气氧化而呈现碘的颜色。离子方程式可写成：
6．A提示：（1）化学方程式中各反应物和生成物为：
（2）根据共价键的极性判断偏二甲肼中各元素的化合价为：
7．D
§8 化学反应速率
[内容综述]
化学反应速率的表达式
单位mol/L·s或min（或其它时间单位）
影响化学反应速率的因素
内因：反应物质的本性
外因：浓度、温度、压强、催化剂、其他
（一）对化学反应速率的理解
影响化学反应速率的因素是：反应物的本质、接触面积大小、反应物浓度、温度、催化剂。
化学反应可以通过被称做反应途径或反应历程的一系列简单步骤而发生。化学家常用碰撞理论来帮助阐明他们对反应过程的观察结果。根据碰撞理论，要发生反应，反应微粒必须发生碰撞，而且这些碰撞必须引起微粒间的相互作用。发生有效碰撞所需的最小能量是这个反应的活化能。如果碰撞具有足够的能量，而且碰撞分子的取向合适，就会形成一种可在短时间内存在的活化络合物。这是一种分子络合物，它的化学键正在断裂和形成。
把反应速率和反应物浓度联系起来的方程叫做反应的速率定律。
某反应的速率定律就是该反应途径中最慢步骤的速率定律。这个最慢步骤是该反应的定速步骤。反应的速率定律必须由实验测定。它不能根据总反应的配平的方程式写出。
（二）外界条件对化学反应速率的影响
1、温度对于可逆反应而言对正逆反应影响是一致的，只不过变化幅度不同。
例如：N2O42NO2升温对N2O4的分解速率及NO2的结合速率均增大，但N2O4的分解速率比NO2的结合速率增大的幅度大。
2、非可逆反应减少生成物对正反应的反应速率无影响
例如：碳酸钙与盐酸反应，减少氯化钙对生成二氧化碳的速率无影响
3、多个因素影响反应速率变化要看主要因素
例如：由图象可知氢气的生成速率随时间先由慢到快，然后又由快到慢。反应体系中硫酸所提供的氢离子浓度是由高到低，若氢气的生成速率由其决定速率的变化趋势也应由快到慢，反应前半程的原因只能是温度所致，锌与硫酸反应时放热，体系温度逐渐升高，温度对反应速率的影响占主导地位，一定时间后，硫酸的浓度下降占据主导地位，因而氢气的生成速率随时间先由慢到快，然后又由快到慢。
[要点讲解]
一、掌握化学反应方程式的系数与用各物质表达的化学反应速率的关系
例：1、已知：4NH3+5O2=4NO+6H2O，若反应速率分别用VNH3、VO2、VNO、VH2O[mol·L-1·min-1]表示，则关系正确的是
A、4VNH3=5VO2B、5VO2=6VH2OC、3VNH3=2VH2OD、4VO2=5VNO
分析：化学反应方程式的系数与用分别各物质表达的化学反应速率成正比。
答案；A、B
例：2、某温度时，浓度都是1mol·L-1的两种气体，X2、Y2在密闭容器中反应生成气体Z，达到平衡时[X2]为0.4mol·L-1、[Y2]为0.8mol·L-1生成[Z]为0.4mol·L-1。则该反应的反应式是
A、X2+2Y2=2XY2B、2X2+Y2=2X2YC、3X2+Y2=2X3YD、X2+3Y2=2XY3
分析：根据化学反应方程式的系数与用分别各物质表达的化学反应速率成正比的关系，只需分别计算出统一时间内用各物质表达的化学反应速率，然后进行比较。
答案：A、B
例3、在一定条件下，反应N2＋3H2=2NH3，在2L密闭容器中进行，5min内氨的质量增加了1.7g，则反应速率为
A、VH2＝0.03mol/(L·min)B、VN2＝0.02mol/(L·min)
C、VNH3＝0.17g/(L·min)D、VNH3＝0.01mol/(L·min)
分析：根据题目可知VNH3＝0.01mol/(L·min)，根据反应系数与化学反应速率的关系可求出VH2＝0.03mol/(L·min)。
答案：A、B
二、掌握影响反应速率变化的因素
例4、下列体系加压后，对化学反应速率没有影响的是
A、2SO2＋O2=2SO3B、CO＋H2O(气)=CO2＋H2
C、CO2＋H2O=H2CO3D、OH－＋H＋＝H2O
分析：压强对没有气体参加的反应无影响，B选项有气体参加反应加压后平衡不移动，但化学反应速率加大只不过增加的幅度相同。
答案：D
三、了解速率常数、反应级数和速率方程的有关知识
例5、制备光气的反应按下式进行：
CO+Cl2==COCl2
试验测得下列数据
初浓度（mol×L-1）
CO Cl2 初速度mol×l×s
1 0.100 0.100 1.2×10-2
2 0.100 0.050 4.26×10-3
3 0.050 0.100 6.0×10-3
4 0.050 0.050 2.13×10-3
求反应的速率常数、反应级数和速率方程。
[分析]设速率方程为v=kCm（CO）×Cn（Cl2）。m、n的求算可分别保持CO、Cl2的浓度不变，在通过的对应浓度和速率而求得。求得m、n后带入具体数据即可的k，速率方程的具体表达式也就求得了。
解：（1）求反应级数
反应速率方程为v=kCm（CO）×Cn（Cl2）。首先保持CO的浓度不变，而使Cl2的浓度改变，用实验1、2的数据列出
v1=kCm（CO）×C（Cl2）①
v2=kCm（CO）×C（Cl2）②
①式÷②式并通过对数运算解得n=1.5
同理解得m=1
故反应级数为2.5。
（2）求反应速率常数将1～4组数据中的如何一组代入v=kC（CO）×C1.5（Cl2）
解得k=3.8(Lmol)1.5s-1
（3）求速率方程
该反应的速率方程为：v=kC（CO）×C1.5（Cl2）
例6、338K时N2O5气相分解的速率常数为0.29min-1，活化能为103.3kj.mol-1求353K时的速率常数k及半衰期t1/2。
分析：由阿累尼乌斯公式lnk1/k2=Ea/R（1/T1-1/T2）可求得353K时的速率常数k。另外，由速率常数的单位为min-1，可知该反应为一级反应，代入一级反应的半衰期公式t1/2=0.693/k可求得353K温度下的半衰期。
解：(1)求353K时的速率常数
T1=338K、T2=353K、k1=0.292min-1、Ea=103.3kj.mol-1
根据公式代入实验值，解得k2=1.392min-1
（2）求反应半衰期t1/2
根据公式t1/2=0.693/k代入k2=1.392min-1，解得t1/2=0.4978min
通过上述题目可知化学实验设计中要注意条件控制，意识到当所能影响观察的条件都在控制之下的观察才是最有效的，在未来的实验设计过程能思维严谨，在未来的高考中以及实践活动中处理问题的能力得以提高。
[能力训练]
1、4NH3+5O24NO+6H2O
反应在5L的密闭容器中进行，半分钟后，NO物质的量增加了0.3mol，则此反应的平均速率为
A、VO2=0.01mol/L×sB、VNO=0.008mol/L×s
C、VH2O=0.003mol/L×sD、VNH3=0.002mol/L×s
2、把0.6molX气体和0.4molY气体混合2L于容器中使它们发生如下反应，
3X（气）+Y（气）nZ（气）+2W（气）
5min末已生成0.2molW，若测知以Z浓度变化来表示的反应平均速率为0.01mol/L×min，则
（1）上述反应中Z气体的反应方程式系数n的值是
A、1B、2C、3D、4
（2）上述反应在5分钟末时,已消耗的Y值占原来的分数是
A、20%B、25%C、33%D、50%
3、A和B反应生成C，假定反应由A、B开始，它们的起始浓度均为1mol/L。反应进行2min后A的浓度为0.8mol/L，B的浓度为0.6mol/L，C的浓度为0.6mol/L。则2min内反应的平均速率VA=_________，VB=__________，VC=___________。该反应的化学反应方程式为____________________________________________________
4、工业上制取Na2S2O3，用Na2SO3和硫粉在水溶液中加热反应而得到。但在混合前，一般先用少许乙醇浸润，其原因是什么？
5、分解反应的速率常数和温度的关系见下表。按下表计算此分解反应的活化能是多少？
T/K K/s-1
318 4．98×10－4
328 1．60×10－3
338 4．87×10－3
【答案及提示】
1、C、D
2、（1）A（2）B
3、VA=0.1mol×L-1×min-1，VB=0.2mol×L-1×min-1，VC=0.3mol×L-1×min-1；
化学反应方程式为A＋2B＝3C。
4、硫不溶于水，很难与Na2SO3溶液接触而反应，当用乙醇浸润后，因乙醇易溶于水，增加了硫粉与水的接触面积，从而提高了反应速率。增加了Na2S2O3的日产量。
5、101．2kjmol-1
§9 化学平衡
本文主要介绍了化学平衡的基本概念以及影响化学反应达到平衡的诸多因素。当然，随之而来的就是判定化学反应达到平衡的依据。在化学反应中，往往都存在一定的可逆性，是反应物与生成物共存的，只是多少不同。因而学习化学平衡有利于全面地、辨证地看待化学反应的本质。这部分知识相关题目类型灵活多样，要掌握其本质才能从容应付。
【内容综述】
①概念、特征：一定条件下可逆反应，当正反应速率和逆反应速率达到相等时，反应混合物各组分百分含量不随时间变化而改变，此时可逆反应就达到了平衡状态。
②影响因素：浓度、压强、温度――勒沙特列原理
【要点讲解】化学反应是否达到平衡状态，关键是看反应混合物各组分百分含量是否
还随时间发生变化。
【例题分析】
例1：下列叙述中能表示可逆反应N2+3H22NH3一定处于平衡状态的是：
A、N2、3H2、NH3百分含量相等
B、单位时间内，消耗1molN2的同时消耗3molH2
C、单位时间内，消耗1molN2的同时生成3molH2
D、反应若在定容的密闭容器中进行，温度一定时，压强不随时间改变
分析：化学平衡状态的基本特征是正、逆反应速率相等，各组分百分含量一定。
A选项3种物质含量相等，不一定是平衡状态。B选项单位时间内，消耗1molN2的同时消耗3molH2均表示的是正反应速率的变化，无逆反应速率的变化情况，从而无法判断正、逆反应速率是否相等，不符合题意。C选项单位时间内，消耗1molN2可判断正反应速率，生成3molH2可判断逆反应速率，根据化学反应方程式系数关系可知正、逆反应速率相等，符合题意。D选项定容、定温条件下压强不变，说明反应混合物的总物质的量一定，由于反应前后气体的物质的量有变化，所以当总物质的量一定时，间接说明各物质的百分含量一定，符合题意。
答案：C、D
例2：在一个不传热的固定容积的密闭容器中可逆反应
mA(气)+nB(气)pC(气)+qQ(气)当m、n、p、q为任意整数时，达到平衡的标志是：
①体系的压强不再改变②体系的温度不再改变
③各组分的浓度不再改变④各组分的质量分数不再改变
⑤反应速率Va:Vb:Vc:Vd=m:n:p:q
⑥单位时间内mmolA断键反应，同时pmolC也断键反应
（A）③④⑤⑥（B）②③④⑥
（C）①③④⑤（D）①③④⑥
分析：①当m+n1p+q时，若化学反应达到平衡状态，容器内气体的物质的量之和将不会随时间的推移而变化，宏观表现为容器内的压强保持不变，因而压强一定反应达到平衡状态；当m+n＝p+q时，容器内压强不随化学平衡移动而改变，压强不再改变反应未必达到平衡状态
②任何反应都有热效应，温度不变反应一定达到平衡状态
③单位时间内mmolA断键反应说明有mmolA参加反应，同时pmolC也断键反应说明有mmolA生成。
答案：B
【能力训练】
3、一定条件下，可逆反应2AB＋3C，在下列四种状态中，处于平衡状态的是
ABCD
正反应速率mol/(L·min)VA=2VA=2VA=1VA=1
逆反应速率mol/(L·min)VB=2VA=2VB=1.5VC=1.5
★4、在一定温度下，反应A2（气）＋B2（气）2AB（气）达到平衡的标志是
A、单位时间内生成nmolA2，同时生成nmol的AB
B、容器内总压强不随时间而变化
C、单位时间内生成2nmolAB，同时生成nmol的B2
D、单位时间内生成nmolA2，同时生成nmol的B2
5、能够说明可逆反应H2(气)＋I2（气）2HI（气）已达平衡状态的是
A、一个H－H键断裂的同时有一个H－I键形成
B、一个I－I键断裂的同时有二个H－I键形成
C、一个H－H键断裂的同时有一个H－H键形成
D、一个H－H键断裂的同时有二个H－I键形成
★6、在2NO2N2O4的可逆反应中，下列状态说明达到平衡的标志是(当条件一定时)
A、[N2O4]＝[NO2]的状态
B、容器内的总压强不再变化
C、NO2和N2O4的分子数之比为2：1的状态
D、NO2的转化率不再变化
★★7、在一个6L的密闭容器中，盛入3LX和2LY，在一定条件下，发生反应：4X（气）＋3Y（气）2Q（气）＋3R（气）若开始时加热，当反应进行到一定阶段后，采取绝热措施，容器里的温度不再随时间改变，这说明
A、正反应为放热反应
B、正反应为吸热反应
C、该反应中正反应吸热和逆反应放热相等，表现为既不吸热也不放热
D、该可逆反应达到了平衡状态
【答案及提示】
3、B、D
4、C由于反应前后气体的物质的量随反应进行不发生改变，定温条件下压强不变，不能说明反应混合物的总物质的量一定，B选项无法判断是否达到平衡状态。
5、C
6、B、D
7、D在化学变化过程中通常都伴随有热量的变化，只要化学反应向某一方向进行，绝热体系就应当有温度的变化，只有达到平衡状态时容器里的温度才不再随时间改变
§10 化学平衡移动
【内容综述】
掌握平衡移动原理
运用影响平衡移动的因素判断平衡移动方向
【要点讲解】
化学平衡移动的实质是浓度、温度、压强等客观因素对正、逆反应速率变化产生不同的影响，使V正≠V逆，原平衡状态发生移动，根据平衡移动原理分析解决问题。
【例题分析】
一、平衡移动与反应速率
例1、某温度下，反应N2O4=2NO2-Q在密闭容器中达到平衡，下列说法不正确的是
A、体积减小时将使反应速率增大
B、体积不变时加入少许NO2，将使正反应速率减小
C、体积不变时加入少许N2O4，再度平衡时颜色变深
D、体积不变时升高温度，再度平衡时颜色变深
分析：A、B是结合化学反应速率变化判断而设置的选项，C、D是结合化学平衡移动判断而设置的选项，速率变化与平衡移动是测试中的两个不同的侧面在分析中要加以区分。A、体积减小使反应物浓度及生成物浓度都增大，所以无论正反应还是逆反应速率都增大。B、体积不变时增加NO2的瞬间反应物的浓度不变，生成物的浓度增大，正反应速率不变，逆反应速率增大。C、体积不变时加入少许N2O4再度平衡，无论平衡如何移动各物质浓度均增大，颜色一定加深。D、体积不变升高温度，平衡向吸热（正反应）方向移动，颜色一定加深。
答案：B
例2、右图是可逆反应A+2B=2C+3D的化学反应速率与化学平衡随外界条件改变（先降压后加压）而变化的情况，由此可推断
A、正反应是放热反应
B、若A、B是气体，则D是液体或固体
C、逆反应是放热反应
D、A、B、C、D均为气体
分析：通过降温线处V正>V逆可知化学平衡向正反应方向移动，进而得知正反应方向为放热反应。通过加压线处V正>V逆可知化学平衡向正反应方向移动，进而得知正反应方向为体积减小方向，而且通过改变压强的瞬间V正、V逆均发生了明显变化这一事实说明反应物与生成物中都一定有气体参加。
答案：A、B
二、化学平衡移动的运用
例3、在A＋B（固）C反应中，若增加压强或降低温度，B的转化率均增大，则反应体系应是
A、A是固体，C是气体，正反应吸热B、A是气体，C是液体，正反应放热
C、A是气体，C是气体，正反应放热D、A是气体，C是气体，正反应吸热
分析：增加压强平衡向气体体积减小的方向移动，降低温度平衡向放热反应方向移动，结合B的转化率的变化可以判断出上述反应的特点，即：正反应方向为气体体积减小、放热反应，由于A与C的反应系数相等，A必为气体C必为固体，否则压强变化将对本反应无影响。
答案：C
例4、在一个固定体积的密闭容器中，放入3LX（气）和2LY（气），在一定条件下发生下列反应
4X(气)＋3Y(气)2Q(气)＋nR(气),达到平衡后，容器内温度不变，混合气体的压强比原来增加5％，X的浓度减少1/3，则该反应方程式中的n值是
A、3B、4C、5D、6
分析：通过X的浓度变化，可以知道化学平衡移动的方向，结合压强的变化可以判断出建立平衡前后气体物质的量的变化趋势应当是增大的，因而选择出答案。
答案：D
例5、在密闭容器中，下列可逆反应达到平衡后，升高温度可以使混合气体平均分子量减小的是
A、H2（气）＋Br2（气）=2HBr（气）+Q
B、N2（气）+3H2（气）=2NH3（气）+Q
C、N2O4=2NO2
D、4NH3（气）+5O2（气）=4NO（气）+6H2O（气）+Q
分析：根据质量守恒定律，反应前后质量不变，由于上述反应参加者均是气体，平均分子量的减小是由于气体物质的量增大。升高温度化学平衡应向吸热反应方向移动。应选择吸热方向也是体积增加方向的答案。
答案：B、C
三、其它因素与平衡
例6、在密闭容器中进行H2（气）＋Br2（气）=2HBr（气）＋Q反应达到平衡后，欲使颜色加深，应采取的措施是
A、升温B、降温C、增压D、减压
分析：要想使容器内气体的颜色加深，就需要加大Br2的浓度，加大Br2浓度的方法结合选项有两种，1、利用平衡移动原理升高温度反应向吸热的方向移动，Br2浓度增大，颜色加深；2、减小容器的体积即加大容器的压强，本反应由于反应前后系数相等，压强变化不会带来平衡的移动，但体积减小，Br2浓度增大，颜色加深。
答案：A、C
例7、在N2O4=2NO2平衡体系中，增大N2O4的浓度，则NO2和N2O4的物质的量比值，应：
A、增大B、减小C、不变D、可能增大也可能减小
分析：在判断比值的变化时，不仅要注意化学平衡移动的方向，还要将反应容器的特点纳入分析的范围。若上述反应是在一个定容容器中进行的反应，加入N2O4后达到新的平衡状态，新的平衡状态与原平衡状态相比压强应当增大，压强增大将不利于N2O4的分解，进而选定B答案。问题是否到此为止呢？若上述反应是在一个恒压容器中进行的反应，加入N2O4后达到新的平衡状态，新的平衡状态与原平衡状态相比压强相同，恒压容器中只要加入的物质物质的量之比不变，新的平衡状态与原平衡状态相同，进而选定C答案。
答案：B或C
【能力训练】
8、已建立化学平衡的某可逆反应，当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时，下列有关叙述正确是
(1)生成物的质量分数一定增加(2)生成物的产量一定增大
(3)反应物的转化率一定增大(4)反应物的浓度一定降低
(5)正反应速率一定大于逆反应速率(6)使用了合适的催化剂
A、(1)(2)B、(2)(5)C、(3)(5)D、(4)(6)
9、在容积相同的A、B两个密闭容器中，分别充入2molSO2和1molO2，使它们在相同的温度下发生反应：2SO2＋O2=2SO3，并达到平衡。在反应过程中，若A容器保持体积不变，B容器保持压强不变，当A中的SO2的转化率为25％时，则B容器中SO2的转化率应是
A、25％B、>25％C、<25%D、12.5%
11、在容积相同的两个密闭容器中A和B保持温度为423K，若同时向AB中加入amol及bmol的HI气体，且a>b，待反应：2HI（气）=H2（气）＋I2（气），达到平衡时，下列说法正确的是
A、从反应开始到达到平衡，所需时间tA>tB
B、平衡时I2的浓度[I2]A＝[I2]B
C、平衡时I2蒸气在混合气体中的体积分数A容器中的大于B容器
D、HI的分解率aA＝aB
12、一定混合气体在密闭容器中发生下列反应：mA(气)＋nB（气）=pC(气)，达到平衡后，于温度一定时，将气体体积缩小到原来的1/2，当达到新的平衡时，C的浓度为原来的1.9倍，若压缩过程中保持温度不变，则下列说法中正确的是
A、m+n>pB、A的转化率降低C、平衡向逆反应方向移动
D、C的体积分数增加
13、在一个活塞式的反应容器中，通入2molSO2和1molO2，于500℃下发生化合反应并达到平衡，在保持恒温、恒压的条件下，再通入通入2molSO2和1molO2，下列叙述的内容完全正确的是
A、V正增大，V逆减小，平衡向正反应方向移动，SO3的百分含量增加
B、V正增大，V逆不变，平衡向正反应方向移动，SO3的百分含量增加
C、V正增大，V逆增大，平衡向正反应方向移动，SO3的百分含量增加
D、开始时V正增大，V逆减小，平衡向正反应方向移动；随后又逐渐恢复到原反应速率和原平衡状态，SO3的百分含量保持不变
14、在一真空恒容容器中盛有1molPCl5,加热到200℃时发生如下反应，
PCl5（气）=PCl3（气）＋Cl2（气），反应达到平衡时，PCl5所占体积分数为m%,若在同一容器同一温度下，最初投入的是2molPCl5，反应达平衡后PCl5所占体积分数为n%，则m与n的关系正确的是
A、m>nB、m15、在密闭容器中进行如下反应：N2＋3H2=2NH3＋Q，若将平衡体系中各物质的浓度都增加到原来的2倍，则产生的结果是
(1)平衡不发生移动(2)平衡沿着正反应方向移动
(3)平衡沿着逆反应方向移动(4)NH3的质量分数增加
(5)正逆反应速率都增大
A、(1)(5)B、(1)(2)(5)C、(3)(5)D、(2)(4)(5)
16、某温度下，反应N2O42NO2－Q在密闭容器中达到平衡，下列说法不正确的是
A、体积减小时将使反应速率增大
B、体积不变时加入少许NO2，将使正反应速率减小
C、体积不变时加入少许N2O4，再达到平衡时颜色变深
D、体积不变时升高温度，再达到平衡时颜色变深
【答案及提示】
8、C化学平衡向正反应方向移动可采取的措施有增大反应物的浓度，这样将降低反应物的转化率；可以降低生成物的浓度，这样生成物的质量分数降低。
9、B由于A、B两个密闭容器体积相同，反应开始前它们的压强相等，2SO2＋O22SO3是体积减小的反应，达到平衡后B中的压强大于A，压强对该平衡正向移动有利。
10、A、D催化剂只影响反应速率变化，对浓度无影响。
11、A、B容器A中反应物浓度大于容器B，A中反应速率快所需时间短。
2HI（气）=H2（气）＋I2（气）反应前后气体物质的量不变，压强的不同对HI的分解率不会造成不同的影响。
12、B、C体积减小为原来的一半，若平衡不发生移动C的浓度将为原来的两倍，根据题目条件可知平衡向逆反应方向移动。Ｓ
13、D活塞式容器就是恒压容器。
14、B分析本题前后出现两个平衡状态的相同点：体积相同、温度相同；不同点：因为本反应正反应方向是体积增大的方向，且反应初始时投入的PCl5物质的量不同，反应达平衡后容器内压强不同。反应达平衡过程中压强越大平衡越不易向正反应方向移动。
15、C
16、A解题的关键是与反应有关的各物质浓度将如何变化。
§11 化学实验（五）化学实验推理与设计
【内容综述】
本期重点讲解化学实验推理题的思路和方法，怎样可以通过认真的掌握基础知识培养思维的合理性和敏捷性，可以从容的面对高考和竞赛，达到动脑，动手的训练目的。
【要点讲解】
一．解化学实验推理题的基本思路和方法
方法一：根据图示顺推，顺藤摸瓜法
例1．如右图所示，已知A是一种黑色的粉末，B是紫红色物质，C溶液呈蓝色，E能够与乙醛发生反应生成F，还能够与葡萄糖溶液反应产生绛蓝色的溶液，按图推断A、B、C、D、E、F各为什么物质写出相应的化学反应方程式。
分析：此题认真读题后，可以找到突破口，顺题意A是黑色的物质，在所学的物质中黑色的有很多，但是CO的作用下生成的B为紫红色，既可以确定B是金属铜，A为氧化铜，E则是氢氧化铜在加热的条件下生成黑色的氧化铜，顺着题意和图示，认真的回忆所做过的实验，就能将这类题型解决。
答案：A.CuOB.CuC.CuSO4D.CuCl2E.Cu(OH)2F.Cu
方法三：根据特性和现象，跟踪追击
例3．现有A、B、C、D、E、F六瓶未知溶液，它们是：NaCO3、BaC2l、KI、Ca(NO3)2、AgNO3和稀H2SO4，将瓶内溶液各取少许进行两两混合实验，其结果如图，其中表示沉定，表示生成气体，-表示无明显现象，若混合后微溶也用-表示请写出A、B、C、D、E、F的分子式。
分析：图中最典型的、与众不同的特征，就是C和E有气体生成，由此可以判断C和E两种物质是、，如何确定C和E的下一步的反应现象，依次一步接一步的追踪下去，结果自然产生。
答案：A.KIB.BaCl2C.Na2CO3D.AgNO3E.F.Ca(NO3)2
二．组装仪器的思维训练
组装仪器的内容是化学竞赛和高考中的比较难的题型，如果能够抓住解此题的思维训练，在考试中就能够有很强的应变能力。
解此类题型的特点
根据实验的基本操作，按照组成成套仪器程序，根据具体要求，注重平时的操作练习就能够顺利的完成此类题型。
组装仪器或设计实验的思维顺序
这类组装仪器的习题一般由五部分组成：气体的发生装置、气体的净化装置、性质的检验装置、合成新物质的装置、尾气吸收装置。在安装仪器时一般从左向右连接，从下向上的顺序，具体操作是：气体发生气体净化性质检验尾气吸收。在完成实验后应该是拆卸仪器，其顺序与安装正好相反。
例1．实验室用加热浓硫酸和甲酸混合制取一氧化碳，现用一氧化碳在加热的条件下还原氧化铁粉末制取铁的实验，用到的下列仪器、药品。图中A、B、C、D、E、F、G、H虚线部分表示玻璃管的接口。歪曲和伸长的部分未画出。请根据要求回答下问题：
（1）实验时，各仪器装置从左向右的连接顺序（以序号表示）_______________。
（2）装置f中接口E的接口______连接；装置b中接口B应该接__________。
（3）实验开始时应该先点燃装置__________中的酒精灯，再点燃装置___________，最后点燃装置________中的酒精灯。实验结束后应该先熄灭_______中的酒精灯。
分析：此题的难点是由于制取的气体有很强的污染，所以必须考虑尾气的处理，应该应用点燃的方法，三处用点燃先点燃哪一个是此题的难点，由于是先制气，所以应该先点燃e装置的酒精灯，由于已经制取出一氧化碳的气体要经过点燃而防止污染，所以，第二个点燃的是d装置。此题考察的是思维的清晰程度和思维的敏捷性。
答案：（1）Cfabd（2）E-D，B-H（3）edaa
例2。在常温下为无色液体，它极易溶于水。金属Sn的熔点为，利用图所示装置设计一个实验，在干燥的系统中熔化的金属Sn与直接作用制无水。
（1）连接上述装置的正确顺序是______接______、_______接_______、______接______、______接______、接______。
（2）装置乙的作用是________，装置丁的作用_________。
（3）冷凝管的冷凝作用是________，冷凝水的流向是____________。
（4）若遇到水强烈的水解，其产物之一为，其的水解的化学方程式为-
（5）若将置于空气中，可以看到的现象_________________。
（6）为了防止污染，在装置的最后应__________________。
分析：根据题意的要求制取，题中的信息是很重要的。因为它遇到水会强烈的水解所以在制备时必须是干燥的环境，要将氯气中的水除干净，才能够将制备出来。
另外在读题时应该把题意的信息读出，水解的产物是，其余的产物就应该是氯化氢反应方程式自然的就写出。
答案：
（1）乙-已-甲-丁-丙-戊
（2）制备氯气；吸收水起干燥的作用。
（3）将气态的冷凝成为液体；从Q流入，从P流出。
（4）
（5）可以看到烟雾（HCl遇有雾，是固体小颗粒散发到气中是烟）
（6）应该注意尾气的吸收，应该用碱性溶液吸收。
【能力训练】
1．图5-6是一套气体性质的实验装置，向装置中缓慢的通人气体X，若关闭活塞K，则品红溶液无变化，而澄清的石灰水变浑浊；若打开活塞K，则品红溶液退色，根据此装置判断气体X和洗气瓶内的液体Y可能是（）
A．X：Y：
B．X：Y：饱和溶液
C．X：Y：
D．X：Y：饱和溶液
2．水蒸气通过灼热的煤所产生的混合气，其主要成分是CO、和水蒸气，请用5-7图设计一个实验，以确定以上的混合气中的C、。
（1）应选用的装置（填写数字）______________________。
（2）连接上述装置的正确的顺序（填写字母）_______________________。
（3）确定混合气中混有的实验现象是________________________。
3．试用图5-8的装置设计一个实验，以验证反应所产生的各种产物，这些装置的连接顺序（接气流方向）是___________________.。
（1）实验时可以观察装置①中A瓶的溶液褪色，C的溶液不退色，A瓶溶液的作用是________,B瓶溶液的作用是_________C瓶的溶液作用是________。
（2）装置②中所加入的固体药品是_________可以验证的产物是________，确定装置②在整套装置的位置理由是______________。
（3）装置③中所放置的溶液是_________________，可以验证的产物是____________。
4．实验室通过甲、乙装置5-9，使干燥的氨气和氧化铜反应来获得较纯静的铜和氮气（允许含有少量的水蒸气）。
（1）如果氨气的流向从左到右，则装置的连接顺序是_________________。其中丙、丁两装置相互连接时，气体应该从_______口进入丙装置，从______口进入丁装置（填写字母）。
（2）反应进行一段时间后，可观察到戊装置U型管内干燥的红色石蕊试纸变为蓝色这证明反应过程有_____________生成。
（3）若集气瓶甲中收集的气体是而不是NO时，鉴定的方法是___________。
（4）乙装置的作用是________________。
（5）丁装置的作用是________________。
[答案]
1．BD
2．（1）①②③④⑥（2）H、G、E、F、A、B、C、D、J、K（3）黑色的氧化铜变为红色，无色的硫酸铜变蓝色；因为氢气通人灼热的氧化铜后生成了铜和水蒸气，水蒸气使无水硫酸变为蓝色。
3．④②①③（1）验证产物气流中有；将产物气流中的全部氧化吸收；确定气流中已经被B瓶溶液全部吸收。（2）无水硫酸铜，水蒸气，，由于产物气流通过①③时会带出水气。所以②必须在①③之前。（3）澄清的石灰水、二氧化碳。
4．（1）己、丙、戊、丁、甲，A、C（2）（3）移出水面打开瓶口玻璃片，如有棕红色气体则是，若无棕红色则是。（4）（5）除去中的少量的
§12 环境、资源及化工生产
[内容综述]
本期主要讲解在新情景试题的解答中，怎样将元素化合物知识与新信息有机结合，进行知识重组与迁移。理论联系实际，贴近生活，是顺应素质教育的要求，也是近年这类试题在高考中考查力度增大的原因。
[要点讲解]
一、新情景题目的信息分析与迁移
新情景题目的解答过程可分三步：（1）从题设情景中提取出对解题有用的关键词语、原理及新信息。（2）将关键词语及有用信息与已有知识加以联想、类比，弄清信息的内涵及用意。（3）正向或逆向思维迁移到所求问题中，得出答案。
例1．正电子，反质子等都属于反粒子，它们跟普通电子、质子的质量、电量等相等，而电性相反，科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质反物质。1998年，欧洲和美国的科研机构先后宣布，他们分别制造出9个和7个反氢原子，这是人类探索反物质的一大进步，你推测反氢原子的结构是（）
A.由1个带正电荷的质子与1个带负电荷的电子构成
B.电1个带负电荷的质子与1个带正电荷的电子构成
C.由1个不带电荷的中子与1个带负电荷的电子构成
D.由1个带负电荷的质子与1个带负电荷的电子构成
[分析]：由题给信息可知，反粒子跟普通粒子的质量和电量相等，但电性相反，因此反氢原子应由正电子和反质子构成，答案B正确。
例2、在有机化学工业中常用的一种钠盐是，即氢硼化钠，它不能与水和酸共存。（1）将其投入水中可生成偏硼酸钠和氢气，写出该反应的化学方程式。反应中的还原剂是哪种物质？每摩反应时转移多少摩电子？（2）若将投入酸溶液中其反应率与其放入水中相比，应快还是慢？为什么？（3）还用于将含的碱性废液中回收黄金，试配平其离子方程式。
[分析]：首先由信息中各元素价态观察而氢只能是。为2个电子绕着仅一个质子运转的结构，原子的半径会相应较大，对电子的本缚能力小，而易失电子为强还原性。而偏硼酸钠可与偏铝酸钠进行类比联想，因此不难分析出：与反应时与水中结合为每生成时转移1mol电子，而还原剂中有4mol，因此转移4mol电子。（2）问中反应速率的快慢是由溶液中的浓度决定的，投入酸中，浓度的大，反应会加快。（3）中还原金属离子时可用原子守恒与电荷守恒为思路进行配平（注意4mol），因反应在碱性溶液中进行，因此反应物中要补入离子。
答案：
例3、硫代硫酸钠可看成结构为，
它能使已显影的照相底片中未成光的溶解为无色络合物而除去，所以它是常用的定影剂。若要从用过多次的定影液中回收银，可向其中加入，立即产生黑色沉淀，然后将与铁屑共热便可得到银，试分析下列叙述正确的是（）
A、的溶解度比的小
B、溶解可用为水的脱氯剂
C、将还原为
D、溶解给与铁铵矾即溶液共存。
[分析]：由题目信息可知：可与结合生成络合物，且中两个硫原子的化合价分别为。溶液中的反应，尤其是复分解反应的结果总是出现溶液中某种离子浓度的降低，所以会发生可溶物向微络物转化，微络物向难溶物转化，难溶物向更难溶物转化的现象，溶于溶液也意味着由络离子向溶液提供的浓度比难溶的提供的更少，而又比提供的浓度更加少。因此A正确C错误，又知中有相当于的组成，脱氯即是与发生氧化还原反应，而中有相当于的组成，也可与之发生氧化还原反应，因此B正确D错误。
二、元素化合物知识与环境、资源、生产、生活实际的联系。
随着教育改革，把书本知识与社会、生产、生活紧密结合并以其为载体，把学科知识溶入社会、生活中去，从而考查学生科学方法和创新精神，以及应用书本知识的能力，已成为热门题型，这类题型特点是取材于课本某些知识原型，加以变形或知识迁移，只要解答时能从题意中找出隐含的知识原型——课本中的基础知识或某个性质或方法，然后加以迁移或思维加工就可顺利解答。
例6、铬的+6价化合物对人体有毒而+3价氢氧化物无毒。某工业的含的酸性废水采用如下处理方法：往工业废水中加入适量食盐，以铁为电极通直流电电解，经过一段时间有氢氧化物沉淀生成，废水可符合排放标准，试简要回答对含铬废水进行电解除铬的化学原理并写出相应的电极反应式，离子方程式。
[分析]：中有毒，而经以铁电极电解后转化为+3价的铬氢氧化物，从价态变化可知，是利用了的氧化性，而还原剂是谁呢？题目中为什么要用铁做电极，而不用石墨做电极，则废水中的酸性又是怎样被降低的？结合课本知识：具有还原性，而电解时，铁做阳极可失电子成为，从而提供了还原剂。进而在酸性条件下与发生氧化还原反应生成和。由于阴极反应是溶液中得电子产生，从而使水的电离平衡发生移动，溶液中浓度增大，废水酸度下降。进而形成的沉淀使废水达排放标准。
若用石墨电极代替铁电极，则没有生成，无法使还原为。另外由于废水中虽含、，但仍是极稀溶液，加入适量食盐是为了增大溶液中离子浓度，提高溶液导电性、缩短电解除铬的时间。
[能力训练]
1．二英一般由农药杂质和垃圾焚烧产生，毒性极强且无任何用途，有“世纪之毒”之称，一般经由食物链进入人体，不易分解排出。它含氯等结构，能耐热至，防治二英的最佳途径是（）
A、高温焚烧垃圾B、将垃圾低温干馏
C、禁止使用农药D、远离垃圾焚烧厂
2．常见的大气污染物分为一次污染物，二次污染物，二次污染物是排入环境中的一次污染物理，化学因素或微生物的作用下发生变化所生成的新污染物。在①②NO③④⑤CO⑥，其中能导致二次污染的是（）
A、②③④B、②④C、①②③④D、全部
3．为了降低硫的氧化物造成的空气污染，一种方法是在含硫燃料如煤中加入生石灰，这种方法称为“钙基固硫”，采用这种方法在燃烧过程中的“固硫”反应为（）
（1）（2）
（3）（4）
A、只有（1）B、（2）和（3）C、（3）和（4）D、（1）（2）（3）（4）
4．现在大量使用的塑料所装袋，以及一次性餐具，多是聚苯乙烯塑料，因其难以分解而被称为“白色污染”。现治理方法是改用降解塑料。该塑料在乳酸菌作用下迅速分解为无毒物质，下列有关降解塑料叙述正确的是（）
A、降低塑料是一种纯净物B、其分子量为72
C、经加聚反应生成D、其单体是
5.1998年美国科学家合成出具用极强爆炸性的“”对其结构尚不清楚，只知“”实际是带正电荷的分子碎片。若“”的空间结构呈V形对称，5个氮原子最外层都达8电子结构，且含2个N三N，将其视为则n值为________,“”的电子式为__________。
6.三聚磷酸钠常用做洗衣粉及洗涤剂中添加剂，它可使硬水中形含络合物而使洗衣物不怕硬水，有助洗涤。但洗涤废水排入水域，会引起富营养化促进藻类大量滋生，使水体因缺氧变黑变臭。
（1）目前高效洗衣粉中已不用三聚（或多聚）磷酸钠，而用某种IVA元素的含氧酸钠盐代替，其在PH下降时有胶凝作用，也可使不干扰洗涤且软化硬水，这种新型添加剂的化学式是_______,
(2)设多聚磷酸中有n个磷原子,试写出由几个分子脱水生成多聚磷酸的化学方程式。
（3）若某种藻类的元素质量分类为C：35.8%O:49.5%H:7.37%N:6.31%P:0.87%
且其中相对含1个磷原子，则①该藻类的最简式为_______,②该藻类被氧气汽化完全时的化学方程式。
（4）设有平均水深20m，面积的某湖泊。若每天排入含的废水1000Kg，则原含氧量为的该湖泊中的溶氧，在多少天后将被耗尽？
[答案与提示]
A有机物不耐高温
2．C在漂尘或氮的氧化物作用下被氧化为污染更严重的；NO被氧化为，与水生成和NO，与水生成有污染的HclHClO。CO常温不与其它物质反应，属空气中已有成分不算污染物。
3．C“固硫”是将转化为稳定的含硫化合物
4．D降解塑料是以α一羟基丙酸为单体缩聚而成的高分子。
§13 基本解题思路的综合运用
[专题讲解]
计算大题通常具有两个特点：第一，综合性。一个试题往往涉及多种解题思路。第二，灵活性。这类试题在很多情况下难以从已知条件直接求得最终结果，需要灵活运用基本理论和基础知识，对试题进行全面分析，再从基本解题思路找出解题的突破口和解题途径，然后逐步求解。
基本解题思路是以化学基本概念，基础理论，以及元素及其化合物的基本性质为依托的。化学计算基本解题思路的综合应用，正是提高应用以上各方面知识进行逻辑思维、推理判断以及分析综合能力的有效途径。
［专题测试1］
实验室需要一些纯净的氯化钾，现有的氯化钾中含有少量的KI，K2SO4和NH4Cl，按照下列实验方案提纯氯化钾，并计算不纯氯化钾样品中各组分的百分含量。
（1）固体加热时反应的化学方程式为；应在中加热。
（2）不纯样品中KI的百分含量（表示式）。
[试题详解]
这是一道化学实验与化学计算相结合的试题。题中涉及三个化学反应：
这三个化学反应，隐含在整套实验方案之中。给出的四种混合物的质量Wg、W1g、W2g、W3g，均以字母形式出现进一步增加了题目的难度。
该题信息量多，整题的思考容量大，能力要求较高。对于这种较复杂的计算题，要从已知条件入手，抓住给出条件的特点，展开思考。该题的特点是——实验方案。根据实验方案的四个步骤，将W、W1、W2、W3以及其所包含的物质，有序排列成表，比较其质量关系，从而提出相应的关系式，解之。
由题意列表
WW1W2W3
KClKClKCl
KIKIKCl[注②]
K2SO4K2SO4——BaSO4——2KCl[注①]
固体加热时反应的化学方程式：，应在坩锅中加热。
从[注①]中提出关系式：
设：原混合物中K2SO4质量为x；KI质量为z。
生成物中BaSO4沉淀的质量为y。
K2SO4——BaSO4——2KCl
174g233g149g
xW2gy
则
从[注②]中，比较推理得出关系式：
KI——△m(I-Cl)
166g127-35.5=91.5(g)
z
=
列比例求解166：z=91.5：
z=
不纯样品中KI的质量分数表示式：
KI%=
[专题测试2]
氢氧化镁难溶于水，但它所溶解的那一部分则在溶液中完全电离。t℃时，饱和氢氧化镁溶液的pH=11，若不考虑KW值的变化，则该温度下氢氧化镁的溶解度是：。（溶液的密度1.0g·cm-3）
[试题详解]
这是一道多个概念的组合题，它涉及溶液密度、物质溶解度、电解质溶液中离子浓度以及溶液pH值等。只有概念清楚，才能思路清晰。
本题使用了求KW、pH、s等计算公式以及相关量法提出关系式求解的解题思路。
已知条件中给出溶液的密度为1.0g·cm-3，正与水的密度1.0g·cm-3相等。两者相等就暗示了一个重要结论。即，溶液中溶解的Mg(OH)2量很少，在这里忽略不计，溶液质量与其中溶剂质量几乎相等。
由题意可知pH=11
则[H+]=１×１０－１１mol·L-1
又则
该溶液为饱和氢氧化镁溶液的质量：
0×1000=1000(g)
由于溶液中溶解的Mg(OH)2量很少，溶液质量与其中的溶剂质量几乎相等，即溶剂质量为1000g。
∴Mg(OH)2t℃时溶解度为
（g）
§14 计算中的另类思维
[内容综述]
本期主要是讲解在化学计算中的非常规思维问题。
这种思维可大大简化计算过程，加快解题速度，在近几年的高考试题中屡屡出现，同时在高三的化学竞赛中也频频亮相。
[要点讲解]
什么是化学计算中的另类思维
所谓另类思维即非常规性思维。在某些化学计算中可以不用常规的计算方法，而转换思维角度，另辟蹊径，则能找到更佳的解题方法。
例1．在一定温度下，将等物质的量A和B充入一密闭容器中，发生如下反应：A（气）+2B（气）===2C（气），反应达到平衡时，若A和B的物质的量之和与C相等，则此时A的转化率为（）
A．50%B．60%C．40%D．70%
常规思维：根据化学平衡的一般计算方法，设A、B、C三种物质的变化浓度分别为x、2x、2x，然后利用“A和B的物质的量之和与C相等”，列出方程式，解出A的变化浓度x，从而求出A的转化率。
另类思维：按非可逆反应考虑，设均为1mol的A、B，则只有0.5molA参加反应，转化率为50%，但由于是可逆反应，所以A的转化率应小于50%，选C。
例2．R2O8n-在一定条件下可以把Mn2+氧化成MnO4-，若反应后R2O8n-变为RO42-，又知反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为5:2，则n的值为（）
A．1B．2C．3D．4
常规思维：根据氧化还原反应中，得失电子数守恒的原则，2mol还原剂Mn2+氧化成MnO4-，失去电子的总数为10mol，那么5mol氧化剂R2O8n-变为RO42-，应得到电子为10mol，由此解出n值。
另类思维：由于氧化剂R2O8n-还原为RO42-，R2O8n-中R的化合价要降低，已知RO42-中的化合价为+6，所以R2O8n-中R的化合价>+6、且<+8，选B。
例3．相同温度压强下，1体积HCl和9体积H2O（气）组成的混合气体，经完全冷凝后，所得盐酸的质量百分比浓度为（）
A．10%B．18.4%C．4.9×10-4%D．80.2%
常规思维：根据阿伏加德罗定律，1体积HCl和9体积H2O（气）可以看作1molHCl和9molH2O（气），利用溶液中溶质的质量分数的计算公式来进行计算。
另类思维1：在发现了HCl和H2O的式量比约为2:1后，可将溶质的质量分数的计算，改换为的HCl分子个数比的计算。即：1/（1+4.5），估算得B。
另类思维要依据坚实的化学知识
另类思维强调的是思维换位，需要对思维对象的融会贯通的理解。下面几道例题的解法，是从数学的思维角度转换到概念的思维角度，因此必须以坚实的化学知识为基础，否则易繁琐或出现失误。
例4．向50mL18mol·L-1H2SO4溶液中加入足量的铜片并加热，充分反应后，被还原的H2SO4的物质的量是（）
A．小于0.45molB．0.45mol
C．在0.45mol和0.90mol之间D．大于0.90mol
一般思维：根据铜与浓硫酸反应的化学方程式：Cu+2H2SO4==CuSO4+SO2+
H2O，2molH2SO4中有1molH2SO4作氧化剂被还原，50mL18mol·L-1H2SO4溶液中有H2SO40.9mol，则被还原的H2SO4为0.45mol。但答案错误，是由于思维不到位。
另类思维：随着浓硫酸与铜反应的进行，溶液的浓度不断稀释，而稀硫酸不与铜反应。则被还原的H2SO4一定小于0.45mol。选A。
例5．密度为0.91g·cm-3的氨水，质量分数为25%，该氨水用等体积的水稀释后，所得溶液的质量分数为（）
A．等于12.5%B．大于12.5%
C．小于12.5%D．无法确定
常规思维：按100g氨水计算，其中NH3为25g。加水稀释后，NH3的质量
不变，利用稀释公式或溶质的质量分数公式来计算。如用溶质的质量分数公式，方法如下：氨水的体积为100g/0.91g·cm-3，与氨水等体积的水的质量为
1.00g·cm-3×100g/0.91g·cm-3，则稀释后的氨水中溶质的质量分数为
另类思维：可假设向氨水中加入等质量的水，溶质的质量分数等于25%的一半为12.5%。但由于氨水和水的密度不同，且rNH3[能力训练]
1．将Mg、Zn、Al三种金属的混合物与足量的稀H2SO4反应，生成标准状况
下的H22.8L，则原金属混合物三种金属物质的量之和是（）
A．0.125molB．0.10molC．0.15molD．0.20mol
2．与2.7gAl完全反应的稀HNO3最多溶解Fe的质量为（）
A．2.8gB．5.6gC．2.7gD．8.4g
3．某金属单质与一定浓度的HNO3反应，假定只有单一的还原产物，当参加反应
的单质与被还原的HNO3物质的量之比为2:1时，还原产物为（）
A．NO2B．NOC．N2OD．N2
4．在100g浓度为18mol·L-1密度为ρ（g/cm3）的浓硫酸中加入一定量的水稀释成9mol·L-1的硫酸，则加入水的体积为（）
A．小于100mLB．等于100mL
C．大于100mLD．等于100/ρ
5．在25℃时，硫酸铜的溶解度为Sg，把Sg无水硫酸铜粉末加入到（100+S）g饱和硫酸铜溶液中，得到一定量的蓝色晶体。若将此晶体溶解成饱和溶液，应加水
的质量为（）
A．（100+S）gB．100g
C．（100S9/25）gD．（100s16/25）g
6．现有乙酸、乙醛、甲酸甲酯、2-甲基-2-戊烯组成的混合物中氧的质量分数为15.3%，则氢的质量分数为（）
A．84.7%B．72.6%C．12.1%D．6.05%
7．某种H2和CO的混合气3.2g，其密度为相同条件下O2密度的1/2，将这种混合气充入一盛有足量Na2O2密闭容器中，再通入过量O2，并用电火花点燃使其充分反应，最后容器中固体的质量增加了（）
A．3.2gB．4.4gC．5.6gD．6.4g
8．将m1gZn加到m2g20%HCl溶液中，反应结果共放出nLH2（SPT），则被还原的HCl物质的量是（）
A．m1/65molB．5m2/36.5mol
C．m2/36.5molD．n/11.2mol
9．同温同压下，某烧瓶中充满O2时，称重为116g，当充满CO2气体时，称重为122g，若充满某气体时，称重为114g，则某气体的式量为（）
A．28B．60C．32D．44
10．FeO、Fe3O4、Fe2O3组成的混合物，测知Fe、O元素质量比为21∶8，则FeO、
Fe3O4、Fe2O3物质的量之比为（）
A．1∶1∶2B．2∶1∶1C．1∶3∶1D．1∶1∶1
11．CS2在氧气中燃烧生成CO2和SO2，今有0.228gCS2在448mLO2(标准状况)燃烧，充分反应后，混合气体在标准状况下的体积为（）
A．112mLB．224mLC．336mLD．448mL
12．同温同压下，两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满①NH3②NO2进行喷泉实验，经充分反应后，瓶内溶液的物质的量浓度为（）
A．①>②B．①<②C．①=②D．不能确定
★13．甲、乙两个电解池均以铂为电极，且互相串联，甲池盛有AgNO3溶液，乙池中盛有一定量的某盐溶液，通电一段时间后，测得甲池电极质量增加2.16g，乙池电极上析出0.24g金属，则乙池中的溶质可能是（）
A．CuSO4B．MgSO4C．Al（NO3）3D．Na2SO4
[答案和提示]
1．BH2为0.125mol，金属的物质的量必小于0.125mol。
2．D由于Fe3+还要溶Fe，所以Fe的物质的量一定大于0.1mol。
3．C不论是几价金属，由于它的物质的量为偶数，所以失电子总数一定为偶
数，则硝酸中+5价N得电子总数也应为偶数，但硝酸的物质的量是奇数，那么N由+5价需降为奇数价，得电子总数才会为偶数。
4．A物质的量浓度大的硫酸，其密度大，物质的量浓度小的硫酸，其密度小，
但都会大于水的密度。
5．B其实就是把Sg无水CuSO4直接加水配成饱和溶液。
6．C乙酸、乙醛、甲酸甲酯、2-甲基-2-戊烯的分子中C、H的个数比均为1:2，其质量比为6:1。
7．ANa2O2与H2O反应生成NaOH，与CO2反应生成Na2CO3，从关系式
Na2O2→2NaOH、Na2O2→Na2CO3，可发现固体增加的质量即为H2和CO的质量。
8．D只有含n的选项是正确的。
9．A该气体的式量一定比O2和CO2小。
10．CD根据Fe、O元素的质量比，得出Fe、O的原子个数比为3:4，所以只要FeO、Fe2O3的物质的量之比为1:1即可。
11．D反应前后气体体积不变。
12．C由于气体的体积与溶液的体积相同，在标准状况下，所得溶液的物质的量浓度是一个定值。
13．A只有Cu2+参加电解反应生成Cu
§15 溶液
【内容综述】
本期主要介绍如何运用溶液、溶解度、物质的量浓度和溶质的质量分数等基本概念和公式解答问题。
溶液的概念和相关的计算题目在历年高考试题和化学竞赛中均占有一定比例，常见的题型包括“混合溶液的计算”“难溶物质在水溶液中的溶度及计算”“求溶解度”等。
【要点讲解】
1．建立对溶解度、溶质的质量分数，物质的量浓度及其相互关系的，清晰的概念。掌握：溶解度的特定条件（饱和溶液、温度一定，100g溶剂），根据密度、进行同一溶液的质量分数和物质的量浓度的换算。
2．理解一定温度下难溶物质在水中达到溶解平衡时，其阴阳离子浓度之积为一常数。
例1．将30℃时物质A的溶液136g分成两等份，何其中一份中加入10gA，结果只溶解2g就不再溶解；将另一份溶液降温至0℃，析出A5.5g，此时溶质的质量分数为20%，A在
30℃时的溶解度为
（A）20g（B）30g（C）40g（D）50g
分析：由降温析晶后溶质的质量分数，求出每份原溶液中溶质的质量，（设为Xg）
X=18
每份原溶液中含水
根据每份原溶液可再溶解2g溶质即饱和，求30℃的溶解度：
选项C正确
例2．某温度下溶解度为a克，若用b克水溶解过氧化钠而得该温度下的饱和溶液，需加入的质量是
（A）克（B）克（C）克（D）克
分析：分别求出Xg溶于bg水后所得的质量和溶液的质量
～2～
788016
X
的质量：
溶液的质量：
加水配得的饱和溶液中，溶质与溶液的质量比与同温度下饱和溶液相同。
答案：B正确。
例3．时的溶解度为克/100克水，时溶解度为克/100克水。现将a克时的饱和溶液降温至，则溶液中的溶质质量会变为
（A）克（B）克（C）克（D）克
分析：将问题的解答分解为以下步骤
（1）ag的饱和溶液中含溶剂：
（2）根据100g水在时，最多溶解g溶质，则水，能溶解溶质。
即降温后溶液中溶质的质量为：
答案：D正确。
例4．标准状况下由NO、、组成的混合气体充满于一个烧瓶中，将烧瓶倒立于水槽里则水全充满，设若无气体溢出也无溶质扩散于烧瓶外的水槽里，烧瓶内溶液的物质的量浓度范围正确的是（设M为物质的量浓度）
（A）O（C）1/28分析：由烧瓶倒立于水槽中水全充满瓶，可判断混合气存在的体积关系及生成的量
前者使烧瓶内溶液物质的量浓度为：
后者使烧瓶内溶液物质的量浓度为：
当烧瓶内为三种气体的混合气时，其浓度应介于以上二者之间
答案：B正确。
例5．将质量分数为a%的与质量分数为b%的（a≠b）等质量混合，所得混合液物质的量浓度为；以上两种等体积混合，所得混合液物质的量浓度为，则与关系正确的是
（A）=（B）>（C）<（D）不能比较
分析：不同浓度的等质量混合时，混合液的质量增加到2倍，所含溶质为；质量分数为两份的平均值，即。
不同浓度的等体积混合时，由于浓度较大的密度也较大，混合液中浓的质量大于稀的质量，其溶质的质量分数必大于二者的平均值，因此，物质的量浓度应为<。
例6．已知t℃时，某物质的不饱和溶液ag中含溶质mg。若溶液蒸发bg水并恢复到t℃时，析出溶质；若原溶液蒸发cg水并恢复到t℃时，则析出溶度。用S表示该物质在t℃时的溶解度，下式中正确的是
（A）（B）
（C）（D）
分析：思路一：根据公式：，且条件为饱和溶液，一一观察本题的四个选项。
A．分母（a-m）为不饱和溶液中的溶剂
B．分母C为不饱和溶液→饱和溶液→析出晶体，蒸发的全部溶剂。
D．分母（a-b）为饱和溶液的质量
以上三个选项均不符合溶解度公式，淘汰。
思路二：根据（b-c）即为饱和溶液的溶剂的差值，为饱和溶液的溶质的差值，用两者的比值可求出溶解度，即C正确。
例7．氢氧化钙20℃时，每100g水仅溶解0.17g。
（1）在20℃将100g水中加入7.4g固体，求溶液中的物质的量浓度（密度为）。
（2）在上述的混合物液体中需加入几mL0.10mol的溶液，才能使的浓度降至？
（3）已知20℃时在水里达到溶解平衡时，其离子浓度之积为一常数，即。在时可以视为沉淀完全。在前述（1）溶液中要使沉淀完全，求应加入0.10mol。溶液的最小体积。
分析：（1）20℃时，100g水中最多溶解0.17g中不溶解部分不计算
（2）与溶液在生成沉淀，使在水中的溶解平衡正向移动，因此，加入使不溶解的大部分转化为沉淀，剩余的浓度为0.01mol/L
设：加入体积为X
X=0.90L=900mL
（3）根据离子积常数，为使，溶液中因此，加入溶液除了把全部转化为外，还要满足溶液中。
设：最少加入溶液第四章 化学史话
§1 C60的发现
除金刚石、石墨外，近年来，科学家们又发现了一些以新的单质形态存在的碳，其中比较重要的是1985年发现的C60。C60是一种由60个碳原子构成的分子，形似足球。目前，人们对C60的研究已经取得了很大的进展，将C60应用于超导体、材料科学等领域的探索正在不断地深入。我国在这方面的研究也取得了重大的成果，如北京大学和中国科学院物理所合作，已成功地研制出了金属掺杂C60的超导体。可以说，C60的发现，对于碳化学甚至整个化学领域的研究具有非常重要的意义。
C60结构示意图
§2 "钡餐"
硫酸钡中的钡是重金属元素，X射线对它的穿透能力较差。利用这一性质，医疗上用高致密度的医用硫酸钡（俗称"钡餐"）作为消化系统的X射线造影剂进行内腔比衬检查。检查前，由病人吞服调好的硫酸钡，作X射线检查时，可以明显地显示出硫酸钡在消化系统的分布情况，据此，医生就可作出相应的病理判断。
§3 Ｘ射线和放射性的发现
一、Ｘ射线的发现
Ｘ射线是１８９５年德国物理学家伦琴（RontgenW.K.1845-1923）发现的。１８９５年１１月８日晚，伦琴为了进一步研究阴极射线的性质，他用黑色薄纸板把一个克鲁克斯管严密地套封起来，在完全暗的室内做实验。在接上高压电流进行实验中，他意外地发现在放电管一米以外的一个荧光屏（涂有荧光物质铂氰化钡的纸屏）上发生亮的光辉。一切断电源，荧光就立即消失。这个现象使他非常惊奇，于是全神贯注地重复做实验。他发现即使在跷仪器二米处，屏上仍有荧光出现。伦琴确信，这个新奇现象不是阴极射线造成的，因为实验已证明阴极射线只能在空气中进行几厘米，而且不能透过玻璃管。他决定继续对这个新发现进行全面检验。一连六个星期都在实验里废寝忘食地工作着。经过反复实验，他确信发现了一种过去未被人们所知的具有许多特性的新射线。这种射线的本质一时还不清楚，所以他取名为"Ｘ射线"（后来科学界称之为伦琴射线）。他在１２月下旬写的论文中说明了初步发现的Ｘ射线的如下性质：（１）阴极射线打在固体表面上便会产生Ｘ射线；固体元素越重，产生的Ｘ射线越强。（２）Ｘ射线是直线传播的，在通过棱镜时不发生反射和折射，不被透镜聚焦。（３）与阴极射线不同，不能借助磁体（即使磁场很强）使Ｘ射线发生任何偏转。（４）Ｘ射线能使荧光物质发出荧光。（５）它能使照相底片感光，而且很敏感。（６）Ｘ射线具有很强的贯穿能力，比阴极射线强得多。它可以穿透射线具有很强的贯穿能力，比阴极射线强得多。它可以穿透千页的书，二、三厘米厚的木板，几厘米的硬橡皮等。１５毫米厚的铝板，不太厚的铜板、银板、金板、铂板和铅板的背后，都可以辨别荧光。只有铅等少数物质对它有较强的吸收作用，对１．５毫米厚的铅板它实际上不能透过。伦琴一次检验铅对Ｘ射线的吸收能力时，意外地看到了他自己拿铅片的手的骨髂轮廓。于是他请他的夫人把手放在用黑纸包严的照相底片上，用Ｘ射线照射，底片显影后，看到伦琴夫人的手骨像，手指上的结婚戒指也非常清晰，这成了一张有历史意义的照片。
１８９６年元旦，伦琴将他的论文和第一批Ｘ射线照片复制件分送给一些著名物理学家。几天之后，这个发现就传遍了全世界，在公众中引起轰动。其传播之迅速，反应之强烈，在科学史上是罕见的。Ｘ射线很快就被应用于医学和金属探伤等领域，从而创立了Ｘ射线学。Ｘ射线究竟是一种电磁波，还是一种粒子流，曾经争论许多年。直到１９１２年德国物理学家劳厄和他的助手发现Ｘ射线通过晶体后产生衍射现象，才证明它是一种波长很短的电磁波。
Ｘ射线的发现具有十分重大的意义，它是１９世纪末２０世纪初发生的物理学革命的开端。它的发现对于化学的发展也有重要意义：１９１３年，根据对各种元素的特征Ｘ射线光谱的研究发现的莫斯莱定律，确定了元素的原子序数等于核电荷数，这对元素周期律的发展和原子结构理论的建立起了重要作用。以Ｘ射线晶体衍射现象为基础建立起来的Ｘ射线晶体学，是现代结构化学的基石之一。
伦琴由于发现Ｘ射线，于１９０１年成为第一个诺贝尔物理学奖获得者。伦琴作出这个重大发现并非由于偶然的幸运。他的广博深厚的科学素养，周密敏锐的观察能力，顽强探索的科学精神和严谨细致的实验工作，使他具有高瞻远瞩的科学远见，能迅速地揭示出并捕捉住前人所未注意的有重要价值的新现象，紧紧抓住这种现象进行深入研究，终于取得成功。
二、天然放射线的发现
１８９６年法国著名数学家和物理学家彭加勒（Poincare,H.1854-1912）注意到Ｘ射线是从受阴极射线轰击而发出荧光的玻璃管壁上产生的。他提出是不是所有能强烈地发荧光和磷光的物质都能发射出Ｘ射线。法国物理学家亨利·贝克勒（Becquerel,H.A.1852-1908）由此受到启发，立即开始研究究竟有哪些荧光和磷光物质能发射Ｘ射线。他把许多磷光和荧光物质一一放在密封照相底片上置于阳光下曝晒，底片都没有感光。他想起十五年前和他父亲一起制备的磷光物质硫酸铀酰钾晶体，于是他把一块这种晶体放在日光下曝晒，直到它发出很强的荧光，然后把它和用黑纸包封的照相底片放在一起，发现底片感光了。他错误地认为这种晶体发射Ｘ射线。１８９６年２月２４日他向法国科学院报告了这一实验，认为Ｘ射线与荧光有关。
３月１日，贝克勒把在抽屉里和铀盐放在一起的一张密封的底片拿去冲洗，显影后发现一件奇怪的事：这张底片已经感光，上面有很明显的铀盐的象，和刚经过日晒的铀盐产生的影象同样清晰。究竟日晒和荧光对于铀盐发出的这种神秘射线有没有关系呢？于是他亲自用纯试剂合成一些硫化物荧光物质，并设法加强它们的磷光，但它们日晒后都不能使底片感光。经过几个月的反复试验，贝克勒确信使底片感光的真实原因是铀和它的化合物不断地放射出一种奇异的射线，日晒与荧光都与照相底片感光无关，他把这种射线称为"铀射线"。
１８９６年５月１８日，贝克勒宣布：发射铀射线的能力是铀元素的一种特殊性质，与采用哪一种铀化合物无关。铀及其化合物终年累月地发出铀射线，纯铀所产生的铀射线比硫酸铀酰钾强三至四倍。铀射线是自然产生的，不是任何外界原因造成的（光照、加热、阴极射线激发等不需要），所以既与荧光无关，也和Ｘ射线不同。铀射线能穿透过黑纸使照相底片感光，能使空气电离，使验电器放电，这些性质与Ｘ射线相同。但它的穿透能力不如Ｘ射线，它不能穿透肌肉和木板。
铀射线的发现，立即引起科学界的极大兴趣。当时在巴黎大学攻读博士学位的居里夫人，即玛丽·斯克洛多芙斯卡（Sklodowska,M.1867-1934），决定选择铀射线的本质和来源问题作为自己的博士论文题目。１８９７年她开始研究。要深入研究铀射线的本质，首先要有一台能精确测量铀射线强度的仪器。玛丽的丈夫、法国物理学教授居里（Curie,P.1859-1906）设计了一个灵敏而简易的铀射线检验器。经过几周的研究，玛丽先弄清楚了铀射线的强度与试样中铀的浓度成正比，而与含铀化合物的化学组成无关，也不受外界光照和温度起落的影响。由此可以确认这种辐射是铀原子一种特性。１８９８年，她和德国人施米特（Schmidt,G.C.1856-1949）分别发现钍元素也具有这种性质，表明这种性质并非铀元素所独有。于是玛丽建议把这种性质叫做"放射线"，把具有放射线的元素如铀和钍叫做"放射性元素"。
三、放射性元素钋和镭的发现
居里夫人对很多种矿物标本逐个检验有无放射性。检验了几百种物质，都没有放射性。但当她检验到一种沥青铀矿和一种铜铀云母矿时，发现它们有很强的放射性，其强度比根据其中铀或钍的含量所预计的强度大得多。她又根据天然铜铀云母矿精确分析得到的组成，自己合成了铜铀云母，发现天然铜铀云母的放射性是人工合成试样的４．５倍。这两种矿物的异常的放射性，只能解释为其中含有某种含量很少但比铀和钍的放射性强得多的新元素。
１８９６年６月，居里夫妇开始合作搜索这种新元素。他们先到沥青铀矿中去找。他们把这种矿石分解后，用系统的化学分析程序把其中的各种元素按组一组一组逐步分开。每经过一步分离，就测定两部分的放射线，根据溶液和沉淀有无放射性或放射性的大小来确定新元素在哪一部分中。经过几次淘汰搜索的范围逐步缩小，最后他们发现在沥青铀矿中有两种而不是一种新的放射性元素。１８９８年７月他们根据放射性证实了一种新放射性元素的存在，当时他们还只得到了一点富集了这种新元素的硫化铋，它的放射性远比金属铀的放射性大得多。要知道在沥青铀矿中这种新元素的含量只有一亿分之一，用一般的化学方法把它富集起来是何等艰巨啊！玛丽为这个新元素命名为"Polonium"（钋），这是为了纪念她的祖国波兰。五个月后，居里夫妇又根据放射性发现了另一种新的放射性元素，它已富集在氯化钡结晶里。这种混有新元素的晶体比金属铀的放射性竟大九百倍。居里夫妇给该元素命名为"Radium"（镭），意思是"赋予放射性的物质"。钋富集在硫化铋沉淀中，镭富集在氯化钡晶体中，这说明它们的化学性质分别很象铋和钡，而与铀相差很远。但是，这时居里夫妇还没有得到一点点纯的镭或钋的化合物。他们决定下一阶段的工作是从沥青铀矿制取纯的镭化合物。他们估计从沥青铀矿中提取了铀以后钋和镭可能原封不动地存留在废矿渣中，因为钋和镭的化学性质与铀相差很远。于是他们便从奥地利处理沥青铀矿的国营矿场买到了便宜的废矿渣。从１８９９年到１９０２年底，居里夫妇在物理学校的矿烂工棚里艰苦地工作了４５个月，一公斤一公斤地处理了两吨废矿渣。经过几百万次的溶解、沉淀和结晶等提炼工作，终于得到仅仅１００毫克的光说纯氯化镭。它的放射性强大得令人吃惊，竟是铀盐的二百万倍！把它放在玻璃瓶里，玻璃瓶就放出紫色的荧光，它也能使金刚石、红宝石、萤石、硫化锌、铂氰化钡等发出磷光。他们对镭的原子量进行了初步测定，大约是２２５，从而确定了它在周期表中处于ⅡＡ族钡的下面。
１９０３年６月２５日，３６岁的玛丽·居里夫人在巴黎大学通过了博士论文答辨，论文题目是《放射性物质的研究》。这年１１月，英国皇家学会授予居里夫妇载维金质奖章。１２月１０日居里夫妇和贝克勒一道荣获这一年的诺贝尔物理学奖，分享奖金。
１９１０年，居里夫人和法国化学家德比尔纳（Debierne,A.1874-1949）合作，通过电解氯化镭取得了金属镭，研究了它的性质。１９１１年，居里夫人获得了诺贝尔化学奖。全世界只有为数极少的几位科学家两次获得诺贝尔奖，居里夫人是其中唯一的女科学家。
玛丽·斯克洛多芙斯卡１８６７年１１月７日出生沙俄统治下的华沙，当时波兰已经亡国一百多年了。她少年时就有强烈的爱国思想，在青年时代又爱上了科学，决心要以科学振兴祖国，为波兰争光。她于１８９１年来到巴黎求学，先后以优异的成绩获得数学和物理学硕士学位，１８９５年与已是物理学教授的居里结婚，结成了一对后来非常著名的科学伴侣。从１８９８年６月起居里决定和玛丽合作共同探索沥青铀矿中的新的放射性元素，他们的亲密合作一直持续了八年。１９０６一天居里在大街上被载重马车撞倒，车轮夺去了他的生命。居里夫人悲痛欲绝，几乎神经失常。经过长期疗养后刚刚康复，她就以惊人的毅力，不仅担负起抚养两个女儿的家庭重担，承担了居里在巴黎大学的教授席位，而且为放射科学的建立和发展又作出了重大贡献，从而获得了１９１１年诺贝尔化学奖。镭的发现在科学界引发了一场革命，居里夫妇的工作是原子能应用研究的开端。但居里夫人不仅是有重大贡献的科学家之一，而且是一位高尚无私的人。当时镭的价格十分昂贵，但居里夫人甘于过着简朴的生活，她毫无保留地公布了镭的提炼方法，没有申请专利。正如她所说"镭不应该使任何人发财，镭是化学元素，应该属于大家"。她所获得的巨额奖金，也几乎全部用于接济穷苦的学生，或支援了科学团体。１９３４年７月４日，居里夫人在长期患恶性贫血白血病后与世长辞。医生的证明是："夺去居里夫人生命的真正罪人是镭"。她把自己的一生献给了科学事业。
四、α、β、γ三种射线的发现
居里夫妇曾发现，镭发出的射线有两种。１８９８年，出生于新西兰在剑桥大学卡文迪许实验室工作的青年物理学家卢瑟福（Rutherford,E.1871-1937）开始投入放射性的研究工作。他用强磁铁使铀射线偏转，发现射线分为方向相反的两股，这表明它至少包含有两种不同的射线，一种非常容易被吸收，称为α射线；另一种具有较强的穿透力，称为β射线。１９００年法国人维拉德（Villard,P.1860-1934）观察到，镭除了上面两种射线之外，还存在着第三种射线，它不受磁场的影响，与Ｘ射线非常类似。在此之前，卢瑟福已于１８９８年发现一种比α和β射线穿透力更大的射线存在，这就是维拉德１９００年所确认的这种射线。后来卢瑟福把它称为γ射线，并于１９１４年确定了它是一种波长比Ｘ射线更短的电磁波。贝克勒１８９９年发现β射线在磁场中偏转的方向与阴级射线相同。居里夫人证明它荷负电。１９００年贝克勒测定了它的荷质比，确认β射线就是电子流。为了揭示α射线的本质，卢瑟福作了多年的努力。１９０２年，他用强磁场使射线发生的偏转，证明了它是带正电荷的粒子流，这种粒子被称为α粒子。１９０６年他测定了α粒子的荷质比，证明它的数量级与氢或氦离子相同，但当时的实验精度还不能分辨出它带一个还是两个电荷。１９０７年卢瑟福到英国曼彻斯特大学任教授后，和年轻的德国物理学家盖革（Geiger,H.1882-1945）一起工作，利用他发明的计数管和克鲁克斯创造的闪烁计数法，计数了一克镭一秒钟内放出的α粒子数，测量了从镭源得到的总电量，从而计算出每个α粒子带有两个单位电荷。卢瑟福由此推测出α粒子是带有两个正电荷的氦离子。卢瑟福又和合作者拍摄了α粒子的光谱线，证明它和氦的光谱线一样，由此判定，α粒子是氦离子。
§4 阿累尼乌斯建立电离理论的争论
自１７９９年意大利物理学家伏打发明电池以后，英国化学家尼柯尔森（Nic-holson,W.1753-1815）和卡里斯尔（Carlisle,A.1768-1840）最先发现溶液具有导电性。他们把两根铂丝的一端放在不很纯的水中，而把两根铂丝的另一端连接电池的两极，发现两极上都有气体出现，据检验负极上是氢气，正级上是氧气。这是他们在１８００年发表的实验结果。接着，他们电解酸、碱、盐溶液，也得到同样的结果。人们感到奇怪的是，为什么氢气和氧气会出现在不同的电极。后来，英国化学家法拉第（Faraday,M.1791-1867）将分解前的物质称为电解质，把电流进入溶液的极叫做阳级，把电流从溶液出来的极叫做阴极。他认为，在溶液中电流是由带电荷的分解物运送前进的。他把这样的运输物叫做离子。意思是说这种物质是用电经分解出来的。其中带正电荷向阴极移动的离子叫做阳离子；带负电荷向阳极移动的离子叫做阴离子。其他如法国化学家希托夫（Hittorf,J.W.1824-1914）和柯尔劳希（Kohlrausch,F.W.1840-1910）都研究过离子在溶液中的迁移，但他们也都认为离子是通电流后产生的。在众多的电解质导电的研究者中，只有英国化学家威廉逊（Willianson,A.W.1824-1904）和德国化学家克劳胥斯（Clausius,R.J.E.1822-1888）认为，电解质的分子与形成它们的原子之间存在着动态平衡，电解质分子与邻近分子之间不断地交换原子，因此分子的离解和原子的化合永远在连续不断地进行着。但是，他们又认为这些离解出来的原子只能在很短的时间内存在，即他们只相信电解质只有极小的离解度，认为在常温下溶液中的分子不可能大量的离解。
瑞典化学家阿累尼乌斯（Arrhenius,S.1859-1927）从１８８２年秋开始对溶液的导电性进行了一系列的测量，直到次年才结束。他把实验的结果通过整理、概括、计算又花了几个月时间。同时，他还查阅了学术刊物中与这个问题有关的论文，对有关数据都作了比较，探索各种物质意想不到的现象和解释。最使他惊奇的是氨的性质。这种物质在气体状态时是不导电的，而它的水溶液却是导体，溶液越稀，导电性越好。阿累尼乌斯查明卤酸也都有类似的性质。为什么会出现这样的现象呢？到１８８３年５月阿累尼乌斯才根据实验作出这样的结论：溶液稀释时，导电性增加的原因是水。
阿累尼乌斯兴致勃勃地把他的新理论向化学家克利夫（Cleve,P.T.1840-1905）介绍：要解释电解质水溶液在稀释时导电性的增加，必须假定电解质在溶液中具有两种不同的形态。即非活动性的分子形态和活动性的离子形态。实际上，稀释时电解质的部分分子分解为离子，这是活性的形态；而另一部分则不变，这是非活性的形态。因为当时代学家一般都认为溶液中的离子是通入电流后产生的。所以当克利夫听到阿累尼乌斯的解释，毫不掩饰他的不满，说阿累尼乌斯的论点纯粹是胡说八道。阿累尼乌斯又重申了他的看法，克利夫却尖刻地冷笑地说："这是蛮好的理论嘛！"阿累尼乌斯本想获得克利夫的认可和支持，没想到是这样的结果。
阿累尼乌斯肯定那些认为通电流后电解质才离解的看法是错误的，深信自己的解释是正确的。因而他对克利夫的挖苦丝毫没有使他丧失信心。于是他又到医学院去找研究化学的生理学教授汉马尔斯腾（Hammerstein.A.1841-1932）。汉马尔斯腾怀着极大的兴趣听了阿累尼乌斯的介绍。他发现这种见解非常独特，而且是对现象的合理解释，建议他继续研究。阿累尼乌斯决定对他的想法进行理论上的概括，并准备写成论文发表。他把第一篇题名为《电解质的导电率研究》，第二篇题名为《电解质的化学理论》。这两篇论文于１８８４年６月经斯德哥尔摩科学院讨论后推荐发表。阿累尼乌斯渴望留在乌普萨拉工作，把两篇论文的校样作为学位论文向大学提出。学术委员会接受了这两篇论文，并指定在１８８４年５月进行答辨。阿累尼乌斯获得委员会的赞许，答辨得很好。但克利夫教授仍然不同意他的理论。他认为："纯粹是空想，我不能想象，比如，氯化钾怎样会在水中分解为离子。钾在水中单独存在可能吗？任何一个小学生都知道，钾遇水就会产生强烈的反应，同时形成氢氧化钾和氢气。可是氯呢？它的水溶液是淡绿色的，又有剧毒，而氯化钾溶液则是无色的，完全无毒。"
答辩进行得很强烈，特别费力的是同克利夫教授的辩论。当时，不同意关于在分子、原子和离子之间存在着本质的差别。阿累尼乌斯竭力证明，在溶液中，特别是在氯化钾溶液中，存在的不是钾原子和氯分子，而是两种元素的离子。钾离子不同于中性的钾原子，它带阳电荷。因此，性质上与中性原子不同。氯离子带阴电荷，不同于中性的双原子的氯分子，而完全具有另一种性质。
虽然溶液中离子的形成不决定于电流的想法，威廉逊、克劳胥斯等化学家早已提出过，但仅仅是一种没有验证的假设。阿累尼乌斯不但论述得很明确而且通过实验证明了这个假设的正确性。他甚至还计算出，在氯化氢的溶液中，有９２％的溶质处于活性形态，也就是说大部分溶质分解为离子了。这些结果也为其他科学家所证实。例如，德国化学家奥斯特瓦尔德（Ostwald,W.1853-1932）虽不是研究电离过程的，可是，他在研究盐酸的催化作用时却查明，它的总量中只有９８％对过程起加速作用。这一数值与阿累尼乌斯计算出来的数值是接近的。用硫酸进行试验时，也得到相似结果。根据奥斯特瓦尔德的意见，由于硫酸的浓度不同，起催化作用的硫酸可以由５０％到９０％，而阿累尼乌斯查明的数值则是４７．６％到８５％。尽管阿累尼乌斯搜集了大量的实验材料，以及无可辩驳的证据，但是，由于委员会支持克利夫等人的意见。对论文答辨还是给以第三级评语。
阿累尼乌斯论文答辨以后。更加坚信自己的理论是正确的。次日，他把自己的两篇论文分别寄给欧洲最著名的研究溶液的科学家克劳胥斯、范霍夫（van'tHoff,J.H.1852-1911），万尔（Meyer,J.L.1830-1895），奥斯特瓦尔德，获得四位化学家的赞扬和肯定。其中奥斯特瓦尔德专程与他讨论。
阿累尼乌斯进一步研究认为，在电解中两极间的电位差只起指导离子运动方向的作用，并没有分解分子；相同当量的离子，不管溶质是什么，都带有同量的电荷，因而在两极沉淀物的当量是相同的，这与法拉第的认识是一致的。这个理论还解释了各种溶液中的反应热。例如稀释的强酸和强碱的中和热，不管它们是什么，都是相同的。这是因为在强酸和强碱之间的反应都是氢离子和氢氧根离子结合成水分子的反应，中和热都相同。其它溶液中的反应热都可以从电离理论得到解释。分析化学反应中的许多现象，如沉淀、水解、缓冲作用、酸和碱的强度以及指示剂的变色等也都可以从电离理论得到合理的解释。
阿累尼乌斯由于提出了电离学说，于１９０３年荣获了诺贝尔化学奖。阿累尼乌斯的电离理论为物理化学的发展开创了新阶段，同时也促进了整个化学的进步。
甚至归初反对过电离理论的克利夫，也在阿累尼乌斯获得诺贝尔奖后认为："这一新的理论是在困难中成长起来的。那时化学家不认为它是一种化学理论，物理学家也不认为它是一种物理学理论。但是，这种理论却在化学与物理学之间架起了一座桥梁。"克利夫还认为阿累尼乌斯与贝采里乌斯是瑞典的骄傲。他在纪念贝采尼乌斯的讲演会上说："从贝采里乌斯肩上卸下的斗篷，现在已经由阿累尼乌斯戴上了。"
§5 氨气的发现与合成
１７２７年英国的牧师、化学家哈尔斯（Hales,S.1677－1761），用氯化铵与石灰的混合物在以水封闭的曲颈瓶中加热，只见水被吸入瓶中而不见气体放出。１７７４年化学家普利斯德里重作这个实验，采用汞代替水来密闭曲颈瓶，制得了碱空气（氨）。他还研究了氨的性质，发现它易溶于水、可以燃烧，还发现在氨气中通以电火花时，其容积增加很多，而且分解为两种气体；一种是可燃的氢气；另一种是不能助燃的氮气。从而证实了氨是氮和氢的化合物。其后戴维等化学家继续研究，进一步证实了２容积的氨通过火花放电之后，分解为１容积的氮气和３容积的氢气。
１９世纪以前，农业生产所需氮肥的来源，主要是有机物的副产物和动植物的废物，如粪便、种子饼、腐鱼、屠宰废料、腐烂动植物等。那时哨石的产量很有限，而且主动用于军工业生产。１８０９年，智利的沙漠地区发现了一个巨大的硝酸钠矿床，很快就开发利用。到１８５０年世界上硝盐的供应，主要是智利。随着农业的发展和军工生产的需要，迫切要求建立规模巨大的探索性的研究。他们设想，能不能把空气中大量的氮气固定下来。于是开始设计以氮和氢为原料的合成生产氨的流程。
尤其是在１８４７年，德国发生了农业危机，首都柏林爆发了抢夺粮食的"土豆革命"，引起了政府重视生产粮食，因而开展了对土壤的研究。在土壤的肥料问题上，曾经流行一种腐殖质理论，认为作物是依赖土壤中的腐殖质为养料的。而腐殖质这种东西只能来源于腐败的动植物体，因此肥料的来源是有限的。当时德国的著名化学家李比希致力于研究植物所需要的碳和氢的来源问题。为此，他对稻草和其它许多干草的分析中发现，植物中含碳的量不是因土壤的条件不同而有所不同，因此他支持植物中的碳来自大气的观点。他在分析各种植物的汁液时，发现其中都含有氨，同时发现雨水中也有氨。大气中的氮很不活泼，也不能直接被植物所吸收，而氨却容易被植物吸收，因此他判断植物是通过吸收氨来获得含氮养料的。李比希的实验结论，第一，指出腐殖质理论的局限性，把植物氮的来源限制于腐殖质；第二，指出了腐殖质理论的表面性，只知道植物氮来源于腐殖质，而不知道氮是怎样被植物吸收的；第三，指明了开辟新的氮肥源的重要性。
１９００年法国化学家勒夏特利是最先研究氢气和氮气在高压下直接合成氨的反应。很可惜，由于他所用的氢气和氮气的混合物中混进了空气，在实验过程中发生了爆炸。在没有查明发生事故的原因的情况下，就放弃了这项实验。德国化学家能斯特（Nernst,W.1864-1941），对于研究具有重大工艺价值的气体反应有兴趣，民研究了氮、氢、氨的气体反应体系，但是由于他在计算时，用了一个错误的热力学据，以致得出不正确的理论，因而认为研究这一反应没有什么前途，把研究停止了。
虽然在合成氨的研究中化学家遇到的困难不少，但是，德国的物理学家、化工专家哈伯（Haber,F.1868－1934）和他的学生勒·罗塞格诺尔（LeRossignol,R.）仍然坚持系统的研究。起初他们想在常温下使氨和氢反应，但没有氨气产生。又在氮、氢混合气中通以电火花，只生成了极少量的氨气，而且耗电量很大。后来才把注意力集中在高压这个问题上，他们认为高压是最有可能实现合成反应的。根据理论计算，表明让氢气和氮气在６００℃和２００个大气压下进行反应，大约可能生成８％的氨气。如果在高压下将反应进行循环加工，同时还要不断地分离出生成的氨气，势必需要很有效的催化剂。为了探索有效的催化剂，他们进行了大量的实验，发现锇和铀具有良好的催化性能。如果在１７５－２００个大气压和５００－６００℃的条件下使用催化剂，氮、氢反应能产生高于６％的氨。
哈柏把他们取得的成果介绍给他的同行和巴更苯胺纯碱公司，并在他的实验室做了示范表演。尽管反应设备事先做了细致的准备工作，可以实验开始不久，有一个密封处就受不住内部的压力，于是混合气体立即冲了出来，发出惊人的呼啸声。
他们立即把损坏的地方修好，又进行几小时的反应后，公司的经理和化工专家们亲眼看见清澈透明的液氨从分离器的旋塞里一滴滴地流出来。但是，实验开始时发生的现象确实是一个严重的警告，说明在设计这套装置，必须采取各种措施，以避免不幸事故发生。哈伯的那套装置，在示范表演后的第二天发生了爆炸。整个设备倾刻之间变成一堆七歪八扭的烂铁。随后，刚刚安装好的盛着催化剂锇的圆柱装置也爆炸了。这时金属锇粉遇到空气又燃烧起来，结果，把积存备用的价值极贵的金属锇几乎全部变成了没有多用处的氧化锇。
尽管连续出了一些爆炸事故，但巴登公司的经理布隆克和专家们还是一致认为这种合成氨方法具有很高的经济价值。于是该公司不惜耗巨资，还投入强大的技术力量、并委任德国化学工程专家波施（Bosch,C.1874－1940）将哈伯研究的成果设计付诸生产。波施整整花了５年的时间主要作了两项工作。第一，从大量的金属和它们的化合物中筛选出合成氨反应的最适合的催化剂。在这项研究中波施和他的同事做了两万多次实验，才肯定由铁和碱金属的化合组的体系是合成氨生产最有效、最实用的催化剂，用以代替哈伯所用的锇和铀。第二，是建造了能够高温和高压的合成氨装置。最初，他采用外部加热的合成塔，但是反应连续几小时后，钢中的碳与氨发生反应而变脆，合成塔很快地报废了。后来，他就将合成塔衬以低碳钢，使合成塔能够耐氢气的腐蚀。第三，解决了原料气氮和氢的提纯以及从未转化完全的气体中分离出氨等技术问题。经波施等化工专家的努力，终于设计成了能长期使用的操作的合成氨装置。１９１０年巴登苯胺纯碱公司建立了世界上第一座合成氨试验工厂，１９１３年建立了大工业规模的合成氨工厂。这个工厂是第一次世界大战期间开始为德国提供当时其缺少的氮化合物，以生产炸药和肥料。
§6 苯的发现和苯分子结构学说
苯是在1825年由英国科学家法拉第(MichaelFaraday,1791-1867)首先发现的。19世纪初，英国和其他欧洲国家一样，城市的照明已普遍使用煤气。从生产煤气的原料中制备出煤气之后，剩下一种油状的液体却长期无人问津。法拉第是第一位对这种油状液体感兴趣的科学家。他用蒸馏的方法将这种油状液体进行分离，得到另一种液体，实际上就是苯。当时法拉第将这种液体称为"氢的重碳化合物"。
1834年，德国科学家米希尔里希(E·E·Mitscherlich,1794-1863)通过蒸馏苯甲酸和石灰的混合物，得到了与法拉第所制液体相同的一种液体,并命名为苯。待有机化学中的正确的分子概念和原子价概念建立之后，法国化学家日拉尔(C·F·Gerhardt,1815-1856)等人又确定了苯的相对分子质量为78，分子式为C6H6。苯分子中碳的相对含量如此之高，使化学家们感到惊讶。如何确定它的结构式呢？化学家们为难了：苯的碳、氢比值如此之大，表明苯是高度不饱和的化合物。但它又不具有典型的不饱和化合物应具有的易发生加成反应的性质。
德国化学家凯库勒是一位极富想象力的学者，他曾提出了碳四价和碳原子之间可以连接成链这一重要学说。对苯的结构，他在分析了大量的实验事实之后认为：这是一个很稳定的“核”，6个碳原子之间的结合非常牢固，而且排列十分紧凑，它可以与其他碳原子相连形成芳香族化合物。于是，凯库勒集中精力研究这6个碳原子的"核"。在提出了多种开链式结构但又因其与实验结果不符而一一否定之后，1865年他终于悟出闭合链的形式是解决苯分子结构的关键，他先以(Ⅰ)式(如图1)表示苯结构。1866年他又提出了(Ⅱ)式，后简化为(Ⅲ)式，也就是我们现在所说的凯库勒式。
图1凯库勒提出的苯分子的几种结构式
有人曾用6只小猴子形象地表示苯分子的结构，如图2。
图2德国化学家凯库勒6只小猴组成的苯分子示意图
关于凯库勒悟出苯分子的环状结构的经过，一直是化学史上的一个趣闻。据他自己说这来自于一个梦。那是他在比利时的根特大学任教时，一天夜晚，他在书房中打起了瞌睡，眼前又出现了旋转的碳原子。碳原子的长链像蛇一样盘绕卷曲，忽见一蛇抓住了自己的尾巴，并旋转不停。他像触电般地猛醒过来，整理苯环结构的假说,又忙了一夜。对此，凯库勒说：“我们应该会做梦！......那么我们就可以发现真理，......但不要在清醒的理智检验之前,就宣布我们的梦。”
应该指出的是,凯库勒能够从梦中得到启发,成功地提出重要的结构学说,并不是偶然的。这是由于他善于独立思考,平时总是冥思苦想有关的原子、分子、结构等问题,才会梦其所思；更重要的是,他懂得化合价的真正意义,善于捕捉直觉形象；加之以事实为依据,以严肃的科学态度进行多方面的分析和探讨,这一切都为他取得成功奠定了基础。
§7 玻尔巧藏诺贝尔金质奖章
玻尔是丹麦著名的物理学家，曾获得诺贝尔奖。第二次世界大战中，玻尔被迫离开将要被德国占领的祖国。为了表示他一定要返回祖国的决心，他决定将诺贝尔金质奖章溶解在一种溶液里，装于玻璃瓶中，然后将它放在柜面上。后来，纳粹分子窜进玻尔的住宅，那瓶溶有奖章的溶液就在眼皮底下，他们却一无所知。这是一个多么聪明的办法啊！战争结束后，玻尔又从溶液中还原提取出金，并重新铸成奖章。新铸成的奖章显得更加灿烂夺目，因为，它凝聚着玻尔对祖国无限的热爱和无穷的智慧。
那么，玻尔是用什么溶液使金质奖章溶解呢？原来他用的溶液叫王水。王水是浓硝酸和浓盐酸按1：3的体积比配制成的的混和溶液。
由于王水中含有硝酸。氯气和氯化亚硝酰等一系列强氧化剂，同时还有高浓度的氯离子。因此，王水的氧化能力比硝酸强，不溶于硝酸的金，却可以溶解在王水中。
这是因为高浓度的氯离子与金离子形成稳定的络离子[AuCl4]－，从而使金的标准电极电位减少，有利于反应向金溶解的方向进行，而使金溶解。
§8 波义耳研究酸、碱的故事
酸、碱、盐是古代人们早已知道的。醋酸可以说是古代人知道最早的酸。一般食醋中的含量不过４－５％。古时的人常认为果汁中含有的酸都是醋酸，其实各种果汁所含的酸是不同的。食盐、硝、明矾、绿矾、锅灰等物质也是古代人们知道的。如１５世纪德国炼金术家费来丁（Valentine,B.）提出物质是由汞、硫、盐三种元素组成的观点，其中就有盐。关于酸、碱、盐的系统研究，则是１７世纪中叶英国化学家波义耳开始的。他发现酸碱指示剂，对酸、碱进行了识别和分类，使人们形成了酸和碱的统一概念。
有一天，波义耳的园丁把一篮美丽的紫罗兰送到书房里，当他欣赏紫罗兰的鲜艳和芳香后，随手摘了一束向实验室走去。他一边走一边沉思着，现在实验室里可能正在蒸馏矾类（重金属的硫酸盐）制取矾油（浓硫酸），不知道进行得怎样了？走到实验室把门推开，只见缕缕浓烟不断地从蒸馏器流到玻璃接受器。象往常一样他每天照例要检查实验人员的工作，这时候顺手把紫罗兰放在桌上，然后去倾注硫酸。一下子刺激性的硫酸蒸汽从瓶口冒出，很快漫延到桌子的周围。蒸馏完毕后，他拿起紫罗兰准备回到书房。这时他发现紫罗兰也在微微冒烟，因为酸沫溅在上面去了。他想应该把这些酸沫洗掉否则紫罗兰会遭到腐蚀，于是把花放在水盆里浸洗，自己坐在窗前。过了一会儿发现盆子中出现奇迹！这些紫罗兰竟然变成了红色。波义耳把书本扔到一边，立刻拿起花篮回到实验室。要求实验员准备几个杯子，在每个杯子中装一种酸并注入一些水，然后他把紫罗兰分成若干小束分别放入各种酸溶液中。他静静地注意观察着，发现花朵的紫蓝色逐渐变成浅红色，过了一会儿全部变成红色了。
波义耳认为这种现象十分有意义，他根据许多种已知酸使紫罗兰变成红色的事、实，概括出这样的规律：不仅盐酸、硫酸能使紫罗兰变成红色，其它的所有酸也同样可以把紫罗兰从蓝色转变成红色，其它的所有酸也同样可以把紫罗兰从蓝色转变成红色。他认为这是一个很重要的发现，以后只需要把紫罗兰的花瓣放进一种溶液中能轻而易举地确定它是是不酸性。他们用水或酒精分别制取紫罗兰的不浸液或酒精浸液作为检查酸的溶液，比直接用紫罗兰花朵方便得多。
科学研究往往有这样一类现象，由一种事物或理论的发现，而引起了对其它事物或理论的发现。波义耳研究各种酸对紫罗兰的作用，从而联想到，紫罗兰对碱溶液是不是也有某种特殊的反应呢？是不是还有其它的有色植物，比紫罗兰的效果更好呢？如果要解决这个问题，也只有用实验室来回答。不畏疲劳、善于深思的波义耳为了寻求科学真理，进一步研究了有关鉴别酸、碱溶液的方法。他发现不仅紫罗兰、玫瑰花等或它们的浸液可以鉴别酸、碱溶液，其它不少的药草、地衣、有色树皮和植物的根都具有区别酸、碱溶液的作用。其中以石蕊的效果最后，遇酸变红，遇碱变蓝。他们不仅把石蕊制成浸液，而且用浸液把纸浸透、烤干，制成石蕊纸。
他把能区别酸、碱的这些药剂，称为酸碱指示剂，用石蕊制成的纸，称为石蕊试纸。把这种纸片放进被检验的溶液中，只要纸片改变了颜色，就能证明这种溶液是酸性还是碱性的。不仅用酸碱指示剂可以区分出酸、碱，而且根据变色的程度可以粗略地反映出酸、碱的程度。
波义耳还指出，酸除了具有酸味、能使指示剂变色外，还是一种强有力的溶剂；碱除了能使指示剂变色外，具有滑腻感和除垢的性质，它能溶解油类和硫磺，还具有与酸对抗和破坏酸的能力。波义耳驳斥了当时流行的一种酸碱论，即德国化学家塔亨尼乌斯（Tachenius,1620-1690）等人的观点，他们简化生命过程的化学现象，把生命机体中发生的化学反应都归结为酸碱反应，因此他们认为所有的物质不是酸就是碱。波义耳指出，物质可以分为三类：除了酸碱外，还有盐。波义耳的观点虽然也不很全面，却较其它的分类方法合理得多。
§9 测定原子量的艰巨任务
道尔顿提出原子学说的同时，就已经开始进行原子量的测定了。他认为不同原子的体积是不同的，其重量也应有所不同。要证实原子学说是真理，就必须把测定原子量作为研究化学的历史任务。１８０３年道尔顿分析碳的两种氧化物中碳和氧的重量比分别为５．４：７和５．４：１７。从这两个比数可以看出，两种氧化物中含氧的重量比为１：２。他对这个结果感到十分惊异。为什么一种氧化物中的氧含量会是另一种氧化物中氧含量的１倍呢？如果说一种碳的氧化物中是１个碳原子同１个氧原子化合，那么另一种碳的氧化物中就是１个碳原子跟２个氧原子化合，他研究铜的两种氧化物和氮的两种氧化物中各种成分的含量关系，同样发现在铜的化合物中１个氧原子可以同１个或２个铜原子化合；在氮的氧化物中１个氮原子可以同１个或２个氧原子化合。他觉得原子之间是可以按不同重量比化合的，而且比值呈简单的倍数。这就是道尔顿提出的倍比定律，反过来他也应用这种关系来推算原子量。由于道尔顿不了解分子和原子的区别，更不了解分子中有多少个原子，所以他测的原子量绝大多数都是当量。
道尔顿测出的原子量虽然是不准确的，但它的影响在化学界确实很大。当时不少著名的化学家，如普利斯特里、贝采里乌斯、Ｔ·汤姆生、武拉斯顿、杜马等都参加了原子量的测定工作，当测定原子量感到很困难的时候，法国化学家盖·吕克研究气体反应的容积关系，而发现了气体化合体积定律（即盖·吕萨克定律）。
于是有些化学家把倍比定律同盖·吕萨克定律结合起来研究。瑞典化学家贝采里乌斯（Berzelius,J.J1779-1848），使气体体积化合的相对数量与原子的相对数量相等。（例如２体积的氢与１体积的氧气化合成水，他就假定水中有２个原子的氢与１个原子的氧。由这样假定测得的氢与氧的原子量之比不是道顿测定的１：８，而是１：１６。同时他又以氧的原子量１００为作为测量的标准，则氢的原子量为６．６４，并在１８１３年制出１个原子量表。应用盖·吕萨克定律测定原子量并没有使贝采里乌斯满意，因为许多元素都不能变为气体，因而测定的范围有限，他测定的固体元素的原子量也有许多是不准确的。
１８１９年法国化学家杜隆（Dulong,P.L.1785-1838）和培蒂（Petit,A.T.1791-1820）测定各种单质的比热时，发现许多固体单质的比热常与它的原子量成反比，即比热与原子量的乘积近似于一个常数（６．４）。这就是他们所提出来的原子热容定律。他们根据原子热容定律，修正了贝采里乌斯所测定的一些原子量。例如，把银的原子量修正为原来的１／４，钴的原子量修正为原来的１／３，金、锡、铅、锌、碲的原子量修正为原来的１／２等。
贝采里乌斯的学生德国化学家米希尔里希（Mitscherlich,E.E.1774-1863），１８１８年提出同晶形定律："如果相同数目的原子以相同的格局结合，其结晶形状应相同。原子的化学性质对结晶形状不是起决定作用的，但结晶形状却为原子的数目和结合方式所支配"。由于贝采里乌斯能采纳各家之长，因而能在１８２６年发表比较正确的原子量表，而为化学的发展建立了不朽的功勋。
当时测定原子量的许多化学家中，比利时斯达（Stas,J.S.1813-1891），是最早对原子量进行精确测定的化学家。要达到精确，具体做起来就相当不容易，其工作的艰巨性是难以想象的。首先分析的化合物和所用的各种溶剂必须是高纯度的，
分析用的各种仪器必须是高度清洁的，操作的各个步骤应不受污染，对每次测定的数据要求只有极小的误差。凡此种种都是摆在化学家面前的难题。斯达广泛使用了当时已经发展起来的各种制备纯物质的方法，他所用的蒸馏水经过多次蒸馏，他把天平的灵敏度提高到０．０３毫克。斯达在１８５７－１８８２年的２５年时间内从事测定原子量的工作，得出了一些元素原子的相当精确的原子量，这些原子量值与现在的原子量相当接近。而以氧的原子量等于１６为原子量基准，也是斯达于１８６０年提出来的。这个基准获得了大家的赞同，使几十年原子量测定中的各种主张，获得了统一，为化学发展建立了量的基础。
美国化学家查兹（Richards,T.W.1868-1928）发现，斯达所测定的原子量值并不十分精确。于是他和他的学生，从１９０４年开始做了大量的分析工作，修正了斯达的原子量值，例如将银的原子量从１０７．９３修正为１０７．８８，氮的原子量从１４．０５５修正为１４．００８５，与现在的原子量（银为１０７．８６８２，氮为１４．００６７４）更为接近。由于他在测定精确的原子量上作出了重大的贡献，因而获得了１９１４年的诺贝尔化学奖。
§10 从怕火到用火的伟大创造
人类化学知识的发展，无论中国、埃及、希腊或印度等文明古国，都是从一些自然的化学现象开始的。动植物的腐烂、空气和水对物质的浸蚀，人们饮食在体内的变化等现象，不断地刺激着人们的感官，年复一年地印入人们的大脑。但是在各种各样的化学现象中，使人们印象最深、影响最大的不过于火。火山爆发、陨石落地、物质摩擦、雷电轰击、植物发酵都能产生火，人们在熊熊烈火的面前，或避而远逃、或祈祷神灵、或与之对抗，久而久之通过观察、接触、试探，遂逐渐认识到火不单是对人施加暴虐，同时可以给人以福泽。火可以从寒冷中给人以温暖，从黑暗中给人以光明，烧过的食物其味更鲜美，还可以驱逐野善保护人们的安全。于是，人类就进而把自然界中的野火引来作火种，带到自己的洞穴中加以保存。原始人学会了保存火种，是了不起的进步。从此，火就成了人类生活不可分离的伴侣。然而，天然火种不是到处都有，要受到自然条件的限制，而保留火种就显得特别重要了，即使非常注意保留火种，仍然会有一些难以抗拒的原因而使火种熄灭，这就需要寻找人工取火的方法。
我们祖先用火的历史是极其悠久的。在一百八十万年以前，云南元谋人遗址和山西芮城西候度遗址中，发现有大量的炭屑、烧过的哺乳动物的骨骼。据考古学家的分析研究，认为这都是人类用火遗迹的证明。北京周口店北京人住过的洞穴里，上、中下部的灰烬层中都发现草木灰和木炭，还有烧过的石头和骨头。这证明大约五十万年前北京人已开始用火了。西安半坡村原始社会遗址中发现室内有火炕、室外有大火沟以及采陶盘等，证明六、七千年前的半坡村人不仅在生活中已充分用火，而且在工艺生产中用了高温炉火。中国的古籍中有钻木取火的记载，如"木与木相摩则燃"。还有燧人氏取火的传说："民食果（草字头＋瓜＋瓜）、（虫＋奉）蛤，腥臊恶味，而伤害腹胃，民多疾病。有圣人作，钻燧取火以化腥臊，而民悦之，使王天下，号之日燧人氏"。人类掌握了火，可以用火烧烤兽肉和植茎，从而结束了原始人茹毛饮血的时代。吃熟食不但减少疾病，缩短了消化过程，同时也为脑髓的发展提供了丰富的营养，使人类大脑发育一代比一代完善。
发现摩擦起火，是"人类对自然界的第一个伟大胜利"恩格斯说："就世界性的解放作用而言，摩擦生火还是超过了蒸汽机，因为摩擦生火第一次使人支配了一种自然力，从而最终把人同动物分开。"从这时起，火遂成为人类改造自然的强大武器。火使人类实现许多工业生产。在熊熊的烈火中，可使粘土、砂土、瓷土烧制成陶瓷和玻璃，可以使矿石冶炼成多种金属，可以使天然的煤、石油、天然气得到利用，可以为后来的科学家研究科学、医生研究医学创造条件，可见，火的发明和利用对社会的发展起了多么重要的作用。
§11 从原子的哲学观念到科学概念
一、古希腊的原子观念
关于物质本源的看法，古代哲学家有各种不同的观点。而为后人所推崇的要算古希腊唯物主义哲学家留基伯（公元前５００－４００年）和他的学生德谟克利特（公元前４６０－３７０年），共同创立了哲学的原子论。其所以能形成正确的原子观念，在于他们善于观察现象，善于分析现象，善于抽象概括。看到屋檐滴水的时间长了就会滴穿石头，手上的戒指带的时间久了就会变薄，铁犁耕地多了就会磨损，铜像的手跟人握的次数多了就会变小。这些东西是怎样损耗的呢？他们分析思考之后认为，这些损耗虽然人们看不见，也感觉不到，但可以肯定是一点点地损耗的。所说的这一点无疑极小极小，小到人们无法看见，也无法感觉。尽管看不见，感觉不到，但可以判断它们是由极小的粒子构成的，否则这些现象就很难解释。既然这些东西是由极小的粒子构成的，由此可以推知自然界所有的物质都是由极小的粒子构成的。他们观察到太阳光射进屋子里的时候，可以看到许多小粒子（尘埃）以各种运动的形式活跃于光亮的房间，好象打仗似的，互相冲撞，互相追逐，时聚时散，永不休止。他们根据这些现象思考，并作出推论：构成物质的粒子不是静止的而是运动的。为了说明这个观点，他们讲了一个很有意义的比喻：大群白羊在山上争吃青草，奔跑跳跃，嬉戏角逐。如果我们远远地观看，就好象一座万分沉静的青山，点缀着许多小小的白点。我们看见整块的物质是静止的，其实构成物质的粒子正象青山上的羊群是极其活跃的。德谟克利特等哲学家把这些看不见的、运动着的粒子叫做原子，这是唯物论哲学家最早提出的原子观念。尽管水滴石穿、铜手变小、戒指变薄、铁犁磨损等现象，表面上都是互不相关的，风马牛不相及的现象，德谟克利特却锐敏地把这些现象集中起来，概括出一个能反映事物本质的共同问题作为思考的对象，因而能得出正确的结论。这个分析推理的过程，无论对研究或学习都具有指导意义。
二、近代化学之父──道尔顿
英国化学家道尔顿（Dalton,J.1766-1844），出生于英国西部一个文化极其落后的农村，父亲务农，子女６人，家境相当贫困。因此，道尔顿从１２岁开始办私塾，以帮助家庭。他１５岁应附近城市寄宿学校之约担任助理教员。从此，他走上了边教学、边自学、边研究、边写作的道路，一直走了６０年。道尔顿终身过着单身生活，没有结婚。他自己说没有时间交女友、谈恋爱。他不仅幼年时过着贫穷的日子，在享有盛名后经济仍不富裕。到１８３３年，由于科学界的呼吁，英国政府才给他养老金。１８５３年曼切斯特市举行了一次市政集会，捐了一大笔钱，在曼彻斯特大学设立了道尔顿奖学金，鼓励学习化学成绩优秀的青年。
１７８１年秋，道尔顿到肯代尔城当教师，学校拨给他一间陈设很简陋的住房，可是他却觉得象住在皇宫里一样了。该校图书馆藏书丰富，是道尔顿学习很好的条件。他一方面博览群书，一方面研究自己喜爱的气象观测。他认为自然界不解之谜还很多哩，应该探索打开自然界奥秘之门的钥匙。从什么地方入手呢？从物理学、医学、化学，还是从气象入手呢？当正在思考的时候，大红公鸡站在木板墙上喔喔地大声啼叫，惊人准确的预报着下雨或风暴。对此道尔顿很苦恼，为什么公鸡能预报天气而我们却不能呢？他把多年精心收集的气象资料进行研究，对空气的温度和压力进行分析比较，试图探索气候的秘密。为此，他决心去肯代尔城拜访一位有名的约翰·豪夫先生。"你是豪夫先生吗？"道尔顿走进房内很有礼貌地问道。
"是我"。豪夫先生回答。但仍然背着道尔顿坐着，只能看见他那波浪似的垂肩白发。"请你走近些，把手伸给我。你是谁？"
"道尔顿，教友学校的数学老师。"道尔顿把手伸向豪夫，才发现他原来是个盲人。
"握着你的手，我觉得你心情很激动。因为我眼瞎，大概使你感到很窘呢！"
"对不起！听说你是一位了不起的实验家。真是把我弄糊涂了。"道尔顿说。
"亲爱的道尔顿先生，你亲眼看见的东西，和那些能够从理性上认识的东西相比，是微不足道的。"
"我完全同意你的意见。但你究竟怎样进行实验呢？"
豪夫先生马上给他看，怎样安装仪器，怎样把容器装满后不溢出一滴溶液，并且不碰倒也不打碎，操作十分熟练。
道尔顿看到这一切，大为折服，使他认识到坚强意志的伟大威力。以后道尔顿在豪夫先生那里学习拉丁文、希腊文和科学知识，受到极大的教益。
道尔顿自２１岁时起就开始气象研究，坚持气象记录达５７年之久。他从观察气象开始，进而研究空气的性质和组成，研究蒸汽压，混合气体的分压、气体扩散等问题。他研究气体时从实验中得出这样的结论：混合气体的总压等于组成它的各种气体的分压之和。这就是他有名的气体分压定律。从这个研究结果可以推论出空气是由不同的颗粒混合成的。道尔顿还研究了许多地区的空气组成，又得出一个结论：各地的空气都是由氧气、氮气、二氧化碳和水蒸汽四要物质的无数个小颗粒混合起来的。他应用希腊哲学上的名词，叫这些小颗粒为原子。由于当时他还不理解原子和分子的区别，所以无论元素的小颗粒或化合物的小颗粒，都一律叫做原子。
道尔顿并不满足于这个成果，还在不断地沉思，我们研究的原子实质上是什么呢？它们在自然界中是不是，或者最多不过是一种哲学范畴？如果原子确实存在，那么就应该根据原子的理论来解释物质的一切性质和各种规律。沉醉于新思想的道尔顿顽强地进行工作。去实验室，跑图书馆，在工作台旁与理论总结，都必须对原子开展深入地研究。原子的特点是什么？一种元素的原子和另一种元素的原子是否有区别？尽管原子极小肉眼看不见，但是有没有办法可以确定它们的重量、形态、大小呢？
"最后，我想总结一下我的学说的基本论点。在我之前的各种关于微粒的学说，其共同点在于都认为微粒乃是一些在小相同的小球。而我认为，同一种元素的原子彼此之间是相同的，但它们不同于别种元素的原子。目前对原子的大小还一无所知，那么，关于它们的基本物理性质却是可以说明的──原子是具有重量的。为了证明这一点，请允许我宣读一下我的第二篇论文：《第一张关于物体的最小质点的相对重量表》。原子不可再分，也无法称量。如果认为原子是按照最简单的比例关系互相化合的，并对一些复杂的物质进行分析之后，再将其中最轻的元素的重量百分数同其它元素的重量百分数比较一下，就可以得出很有趣的数值。这些数据表明，一种元素的原子总是比最轻的元素的原子要重多少倍。请注意一下原子相对重量表，现在这张表正放在你们的前面。最轻的元素显然就是氢。这就意味着，应当把氢的原子量相对地规定为１......"这是１８０３年１０月道尔顿在曼彻斯特学会上所作的关于原子学说报告的几个论点。
道尔顿不愧为原子学说的奠基人，尽管一百多年来原子理论已有很大的发展，但他最初建立的科学原子论的基础这一伟大功绩是永存的。所以恩格斯赞美道尔顿说："化学中的新时代是随着原子论开始的"（所以，近代化学之父不是拉瓦锡，而是道尔顿）。
§12 大气层化学的新纪元
荷兰保罗·克鲁岑（PaulCrutzen），美国马里奥·莫利纳（MarioMolina）和舍伍德·罗兰（F．sherwoodRowland）由于在大气层化学，尤其是臭氧的形成和分解的研究方面作出的杰出的贡献，而被授于1995年度诺贝尔化学奖。
保罗·克鲁岑1933年生于荷兰阿姆斯特丹市，1973年获斯德哥尔摩大学气象学博士学位，瑞典皇家科学院院士和瑞典皇家工程科学院院士，现任德国马克斯·普朗克化学研究所教授。马里奥·莫利纳1943年生于墨西哥的墨西哥市，加利福尼亚大学伯克利分校物理化学博士，美国国家科学院院士，现任麻省理工学院地球、大气和行星科学系教授。舍伍德·罗兰1927年生于美国俄亥俄州特拉华市，1952年获芝加哥大学化学博士学位，美国文理科学院和国家科学院院土，现任加利福厄亚大学化学系教授。
臭氧层-生物圈的阿基里斯脚踵
环绕地球的大气中含有少量的臭氧，若将大气中所有的臭氧压缩到相当于地球表面的大气压力，则臭氧层只有3mm厚，虽然臭氧的存在量很小，但它对地球上的生命起着至关重要的作用，这是因为臭氧和氧气一起能够吸收由太阳辐射的大部分紫外线，使它们不能到达地球表面。一旦失去了臭氧层的保护，将导致皮肤癌和白内障等疾病的发病率增加，甚至动植物将无法生存。因此,了解调节臭氧含量的过程显得非常重要。
保罗·克鲁岑、马里奥·莫利纳和舍伍德·罗兰在解释大气中臭氧如何通过化学过程形成和分解方面率先作出了贡献。他们的研究表明，臭氧层对人为释放的某些化合物极为敏感。稀薄的臭氧层最可能受到严重破坏，它是生物圈唯一致命的弱点。大自然变暖倾向已证实了这一点。这三位科学家通过阐明影响臭氧层厚度的化学机理，从而为解决可能带来灾难性后果的全球性环境问题开创了新纪元。
该理论怎样形成？
大气中氧分子在紫外线作用下，先分解成氧原子，接着再和氧分子反应形成臭氧：
O22O
O+O2+M=O3+M
式中M是一个随机的空气分子(O2、N2)或其它分子，仅起传递能量的作用。
早在1930年英国的物理学家西德尼·查普曼（SidenyChapman）首先提出了大气中臭氧的形成和分解的光化理论。该理论描述了阳光作用下，氧的各种形态间是如何相互转化的；并阐明臭氧的最高含量存在于海拔15～50km的大气层中，该层即称为臭氧层。然而，以后的测量与查普曼理论有明显的偏差，臭氧含量的计算值明显高于观测值。因此，一定存在其它的化学反应使臭氧含量减少。直至多年后，比利时的马塞尔·尼科莱特（MarcelNicolet）填补了这方面的空白，他认为由于羟基OH和HO2基团的存在，加剧了臭氧的分解。向更深入理解臭氧层化学迈出关键步骤的科学家是保罗·克鲁岑。他于1970年指出，氮的氧化物NO和NO2可以对臭氧的分解起催化作用，从而造成臭氧含量的迅速减少。
NO＋O3=NO2＋O2
NO2＋O=NO＋O2
O3O2+O
净结果：2O3=O2
大气中氮的氧比物除了来自工业生产、汽车尾气等以外，还通过N2O分解而来，而N2O来源于地面上微生物的转化，克鲁岑证实的土壤中微生物与臭氧层厚度间的联系，是推动近年来全球性生化循环研究快速发展的动力之一。
来自超音速飞机的威胁
美国的研究者哈罗德·约翰斯通（HaroldJohnston）对氮的氧化物分解臭氧的能力给予极大的关注，并作了大量的实验研究，他于1971年指出，超音速机群和超音速运输机，飞行在海拔20km，正好是臭氧层的中心，它们所释放的氮氧化物，可能对臭氧层带来威胁。克鲁岑和约翰斯通的工作不仅在研究者间引起了激烈的争论，也是对业已取得较大成绩的大气化学，开始了全面深入的研究。
氟氯烃对臭氧层的破坏
氟氯烃（CFC）用于冰箱、空调中的致冷介质，工厂的洗涤溶剂和泡沫塑料中制造微孔的发泡剂等，由于CFC具有非常稳定的化学性质又无毒，人们普遍认为将它们排放入大气中是极为理想的。1974年马里奥·莫利纳和舍伍德·罗兰发表广为人知的论文，指出对臭氧层的破坏来自氟氯烃气体，标志臭氧化学的研究又达到一个新的水平。他们认为，当CFC逸入空气后，极缓慢地进入臭氧层，在那里受到强烈紫外线照射而分解，其中值得注意的产物是氯原子，游离的氯与臭氧发生化学反应，并破坏这些臭氧。他们预言，若按照目前人们使用CFC气体量持续不变来计算，几十年后臭氧层绝大部分将被消耗殆尽。这一结论，引起人们的极大关注，不少人对莫利纳和罗兰的计算持保留的态度，更多的人持严肃关注的态度。英国的詹姆土·拉夫劳克（JamesLovelock）制成了一种能测量大气中极低含量有机气体的高灵敏度仪器-电子捕获检测器，利用这种仪器证实，CFC气体已扩散到遍及全球的大气中。美国的理查德·斯托拉尔斯基（RichardStolarski）和拉尔夫·西塞伦娜（RalphCicerone）也证实大气中的氯原子可象氮的氧化物那样催化分解臭氧。
南极上空的臭氧洞
莫利纳和罗兰的研究报告，使CFC的释放在70年代末到80年代初得到一定程度的控制，但直到1985年，当令人震惊的消息报导后，才将限制CFC释放问题作为国际谈判桌上的一个极为紧急的议题。那时英国的约瑟夫·法曼（JosephFarman）和他的同事们注意到南极上空臭氧的严重消耗，即“臭氧洞”的存在，臭氧的消耗量比早先按CFC效应计算的结果大得多，此时，研究者间的争论更趋激烈，这是一个气候的自然变化呢？还是人类造成的臭氧的化学分解？面对南极上空臭氧层令人惊讶的消耗速度，克鲁岑、罗兰和他们的同事们认为，这不能仅从转化过程或气相化学反应去解释，一定还存在某种可以加速臭氧分解的新机理，他们确认该机理为在平流层云雾粒子表面进行的化学反应。研究表明，南极的臭氧消耗和南极持续的极低温度有关，因低温导致水和硝酸凝聚成“极化平流层云”（PSCS)，这种云雾粒子极大地加剧了臭氧分解。这一机理导致了大气化学的一个新的分支-微粒表面“多相化学反应”的兴起。
未来的期望
基于克鲁岑、莫利纳和罗兰的杰出贡献，人们对臭氧问题有了正确、科学的理解，才达成了有关限制能破坏臭氧的气体的排放的决定，并于1987年在加拿大蒙特利尔签订。尽管在轨卫星发现，那些破坏臭氧的气体的排放量，在1988～1993年间差不多下降了50％，最近仍越来越要求严格执行蒙特利尔协定，最危险的气体将从1996年开始完全禁止排放(对发展中国家可以宽限几年，以引入不危害臭氧层的替代物)，由于可破坏臭氧的气体到达臭氧层尚需一定的时间，所以预期在未来的几年内，臭氧的消耗不会有太大的改观，不仅南极上空，北半球的上空大多也是如此。如果人们遵守有关禁令的话，臭氧层将从本世纪末和下世纪之交时逐渐弥合，然而至少要用100年时间才能完全恢复。
§13 氮气和稀有气体的发现
一、氮气的发现
氮气在大气中虽多于氧气，由于它的性质不活泼，所以人们在认识氧气之后才认识氮气的。不过它的发现却早于氧气。1755年英国化学家布拉克（Black,J.1728-1799）发现碳酸气之后不久，发现木炭在玻璃罩内燃烧后所生成的碳酸气，即使用苛性钾溶液吸收后仍然有较大量的空气剩下来。后来他的学生D·卢瑟福（Rutherford,D.1749-1819）继续用动物做实验，把老鼠放进封闭的玻璃罩里直至其死后，发现玻璃罩中空气体积减少1/10；若将剩余的气体再用苛性钾溶液吸收，则会继续减少1/11的体积。D·卢瑟福发现老鼠不能生存的空气里燃烧蜡烛，仍然可以见到微弱的烛光；待蜡烛熄灭后，往其中放入少量的磷，磷仍能燃烧一会，对除掉空气中的助燃气来说，效果是好的。把磷燃烧后剩余的气体进行研究，D·卢瑟福发现这气体不能维持生命，具有灭火性质，也不溶于苛性钾溶洲，因此命名为"浊气"或"毒气"。在同一年，普利斯特里作类似的燃烧实验，发现使1/5的空气变为碳酸气，用石灰水吸收后的气体不助燃也不助呼吸。由于他同Ｄ·卢瑟福都是深信燃素学说的，因此他们把剩下来的气体叫做"被燃素饱和了的空气"。
1772年化学家舍勒也从事这一研究。他用硫肝（硫酸与铁粉的混合物）吸收空气中的助燃气而取得了氮气。经实验得出这样的结论：这种气体较空气轻；能灭火，颇似碳酸气，其效力没有碳酸气显著。他是第一个认为氮气是空气成为之一的人。只要把空气中的助燃气吸收，就能制得较纯的氮气。"氮"这个名字，是后来拉瓦锡给它取的，意思是无益于生命。
二、稀有气体的发现
大约氮气发现的百年之后，英国化学家瑞利（Rayleigh,J.W.S.1842-1919），一方面从空气中除掉氧气、二氧化碳、水蒸气得到氮气；另一方面从氮化物分解制得氮气。他把这两种来源不同的氮气进行比较，发现在正常状态下前者的密度是1.2572克／升，后者的密度是1.2508克／升，为什么空气中的氮气密度要大些呢？是不是其中还有较重的不活泼气体？英国化学家莱姆大塞（Ramsay,W.1852-1916）用燃烧的镁与空气中的氮气作用，以除去空气中的氮，结果剩下少量的稀有气体。经光谱检验，证明是一种新的气体元素叫做氩。后几年他用分级蒸馏法，从粗制的氩中分离出其它三种稀有气体──氖、氪、氙。1895年，莱姆塞用硫酸处理沥青油矿，产生一种气体，用光谱鉴定为氦。由于他先后发现氦、氖、氪、氩、氙，获得了1904年诺贝尔化学奖。
§14 碘和溴的发现
一、碘的发现
法国化学家库特瓦（Courtois,B.1777-1838）出生于法国的第戌，他的家与有名的第戌学院隔街相望。他的父亲是硝石工厂的厂主，并在第戌学院任教，还常常作一些精彩的化学讲演。库特瓦一面在哨石工厂做工、一面在第戌学院学习。他很喜欢化学，后来又进入综合工业学院深造。毕业后当过药剂师和化学家的助手，后来又回到第戌继续经营硝石工厂。
在法国、爱尔兰和苏格兰的沿海岸，当春天风浪大作的时候，海生植物受到海浪和潮水的冲击，漂到浅滩上。在退潮的时候，库特瓦经常到那些地方采集黑角菜、昆布和其它藻类植物。回家后，把采集的植物堆集起来，使其缓缓燃烧成灰，然后加水浸渍、过滤、洽澄清得到一种植物的浸取溶液。库特瓦本想从这些溶液提取哨石和其它的盐类，因此就得对溶液进行蒸发，使其溶解的硫酸钾、硫酸钠、氯化钠、碳酸钠等依次结晶出来，可是在提取过程中，他发现铜锅被溶液腐蚀得很厉害。他想硫酸钾、氯化钠等物质是不会腐蚀铜锅的，是不是溶液中有什么新物质跟铜发生了变化？于是他将水溶液加热蒸发，氯化钠的溶解度最小，首先结晶出来，然后才是氯化钾、硫酸钾。由于海藻在燃灰过程中有不少的硫酸盐，被碳还原而生成了硫化物。库特瓦为了除掉其中的硫化物，就往溶液中加入浓硫酸。在蒸发母液过程中，库特瓦意外地发现，母液中产生一种美丽的紫色蒸气，象彩去一样冉冉上升，这一现象使他惊喜不已。最后，这种使人窒息的蒸气竟然充满了实验室。当蒸气在冷的物体上凝结时，它并不变成液体，而凝成片状的暗黑色晶体，并具有金属光泽。这是1811年的事。
制得这种晶体之后，库特瓦利用这种新物质作进一步研究，他发现这种新物质不易跟氧或碳发生反应，但能与氢和磷化合，也能与锌直接化合。尤为奇特的这种物质不能为高温分解。库特瓦根据这一事实推想，它可能是一种新的元素。由于库特瓦的实验设备简陋，药物缺乏，加之他还要把主要精力放在经营哨石工业上，所以他无法证实这种新物质是新元素。最后他只好请法国化学家德索尔姆和克莱芒继续这一研究，并同意他们自由地向科学界宣布这种新元素的发现经过。1813年德索尔姆和克莱芒，在《库特瓦先生从一种碱金属盐中发现新物质》的报告中写道："从海藻灰所得的溶液中含有一种特别奇异的东西，它很容易提取，方法是将硫酸倾入溶液中，放进曲颈甑内加热，并用导管将曲颈甑的口与彩形器连接。溶液中析出一种黑色有光泽的粉末，加热后，紫色蒸气冉冉上升，蒸气凝结在导管和球形器内，结成片状晶体。"克莱芒相信这种晶体是一种与氯类似的新元素，再经戴维和盖·吕萨克等化学家的研究，提出了碘具有元素性质的论证。1814年这一元素被定名为碘，取希腊文紫色的意义。
1913年10月9日，在第戌学院为库特瓦举行了隆重的纪念大会，庆祝他发现碘100周年。同时在库特瓦诞生的地方竖立了一块纪念碑，以追念他发现碘的功绩。
二、溴的发现
科学研究既要有严肃认真的态度和精细的操作技术，又要有正确的指导理论和思想方法，才能收到好的效果；否则将走许多弯路，甚至真理出现在自己的眼前也会视而不见。德国著名的有机化学家李比希（Liebig,U.1803-1873）在研究工作中就出现过这样的现象。在发现溴的前几年，李比希接受了一家制盐工厂的请求，考察母液中含有什么东西？再分析的过程中，发现淀粉碘化物过夜以后变成黄色。他再将母液通入氯气进行蒸馏，得到一种黄色的液体，没有分析研究就判断是氯化碘，并把装液体的瓶子贴上氯化碘的标签。殊不知这种黄色物质并不是氯化碘而是溴。其实溴的化学性质和氯的化合物很不相同，他却勉强加以解释。后来他听说发现了溴，李比希知道自己错了，他将贴氯化碘标签的瓶子特别保存起来，作为研究工作中的教训。并且他常把这个瓶子给朋友看，以表明不加分析研究、不讲论证，而以先入为主的观念来对待科学，往往让很大的发现在眼前错过。李比希在自传中写道："自此以后，除非有绝对实验来赞助和证实，他不自造学理了。"李比希这种勇于反省、勇于承认自己缺点的精神，是值得我们学习的。
法国化学家巴拉尔（Balard,A.J.1802-1876），1842年在研究盐湖中植物的时候，将从大西洋和地中海沿岸采集到的黑角菜燃烧成灰，然后用浸泡的方法得到一种灰黑色的浸取液。他往浸取液中加入氯水和淀粉，溶液即分为两层：下层显蓝色，这是由于淀粉与溶液中的碘生成了化合物；上层显棕黄色，这是一种以前没有见过的现象。为什么会出现这种现象呢？经巴拉尔的研究，认为可能有两种情况：一是氯与溶液中的碘形成新的氯化碘，这种化合物使溶呈棕黄色；二是氯把溶液中的新元素置换出来了，因而使上层溶液呈棕黄色。于是巴拉尔想了些办法，试图把新的化合物分开，但都没有成功。巴拉尔分析这可能不是氯化碘，而是一种与氯、碘相似的新元素。他用乙醚将棕黄色的物质提出，再加苛性钾，则棕黄色褪掉，加热蒸发至干，剩下的物质象氯化钾一样。然后把剩下的物质与硫酸、二氧化锰共热，则产生红棕色的有恶臭的气体，冷凝为棕黄色液体。巴拉尔判断，这是与氯和碘相似的一种新元素。法国科学院于1826年8月14日，由化学家孚克劳（F-ourcroy,A.F.1755－1809）、泰纳、盖·吕萨克共同审查巴拉尔的新发现。他们认为："关于溴是否是一种极简单的单体，今日我们更有知道的必要，我们已经做过的不多几次的实验也许还不足以证明它确实是极简单的个体，然而我们认为至少是很有可能的。巴拉尔先生的报告作得很好，即使将来证明溴并不是一种单体，他所罗列的种种结果还是能够引起人们极大的兴趣的。总之溴的发现在化学上实为一种重要的收获，它给巴拉尔在科学事业上一个光荣的地位。"但他们不赞成巴拉尔的命名，把它改称为溴，含义是恶臭。
1825年德国海德堡大学学生罗威（Lowig,L.1803－1890）把家乡克罗次纳的一种矿泉水通入氯气，产生一种红综色的物质。这种物质用乙醚提出，再将乙醚蒸发，则得到红综色的液溴。所以他也是独立发现溴的化学家。
§15 独特的中国钢铁冶炼
东西方的冶铁技术是循着不同的途径发展的。如果说西方早期的铁器文化是一种锻铁的文化，那么中国早期的铁器文化是一种以铸铁为主的文化。
已知中国最早的铁器是河北出土的商代铁刃。后确认为是用含镍较高的陨铁锻成。另外有同时代的北京平谷的陨铁刃，河南商末的铜兵铁刃。这些说明，原始民族早期使用天然铁是具普遍性。
我国许多地区都有丰富的铁矿藏。特别是在中原地区，源远流长的古代青铜技术的故乡，也是中国古代冶铁工艺的摇篮。
在公元前6世纪前后，中国就发明了生铁冶炼技术。尤其是在春秋战国时期，块炼铁和生铁冶炼两种工艺，几乎是同时产生，这两种方法在我国历史上曾长期平行发展，在不同情况下发挥各自的作用。
块炼铁的方法即"固体还原法"。从江苏六合县程桥东周墓出土的铁条，就是块炼铁的产物。
在春秋末期和战国初期，以块炼铁为材料，在反复锻打块炼铁的实践中，人们又总结出块炼铁渗碳成钢的经验。因块炼铁质柔不坚，渗碳块炼钢又太坚硬，人们又发明了炼钢的淬火工艺，进一步提高了块炼钢的机械性能。在河北易县武阳台村的燕下都遗址出土的19件铁器，大部分就是经过淬火处理的。块炼铁的炉温大约1000℃左右，离纯铁的熔点（1534℃）相差甚远。生铁的冶铸工艺与块炼法的差异在于，它的炉温达到1100－1200℃。在这种炉温下，通过被还原生成的固态铁吸收碳，降低其熔点，从而得到液态的生铁，液态生铁可以直接浇铸成器。江苏东周墓出土的铁丸，洛阳出土的铁锛、铁铲等，都是那个时期的生铁器物。生铁的早期发明，是中国对世界冶金技术的杰出贡献。欧洲一些国家，虽很早出现块炼铁，但出现生铁则是公元十三世纪末到十四世纪初。
铁器的较多使用，标志着新一代社会生产力的形成，春秋战国之交中国已进入铁器时代。人们日常用语"陶治""就范""范围""模范"等也是由冶铸技术转变而来的，取得普遍意义，在中国文学中表现铁匠形象也甚多。
从战国到西汉，生熟铁并用平行发展。早期的铸铁都是白口铁，铸造性能较好。但碳是以化合碳的形式存在于铁中，导致生铁脆硬，不耐碰击。那么中国早期冶铁匠师就面临双重难题，一是如欧洲古代铁匠那样使柔软的块铁变硬，另外是设法使脆硬的白口铁变软。因此，在战国早期，人们就创造了白口铁柔化术。即通过长时间加热，将白口铁中的碳化铁分解为铁和石墨，消除大块的渗碳体，这对提高铁的柔性起了良好作用，而欧洲的铸铁柔化术是在１７世纪下期才出现的。
战国中期以后，铁器已取代铜器成为主要的生产工具。《管子·海王篇》说："一女必有一针、一刀""耕者必有一耒、一（耒＋吕）、一铫"。"不尔而成者者，天下无有。"正是铁器的普遍应用，才极大推动社会生产发展，使奴隶制向封建制转变，造就了战国时期经济繁荣，百家争鸣的昌盛局面。邯郸等地以冶铁致富，并设有专门管理炼铁的"铁官"，专门经营炼铁的"铁商"。
西汉，在块炼渗碳的基础上兴起了"百炼钢"技术。它的特点是增加了反复加热锻打的次数，这样既可加工成型，又使夹杂物减少、细化和均匀化，大大提高了钢的质量。如河北满城一号西汉墓土的刘胜佩剑、钢剑和错金宝刀，就是"百炼钢"的产物。"百炼成钢""千锤百炼"成语由此而来。西汉中期，又出现了炒钢，即将生铁炒到成为半液体半固体状态，并进行搅拌，利用铁矿物或空气中的氧进行脱碳，借以达到需要的含碳量，再反复热锻，打成钢制品。这省去了烦难的渗碳工序，又使钢的组织更加均匀。山东苍山县东汉墓出土的炼环首钢刀，就是用炒钢锻打而成的。炒钢的发明，也打破了先前生铁不能转为熟铁的界限，使原先各行其是的两个工艺系统得以沟通，成为统一的钢铁冶炼技术体系。这是继生铁冶铸之后，中国古代钢铁技术史上又一重大事件。
从古铁器分析中，中国科学工作者，陆续发现了汉魏时期的球状石墨的铸铁工具多件，引起了国内外学术界的重视，而球墨铸铁是现代科技的产物，是１９４９年由英美学者发明的。经测定，西汉时期的石墨性状铸铁不逊于现代球墨铸铁的同类材料，这是冶铸史上一件很有意义的事。
西晋南北朝时，新的灌钢技术出现。它是将生铁炒成熟铁，然后同生铁一起加热，由于生铁的熔点低，易于熔化，待生铁熔化后，它便"灌"入熟铁中，使熟铁增碳而得到钢。这种方法比生产炒钢容易掌握，也使钢铁技术较为完备，成为南北朝以后的主要方法。
在汉代，钢铁业的发展通过多方面展现。如炉型有了扩大，用石灰石作熔剂，风口也从一个发展到了多个，鼓风设备从以前的人力鼓风，畜力鼓风到创造了水力鼓风的"水排"。这项发明比欧洲早一千二百多年。
从唐代到明代，是古代钢铁技术全面发展和定型的时期。唐宋时期实现了农具从铸制改为锻制这一具有重大意义的历史性转变。以生铁冶炼──生铁炒炼熟铁──生、熟铁合炼成钢为主干的钢铁工业体系趋于定型。
到了明代，采用了"生铁淋口"法锻制生产工具。这种方法的原理是和灌相同的。这在宋应星的《天工开物》中有记载。另外，《天工开物》还描述了冶炼史上的半连续性系统，即把炼铁炉流出的铁水，直接流进炒铁炉里炒成熟铁，从而减少了再熔化的过程。这时，人们不仅懂得了炼焦，还用焦炭进行了冶炼。明代中叶到清末，传统钢铁技术继续缓慢发展，生铁年产量达数十万吨。炼铁竖炉高９米，佛山炼铁厂还采用装料机械（机车）代人力加料。
总之，在１８世纪中叶工业革命之前，中国冶铁工业的生产规模和技术水平与当时的英法等国相比并不逊色，各领风骚。中国的封建制度发展到明代已进入衰亡阶段，极端腐败的专制主义政治，庞大的官僚机构和腐朽的上层建筑，严重束缚了生产的发展。明末矿税之害迫使各阶层人民群起反抗，阶级矛盾异常尖锐。继起的清政府是镇压了农民起义和抗清斗争之后建立起来的，满汉地主阶级联合专政的专制政府。康熙、雍正和乾隆三朝号称盛世历时１３４年（公元１６６１－１７９５年）。但正在此时，西方爆发了工业革命，其工业、科技、军事实力却以封建制度无法想象的速度发展起来，在很短时期就把中国抛在后面。而清政府恰从雍正时代起顽固地实行闭关自守政策，自封天朝大国，对世界范围的重大变化茫然无知，更谈不上采取措迎头赶上。在随后的帝国主义侵略和清廷卖国行径的内外夹攻下，旧有的手工业和传统技术随之衰落，濒于破产和失传，曾经独树一帜的中国冶炼工业也黯然失色，失去了建立独立的金属工业，使传统工艺发展为现代金属技术的可能性。
纵观五千年的中国冶金技术，它的发生和发展，进退和起落都是和中华民族的发生和发展、兴衰和荣辱息息相关的。
§16 发现氟的悲壮历程
在化学元素史上，参加人数最多、危险最大、工作最难的研究课题，莫过于氟元素的发现。自1768年德国化学家马格拉夫（Marggraf,A.S.1709-1782）发现氢氟酸以后，到1886年法国化学家莫瓦桑（Moissan,H.1852－1907）制得单质的氟，历时118年之久。在这当中不少化学家损害了健康，甚至献出了生命，可以说是一段极其悲壮的化学元素史。
1768年马格拉夫研究萤石，发现它与石膏和重晶石不同，判断它不是一种硫酸盐。1771年化学家舍勒用曲颈甑加热萤石和硫酸的混合物，发现玻璃瓶内壁腐剂。1810年法国物理学、化学家安培，根据氢氟酸的性质的研究指出，其中可能含有一种与氯相似的元素。化学家戴维的研究，也得出同样的看法。1813年戴维用电解氟化物的方法制取单质氟，用金和铂做容器，都被腐蚀了。后来改用萤石做容器，腐蚀问题虽解决了，但也得不到氟，而他则因患病而停止了实验。接着乔治·诺克斯（Knox,G.）和托马斯·诺克斯（Knox,R.T.）两弟兄先用干燥的氯气处理干燥的氟化汞，然后把一片金箔放在玻璃接受瓶顶部。实验证明金变成了氟化金，可见反应产生了氟而未得到氟。在实验中，弟兄二人都严重中毒。继诺克斯弟兄之后，鲁耶特（Louyet,P.）对氟作了长期的研究，最后因中毒太深而献出了生命。法国化学家尼克雷（Nickles,J.）也遭到了同样的命运。法国的弗雷米（Fremy,E.1814－1894）是一位研究氟的化学家，曾电解无水的氟化钙、氟化钾和氟化银，虽然阴极能析出金属，阳级上也产生了少量的气体，但始终未能收集到。
同时英国化学家哥尔（Gore,D.G.1826-1908）也用电解法分解氟化氢，但在实验的时候发生爆炸，显然产生的少量氟与氢发生了反应。他以碳、金、钯、铂作电极，在电解时碳被粉碎，金、钯、铂被腐蚀。这么多化学家的努力，虽然都没有制得单质氟，但他们的经验和教训都是极为宝贵的，为后来制取氟创造了有利条件。
莫瓦桑出生于巴黎的一个铁路职员家庭。因家境贫穷，中学未毕业就当了药剂师的助手。他怀着强烈的求知欲，常去旁听一些著名科学家的讲演。1872年他在法国自然博物馆馆长和工艺学院教授弗雷米的实验室学习化学，1874年到巴黎药学院的实验室工作，1877年获得理学士学位。1879年通过药剂师考试，任高等药学院实验室主任。1886年成为药物学院的毒物学教授。1891年当选为法国科学院院士。1907年2月20日在巴黎逝世。他在化学上的创造发明很多，现在主要介绍他在氟方面的研究。
1872年莫瓦桑当上弗雷米教授的学生，开始在真正的化学实验室工作了。
弗雷米教授是当时研究氟化物的化学家，莫瓦桑在他的门下不仅学到了化学物质一般的变化规律，而且还学到了有关氟的化学知识和研究过程。他知道早在60年代安培和戴维就已证明，盐酸和氢酸是两种不同的化合物。后一种化合物中含有氟，由于这种元素反应能力特别强，甚至和玻璃也能发生反应，以致人们无法分离出游离的氟。弗雷米反复做了多种实验，都没有找到一种与氟不起作用的东西。虽然他知道制单质氟这个课题难着了许多化学家，可是莫瓦桑对氟的研究却非常感兴趣，不但没有被困难所吓倒，反而下定决心要攻克这个难关。由于工作的变化，这项研究没有及时进行，所以在10年以后，才集中精力开展研究。
莫瓦桑先花了好几个星期的时间查阅科学文献，研究了几乎全部有关氟及其化合物的著作。他认为已知的方法都不能把氟单独分离出来只有戴维设想的方法还没有试验过。戴维认为：磷和氢的亲合力极强，如果能制氟化磷，再使氟化磷和氧作用，则可能生成氧化磷和氟，由于当时还没有方法制得氟化磷，因而设想的实验没有实现。于是莫瓦桑用氟化铅与磷化铜反应，得到了气体的三氟化磷，然后把三氟化磷和氧的混合物通过电火花，虽然也发出了爆炸的反应，但并没有获得单质的氟，而是氟氧化磷。
莫瓦桑又进行了一连串的实验，都没有达到目的。经过长时间的探索，他终于得出了这样的结论：他的实验都是在高温下进行的，这正是实验失败症结所在。因为氟是非常活泼的，随着温度的升高，它的活泼性也就大大地增加了。即使在反应过程中它能够以游离的状态分离出来，它也会立刻和任何一种物质相化合。显然，反应应该在室温下进行，当然，能在冷却的条件下进行那就更好一些。看来电解是唯一可行的方法了。他想如果用某种液体的氟化物，例如用氟化砷来进行电解，那么怎样呢？这种想法显然是大有希望的。莫瓦桑开始制备剧毒的氟化砷了，随即遇到了新的困难，原来氟化砷是不导电的。在这种情况下，他只好往氟化砷里加入少量的氟化钾。这种混合物的导电性能好，可是在反应开始几分钟后，阴极表面覆盖了一层电解析出的砷，于是电流中断了。莫瓦桑疲倦极了，十分艰难地支撑着。他关掉了联通电解装置的电源，随即倒在沙发椅上，心脏病剧烈发作，呼吸感到困难，面色发黄，眼睛周围出现了黑圈。莫瓦桑想到，这是砷在起作用，恐怕只好放弃这个方案了。出现这样的现象不是一次，曾因中毒而中断了四次实验。莫瓦桑的爱妻莱昂妮看到他漫无节制地给自己增加工作，而且又经常冒着中毒危险，对他的健康状况极为担心。0閻
可是莫瓦桑仍然继续进行实验，设计在低温下电解氟化氢。由于干燥的氟化氢不导电，于是往里面加入少量的氟化钾。他把这个混合物放在一支Ｕ形的铂管中，然后通电流。在阴极上很快就出现了氢气泡，但阳极上却没有分解出气体。电解持续近一小时，分解出来的都是氢气，连一点氟的影子也没有。莫瓦桑一边拆卸仪器，一边苦恼地思索着，也许氟根本就不能以游离状态存在。当他拨掉Ｕ形管阳极一端的塞子时，惊奇地发现塞子上覆盖着一层白色粉末状的物质。可不是么，原子塞子被腐蚀了！氟到底还是分解出来了，不过和玻璃发生了反应。这一发现使莫瓦桑受到了极大的鼓舞。他想，如果把装置上的玻璃零件都换成不能与氟发生反应的材料，那就可以制得单体的氟了。荧石不与氟起作用，用它来试试吧，于是把荧石制成试验用的器皿。莫瓦桑把盛有液体氢和氟化钾的混合物的Ｕ形铂管浸入制冷剂中，以铂铱合金作电极，用荧石制的螺旋帽盖紧管口，管外用氯化甲烷作冷冻剂，使温度控制在-23℃，进行电解。终于在1886年第一次制得单质氟。莫瓦桑的成就经过著名化学家的审查，认为是无可争论的。为了表彰他在制氟方面所作的突出贡献，法国科学院发给他一万法郎的拉·卡泽奖金。20年以后，又因他研究氟的制备和氟的化合物上的显著成就，而获得了1906年的诺贝尔化学奖。
§17 肥皂的历史
在我们的生活中，一天也离不了肥皂。洗脸用香皂：洗澡用药皂；洗衣服用洗衣皂。脸要天天洗。衣服也要勤洗勤换。衣服穿久了，由于尘土、油污和汗水的沾污，会散发出酸臭味。带有油污的衣服是滋生病菌的温床。脏东西还会腐蚀、毁坏织物的纤维，只有经常洗涤才能使衣服延年益寿。
古时候，人们在河边青石板上，将衣服折叠好，反复用木棒捶打，靠清水的力量洗去衣服上的污垢。这样洗衣服，既费力，效果又不好。后来有人发现有一种天然碱矿石，溶化在水里滑腻腻的，去油污还挺有效。皂荚树结的皂荚果，泡在水里，也可以用来洗衣服。同样，也能洗掉油污。
古时候的埃及，就有人发现用草木灰和一些羊脂混合以后得到的一些东西，特能去污这大概是最早的肥皂了。古时候的法国（那时叫高卢）人用草木灰水和山羊油做成一种粗肥皂，有点象我们今天理发馆里的洗发水。稍后一些时候，人们将猪油拌和天然碱，反复揉搓挤压，得到跟今天的肥皂差不多的"猪胰子皂"。
我的爷爷、奶奶就用过这种猪胰子皂呢！有些地方把肥皂叫做"胰子"就是这个缘故。
我们现在用的肥皂是从工厂的大锅里熬出来的。制皂工厂的大锅里盛着牛油、猪油或者椰子油，然后加进烧碱（氢氧化钠或碳酸钠）用火熬煮。油脂和氢氧化钠发生化学变化，生成肥皂和甘油。因为肥皂在浓的盐水中不溶解，而甘油在盐水中的溶解度很大，所以可以用加入食盐的办法把肥皂和甘油分开。因此，当熬煮一段时间后，倒进去一些食盐细粉，大锅里便浮出厚厚一层粘粘的膏状物。用刮板把它刮到肥皂模型盒里，冷却以后就结成一块块的肥皂了。药皂和一般的肥皂差不多，只是加进了一些消毒剂。
香皂一般是用椰子油和橄榄油制造，并且加进了香料和着色剂，所以有散发出各种香味和五颜六色的香皂。甘油是制皂工业的重要副产品，甘油在国防、医药、食品、纺织等方面，都有很大的用途。
§18 伏打电池和水的电解
一、伏打电池的发明
水的电解，是在历史上第一个提供稳定连续电流的电源装置──伏打电池于1800年诞生以后才实现的。伏打电池的发明归功于两位意大利科学家。一位是解剖学家和医学教授伽伐尼（Galvani,L.1737-1798），一位是物理学和化学家伏打
（Volta,A.1745-1827）。
1780年，伽伐尼在一次解剖青蛙时有一个偶然的发现。一只已解剖的青蛙放在一个潮湿的铁案上，当解剖刀无意中触及蛙腿上外露的神经时，死蛙的腿猛烈地抽搐了一下。伽伐尼立即重复了这个实验，又观察到同样的现象。最初他以为蛙腿发生痉挛是"大气电"作用的结果。后来他以严谨的科学态度，选择各种不同的金属，例如铜和铁或铜和银，接在一起，而把另两端分别与死蛙的肌肉和神经接触，青蛙就会不停地屈伸抽动。如果用玻璃、橡胶、松香、干木头等代替金属，就不会发生这样的现象。作为解剖学家的伽伐尼脑子里总是想着肌肉和神经等，他想用动物体内有某种电来解释，但这种"动物电"的解释是含糊不清的。1789年他写成了论文：《关于电对肌肉运动的作用》，于1791年发表。
伏打读到了这篇论文后，就多次重复了伽伐尼的实验。作为物理学家，他的注意点主要集中在那两根金属上，而不在青蛙的神经上。伏打在此以前已经对电学作出不少贡献。他曾经对已有验电器进行改造，制成了一种能够测微量电荷的验电器。1775年，他在给普利斯特里的信中描写了一种起电盘装置。对于伽伐尼发现的蛙腿抽搐的现象，他想这可能与电有关，但是他认为青蛙的肌肉和神经中是不存在电的，他推想电的流动可能是由两种不同的金属相互接触产生的，与金属是否接触活动的或死的动物无关。伏打用自己设计的精密验电器，对各种金属进行了许多实验。这些实验证明，只要在两种金属片中间隔以用盐水或碱水浸过的（甚至只要是湿和）硬纸、麻布、皮革或其它海绵状的东西（他认为这是使实验成功所必须的），并用金属线把两个金属片连接起来，不管有没有青蛙的肌肉，都会有电流通过。这就说明电并不是从蛙的组织中产生的，蛙腿的作用只不过相当于一个非常灵敏的验电器而已。
在1796年的一封信中，伏打把金属（以及黄铁矿等某些矿石和木炭）称为第二类导体或干导体，把盐、碱、酸等的溶液称为第二类导体或湿导体。他指出：把第一类导体与第二类导体相接触，"就会引起电的扰动，产生电运动；至于这个现象的原因，目前还不清楚，只能认为是一般的特性"。
伏打用了三年的时间，用把各种金属两两搭配进行实验的方法，研究两种金属接触产生电的现象。他发现，一种金属与某一种金属接触时带正电，它与另一种金属接触时则可能带负电。例如，锌和铜接触时锌带正电，铜带负电；但铜若与金或银接触。
§19 高分子智能材料
目前在新材料领域中，正在形成一门新的分支学科－高分子智能材料，也有人称机敏材料，高分子智能材料它是通过有机合成的方法，使无生命的有机材料变得似乎有了"感觉"和"知觉"。这类材料在实际中已有了应用，并正在成为各国科技工作者的崭新的研究课题，预计不远的将来，这些材料将进入到我们生活中。
数千年来，人们建造的建筑物都是摸拟动物的壳，天花板和墙壁都是密不透风，以便把建筑物内外隔开。科学家正在研制一和能自行调温调光的新型建筑材料，这种制品叫"云胶"，其成分是水和一种聚合物的混合物，这种聚合物的一部分是油质成分，在低温时这种油质成分把水分子以一种冰冻的方式聚集在这种聚合物纤维的周围，就象"一件冰茄克衫"，这种象绳子似的聚合物是成串排列起来的，呈透明状，可以透过90％的光线。当它被加热时，这和聚合物分子就象"面条在沸水里"那样翻滚，并抛弃它们的象冰似的"冰茄克衫"，使聚合纤维得以聚在一起，此时"云胶"又从清澈第一课 汽水中的化学
活动目的：①探究汽水中的气体是什么物质，汽水为什么可消暑。
②培养学生从生活中学习化学的兴趣。
活动准备：学生分2—4人一个小组，各组自带1瓶汽水，其余仪器用品从实验室借，其中有带胶塞的导管、试管、澄清石灰水。
活动过程：
一、学生亲身体验
1、学生观察一瓶新买的汽水，再打开瓶塞，并观察瓶中发生的现象。
2、学生喝几口汽水，并谈谈喝过汽水的感受。
二、发现问题，提出假设（在老师的指导下进行）
发现问题 提出假设
(1)汽水中冒出来的气体是什么物质？ 汽水中的气体为二氧化碳
(2)喝汽水为什么可以消暑？喝冰冻汽水为何更好？ 汽水中的气体冒出与压强和温度有关
…… ……
三、实验探究与调查分析（教师指导下进行）
1、已知：(1) 二氧化碳气体能澄清石灰水变浑浊
(2) 二氧化碳气体溶解能力随温度升高减小，随压强增大而增大，
反之亦然。
2、实验探究 ：将汽水中的气体通入澄清石灰水
现象：导管口产生气泡，澄清石灰水变浑浊。
结论：汽水中的气体为CO2，假设成立。
3、分析讨论：
(1) 打开汽水瓶后，瓶内压强减小，二氧化碳的溶解能力下降，故会
有汽泡产生。
(2) 喝汽水后会打嗝，说明温度升高，二氧化碳的溶解能力下降，故喝汽水后，汽水在人肚里受热，产生二氧化碳气体，使人感觉到清凉怡神之感，暑意顿消，精神为之一振。
活动总结：通过喝汽水后体内产生的现象，让学生大胆提出问题与假设，培养了学生观察思维能力。通过开展对汽水中气体成分以及汽水为什么可消暑等问题的探究，培养了学生的探究实践能力，激发了学生从生活中去学习化学知识的热情。
第二课 让我们的衣服更干净
活动目的：让学生了解衣物上几种常见污物的洗涤方法，培养学生运用化学知识去解决生活中一些实际问题的能力与兴趣，让学生体会到化学与生活密切相关。
活动准备：1、肥皂、洗衣粉、草酸、汽油、米饭、漂白粉、瓷盆或塑料桶
2、蓝墨水、红墨水、水彩颜料、蓝墨水、圆珠笔油、油漆、鸡血、白布条数条，并把它们分别涂在白布条上备用。
活动过程：
一、学生叙述自己衣物弄脏的“痛苦”经历及处理方法与效果怎样？
二、提出问题：
手上、衣物上普通污垢用肥皂或洗衣粉就可以洗干净，可是如果沾上墨水、
墨迹、汗渍、肉汤、铁锈、果汁、血迹、油漆、圆珠笔油等用肥皂洗就无济
无事啦，怎么办呢？
三、收集资料、寻找方法（教师协助）
1.衣服上的蓝墨水、红墨水及水彩颜料立即用洗涤剂洗，再用清水漂洗几
次就可以，若白布上仍有残迹，使用漂白粉。
2.衣服上的蓝黑墨水、铁锈、果汁、血迹，可用草酸来清洗，因为这些污渍
中含有铁质，在空气中氧化成铁锈形成锈斑，草酸能把铁锈还原成能溶于
水的物质。
3.沾上血迹的衣物，也可以用冷水浸泡，再用加酶洗衣粉洗，不能使用热水。
4.墨和墨汁沾在衣物上，应立即浸在水里，用米饭粒搓洗，饭粒里的淀粉会
搓成又稠又粘的浆，把墨迹从纤维上粘下来。
5.圆珠笔油、油漆、肉汤可用汽油溶解。
四、实验不同的洗涤方法与效果（教师指导）
将白布条上的各种污物用不同方法洗涤，比较洗涤效果，写出实验报告。
活动总结：学生通过这次实践活动，了解了衣服上各种污物的洗涤方法，培养了学生对实践的兴趣，使学生体会到原来化学会使我们的生活更美好。
第三课 香烟烟雾中几种有害成分的简易测定
活动目的：探究香烟的烟雾中的几种有害物质，使学生认识到吸烟对人体有害。
活动准备：铁架台、试管、双孔塞、导管、香烟、95%酒精，氯化汞溶液蒸馏水，银氨溶液、动物血（新鲜）、注射器。
活动过程：提出问题：“吸烟有害健康”，那么香烟烟雾中有哪些有害物质呢？
查找相关资料：从网上查询有关资料（事先要求学生自己查找）。
一、从学生查得的资料中归纳整理如下：
1.香烟烟雾中含有多种有害物质，其中主要尼古丁，一氧化碳等。
2.尼古丁与氯化汞溶液反应立即产生白色沉淀。
3.一氧化碳与鲜血压计的血红蛋白化合，使血液颜色由血红色变成深褐色。二、实验探究：
1.尼古丁检验：
装置如图，试管中加入10ml95%酒精，点燃香烟，抽气，当酒
精溶液变成褐色时取下试管，倒出2ml褐色液体于另一试管中，
滴入几滴氯化汞溶液，立即产生白色沉淀。
2.一氧化碳的检验：
装置如图，试管中注入5ml鲜鸡血，点燃香烟，连续抽气，血液
由血红色逐渐变成深褐色，证明有CO。
3.相关资料:
尼古丁对人的致死量为40——60毫克，相当于20支香烟的含量，烟焦油可
诱发肺癌、喉癌等。
一氧化碳有毒，会使人感到头痛、恶心、记忆力减退等，吸入过多一氧化碳会使人窒息而死亡。
活动总结：学生通过上网查询，到图书馆查阅资料，并通过实验探究来认识香烟烟雾中的几种有害物质，培养了学生运用化学知识，解决实际问题的能力，同时也提高了对“吸烟有害健康”的认识，并主动要求有吸烟行为的家长戒烟，使自己的家庭过上健康幸福的生活。
第四课 检测面粉的新鲜度
活动目标：
知识与技能：培养学生的实践能力，了解进行科学探究的基本方法。
过程与方法：查找有关资料，实验。
情感态度价值观：培养学生科学的实验精神。
活动过程：
一、提出问题
面粉是各类早餐食品的主要原料，但是面粉久存变质后，若被食用，对我们的身体将十分有害，那么怎样检测面粉的新鲜度呢？
二、查找相关资料
同学们上网查找资料得知：面粉久存后，由于空气中的氧气水分和各种微生物的作用，会产生酸败的现象。随着酸变的加速，产生有机酸增多，面粉就不能食用。测试面粉中有机酸的含量，可以用NaOH溶液中和有机酸，根据NaOH的用量，推知有机酸的含量。
三、设计实验，进行探究
实验用品：面粉样品5g 新鲜面粉5g 10%的NaOH溶液 蒸馏水 锥形瓶 滴定管 酚酞试液
实验步骤：
(1) 在150ml的锥形瓶中加入40ml蒸馏水，再加入5g新鲜的面粉，混合搅
拌至完全溶解，且没有任何面团为止，配成面粉的悬浊液，再滴加2—3
滴酚酞试液。
(2) 用10%的NaOH溶液滴定，边加边振动，直到悬浊液呈浅红色为止。记下NaOH的（读数），体积数为V1。
(3) 取要测定新鲜度的面粉5g，用同样的办法滴定面粉的酸度，记下消耗
ＮaOH的体积数为Ｖ２
(4) 数据处理，分析得结论：
当V1≈V2时，说明面粉是新鲜的
当V1>2.5V1时，说明面粉已变质，不能食用。
活动小结：
本次活动主要由学生自己动手查阅资料，设计实验，分析数据得结论，充
分调动了学生学习的积极性，培养了学生的探究意识和实践能力。
第五课 验指纹
活动目标：
知识与技能：通过活动，使学生了解验指纹可作为侦破案件的一种手段
过程与方法：通过活动，培养学生学习化学的兴趣
活动过程：
一、活动原理：碘受热易升华，手上的油脂等分泌物能溶解碘而形成棕色指纹印迹，然后进行核对指纹。
二、活动过程：
1、学生自己查阅资料发现：世界上每一个人的指纹各不相同，要检测自己
的指纹，可以利用手上的油脂等分泌物溶解碘而形成棕色指纹印迹来验证。
2、设计实验过程：
(1) 实验材料：
铁架台、石棉网、火柴、酒精灯、小烧杯、干净的白纸、少量碘粒
1、碘
2、烧杯
3、印有指纹的纸张
(2) 班上的同学每2人分成一组，相互测验对方的指纹，然后比较两人的指纹是否相同，看哪一组做得又快又好。
3、实 验结论：同学们的指纹各不相同
4、活动小结：利用每个人的指纹互不相同这一现象，可以用此方法来侦破许多案件
5、观看录像《405谋杀案》来了解指纹的显示技术在侦破方面的应用。
第六课 化学刻花
活动目标：
知识与技能：通过活动，让学生了解铁片上花纹的刻制方法
过程与方法：通过活动，培养学生学习化学的兴趣
活动过程：
一、活动目的：
在玻璃，铁片上刻划各种不同的图案，怎样才能把自己喜欢的图案刻到铁片上去呢？
二、查找资料，设计实验：
1、 学生经查阅资料获知：
铁位于金属活动性顺序表中的氢前面，因此铁能和盐酸发生置换反应生成氯化亚铁和氢气。Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
石蜡为一种稳定的化合物，和浓盐酸不发生化学反应
2、 设计实验步骤
(1) 将全班同学分成几小组，每组发放一铁片，开始实验。
(2) 将铁片除锈
(3) 熔化石蜡：把石蜡放入小烧杯中，用酒精灯加热熔化，即得液态石蜡。
(4) 涂蜡层：在铁片上用毛刷均匀地涂一薄层石蜡
(5) 刀刻图案：待石蜡层冷却凝固后，用小刀在上面刻划出自己所喜爱的图案。
(6) 化学显图：在刻有图案的痕迹处，用滴管小心滴加浓盐酸，开始时反应迅速，待反应缓慢后用水冲去酸液重新滴加浓盐酸，使之与铁片露出部分反应，如此重复操作四、五次。
(7) 除蜡层，把大烧杯中的水加热沸腾，然后用镊子将铁片放入其中，待蜡层除去后，取出铁片，用水洗净，即看到所刻的图案。
3、 实验小结：
本次实验过程中，同学们在加热和滴加浓盐酸时要认真，注意安全，以防烫伤和烧伤。
第七课 自制汽水
活动目的：
练习托盘天平、量筒、烧杯、玻璃棒、药匙等常见仪器的使用和基本操作、提高学生的动手能力。
让学生应用化学知识来指导自己的生活，进一步意识到化学与人们生活息息相关。
活动原理：
一般饮料都带气，携带的气体多为二氧化碳，碳酸氢钠（俗称小苏打）遇到酸或酸性物质就会产生大量的二氧化碳气体。二氧化碳能溶于水，当小苏打与柠檬酸在溶液中剧烈反应时立即旋紧瓶盖，饮用时打开瓶盖，汽体压强减小，二氧化碳气体溶解度减小，因此有大量的二氧化碳气体从水溶液中逸出。
活动准备：
托盘天平、1000ml量筒、1000ml大烧杯、玻璃棒、药匙、聚酯塑料大瓶
活动过程：
1、称取11g柠檬酸和80g食糖，放入1000ml大烧杯中。
2、取1000ml量筒量取1000ml凉开水，然后倒入1000ml大烧杯中用玻璃棒搅拌，使固体溶质全部溶解。
3、再滴4—5滴食用香精于大烧杯中搅拌均匀，将配得的溶液转移到聚酯塑料瓶中。
4、称取8g小苏打，将小苏打迅速倒入聚酯塑料瓶中，并立即旋紧瓶盖摇匀。
5、放入冰箱内的冷藏室中冷却后待用（或放入冰水中），其味酸甜清凉。
小结与说明：
1、柠檬酸又称构橼酸，学名2—羟基—1，2，3—丙烷三羧酸
2、若制盐汽水，则可在“过程2”中加入适量食盐其味更佳，既有酸甜味，又有咸味。
3、放入冰箱中降温，可增大二氧化碳气体的溶解度，饮用时打开瓶盖，将有更多的二氧化碳气体从水溶液中逸出。
4、聚酯塑料瓶可用雪碧塑料大瓶代替，也可用耐压的啤酒瓶等代替。
5、可用甜味剂（如糖精）、果味剂（如鲜桔汁、苹果汁、荔枝汁等）、香精等调味，以适饮者的口感。
6、参考配方：桔汁25ml、白糖25g或少量糖精，小苏打1.5g，柠檬酸1.5g(或配酸1.5g)、香精适量，冷开水450g左右，要多配可按此比例放大。
第八课 化学冰袋和化学热袋的制作
活动目的：
研究化学反应溶解过程和聚集状态改变过程所伴随的热效应的化学分支学科为热化学。书写热化学方程式是中学化学的基本要求。根据化学反应过程的热效应在化学活动课中制作冰袋和热袋有利于拓宽和巩固热化学知识。
活动准备：
化学冰袋材料为十水硫酸钠100g，四水硝酸钙和硝酸钠各30g。化学热袋材料为活性炭8g，膨胀珍珠岩粉4g，食盐5g，水15g，还原铁粉28g。
活动原理：
化学冰袋是利用Na2SO4·10H2O和Ca(NO3)2·4H2O+Na2SO4·10H2O=CaSO4+2NaNO3+14H2O—Q，这一反应为吸热反应，吸收周围大量的热而产生致冷作用，反应迅速，致冷持续时间长，致冷温度可达零下3—5℃。化学热袋是以还原铁粉和膨胀珍珠粉，活性炭和食盐的混合物为原料混合反应。这个反应是一个复杂的放热反应，把化学能转化为热能而放出大量的热。特征是发热时间长，放热快，流动性好，携带方便，最高能达45℃—50℃。
活动过程：
化学冰袋：用二只不透水性的软尼龙袋（也可用聚乙烯或聚氯乙烯袋）。将工业级十水硫酸钠100g装入A袋密封，把30g四水硝酸钙和30g硝酸钠装入B袋密封（隔离部分要易于撕裂）。然后把A袋和B袋一并装入强度较大的大袋中（即外袋）密封贮存。使用时同时把A、B袋隔离破裂，两袋中组份混合，用力揉合，即可感到致冷，揉30分钟可冷却到零下3—5℃。
化学热袋：将8g活性炭和4g膨胀珍珠岩粉混合成保水剂。将5g食盐溶于15g水中，而与混合保水剂充分混合成糊状混合物装入A袋密封（封口要易撕破）；将还原性铁粉28g装入B袋，并将A、B两袋一齐装入强度较高的大袋（即外袋）密封（要封得不易操破）贮存。用时将A、B袋封口撕破使两组份充分混合，揉合30分钟后，可升温45℃—50℃。
活动说明：
1、本活动需要二课时
2、二人一组，制作成功后可进行展评
3、还原铁粉、膨胀珍珠粉等均可购自化工原料商店化学校本课程教案
课 题 汽水中的化学 课时 1 教学手段 实验、展示
教 学 目 标 探究汽水中的气体是什么物质，汽水为什么可消暑。培养学生从生活中学习化学的兴趣。
重 点 汽水中的物质组成。
难 点 检验二氧化碳。
教学内容：一、学生亲身体验1、学生观察一瓶新买的汽水，再打开瓶塞，并观察瓶中发生的现象。2、学生喝几口汽水，并谈谈喝过汽水的感受。二、发现问题，提出假设（在老师的指导下进行）发现问题提出假设(1)汽水中冒出来的气体是什么物质？汽水中的气体为二氧化碳(2)喝汽水为什么可以消暑？喝冰冻汽水为何更好？汽水中的气体冒出与压强和温度有关…………三、实验探究与调查分析（教师指导下进行）1、已知：(1) 二氧化碳气体能澄清石灰水变浑浊。 (2) 二氧化碳气体溶解能力随温度升高减小，随压强增大而增大，反之亦然。2、实验探究 ：将汽水中的气体通入澄清石灰水 现象：导管口产生气泡，澄清石灰水变浑浊。 结论：汽水中的气体为CO2，假设成立。3、分析讨论：(1) 打开汽水瓶后，瓶内压强减小，二氧化碳的溶解能力下降，故会有汽泡产生。 (2) 喝汽水后会打嗝，说明温度升高，二氧化碳的溶解能力下降，故喝汽水后，汽水在人肚里受热，产生二氧化碳气体，使人感觉到清凉怡神之感，暑意顿消，精神为之一振。
思考通过喝汽水后体内产生的现象，让学生大胆提出问题与假设，培养了学生观察思维能力。激发了学生对化学的学习兴趣。
后记 通过开展对汽水中气体成分以及汽水为什么可消暑等问题的探究，培养了学生的探究实践能力，激发了学生从生活中去学习化学知识的热情。
化学校本课程教案
课 题 让我们的衣服更干净 课时 1 教学手段 多媒体
教 学 目 标 让学生了解衣物上几种常见污物的洗涤方法，培养学生运用化学知识去解决生活中一些实际问题的能力与兴趣，让学生体会到化学与生活密切相关。
重 点 油污的洗涤方法。
难 点 利用草酸、淀粉洗涤油污。
教学内容：一、学生叙述自己衣物弄脏的“痛苦”经历及处理方法与效果怎样？二、提出问题：手上、衣物上普通污垢用肥皂或洗衣粉就可以洗干净，可是如果沾上墨水、墨迹、汗渍、肉汤、铁锈、果汁、血迹、油漆、圆珠笔油等用肥皂洗就无济无事啦，怎么办呢？ 三、收集资料、寻找方法（教师协助） 1.衣服上的蓝墨水、红墨水及水彩颜料立即用洗涤剂洗，再用清水漂洗几次就可以，若白布上仍有残迹，使用漂白粉。 2.衣服上的蓝黑墨水、铁锈、果汁、血迹，可用草酸来清洗，因为这些污渍中含有铁质，在空气中氧化成铁锈形成锈斑，草酸能把铁锈还原成能溶于水的物质。 3.沾上血迹的衣物，也可以用冷水浸泡，再用加酶洗衣粉洗，不能使用热水。 4.墨和墨汁沾在衣物上，应立即浸在水里，用米饭粒搓洗，饭粒里的淀粉会搓成又稠又粘的浆，把墨迹从纤维上粘下来。5.圆珠笔油、油漆、肉汤可用汽油溶解。四、实验不同的洗涤方法与效果（教师指导）将白布条上的各种污物用不同方法洗涤，比较洗涤效果，写出实验报告。
思考学生通过这次实践活动，了解了衣服上各种污物的洗涤方法，培养了学生对实践的兴趣，使学生体会到原来化学会使我们的生活更美好。
后记通过本节课，学生掌握了基本的洗涤方法，应在以后的学习生活中加以利用，把化学知识运用到实际生活中。
化学校本课程教案
课 题 香烟烟雾中几种有害成分的简易测定 课时 1 教学手段 多媒体、实验
教 学 目 标 探究香烟的烟雾中的几种有害物质，使学生认识到吸烟对人体有害。
重 点 尼古丁与氯化汞溶液的反应。
难 点 一氧化碳的检验。
教学内容：一、提出问题：“吸烟有害健康”，那么香烟烟雾中有哪些有害物质呢？ 查找相关资料：从网上查询有关资料（事先要求学生自己查找）。二、从学生查得的资料中归纳整理如下：1.香烟烟雾中有多种有害物质，其中主要尼古丁，一氧化碳等。2.尼古丁与氯化汞溶液反应立即产生白色沉淀。3.一氧化碳与鲜血压计的血红蛋白化合，使血液颜色由血红色变成深褐色。三、实验探究：1.尼古丁检验：装置如图，试管中加入10ml95%酒精，点燃香烟，抽气，当酒精溶液变成褐色时取下试管，倒出2ml褐色液体于另一试管中，滴入几滴氯化汞溶液，立即产生白色沉淀。2.一氧化碳的检验：装置如图，试管中注入5ml鲜鸡血，点燃香烟，连续抽气，血液由血红色逐渐变成深褐色，证明有CO。3.相关资料:尼古丁对人的致死量为40——60毫克，相当于20支香烟的含量，烟焦油可诱发肺癌、喉癌等。一氧化碳有毒，会使人感到头痛、恶心、记忆力减退等，吸入过多一氧化碳会使人窒息而死亡。
思考学生通过上网查询，到图书馆查阅资料，并通过实验探究来认识香烟烟雾中的几种有害物质，培养了学生运用化学知识，解决实际问题的能力。
后记通过本节课的学习增强了学生对“吸烟有害健康”的认识，并主动要求有吸烟行为的家长戒烟，使自己的家庭过上健康幸福的生活。
化学校本课程教案
课 题 检测面粉的新鲜度 课时 1 教学手段 多媒体、实验
教 学 目 标 培养学生的实践能力，了解进行科学探究的基本方法。查找有关资料，实验。培养学生科学的实验精神
重 点 检验淀粉中有机酸的含量。
难 点 酸碱滴定。
教学内容：一、提出问题面粉是各类早餐食品的主要原料，但是面粉久存变质后，若被食用，对我们的身体将十分有害，那么怎样检测面粉的新鲜度呢？二、查找相关资料同学们上网查找资料得知：面粉久存后，由于空气中的氧气水分和各种微生物的作用，会产生酸败的现象。随着酸变的加速，产生有机酸增多，面粉就不能食用。测试面粉中有机酸的含量，可以用NaOH溶液中和有机酸，根据NaOH的用量，推知有机酸的含量。三、设计实验，进行探究实验用品：面粉样品5g 新鲜面粉5g 10%的NaOH溶液 蒸馏水 锥形瓶 滴定管 酚酞试液实验步骤：(1) 在150ml的锥形瓶中加入40ml蒸馏水，再加入5g新鲜的面粉，混合搅拌至完全溶解，且没有任何面团为止，配成面粉的悬浊液，再滴加2—3滴酚酞试液。(2) 用10%的NaOH溶液滴定，边加边振动，直到悬浊液呈浅红色为止。记下NaOH的（读数），体积数为V1。(3) 取要测定新鲜度的面粉5g，用同样的办法滴定面粉的酸度，记下消耗ＮaOH的体积数为Ｖ２(4) 数据处理，分析得结论：当V1≈V2时，说明面粉是新鲜的当V1>2.5V1时，说明面粉已变质，不能食用。
思考本次活动主要由学生自己动手查阅资料，设计实验，分析数据得结论，充分调动了学生学习的积极性，培养了学生的探究意识和实践能力。
后记通过本节课的学习，让每一个学生都更加的了解生活，懂得在生活中运用化学知识解决实际应用问题。
化学校本课程教案
课 题 验指纹 课时 1 教学手段 多媒体、实验
教 学 目 标 通过活动，使学生了解验指纹可作为侦破案件的一种手段通过活动，培养学生学习化学的兴趣
重 点 利用碘受热升华检验掌纹。
难 点 利用碘受热升华检验掌纹。
教学内容：一、活动原理：碘受热易升华，手上的油脂等分泌物能溶解碘而形成棕色指纹印迹，然后进行核对指纹。二、活动过程： 1、学生自己查阅资料发现：世界上每一个人的指纹各不相同，要检测自己的指纹，可以利用手上的油脂等分泌物溶解碘而形成棕色指纹印迹来验证。 2、设计实验过程： (1) 实验材料：铁架台、石棉网、火柴、酒精灯、小烧杯、干净的白纸、少量碘粒 。 1、碘 2、烧杯 3、印有指纹的纸张(2) 班上的同学每2人分成一组，相互测验对方的指纹，然后比较两人的指纹是否相同，看哪一组做得又快又好。3、实验结论：同学们的指纹各不相同4、利用每个人的指纹互不相同这一现象，可以用此方法来侦破许多案件。5、观看录像《405谋杀案》来了解指纹的显示技术在侦破方面的应用。
思考在本节的学习过程中，应该多次强调注意安全，防止学生在实验过程中不小心烫伤、烧伤。
后记 通过本节课的学习，是学生掌握了检验掌纹的方法，激发了学生对学习化学知识的学习激情。
化学校本课程教案
课 题 化学刻花 课时 1 教学手段 实验、展示
教 学 目 标 通过活动，让学生了解铁片上花纹的刻制方法通过活动，培养学生学习化学的兴趣
重 点 掌握铁片刻花的刻制方法。
难 点 掌握铁片刻花的刻制方法。
教学内容：一、活动目的：在玻璃，铁片上刻划各种不同的图案，怎样才能把自己喜欢的图案刻到铁片上去呢？二、查找资料，设计实验：学生经查阅资料获知：铁位于金属活动性顺序表中的氢前面，因此铁能和盐酸发生置换反应生成氯化亚铁和氢气。Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
石蜡为一种稳定的化合物，和浓盐酸不发生化学反应设计实验步骤(1) 将全班同学分成几小组，每组发放一铁片，开始实验。(2) 将铁片除锈(3) 熔化石蜡：把石蜡放入小烧杯中，用酒精灯加热熔化，即得液态石蜡。(4) 涂蜡层：在铁片上用毛刷均匀地涂一薄层石蜡(5) 刀刻图案：待石蜡层冷却凝固后，用小刀在上面刻划出自己所喜爱的图案。(6) 化学显图：在刻有图案的痕迹处，用滴管小心滴加浓盐酸，开始时反应迅速，待反应缓慢后用水冲去酸液重新滴加浓盐酸，使之与铁片露出部分反应，如此重复操作四、五次。(7) 除蜡层，把大烧杯中的水加热沸腾，然后用镊子将铁片放入其中，待蜡层除去后，取出铁片，用水洗净，即看到所刻的图案。
思考本次实验过程中，同学们在加热和滴加浓盐酸时要认真，注意安全，以防烫伤和烧伤。
后记通过本节课的学习，使得每个学生都学会了利用化学知识进行刻花的刻制方法，并且课下进行了更多的实验。
化学校本课程教案
课 题 自制汽水 课时 1 教学手段 实验、展示
教 学 目 标 练习托盘天平、量筒、烧杯、玻璃棒、药匙等常见仪器的使用和基本操作、提高学生的动手能力。让学生应用化学知识来指导自己的生活，进一步意识到化学与人们生活息息相关。
重 点 溶液的配制方法。
难 点 溶液的配制注意事项。
教学内容：1、称取11g柠檬酸和80g食糖，放入1000ml大烧杯中。2、取1000ml量筒量取1000ml凉开水，然后倒入1000ml大烧杯中用玻璃棒搅拌，使固体溶质全部溶解。3、再滴4—5滴食用香精于大烧杯中搅拌均匀，将配得的溶液转移到聚酯塑料瓶中。4、称取8g小苏打，将小苏打迅速倒入聚酯塑料瓶中，并立即旋紧瓶盖摇匀。5、放入冰箱内的冷藏室中冷却后待用（或放入冰水中），其味酸甜清凉。查阅资料：1、柠檬酸又称构橼酸，学名2—羟基—1，2，3—丙烷三羧酸 2、若制盐汽水，则可在“过程2”中加入适量食盐其味更佳，既有酸甜味，又有咸味。3、放入冰箱中降温，可增大二氧化碳气体的溶解度，饮用时打开瓶盖，将有更多的二氧化碳气体从水溶液中逸出。 4、聚酯塑料瓶可用雪碧塑料大瓶代替，可用耐压的啤酒瓶等代替。 5、可用甜味剂（如糖精）、果味剂（如鲜桔汁、苹果汁、荔枝汁等）、香精等调味，以适饮者的口感。 6、参考配方：桔汁25ml、白糖25g或少量糖精，小苏打1.5g，柠檬酸1.5g(或配酸1.5g)、香精适量，冷开水450g左右，要多配可按此比例放大。
思考 在本节课的学习过程中，大部分的同学掌握了配制溶液的方法，并能单独进行。
后记 通过本节课的学习，学生学会了如何自制汽水，同时掌握了配制溶液的方法，并激发了学生学习化学是兴趣。
化学校本课程教案
课 题 化学冰袋和化学热袋的制作 课时 1 教学手段 小组展示
教 学 目 标 研究化学反应溶解过程和聚集状态改变过程所伴随的热效应的化学分支学科为热化学。书写热化学方程式是中学化学的基本要求。根据化学反应过程的热效应在化学活动课中制作冰袋和热袋有利于拓宽和巩固热化学知识。
重 点 掌握化学冰袋、热袋的制法。
难 点 利用铁粉与水的反应制作化学热袋。
教学内容：化学冰袋：用二只不透水性的软尼龙袋（也可用聚乙烯或聚氯乙烯袋）。将工业级十水硫酸钠100g装入A袋密封，把30g四水硝酸钙和30g硝酸钠装入B袋密封（隔离部分要易于撕裂）。然后把A袋和B袋一并装入强度较大的大袋中（即外袋）密封贮存。使用时同时把A、B袋隔离破裂，两袋中组份混合，用力揉合，即可感到致冷，揉30分钟可冷却到零下3—5℃。化学热袋：将8g活性炭和4g膨胀珍珠岩粉混合成保水剂。将5g食盐溶于15g水中，而与混合保水剂充分混合成糊状混合物装入A袋密封（封口要易撕破）；将还原性铁粉28g装入B袋，并将A、B两袋一齐装入强度较高的大袋（即外袋）密封（要封得不易操破）贮存。用时将A、B袋封口撕破使两组份充分混合，揉合30分钟后，可升温45℃—50℃。
思考 在本节课的学习过程中，学生掌握了化学冰袋、化学热袋的制作的方法，同时能独自利用化学药品制作化学冰袋、化学热袋。
后记 通过本节课的学习，学生通过制作化学冰袋、化学热袋对化学知识的学习兴趣更加浓厚。

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