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第25章 化学与生活(1)

衣、食、住、行是人类日常生活最基本的需要,也是人类生存的基本保证。

随着生活水平的日益提高,化学开始渗透到生活的各个方面,例如,在切洋葱时流泪与洋葱的化学成分有关,烧菜时味精不宜早放,是因为高温时味精容易分解生成有毒的谷氨酸钠,炸油条时会膨胀是与化学反应有关等,所有的一切说明化学无处不在,无处不有,这也在一定程度上说明,化学让生活变得更有趣。

1.消失的酒

智慧思索

在一个偏僻的小镇,有一个酒鬼,一天三顿都少不了酒。由于生活拮据,买不起酒,好在祖上以前做酒生意,配酒他也会一点点,于是他就自己配酒喝。

有一次,他配完一种烈性酒后,发现酒好像少了。于是他准备做一下试验,他先用量筒量出260毫升95%的酒精,接着又量出240毫升的蒸馏水。当他把这些酒精和蒸馏水混合在一起的时候,发现这些酒不是500毫升,用量筒量了量,呀,是486毫升!为什么少了14毫升呢?

原来在稀释配制的过程中,酒精悄悄地蒸发了。酒精稀释时会产生热量,一部分酒精就变成蒸气不知不觉地“溜”到空气中了,人的肉眼是看不出来的。

乙醇分子由烃基(—C2H5)和官能团羟基(—OH)两部分构成,其物理性质(熔沸点、溶解性)与此有关。乙醇是无色、透明、有香味、易挥发的液体,熔点-117.3℃,沸点78.5℃,比相应的乙烷、乙烯、乙炔高得多,其主要原因是分子中存在极性官能团羟基(—OH)。密度0.7893g/cm3,能与水及大多数有机溶剂以任意比混溶。工业酒精含乙醇约95%。含乙醇达99.5%以上的酒精称无水乙醇。含乙醇95.6%、水4.4%的酒精是恒沸混合液,其沸点为78.15℃,其中少量的水无法用蒸馏法除去。制取无水乙醇时,通常把工业酒精与新制生石灰混合,加热蒸馏才能得到。

乙醇是“酒”的主要成分,而不是酒精的主要成分,因为它的俗名就叫做“酒精”,对人体无害。

甲醇是工业酒精的主要成分,化学式是CH3OH,为无色可燃的液体,有类似酒精的气味,沸点65℃,跟水能以任意比率混溶。甲醇有毒,饮用10毫升,就能使眼睛失明,再多可使人中毒致死。甲醇是优良的有机溶剂,还是制造甲醛等的原料。甲醇可以掺入汽油或柴油中作为内燃机燃料。由于合成气用焦炭(煤干馏的产品)制备,用甲醇做燃料可以节省石油资源,而且甲醇燃烧产物不污染环境。

2.卫生球不翼而飞

智慧思索

一放学,就看见妈妈翻箱倒柜,原来她在找放在柜子里的卫生球,可是却不见了,你知道这是怎么回事吗?

“跑哪儿去了?明明放这儿了呀。”丽丽一放学,就听到妈妈自言自语,只见妈妈翻箱倒柜地找东西。

原来,去年妈妈怕衣柜里的衣服被虫子咬坏,就买了几个卫生球放在箱子里。现在衣服该穿了,就去拿,结果一开箱只闻到一股刺鼻的气味,而卫生球却不见了,妈妈正在四处找它呢?

丽丽知道了缘由,“扑哧”一声笑了,她告诉妈妈,卫生球就是萘,是从又黑又臭的煤油中提炼出来的。放的时间久了,就会变成气体,所以会找不到。

妈妈听了非常惊讶,直夸丽丽聪明,丽丽自豪地说:“这都是从化学书上学来的。”

卫生球主要化学成分是萘,萘是无色片状晶体,熔点80.5℃,沸点218℃,有特殊的气味,易升华,不溶于水,易溶于热的乙醇和乙醚。萘在乙醇和钠的作用下,很容易被还原成1,4-二氢萘,或1,2,3,4-四氢萘。若要进一步还原,则需要更强烈的条件,如在1216~1520千帕下,用催化氢化法可直接得到十氢萘。十氢萘有两种构象异构体,即两个环己烷分别以顺式或反式相稠合。顺式的沸点194℃,反式的沸点185℃。

萘比苯容易氧化,根据反应条件可得到不同的氧化产物。例如,萘在醋酸溶液中用氧化铬进行氧化,其中一个环被氧化成醌,但产率很低。在强烈条件下氧化,则其中一个环被氧化破裂,生成邻苯二甲酸酐。邻苯二甲酸酐是一种重要的化工原料,它是许多合成树脂、增塑剂、染料等的原料。取代的萘氧化时,哪一个环被氧化破裂,取决于萘环上取代基的性质。氧化时,两个环中电子云密度较高的环,也就是比较活泼的环易被氧化破裂,生成邻苯二甲酸或其衍生物。这也说明萘是由两个苯环共用两个相邻原子而成的。

有一种因遗传缺陷造成的溶血性贫血患者,平时无任何症状,一旦接触到萘酚类物质,就会发生争性溶血性贫血,重者可发生黄疸,特别多见于新生儿。此外,化纤织物能与樟脑球发生化学反应,使纤维膨胀,织物溶化,产生破洞。漂白浅色的丝织品及嵌有“金”、“银”线。卫生球的酚类物质,经空气氧化变成醌类化合物,能使浅色衣服变色。因此,收藏小儿衣服、化纤织物及丝绸服装时,均不宜放樟脑球。

3.蒸馒头的技巧

智慧思索

玲玲看见妈妈在馒头上“浇水”,就问妈妈是怎么回事,可妈妈也不是很清楚,只知道放点“水”馒头就好吃了,那么你知道这是怎么回事吗?

今天是周末,玲玲不用去上学,但又不知道该干些什么,就坐在小板凳上发呆。

妈妈在蒸馒头,快熟的时候,只见妈妈闻了闻,就在上面撒了些“水”,盖上盖子又蒸了一会。无聊的玲玲觉得非常奇怪,就跑过去问妈妈为什么浇水。妈妈告诉她,是因为馒头有点酸,撒上点碱水再蒸一会儿就不会酸了,具体是什么原因,妈妈也不清楚。

玲玲就又跑去问爸爸,原来酸碱可以发生中和反应,馒头酸时,放点碱,酸味会消失。馒头发黄,放点醋即可。

淀粉(C6H10O5)n在酵母的催化下与水作用生成葡萄糖C6H12O6,而葡萄糖会变成乳酸(C3H6O3),所以馒头会发酸。化学式如下:

(C6H10O5)n+H2OnC6H12O6=C6H12O62C3H6O3+能量

卖馒头的,为了馒头洁白好看,就用硫黄熏,这样看起来好看,但对人体是有害的。因为硫与氧发生反应,产生二氧化硫,遇水产生亚硫酸。亚硫酸对胃肠有刺激作用,而且会破坏维生素B1,又影响钙的吸收。工业的硫黄含有砷,容易发生砷中毒。

4.咸鸭蛋流油

智慧思索

把腌制的咸鸭蛋切开后,会看见一滴一滴的黄色物质流下来。这种液体是油。其实腌鸡蛋也有油,只是没有鸭蛋的明显而已。那么你知道为什么咸蛋会流油吗?

一个卖咸鸭蛋的人喊着:“咸鸭蛋,两块钱三个,不流油不要钱了。”有位中年妇女走过来,问道:“你帮我切一个看看,好就多买几个。”卖咸鸭蛋的乐呵呵地拿了一个,从中间切开,只见黄灿灿的油一滴一滴地往下流。

有时候,剥咸鸭蛋时会流油。有些小孩子见了都很惊奇,天真地说咸鸭蛋流眼泪呢,那么这到底是怎么回事呢?蛋里怎么会有油呢?

原来蛋类都含有脂肪,这些脂肪99%以上都集中在蛋黄里。

当鸭蛋放到盐水里腌制以后,由于蛋黄里脂肪比较集中,盐又有一个特殊的本领——使蛋白质凝固,蛋黄里原有的那些微小的小油滴因盐的作用,会凝聚在一起,变成大一些的油滴。

当咸鸭蛋放在开水中煮熟以后,蛋白质凝成了块,凝成了大油滴,剥开一看,整个蛋黄就变得金灿灿,还往外流油。

蛋白质是一类含氮的生物高分子,分子量大,结构复杂。例如,血红蛋白的分子式是C3032H4816O812N780S8Fe4。蛋白质的基本组成单位是氨基酸,蛋白质分子的物理、化学特性由氨基酸的三维结构决定。一种很特殊的蛋白质称为酶。

脂肪不能用化学式表示,主要成分为高级脂肪酸的甘油酯。油是不饱和脂肪酸的甘油酯或脂肪酸的不饱和甘油酯(甘油有三个“—OH”),脂肪是饱和脂肪酸的饱和甘油酯(脂肪酸也不可能是一种),也是混合物。

蛋白质一词由19世纪中期荷兰化学家穆尔德命名。蛋白质分子中含有碳、氢、氧、氮,还有硫和磷。蛋白质是人体氮的唯一来源。

5.煎中药的技术

智慧思索

煎中药时,人们一般都不用钢、铁、铝等金属器皿,而是用沙锅或瓷锅,这里面有什么科学根据吗?

倩倩的妈妈生病了,医生给开了很多草药,医生再三叮嘱妈妈,熬药时不要用金属锅,要用瓦罐。

因家里没有瓦罐,农村有种风俗:药罐子是不能借的,去买吧,一时又难以买到。于是,妈妈就用铁锅熬了,觉得这也没什么区别。

可当妈妈掀开锅盖的时候傻眼了,只见草药变成了黑糊糊的渣子,水也熬干了。

原来铁和草药发生了化学反应,所以草药变黑了。其次,铁锅传热快,水很快就会沸腾,所以不久水就变成水汽“逃”走了。

草药中一般含有鞣酸。鞣酸遇金属时,发生化学反应,生成不溶于水的鞣酸盐。由于中药中的鞣酸受到破坏,从而影响药效。

鞣酸分子式是C76H52O46,别名鞣质、单宁、单宁酸,系由五倍子中得到的一种鞣质。为黄色或淡棕色轻质无晶性粉末或鳞片,有特异微臭,味极涩。溶于水及乙醇,易溶于甘油,几不溶于乙醚、氯仿或苯。其水溶液与铁盐溶液相遇变蓝黑色,加亚硫酸钠可延缓变色。为收敛剂,能沉淀蛋白质,与生物碱、甙及重金属等均能形成不溶性复合物。

6.辨别布料

智慧思索

市场上,有各种各样花花绿绿的布料,那么你知道如何鉴别它们都是些什么布料吗?

市场上,车水马龙,人来人往。在一家布艺店,一个中年妇女在看布料。

花花绿绿的布料让这位中年妇女看得眼花缭乱,她左摸摸右摸摸,不知道在做什么,这时卖布的男子走了过来,笑着问:“大姐,我能帮您什么吗?”

“这都是些什么料子啊,我怎么看不出来?”中年妇女疑惑地问。

只见卖布的男子不慌不忙地掏出打火机,诚恳地说:“这个燃得很慢的,是羊毛料;烧得最快的是棉布料;这个不容易烧的,而且一烧就熔化变黑的,是尼龙的。您看还需要什么吗?”

中年妇女看得傻眼了,卖布人的本领可真大啊。

原来,这些布料所含的纤维组织不同,所以燃烧的情况也不同。卖布人正是利用这一点来辨别布料的。

生活中各种纤维的燃烧情况

1.天然纤维

棉纤维:遇火立即燃烧,燃烧速度很快,发出黄色的火焰,稍有灰,白色烟雾,有烧纸的气味,离开火焰仍然继续燃烧。吹熄火焰后,仍有火星延燃,但延续时间不长。燃烧后能保持原纤维束形状,手触易碎成松散的灰。灰烬呈灰色细软粉末。纤维的烧焦部分成黑褐色。

羊毛:接触火焰不马上燃烧,先卷缩,后冒烟,然后羊毛起泡燃烧,火焰呈橘黄色。燃烧速度较棉纤维慢。离开火焰即停止燃烧,不延燃。燃烧时散发出似烧焦头发和羽毛的气味。灰烬不能保持羊毛束原形,而是具有光泽的黑褐色的脆性状物,圆球形或无定形,用手指一压就粉碎。灰烬数量较多。

蚕丝:燃烧时先卷缩成团,燃烧速度比棉慢。燃烧散发的气味与羊毛相似,但较为轻微。燃烧后的灰烬颜色比羊毛稍淡,呈黑褐色小球,用手指一压就碎。

2.化学纤维(人造纤维和合成纤维)

涤纶:与火焰接触时,先引起卷缩熔融,然后燃烧,边燃烧边往下滴熔融物。有黄白色明亮的火焰,焰边呈蓝色,燃烧时火焰顶有黑烟。纤维束离开火焰,即停止燃烧。灰烬呈黑褐色的玻璃状硬块,手指能压碎。

锦纶:接近火焰可引起纤维收缩。接触火焰后,纤维迅速卷缩熔融,同时有小气泡。熔融的透明胶状物,如趁热用针挑动,可拉成细丝状。燃烧时有边缘呈蓝色的橘黄色或无火焰。离开火焰立即停止燃烧,有烧火漆和芹菜的气味。燃烧后纤维端呈浅褐色玻璃状圆珠,坚硬,不易压碎。

腈纶:接近火焰时,先软化熔融,再起燃。燃烧时出现黑色火焰且有闪光,离开火焰后能继续燃烧,但速度缓慢。燃烧时散发出辛辣的气味,有些像煤焦油味。灰烬呈脆性不规则的黑褐色硬块或球状物。

化学纤维一般都属高分子化合物,其原料可分为天然的或人工合成的高分子物质。合成纤维不是直接以天然高分子材料为原料的,而是以简单的化合物为原料合成制得高分子物。成纤高聚物必须具有线型的分子结构,因为只有线型高分子物质才能溶解或熔融以制备纺丝溶液或熔体;大分子必须具有适当的分子量;相邻分子间必须具有足够的结合力,以保证纤维具有足够的强度。

各种化学纤维由于其原料来源、分子组成、成品要求等不同,制造方法也不一样。

7.剥洋葱为什么会流泪

智慧思索

军事上,有烟幕弹、催泪弹,这不足为奇,但厨房里也有一种“催泪弹”,你知道这是什么吗?

这就是洋葱,不信看下面这个故事:

某饭店新来的小伙计,负责厨房的后勤工作,比如择菜、洗菜、切菜等。

有一天,一位顾客点了道“洋葱猪排”,小伙计负责准备配料——洋葱。由于刚接触这行,不知道切洋葱时要注意哪些,结果小伙计一边切洋葱,一边流眼泪。

掌勺的厨师看见了,笑得前俯后仰,告诉小伙计切洋葱时沾点水,就不会这么刺眼了。

原来,洋葱的细胞里有一种特殊的蒜酶,在它的作用下,洋葱的细胞中产生了一些刺激性气体,这种化学气体刺激了眼部角膜神经末梢,使泪腺禁不住流出泪来。

切洋葱会破坏洋葱的细胞,这样细胞里的酶会把一种无味的化合物拆开成为几个小分子。如下:

那些小分子中有一不稳定的化合物很快被水解为丙醛CH3CH2CHO、硫酸H2SO4和硫化氢H2S。硫酸属于刺激性物质,它便是刺激眼睛流出泪水的元凶。

CH3CH2CH=S=OCH3CH2CHO+H2SO4+H2S

若要避免切洋葱时流泪,有两种方法可以处理:

方法一是将洋葱冷冻一段时间,这可减慢酵素把无味的化合物拆开的速度。

方法二是把洋葱放在水里一边浸着,一边切,这可让硫酸溶于水中,令它不能直接刺激眼睛。

8.安心油条

智慧思索

北京人的早餐一般以豆浆和油条为主。人们喝豆浆时,都喜欢以油条伴食,但制造油条的材料和程序是怎样的呢?

“老板,来碗豆浆,两根油条。”准备去上班的王先生喊道。

“好嘞,等两分钟您,这就现炸。”早餐店老板用一股浓郁的北京话回应着。

老板边说边做油条,只见他切了两小团面,拉成长条往油锅里一放,顿时,细细的长条便膨胀起来,一会便浮在油面上。

真神奇,王先生看得出了神。

原来,做油条的面里放了少量的酵母,还有苏打、明矾,和面时,苏打和面团里的水分发生反应,这样油条便会膨胀而浮出水面。