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第23章 化学发明(2)

和纯碱易混淆的物质是碳酸氢钠,化学式为NaHCO3,俗称小苏打。经常用它当发酵粉做馒头。食用小苏打是呈白色粉末或细微结晶状,无臭、味咸、易溶于水,微溶于乙醇,水溶液呈微碱性。受热易分解。在潮湿空气中缓慢分解。此外小苏打放置于空气中,具有除去臭味、吸收湿气的功能,放久了之后,还可以做清洁剂。

7.波尔多液

智慧思索

有一座城市里的葡萄得了一种“葡萄露菌病”,果农们看着大片大片的葡萄死去,揪心万分,却束手无策。这时,突然传来有一家的葡萄没有得病的消息,果农们喜出望外,像找到救命稻草一样。

所有园主的葡萄都得病了,唯有一家幸免于难,这是为什么呢?

波尔多是法国一个盛产葡萄的城市,当地人的主要经济来源都是靠葡萄。他们的葡萄收成非常好,可是有一年,葡萄因受到一种霉菌的影响,得了一种怪病:叶子会像长霉一样,变成白色的,藤蔓慢慢枯萎,严重的会带来毁灭性的灾难——颗粒无收。

当地人称这种病叫“葡萄露菌病”。

第二年,大片大片的葡萄正在开花结果,丰收在望。可是无情的露菌病又向四周蔓延开来,果农们心急如焚、束手无策,只能眼睁睁看着葡萄枯萎。

正当果农一筹莫展的时候,传来一个消息:有一家的葡萄安然无恙。果农们像抓到一根救命的稻草,纷纷向那位园主讨教。结果园主也感到奇怪,茫然不知。

这引起了米亚卢德的好奇心。“其他的葡萄都感染上露菌病,为什么大路边的葡萄却安然无恙呢?”米亚卢德想。

为了弄清原因,米亚卢德找到了那个园主,并对土壤、水源、环境等诸多因素进行了分析和研究,结果令他失望——没有发现丝毫异常的地方。

正当米亚卢德感到迷茫的时候,园主突然眼睛一亮:“由于我的园子在路边,行人较多,为了防止人们乱摘,我便用石灰水和硫酸铜混在一起喷了喷葡萄,这是不是有关系呢?”

听了园主的一番话,米亚卢德赶紧回到实验室研究起来,他将石灰水和硫酸铜溶液按不同比例混合后,喷洒到葡萄上,经过仔细地观察,选定了一种最佳方案,制出了第一批药物。

这批农药挽救了果农的葡萄,让果农避免了大量的经济损失。

后来,米亚卢德为了纪念这座城市,就将药物命名为“波尔多液”。

波尔多液,有效成分为碱式硫酸铜,化学式为Cu2(OH)2CO3,是人们常用的一种杀菌剂,且可自行配制,成本低,效果好。波尔多液喷在植物表面后,使植物表面形成一层保护膜,其膜上密布游离的铜离子,菌体或病原体落在植物表面,接触铜离子,就失去了活性及生命力。这是由于离子可渗入菌体细胞与酶结合,从而使其失去活力,但它对已侵入植物体内的病菌杀伤力较低。

石硫合剂也是农业生产上防治病虫害的常用农药之一,它与波尔多液有很多相同点,也有许多不同点,不同点主要表现在:

第一,波尔多液是一种保护剂,一般在果树萌芽前使用,主要用于预防病菌浸染性危害。石硫合剂则是一种既能杀菌又有杀螨、杀虫作用的优良药剂。一般于病害开始发生时使用,或在螨类、介壳虫、蚜虫发生期使用。

第二,波尔多液是硫酸铜、生石灰和水配成;石硫合剂是由硫黄粉、生石灰和水配制而成的。

第三,波尔多液须随配随用不能久存。石硫合剂则可以贮存在瓷器坛内,在其表面洒一层废机油作保护层加盖密封能存放15~20天。

第四,波尔多液只要先把硫酸铜溶解于水,然后倒入乳化好的石灰水中搅拌均匀,滤清杂质即可使用;而石硫合剂应熬煮。熬煮的方法是:先用水把生石灰水溶解,加水煮沸,然后慢慢加入调匀的硫黄粉,边加边搅拌,煮至药液由淡黄色变为黄褐色,而且转深赤褐色为止。

8.世界上最美味的汤

智慧思索

你喝过的汤里,哪一种是最美味的,答黄瓜海带汤的肯定少之又少,可有人说黄瓜海带汤是世界上最美味的汤,是他懂得知足,还是他太饿,还是另有缘由呢?

“完了,忘记买做汤的菜了。”池田菊苗的妻子猛然想起来了,可现在去买菜又来不及了,丈夫马上就回来了。“没有汤,丈夫肯定不高兴。”妻子心里自发愁,情急之下,便将一根黄瓜切碎,和海带放在一起做了一个黄瓜海带汤。

池田菊苗回来了,妻子热情地迎了上去。

池田菊苗脱了外套,洗了洗手便端碗吃了起来。“今天的汤太美味了。”池田菊苗说道。

妻子有点纳闷,以为丈夫在说反话,就把实情说了出来。池田菊苗很惊异:世界“第一”美味的汤是这样做的?妻子也尝了尝,的确这汤比平时的好喝多了。“你还放了别的调料了吗?”“没有啊,只放了点盐。”夫妻俩一问一答起来。

最后,池田菊苗拿了一包海带去了实验室进行分析,最后终于发现汤之所以美味,是因为海带里含有一种叫“谷氨酸钠”的物质。

池田菊苗叫它味元素,即我们常说的味精。

味精,又叫谷氨酸钠,为无色或白色结晶或结晶形粉末,有特殊鲜味,是烹饪常用的调味品,食用过多,有害无益。

因为大量摄入味精,会使血液中谷氨酸含量升高,从而限制了人体所需的钙、镁离子的利用,会造成暂时性头痛、心跳、恶心等不适。味精还可以诱发癌症,对人的生殖系统也有不良影响。因此,味精不宜食用过多。成人每日摄入量最好不超过6克。孕妇和孩子更应少食,甚至不食。

1921年,中国化学工程师吴蕴初发明了一种提取谷氨酸钠的新方法——水解法,成功地提取出谷氨酸钠,并起了一个中国式的名字“味精”。1923年,吴蕴初与实业家张逸云等人合作建立了中国的第一个味精厂——天厨味精厂,向市场推出了“佛手牌”味精。1956年,日本的协和发酵公司又发明了一种生产味精的新工艺——发酵法。他们利用短杆菌的发酵,将糖、水分、尿素转化成谷氨酸钠。1964年,日本科学家又发明了“强力味精”。这种味精的鲜度是原来味精的160倍。

9.防震玻璃

智慧思索

我们知道防弹玻璃摔不碎,但有一种“普通”的玻璃瓶也摔不碎,这是为什么呢?

1904年夏天的一个夜晚,法国化学家贝奈第特斯像往常一样,做完一个实验后,就整理一下药品架,谁知一不小心,“啪”的一声,一只药瓶掉到地上。他连忙俯下身子去捡,奇怪的是,药瓶一点也没有破,只是上面有一些裂纹。这引起了贝奈第特斯的关注:“那只瓶子难道是什么特殊的材料做成的?为什么没有摔碎?用它来做车窗玻璃该多好啊!”

于是,贝奈第特斯拿着那个小瓶子在灯光下,像看什么“古董”似的颠来倒去地观察,可还是没有看出什么名堂来。

他百思不解,又找来其他的小瓶子进行比较、观察和试验,终于找到了原因。

原来,这只小瓶子里,曾经盛过硝化纤维的乙醚溶液,时间长了,乙醚蒸发后,留下的硝化纤维形成一层胶膜,这层薄膜像一层皮一样,牢牢地黏合在小瓶子的内壁上,所以药瓶玻璃碎片被这层皮拉住了。

这个发现给贝奈第特斯带来启示:一块玻璃有这么坚固的力量,那么两块合在一起呢?于是,他将两块玻璃中间涂上一层硝化纤维薄膜,后来经过无数次的研究,终于研制出世界上第一块高效能的防震玻璃。

乙醚是古老的合成有机化合物之一,分子式C2H5OC2H5。无色易燃液体,极易挥发,气味特殊。能与乙醇、丙酮、苯、氯仿等混溶。与10倍体积的氧混合成的混合气体,遇火或电火花即可发生剧烈爆炸,生成二氧化碳和水蒸气。长时间与氧接触和光照,可生成过氧化乙醚,后者为难挥发的黏稠液体,加热可爆炸,为避免生成过氧化物,常在乙醚中加入抗氧剂。性稳定,其蒸气在450℃以下不发生变化,550℃时开始分解。100℃以下,与酸、碱不起作用。与三氟化硼作用形成乙醚化的三氟化硼,在烃基化、酰化、聚合、失水、缩合等反应中用作催化剂。可直接氯化(冷却下)生成一氯、多氯和全氯醚。

工业上,乙醚可由乙醇在氧化铝催化下,于300℃失水制得。

1832年,法国人H·布拉孔诺在一次实验中,棉布围裙被硫硝混酸弄湿,于是清洗后用手提着在壁炉边烤干。就在即将干燥的时候,眼前一亮,围裙不见了。原来,棉布中的纤维素已经被硝酸酯化为纤维素硝酸酯。

1846年,化学家舍恩拜因使用硝-硫混酸制出了硝酸纤维素,并对其性能进行了研究。它是一种白色的纤维状物质,物理性质与棉花基本相同;它的爆炸威力比黑火药大2~3倍,可以用于军事,所以被称为“火棉”。不过,火棉的燃爆速度实在是太快了,甚至高于苦味酸。如果制成炮弹,那么在发射出炮筒之前就会爆炸,非常不安全。但是,用醇—醚混合溶剂处理并碾压成型后,其燃爆速度就能明显减慢,可以用作枪弹、炮弹的发射药或者固体火箭推进剂的成分。硝化纤维的爆炸反应方程式为:

2(C6H7O11N3)n=3nN2↑+7nH2O↑+3nCO2↑+9nCO↑

由于其爆炸不产生任何烟尘,所以也被称做“无烟火药”。学名纤维素硝酸酯,旧称硝化纤维、硝化棉。

10.变红的紫罗兰

智慧思索

紫罗兰又叫草桂花,属十字花科,多年生草木,一般为紫色花朵。有一个英国人在市场上买了一束紫罗兰,拿回家以后却变成了红色,这是为什么呢?

有一天,波义耳突然觉得实验室里应该摆上一些花草,这样不仅能净化空气,还会赏心悦目,让自己有一个舒适的工作环境。于是他便买了一束紫罗兰插在花瓶里,这时他的助手拿了几瓶盐酸进来,在花瓶附近,助手将盐酸倒进小玻璃瓶里,只见一股烟雾立即在室内弥漫开来,波义耳见状害怕浓雾会腐蚀花儿,就把花儿放在清水里洗了洗,忽然他发现一种有趣的现象:紫罗兰变成了红色的。

他简直不敢相信自己的眼睛,揉一揉,没错,是变成了红色,波义耳不禁惊叫一声,而后陷入了沉思之中,“会不会是在盐酸的作用下才改变颜色的呢?”他让助手赶紧又买了几束回来,试了一下,果然不错。“既然花能变色,那么叶子呢,根、茎呢,会不会也能变色?”波义耳又陷入了沉思中。于是他赶紧和助手一起收集了许多植物的叶子、根茎,将它们的汁液提出来进行试验,发现所有的植物都会变色。

这给了波义耳很大的启示,后来波义耳发明了检验酸溶液的石蕊试纸。

指示剂,是能以本身颜色的变化来显示某种化合物的存在或溶液某些性质(如酸、碱性)的改变的一类物质。如石蕊、酚酞等。把石蕊试液,经过滤纸浸透、晾干、切成条状,制成了石蕊试纸。只要用石蕊试纸往溶液里一蘸,就能立即检验出这种溶液是酸性还是碱性的了,使用起来非常方便。

酸碱指示剂是一类在其特定的pH值范围内,随溶液pH值改变而变色的化合物,通常是有机弱酸或有机弱碱。当溶液pH值发生变化时,指示剂可能失去质子由酸色成分变为碱色成分,也可能得到质子由碱色成分变为酸色成分;在转变过程中,由于指示剂本身结构的改变,从而引起溶液颜色的变化。指示剂的酸色成分或碱色成分是一对共轭酸碱。

11.雨衣的由来

智慧思索

下雨天,我们经常打雨伞,如果步行,这很方便,但如果骑自行车、摩托车打雨伞就不方便了,这时我们会想到雨衣,那么雨衣是怎么来的呢?

夏季的一个下午,天下起大雨,下班了,别人都打着雨伞回家了。可麦金杜斯却没有带伞,他站在厂房门口等待着雨停下来,天越来越黑,雨不但没有停还越下越大。没办法,麦金杜斯只好拿起自己的工作服,往身上一穿,就冲回了家。

一到家,麦金杜斯就把工作服脱了下来,令他惊奇的事情发生了:里面的衣服居然一点没湿,这是怎么回事呢?麦金杜斯带着疑惑拿起了那件工作服仔细端详起来。

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