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第26章 化学与生活(2)

苏打的化学式为Na2CO3,Na2CO3+H2O=NaOH+NaHCO3,而明矾是Al2(SO4)3,能中和NaOH,即6NaOH+Al2(SO4)3=2Al(OH)3+3Na2SO4,2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑

碳酸盐的分解温度如下表:

9.不打自招

智慧思索

一家珠宝店来了两位老顾客,老板急忙迎了上去,并带两位顾客去看刚进的一颗价值不菲的钻石。

两位顾客见了,连声发出啧啧的赞叹。后来,老板又把他们请到客厅里喝茶聊天,自己才小心翼翼地用糨糊在木盒上贴上封条。

在客厅里,他们愉快地高谈阔论,非常投入。期间,一位顾客借上厕所之机,拿走了那颗钻石。当佣人将钻石被盗的消息告诉老板后,老板令佣人悄悄地去报警。

15分钟后,警察到了,看了看珠宝箱,又看了看两位顾客,便对其中一位说:“你涉嫌盗窃,跟我们走一趟。”只见这位顾客低着头说:“我坦白,钻石是我偷的。”

原来,这位顾客手指有伤,并涂了碘酒,而封条是刚用糨糊粘的,里面含有淀粉。碘酒与淀粉接触就会发生化学反应,生成一种蓝色物质。警察就是靠小偷手上的蓝色斑点来破案的。

淀粉(C6H12O6)n属于多糖类,它遇到碘元素的时候,会发生反应,生成的物质显蓝色。其反应的本质是生成了一种包合物(碘分子被包在了淀粉分子的螺旋结构中了),这种新的物质改变了吸收光的性能而变了色。天然的淀粉组成成分可以分为两类:直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉约占10%~30%,分子量较小,在50000左右,可溶于热水形成胶体溶液。直链淀粉与碘酒作用显蓝色,但较短的直链则呈现红色、棕色或黄色等不同的颜色。支链淀粉约占70%~90%,分子量比直链淀粉大得多,在60000左右,不溶于水,支链淀粉与碘酒作用显紫色或紫红色,所以淀粉遇碘酒究竟显什么颜色,取决于该淀粉中直链淀粉与支链淀粉的比例。有的豆类几乎全是直链淀粉,遇碘酒显蓝色;糯米中几乎全是支链淀粉,遇碘酒显紫色;玉米、马铃薯分别含有27%、20%的直链淀粉,所以马铃薯遇碘酒所显的颜色比玉米遇碘酒所显的颜色要略深。

碘酒由碘、碘化钾溶解于酒精溶液而制成。碘是一种固体,碘化钾有助于碘在酒精中的溶解。市售碘酒的浓度为2%。许多人认为碘酒只是打针或手术前消毒皮肤用的,其实这只是碘酒的用途之一。在日常生活中,碘酒可以用来治疗许多小毛病。碘酒有强大的杀灭病原体作用,它可以使病原体的蛋白质发生变性。碘酒可以杀灭细菌、真菌、病毒、阿米巴原虫等,可用来治疗许多细菌性、真菌性、病毒性等皮肤病。

10.煤气杀手

智慧思索

如果煤气泄漏、燃料燃烧不充分或者排烟不顺畅,就会使人煤气中毒,甚至使人丧命。这是为什么呢?

我们知道,人每天都要不停地呼吸,吸入空气中的氧气,呼出体内的二氧化碳。氧气在体内的运输,必须依靠血液中的红细胞。氧气与红细胞中的血红蛋白结合,然后红细胞像卡车一样,把氧气运送到全身的每一个地方,再将氧气“放给细胞”,这样细胞就可以进行各种生命活动。

煤、天然气和液化气在燃烧不充分或泄漏时,会释放出一氧化碳。一氧化碳会“抢走”红细胞中的血红蛋白。它和血红蛋白的结合能力比氧气大得多,当人体吸入了一氧化碳时,血红蛋白就会被一氧化碳占据,无法再运输氧气了。时间一长,人就会头昏、恶心、昏睡、四肢无力,出现缺氧的症状,严重的甚至使人窒息死亡。

冬天里,有的人家生炉子又不注意通风,本来健健康康的一个人,一夜之间就死了,这都是一氧化碳这个无影无踪的“杀手”所为。

一氧化碳经呼吸道进入人体后,与血液中的血红蛋白结合,形成稳定的炭氧血红蛋白,随血流分布全身,一氧化碳与血红蛋白的亲和力比氧和血红蛋白的亲和力大200~300倍,因此与氧争夺血红蛋白并结合牢固,致使血红蛋白携氧能力大大降低。造成全身缺氧血症。人的中枢神经系统对缺氧最为敏感,因此当缺氧时,脑组织最先受累,造成脑功能障碍,脑水肿,直接威胁生命。

它进入肺泡后很快会和血红蛋白(Hb)产生很强的亲和力,使血红蛋白形成碳氧血红蛋白(COHb),阻止氧和血红蛋白的结合。血红蛋白与一氧化碳的亲和力要比与氧的亲和力大200~300倍,同时碳氧血红蛋白的解离速度却比氧合血红蛋白的解离慢3600倍。一旦碳氧血红蛋白浓度升高,血红蛋白向机体组织运载氧的功能就会受到阻碍,进而影响对供氧不足最为敏感的中枢神经(大脑)和心肌功能,造成组织缺氧,从而使人产生中毒症状。

在通常状况下,一氧化碳是无色、无臭、无味、有毒的气体,熔点-199℃,沸点-191.5℃。标准状况下气体密度为1.25g/L,和空气密度(标准状况下1.293g/L)相差很小,这也是容易发生煤气中毒的因素之一。它为中性气体,不溶于酸或碱的溶液,难溶于水,通常情况下1体积水仅能溶解约0.023体积的一氧化碳,25℃时溶解度为0.0026g/100g水。

11.水着火了

智慧思索

《西游记》中红孩儿喷出的火,越用水浇越旺,我们知道,因为那是“圣火”。而现在,却连水也着火了,这是怎么回事呢?

贪玩的元元买了一个“挤水枪”,只要一按,枪里就喷出水来。元元看见炉子里的火,就向上面喷水,结果发现水滴在煤块上,不但没浇熄,反而烧得更厉害了!在被水滴湿的煤块上,不但发出了火花噼啪的响声,而且火苗跳得更欢,闪出了蓝色的火舌!

这是怎么回事啊,是不是化学变化,喜爱化学的元元又联想到化学。

的确,这是化学现象。水一遇上了炽热的煤,立即生成一氧化碳和氢气。这两种气体都能燃烧,而且会发出淡蓝色的火焰。

煤中含有碳,碳和水蒸气在高温下发生化学反应,方程式为:C+H2OH2↑+CO↑

而氢气和一氧化碳都能燃烧,反应方程式分别为:

2H2+O22H2O,2CO+O22CO2

1.一氧化碳的制取

用木炭和氧气制取一氧化碳:在长约40厘米、直径约2.5厘米的硬质玻璃管内填充3/4管干燥的小块木炭。实验开始时,把一块烧红的木炭放入粗玻璃管内木炭的上面,塞上橡皮塞,慢慢地通入氧气。木炭由上到下逐渐烧红,在尖嘴管口有气体排出,这主要是一氧化碳。用火点燃,发出蓝色的火焰。

2.水煤气的制取

装置:在集气瓶上配一个双孔橡皮塞,一个孔内插入一支漏斗,另一个孔内插入一支带有尖嘴管的玻璃导管。集气瓶里先盛满水,倒置在水槽里,把尖嘴管上的弹簧夹放开。用坩埚钳夹住一小块烧红的煤,浸入水槽里漏斗的下面,即有大量的气体产生,从漏斗上升到集气瓶中,水由尖嘴管排出。用6~7块烧红的煤进行实验,可以收集到250毫升水煤气,但不要将水排尽。夹紧弹簧夹,用手掌按住漏斗把集气瓶从水槽中取出,直立桌上。因瓶中还留有一部分水,漏斗颈没入水内,气体不会从漏斗口逸出。

12.马铃薯与糖精

智慧思索

我们平时吃的红糖、白糖都是糖,但有一种糖——糖精——却不是糖,那它是什么呢?

糖精的学名,叫做“邻磺酰苯甲酸亚胺”,是一种细小的白色结晶体。糖精不是从糖里提炼出来的,而是从又黑又臭又黏的煤焦油里提炼出来的。糖精,就是用煤焦油里提炼出来的甲苯,经过磺化、氯化、氨化、氧化、结晶、脱水等步骤而制成的。

最早,关于糖精的发明,还有一段和味精、可乐的发明相似的故事:

1879年,有一位叫法尔贝里的化学家从实验室里回来,没有洗手就坐下来吃饭。咦,他发现所吃的马铃薯格外甜。

法尔贝里问妻子:“今天你在马铃薯里加了糖啦?”

“没有哇。”妻子回答说,“马铃薯并不甜呀。”

“我的马铃薯也不甜。”小儿子插嘴说。

法尔贝里有点不相信,他从儿子手里拿过一个马铃薯一吃,咦,竟然是甜的!而他的儿子从他手里拿过一个马铃薯一吃,也是甜的!

这是为什么呢?想了半天,才想起今天没洗手。用舌头舔了一下手,果然是苦中带甜。

于是,法尔贝里连饭也顾不得吃完,就跑回实验室里,把当天实验中曾经用到过的药品,都用舌头尝了一下,结果发现:有一种白色的结晶体,具有苦中带甜的味道。

后来,经过实验,法尔贝里发明了糖精。

糖精,也称糖精钠,是最古老的甜味剂。糖精的甜度为蔗糖的300~500倍,它不被人体代谢吸收,在各种食品生产过程中都很稳定。

糖精很多年来都是世界上唯一大量生产与使用的合成甜味剂,尤其是在第二次世界大战期间,糖精在世界各国的使用明显增加。

对糖精的安全性一直存在争议。

1958年,美国食品药品管理局(FDA)开始对食品添加剂的使用进行管理,当时糖精已经能够在美国广泛使用了,因此它被列入最早的675种“公认安全”(GRAS)的食品原料名单之中。

1972年,美国FDA根据一项长期大鼠喂养实验的结果决定取消糖精的“公认安全”资格。

1977年,加拿大的一项多代大鼠喂养实验发现,大量的糖精可导致雄性大鼠膀胱癌。为此,美国FDA提议禁止使用糖精,但这项决定遭到国会反对,并通过一项议案延缓禁用。

1991年,美国FDA根据一些研究结果撤回了禁止糖精使用的提议,但由于上述原因,在美国使用糖精仍需在标签上注明“使用本产品可能对健康有害,本产品含有可以导致实验动物癌症的糖精”。

在国际上,糖精的使用也因为这些关于大鼠致癌的研究发表而受到一定影响,欧美国家糖精的使用量不断减少。

我国政府也采取压减糖精政策,并规定不允许在婴儿食品中使用。目前联合国粮农组织和世界卫生组织下的食品添加剂联合专家委员会(简称JECFA)规定糖精的每日容许摄入量值为每日0~5mg/kg体重。

13.喝酒的鱼

智慧思索

一位年轻的妈妈在厨房里烧饭,三岁的儿子在旁边好奇地看着。

她做的是红烧鱼,只见她把鱼翻炒了几下,向里面加了点水,接着又拿起丈夫经常喝的二锅头向锅里放了些。

天真的儿子看见了,一字字地问:“妈妈,鱼也喝酒吗?”妈妈笑了说:“是啊,给鱼喝点酒,它就不腥了。”

我们知道,妈妈用的是形象的说法,在鱼里放点酒就不会有腥味,是因为鱼肉里有一种特殊的化学物质,叫三甲胺,会散发出一股令人作呕的腥味儿。要是滴几滴白酒,这三甲胺就会溶解在酒中,随着锅内温度不断提高,蒸发掉了。所以,吃鱼时就不感到腥了。

鱼中有一种三甲胺的化学物质,腥味极浓,在煮鱼时加1~2匙红酒和醋,三甲胺便会溶解在酒醋里,酒精沸点为38.3℃,易挥发,三甲胺也随蒸气一起跑掉。同时,酒和醋在热锅里相遇,反应生成乙酸乙酯,有香味,使鱼味更鲜香。

另外,肉类含有一种脂肪酸,有腻人的膻味,在炖煮中加入老酒后,脂肪滴即溶解于酒精中一起蒸发掉,达到去膻的目的,肉味更香美。

天气潮湿高温时,蚊子也活跃。生活中我们常会发现,有些人特别容易招蚊子,尤其是小孩子。有些人认为蚊子爱叮小孩,是因为小孩的皮肤光滑白嫩。

专家认为,蚊子爱叮孩子,主要是孩子向蚊子发出的强烈“信号”,它通过空气传播,能够引导蚊子便捷地找到“食物”。这是因为人体血液中的氨基酸和乳酸结合,生成一种复合氨基酸混合体,这种物质与汗液略带甜味的胺结合,可生成三甲胺,这种三甲胺的气味有强烈的诱蚊作用。

温度上升,人体的毛细血管扩张,三甲胺的生成也增多。孩子一般比较好动,代谢旺盛,身体的三甲胺含量更高,引来蚊子叮咬的可能性也就高。

14.认识牙膏

智慧思索

古时候,人们从来不刷牙,早上醒来漱漱口就相当于刷牙了,这对牙齿而言是远远不够的。随着牙膏的发明,人们开始用牙膏刷牙,那么牙膏究竟有什么作用呢?

这得从牙膏的成分谈起。牙膏中最重要的三种成分是摩擦剂、洗涤剂与香料。

牙膏的摩擦剂,大都是一些白色的不溶性固体粉末,在牙膏中,摩擦剂一般占50%左右。摩擦剂在刷牙时,借助于牙刷的来回运动,摩擦牙齿,去除污垢,使牙齿变得洁白。

洗涤剂常是肥皂,最近也有采用合成洗涤剂的,主要是去污、杀菌,防止牙齿被龋蚀,清除食物碎屑与附着的污垢。

牙膏中香料不仅使牙膏馨香宜人,而且能减轻口臭。此外,牙膏还含有胶合剂,如淀粉、羧甲基纤维素、黄蓍树胶粉等;赋形剂,如甘油、水、淀粉,主要是为了牙膏能保持半流体的“膏”状,便于挤出、使用。加入甜味剂,如蔗糖、糖精、蜂蜜等,为了使牙膏甜丝丝的,特别是儿童就更甜一些。至于加入防腐剂,如水杨酸钠、安息香酸钠等,则是为了防止被细菌侵入而腐败。

牙膏中的摩擦剂具有洁齿的作用,最常用的有CaCO3细粉末或Ca(HCO3)2细粉末等。洗涤泡沫剂最常用的是C12H23OSO3Na(十二烷基硫酸钠),也有用十二烷基苯碘酸钠的。保湿剂可保持膏体水分,防止膏体干燥变硬,常用的保湿剂有甘油、山梨醇[CH2OH(CHOH)CH2OH]和α-丙二醇(CH3CHOHCH2OH)等。

牙齿分齿头(又称牙冠,指露在口腔的部分)、齿颈及齿根(埋在齿槽内的部分)三部分。牙釉质与牙骨质分别覆盖于牙冠和齿根的表面,其内层为牙本质,它们构成牙体的硬组织。组成牙体主体的无机物是羟基磷灰石Ca10(OH)2(PO4)6,牙釉质中的主要成分羟基磷灰石是和少量氟磷灰石Ca10F2(PO4)6、氯磷灰石Ca10(OH)2(PO4)6等,呈乳白色,有一定的透明度。还有骨胶原等有机物以联结牙体和牙周组织。

组成牙釉质的羟基磷灰石是一种不溶物,使它从牙齿上溶解下来称为去矿化,而形成时称为再矿化。在口腔中存在着去矿化与再矿化的平衡:

Ca5(PO4)3OH→5Ca2++3PO43-+OH-

健康的牙齿也同样存在这样的平衡,然而,当糖吸附在牙齿上并且发酵时,产生的H+与OH-结合成H2O而扰乱平衡,会使更多的Ca10(OH)2(PO4)6溶解,结果腐蚀牙齿。氟化物通过取代羟基磷灰石中的OH-有助于防止牙齿腐蚀,由此产生的Ca10F2(PO4)6能抗酸腐蚀。

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