书城教材教辅魔力无穷的化学世界
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第21章 墨水的来历

墨水多数是蓝色的,也有红色、绿色的,黑色的墨水很少。

那为什么却叫它“墨水”呢?原来,从前墨水只有黑色的,没有蓝色和绿色的。最早制造墨水的原料是煤烟和水,它黑得像墨,由此得名。

100多年前,化学家发现,五倍子等植物里含有鞣酸,它同铁离子生成的黑色物质可以牢牢地黏附在纸、布等纤维上,形成字迹,永不褪色。用它来做墨水很理想。可是,鞣酸铁是细粉末,不溶解于水,没法使用,而鞣酸亚铁却能溶解在酸性水溶液里,它在空气中会慢慢氧化变成黑色的鞣酸铁。

人们就用五倍子,加上鞣酸亚铁和胶水来制造墨水。用这种墨水写的字,必须借空气的帮助,使鞣酸亚铁氧化以后字迹才变得清楚。人造染料发明以后,人们在墨水中掺进点蓝色染料,制成现在的蓝黑墨水。

蓝黑墨水写出来的字,刚开始时是蓝色的,这是蓝色染料的原色。过了一段时间,无色的鞣酸亚铁被氧化成黑色的鞣酸铁,字迹便由蓝变蓝黑了。蓝黑墨水变色的奥秘就是这样。

为了防止鞣酸亚铁产生沉淀,墨水里还得放进一些硫酸。

为了便于墨水的保存,还得在墨水中加进一些防腐剂。在使用墨水时,必须注意随时将墨水瓶盖盖好,以防鞣酸亚铁过早地氧化成鞣酸铁,发生沉淀。墨水还怕见阳光,太阳光不仅会使墨水蒸发浓缩,而且会使墨水褪色。应该把墨水放在阴凉的地方。

用纯蓝墨水或者红墨水、绿墨水写的字,日子久了会褪颜色。这是因为纯蓝墨水、红墨水和绿墨水的主要成分是染料,没有鞣酸亚铁。普通的染料碰到空气会被氧化,时间一长,字迹就越来越淡。

当然,蓝黑墨水里的蓝色染料也会氧化褪色,但是由鞣酸亚铁氧化变成的黑色鞣酸铁是永不褪色的。因此,人们为了要把书写的字迹(如档案、文件等)长久地保存起来,就要用蓝黑墨水。

电冰箱的冷冻剂

在炎热的夏天冰水、冰块以及各色冷饮是人们消暑纳凉的佳品。夏天,一走进电影院、宾馆,人们顿时感到凉飕飕的,恼人的酷暑被驱走了。

冷饮品、冷气,都是由制冷设备制出来的。电冰箱、冷冻机、空调机和冷气机等,它们的构造和工作原理差不多,只不过电冰箱的体积较小,一般直接用冷冻管冷却;而冷气机的体积较大,还得另外用水或食盐水做冷却介质。

冰箱的冷冻机通电后,化学制冷剂(一种很易挥发的气体,又叫冷冻剂)的气体由于受到压缩机的加压,经过液化管,很快变成液体,流到了冷冻管里。由于冷冻管里的压力很低,它们顿时挥发了,又变成气体。这时候,它们大量吸收外界的热量,使周围的温度降低,起到冷冻作用。在冷冻机里,化学制冷剂是循环使用的。它们从冷冻管里出来,又被送到压缩机里去压缩……就这样,电冰箱的冷冻机不停地工作着,为人们保存食品、制造冷饮。

冷气机的工作原理也相似。除了压缩机、液化管、贮液器、冷冻管外,在冷冻管外面还有个水箱。

冷冻机是制冷设备,它的“主角”是化学制冷剂。人们使用最多的制冷剂是氨(俗称“阿摩尼亚”)和二氧化硫等。在101千帕压力下,氨在-33°C时变成液氨,二氧化硫在-10°C时变为液体。在常温下,氨在892千帕压力下变成液氨,而二氧化硫只要233千帕压力就变为液体。

这两种制冷剂的优点是,化学性质都较稳定,也不易燃烧,价格便宜,缺点是都带有刺鼻的臭味,还有一定的毒性,并且对于冷冻机械有强烈的腐蚀性,因此不受人欢迎。

近来,巳查明由电冰箱、空调等制冷电器发出的有害气体中含氟利昂,氟利昂是破坏臭氧层的元凶之一。为保护人类共同的家园,国际有关组织规定,从21世纪起停止生产使用氟利昂。

彩色的电镀

银白色的表壳和金黄色的首饰镀层,锃光发亮,华丽美观。现在,新技术、新工艺层出不穷,除了仿金电镀以外,还有黑色、彩色的电镀。

20世纪70年代,国外流行着一种仿金电镀新工艺。现在市场上的镀金首饰,大多是仿金电镀的制品。

仿金电镀可以根据人们的需要,选择不同的合金进行电镀,使合金披上一层美丽的彩色金属衣。例如,选用一种金铜合金进行电镀,可得到玫瑰色的金镀层;选用金银合金进行电镀,可得到绿色的金镀层;选用金钴铟三元合金进行电镀,可以做成仿汉弥登金。

许多用品镀上一层白银后,熠熠生辉,可用做装饰。刀、叉、杯、碟等餐具上镀银后,光亮洁白,银离子还可杀灭水中的某些微生物。可是,它同空气接触久了,由于同空气中的硫化物作用而逐渐变黑。如果在镀银层上再镀上一层耐腐蚀的铑,就可使镀层长久洁白不变色。

人们将各种镀层经过化学处理后,可使它们变得更加色彩缤纷。将镀锌的零件放进特殊染料溶液中浸渍,可以得到蓝色、绿色、红色等各种色彩的镀层;将镀银或镀镍的零件放进特殊的硫化物溶液中浸渍,随着时间增加,镀层发生了有规律的变化:从金色到赤色、赤紫、蓝紫和蓝色。

利用铝的阳极氧化技术染色,更可使制件色彩丰富。我国制造的一种打火机外壳,采用铝氧化新工艺,色彩十分绚丽。这种无机盐着色的铝氧化工艺制品,还广泛应用在建筑物的门窗框架、公用电话亭框上。

在镀铜的工件上镀上黑镍或氧化薄膜,然后进行部分抛光,露出铜质,就成了古色古香的仿古铜器。用它来做纽扣、茶盘、烟缸、灯具等,既典雅华贵,又十分别致。

细胞里的化合物

一切生物都是由细胞构成的。

构成细胞的化学元素有几十种。在细胞中含量较多的化学元素是碳、氢、氧、氮、磷、硫、钙、钾、钠、镁、氯、铁等,它们叫主要元素。它们对生命活动起着重要作用。其中碳、氢、氧、氮、磷、硫6种元素大约占原生质总量的95%,细胞中的大部分有机物是由这6种元素构成的。此外,在细胞中含量很少的一些元素,如铜、钴、碘、锰等,叫微量元素,也是生命活动所不可缺少的。

构成细胞的化学元素,主要是以化合物的形式存在于细胞中。构成细胞的无机化合物有水和无机盐,有机化合物有糖类、脂类、蛋白质和核酸等。各种化合物在细胞中的含量不同,它们在细胞中存在的方式和具有的功能也都不一?样。

水是生命活动的动力。水在细胞中以两种形式存在:一部分水同细胞内的其他物质相结合,叫做结合水;大部分水以游离的形式存在,可以自由流动,叫做自由水。自由水是细胞内的良好溶剂,许多种物质都能够溶解在自由水中。水溶液在生物体内流动,可以把营养物质运送到各个细胞,同时也把各个细胞新陈代谢产生的废物,运送到排泄器官或直接排出体外。

在细胞中,无机盐虽然含量很少,可是,它们对于生命活动也是不可少的。大多数无机盐以离子形式存在于细胞中,起着重要的作用。

在植物和动物的身体中,含有糖类。糖类也叫碳水化合物,这是由于人们最早发现的糖类化合物都是由碳、氢、氧三种元素组成的,而且糖分子中的氢原子数和氧原子数之比恰好是2:1。糖类可以分为单糖、二糖、多糖三大类。

在细胞中,还含有蛋白质、脂肪和核酸等。所有以上这些物质,按照一定的方式有机地结合起来,形成了细胞和生物体,出现了生命活动,使生物界像今天这样丰富多彩。

生命活动的“燃料”

人和动物不停地呼吸,心脏持续跳动着,脑在紧张地思考着,四肢频繁地活动着生命的每时每刻都在消耗体力能量。

生命活动如果要继续下去,就得每天吃一定数量的事物,来增加能量。而能量主要来自食物中的糖类和脂肪。

植物中的谷类、马铃薯和水果等含有大量淀粉,进人人和动物体内后,在机体内经过化学变化,生成葡萄糖,溶解在血液里,被输送到身体的各个部分去。如果多了,一部分葡萄糖就在肝脏中暂时贮存起来。当需要的时候,它再回到血液中去。

在生物体内,脂类主要有脂肪、类脂和固醇等。脂肪是生物体内贮存能量的物质,有减少身体热量散失,维持恒定体温的作用。类脂中的磷脂是构成细胞膜、内质网膜和线粒体膜的主要成分。在动物的脑、肺、肝、肾、心、卵以及大豆中,磷脂的含量最多。固醇主要包括胆固醇、性激素、肾上腺皮质激素和维生素D等,这些物质对于生物体正常的新陈代谢功能起着积极的作用。

糖类和脂肪是生物体里的“燃料”。这是一种氧化反应,进行较缓慢,“燃烧”在细胞里进行着。血液里送来的氧气同葡萄糖、氧化酶相遇,发生反应,产生二氧化碳和水,并释放出热量来。它既不冒火,也不发光,是另一种奇特的“燃烧”。

脂肪里所含的氢原子比糖里面的氢原子多,因此,它和氧原子化合成水,同时产生的能量就大得多。1克脂肪在体内完全氧化时,能释放出39千焦能量,而1克葡萄糖所释放的能量为17千焦。肝脏中贮存的葡萄糖所产生的能量,只能维持身体15个小时的消耗,而体内贮存的脂肪却能供应身体好几个月的能量需要。

糖类和脂肪化学反应后,产生的能量一时用不完,那些剩余的能量贮存在一种叫三磷酸腺苷的化合物中,随时供应身体需要。

头发的学问

人的头发起着保护头脑和美化容颜的作用。你知道吗,头发里还有许多学问呢!

人的头发是不透明的角质层,里面含有20多种微量元素。比如说,健康人的头发,每1克约有130毫克的铁、167~172毫克的锌、5毫克的铝、18~19毫克的铅、7毫克的硼等等。如果比例发生变化,就反映人的健康情况不正常。有趣的是,人发中的“微量元素”竟然大大的高于血、尿中的浓度。因此,只要采用特殊的化验方法,检验出头发中的各种微量元素的含量,就可以诊断某些疾病及其病因。

我国北方地区有一种地方性的疾病——克山病。科学家化验分析了病人的头发,发现其中的砸含量比正常人要少得多。美国有位医生普查了4~6岁的儿童的头发,发现少数儿童的头发里的含锌量过低,他们的身高、体重都比不上同龄的正常儿童,后来在他们的食物里加了少量含锌的食物,经过1~3个月他们就赶上了正常儿童。还有一种纤维化囊性病,发病率为万分之四,它的症状是婴儿的胰腺、男性生殖器官、肺及小肠有缺陷,常引起死亡。经研究是母亲妊娠期缺少砸造成的。

砸可降低汞、镉、砷、铜的毒性。这种病的患者头发中砸含量低,而镉的含量为正常儿童的5倍。由此可以看出,头发仿佛是人体健康状况的一面“镜子”。

头发里含有大量的角质蛋白,可以提炼出胱氨酸、精氨酸、赖氨酸、组氨酸、脯氨酸等18种氨基酸。

氨基酸作为药物可以治疗肝病、肠胃病、肿瘤、高血压等。在食品工业中添加氨基酸,能增加食品的色、香、味。如葡萄糖中加了缬氨酸,能产生巧克力香味;加半胱氨酸,能产生牛肉干香味;加了亮氨酸,能产生奶酪香味等等。

近年来,在农牧业中也大量应用氨基酸。在猪饲料中添加0.5%赖氨酸,猪生长快,精肉多,肉质好;在鸡饲料中添加0.075%的蛋氨酸,可提高鸡的产蛋率;用氨基酸合成的多肽激素,能提高鱼类的产卵率,降低死亡率。