书城童书中学生科普故事大全集(超值金版)
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第17章 化学魔术(2)

其实,这不是什么“鬼火”,而是磷在作怪。原来,人类与动物身体中有很多磷,死后尸体腐烂生成一种叫磷化氢的气体,这种气体冒出地面,遇到空气后会自我燃烧起来,但这种火非常小,发出的是一种青绿色的冷光,只有火焰,没有热量。其实,不管白天还是黑夜,都有磷化氢冒出,只不过白天日光很强,看不见“鬼火”罢了。为什么夏天的夜晚在墓地常看到“鬼火”,而“鬼火”还会“走动”呢?夏天的温度高,易达到磷化氢气体着火点而出现“鬼火”,又由于燃烧的磷化氢随风飘动,所以所见的“鬼火”还会跟人走动。这就是旷野上的“鬼火”。

磷化氢是无色气体,分子式是H3P。纯净时几乎无味,但工业品有腐鱼样臭味。分子量34。相对密度1.17。熔点-133℃。沸点-87.7℃。自燃点100~150℃。蒸气压20atm(-3℃)。与空气混合物爆炸下限1.79%(26g/m3)。微溶于水(20℃时,能溶解0.26体积磷化氢)。空气中含痕量P2H4可自燃;达到一定浓度时可发生爆炸。能与氧气、卤素发生剧烈化合反应。通过灼热金属块生成磷化物,放出氢气。还能与铜、银、金及其盐类发生反应。

磷,是德国汉堡的炼金家勃兰德在1669年发现的。按照希腊文的原意,磷就是“鬼火”的意思。

8.绿色的天空

智慧思索

有一句歌词这样唱道:“蓝蓝的天上白云飘。”蓝天白云一直是我们大脑里的印象,可有一幅画把天空“画”成了绿色,是我们见识太少,还是画家别出心裁?

伟伟的爸爸去外地出差,刚好碰到当地的一个拍卖会,伟伟爸爸是一个古画爱好者,于是花高价买了两幅古画。

拿回家里,伟伟和爸爸一起欣赏时发现,这两幅古画的画面上,天空都被染成了绿色。

天空怎么会是绿色的呢?难道那时候天空真的是这种颜色吗?可是,从文学作品的描绘中可以看出,那时的天空也是蔚蓝色的,像大海一样的颜色呀!那么,是当时画家的一种时尚吗?伟伟和爸爸都百思不得其解。

这时候,伟伟想起了邻居家学画画的大哥哥,就飞也似的跑出去询问,可他支吾半天也没有说出个所以然来。

后来,还是伟伟的化学老师解出了这道难题:当时,画家们绘画所使用的蓝色颜料,是一种叫“铜蓝”的矿石,可是时间长了,它发生了化学反应,就变成绿色的了。

伟伟听了老师的讲解,连忙回家找爸爸,迫不及待地告诉爸爸“绿色”天空的奥妙。

“铜蓝”矿石的化学成分是硫化铜,化学式为CuS,含铜量为66.48%。硫化铜可以和空气中的水、氧气发生化学反应,生成浅绿色的碳酸铜。

铜蓝是铜矿石矿物,因呈靛蓝色而得名,为炼铜的主要矿物原料。晶体为六方晶系,呈六方片状。金属光泽或光泽暗淡,莫氏硬度1.5~2,密度4.67。主要产于含铜硫化物矿床次生富集带中(由硫酸铜溶液交代黄铜矿、斑铜矿等硫化物而成)。常与辉铜矿伴生,组成含铜很富的矿石。代表性产地为俄罗斯乌拉尔的勃利亚文。有热液作用形成的铜蓝是极其稀少的,美国蒙大拿州的比尤特、南斯拉夫的博尔等铜矿床中也有产出。

9.生气的啤酒

智慧思索

在炎热的夏天,人们经常喝啤酒解渴,打开啤酒瓶盖时经常看到啤酒向外喷沫,有时还像喷泉一样喷出来,这是为什么呢?

林檬家里来客人了,爸爸忙前忙后。吃午饭时,爸爸让林檬去买两瓶啤酒。林檬极不情愿地去了,一路上边走边晃,好像在发泄怨气。

爸爸接过林檬买回的啤酒,就打开了,谁知“啪”的一声,啤酒像喷泉一样涌了出来。林檬看了乐了,怨气一泄而消,但同时,一个疑惑涌上心头:啤酒为什么会喷出来呢?是不是我摆得太厉害了?

其实,啤酒喷沫有两个原因,一是二氧化碳在作怪,二是与麦芽有关。

一般来说每升啤酒中都含有5克左右的二氧化碳。在制造啤酒时,通过一定压力把它灌进瓶里。因此,每瓶啤酒里都溶解了一定的二氧化碳,而瓶里是有一定空隙的,打开时,只要轻轻摇晃,气体就从啤酒液里形成泡沫溢出来。

最近,国外的一些专家经过近10年观察研究发现,啤酒的泡沫与麦芽有一定的关系。酿造啤酒的重要原料是大麦芽,而大麦在成长、收割、储藏期间一般是多雨的季节,大麦一旦受潮,极容易受到各种微生物的污染,使几十种霉菌得以繁殖,用它来酿造啤酒便产生了一些泡沫。当然,这些霉菌对人体没有什么危害,有的还是有益的。

啤酒是目前世界上十分流行的饮品之一,现在全世界啤酒年总产量已超过1亿吨,并且增长势头较猛。啤酒具有很高的营养价值,含有17种人体所需的氨基酸和12种维生素。啤酒像葡萄酒一样,是一种原汁酒,它不但含有原料谷物中的营养成分,而且经过糖化、发酵,营养价值还有所增加。据估算,1升普通的啤酒(含3.3%的酒精)能产生大约425大卡的热量,相当于5~6个鸡蛋、500克瘦肉、250克面包或800毫升牛奶所产生的热量,因此啤酒又有“液体面包”的美称。其主要生产原料是大麦。啤酒还可以根据酒液中麦芽汁的浓度分低浓度啤酒、中浓度啤酒、高浓度啤酒3种。低浓度啤酒中麦芽汁浓度一般为7~8度,酒精含量在2%(重量计)左右,适于作夏天清凉饮料;高浓度啤酒麦芽汁浓度达14~20度,酒精含量为4.9%~5.6%。这两种啤酒生产量较小。目前国际上受消费者欢迎的是中浓度啤酒,一般原麦芽汁浓度为11~12度,酒精含量为3.1%~3.8%左右。

啤酒的成分还有水、酒花、酵母、糖、澄清剂等。啤酒的成分十分复杂,主要是水,在酒精含量为4%的啤酒中,水占90%左右。

10.金光闪闪的铁棒

智慧思索

在我们身边,经常看见铁制物品,如铁锅、铁轨,等等。我们眼中的铁几乎都是“黑色”的,而下面这位“大师”手中的铁怎么变成了金色的呢?

于成的表哥是化学系的学生,他经常变一些“魔术”给于成他们看,所以于成及于成的朋友都称表哥为“大师”。

今年暑假,表哥又来了,于成和小朋友都缠着表哥变“魔术”。表哥似乎有所准备,从包里拿出来一小瓶水,然后找了一根几厘米长的铁条,笑眯眯地走到他们中间,说:“你们看看,这是不是普普通通的铁条?”于成接过来看了看说:“不错,是铁条。”别的小朋友也拿过去瞅了瞅:

“嗯,没问题。”“那么,现在我就把这块铁条变成金条。”

说完,表哥把铁条放进了那瓶水里,摆来摆去,最后把铁条从水中取出。于成他们看了,情不自禁地鼓起掌来:铁条变成金条了——金光闪闪,耀眼夺目。小朋友都向于成投去羡慕的目光,于成的表哥真神奇!

表哥看着于成他们,揭开了谜底:

“其实,这水不是普通的水,里面放了胆矾。”

胆矾的化学名称是硫酸铜(CuSO4),溶水成硫酸铜溶液,与铁发生置换反应,生成的铜附着在铁条的表面。

化学反应式为Fe+CuSO4=Cu+FeSO4

无水硫酸铜是一种白色固体,相对密度为3.603,25℃时水中溶解度为23.05g,不溶于乙醇和乙醚,易溶于水,水溶液呈蓝色,是强酸弱碱盐,水解溶液呈弱酸性。将硫酸铜溶液浓缩结晶,可得到五水硫酸铜蓝色晶体,俗称胆矾、铜矾或蓝矾,化学式是CuSO4·5H2O。胆矾在常温常压下很稳定,不潮解,在干燥空气中会逐渐风化,加热至45℃时失去二分子结晶水,110℃时失去四分子结晶水,150℃时失去全部结晶水而成无水物。无水物也易吸水转变为胆矾,常利用这一特性来检验某些液态有机物中是否含有微量水分。将胆矾加热至650℃高温,可分解为黑色氧化铜、二氧化硫及氧气。

硫酸铜有毒,它在农业上用作杀菌剂。一种叫做波尔多液的农药就是用胆矾和石灰配制的,是一种天蓝色的黏性的液体。波尔多液的杀菌效率比单用硫酸铜高,而对作物的药害较小。在工业上,精炼铜、镀铜以及制造各种铜的化合物时,都要用到硫酸铜。

11.茶变墨

智慧思索

在日常生活中,我们经常喝茶,有龙井、玉观音、菊花,等等,茶水颜色各种各样,但没有一种茶水是黑色的。可下面这杯茶水却变成了黑色,难道连茶水也黑心了吗?

魔术大师在表演“茶水变墨水”这个节目时,是这样操作的:

他先拿出两杯茶叶水,在观众面前晃来晃去,让观众仔细地看了看。为了展示他的伟大“魔力”,他经常还会随便叫上一位观众,让他们仔细品尝一下,确认是茶水。他随着音乐踱来踱去,似乎在采集天地之灵气。当把观众的胃口吊到极致以后,魔术大师便开始操作了。只见他对着这杯茶水吹上两口“仙气”,又对着那杯茶水吹上两口“仙气”,而后把两杯茶水放在一起,摇一摇,一会儿,杯里的水变成了黑色……顿时台下一片掌声。

“真奇妙,真奇妙,想不到,几分钟内,一杯茶叶水变成了一杯墨水。”有的观众啧啧称道。

其实,并不奇怪,魔术大师并非有真正的魔力,而是他在水里做了“手脚”,将其中的一杯放了绿矾。

茶水里含有单宁酸,与绿矾能发生化学反应,生成一种叫单宁酸铁的蓝黑色物质。

绿矾又称铁矾,分子式为:FeSO4·7H2O,浅蓝绿色单斜晶体或者结晶体颗粒,无臭,具有还原性的酸性盐。工业上用作制造磁性氧化铁、氧化铁红及铁蓝颜料、聚合硫酸铁等的原料。水处理工业上用作澄清浊水的混凝剂,用以处理含铬废水及含镉废水。化学合成上用作还原剂及催化剂。医药工业中用作补血剂及局部收敛剂。印染工业中用作靛蓝染色时的还原剂。还用作木材防腐剂、饲料添加剂、除草剂及防治植物绿色素缺乏症的药物。食品级硫酸亚铁可用作铁质营养增补剂及果蔬发色剂,并用以保持腌制品的新鲜颜色。