书城教材教辅中学化学课程资源丛书-化学海洋
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第10章 化学与日用品(4)

收音机里的电子管玻璃内壁,是镀上的一层薄薄的金属钠,是早期的一种消气剂。钠很活泼,和水汽、氧气很容易化合。在显像管和大型电子真空管里,电极旁安置着善于“吞食”气体的金属做成的丝、带或管,它们不让气体捣乱,维护真空世界的正常秩序,堪称忠诚的警卫战士呢!

你知道吗,最近我国电视工业已经是国际先进水平,关键就是科技人员研制钦基消气剂取得成功,大大延长了显像管的使用寿命。钦价廉,来源广,电视机有了众多可靠的警卫员,质量怎能不大大提高呢?

(第九节)照相机“喀嚓”响的时候

你肯定照过相,照片为我们留下生活的真实记录与美好的回忆。当照相机“喀嚓”一声、快门一开一合的时候,你曾否想到,一系列的化学变化从此开始了。

照相胶卷上涂着薄薄的一层乳胶,里面均匀地布满了溴化银微粒。溴化银有淡淡的黄色,对光线非常敏感。照相机的快门一开,光线就透过镜头,照到胶卷上,有一小部分溴化银迅速分解,变成了黑颜色的银颗粒和溴。

银不是银白闪亮的吗?怎么会显出黑颜色呢?原来,整块的银是白亮白亮的,而细细的银粉却是黑色的。物质的颜色和它的颗粒大小有密切的关系,拍完的照相胶卷不能见光,必须在药水中让胶卷显影。

显影液是由一些还原性药物配制的,使溴化银以见光分解的银微粒为中心,生成更多黑色的银粒。光线强的地方,黑色银粒多;光线弱的地方,黑色银粒少,这样,就把感光后生成的潜影显现出来了。

于是,在胶卷上出现了“白头发黑脸膛”的人像。显影以后的胶卷仍然不能见光,因为还有不少没有变化的溴化银呢!需要用一些药剂将它清洗下来,不让它再次感光。用大苏打,也叫海波、硫代硫酸钠,配成定影液,它能够和溴化银里的银离子结合,带着它一块儿离开胶卷表面,溶解进水里。胶卷上没有感光的溴化银就清洗干净了。

这时候,只有银微粒按照感光的强弱,深浅不等地分布在胶卷上,这就是照相的底片。它的影像和物体的真实形象完全是“颠倒黑白”的。将白头发黑脸膛的底片蒙在涂满溴化银的照相纸上,进行曝光,再次重复“显影”、“定影”的过程,变黑为白,变白为黑,就可以洗印出和景物的黑白明暗一模一样的照片了。

照相要用银子,全世界每年用在电影胶片和照片上的银子,数以吨计!在彩色胶卷上,感光成像的主角仍然是溴化银。不过,彩色底片有三层感光乳剂,分别对红光、绿光和蓝光敏感,这就好比彩色光线动用三支画笔,调配着红、绿、蓝“光的三原色”,绘制出五颜六色的图画来。

彩色底片和黑白底片一样,冲洗出来也是色调颠倒的:红花显深蓝色,蓝天发黄光,绿叶变成品红色。这样的彩色底片再用彩色正片翻照以后,色彩才恢复正常:蓝天下,花红,叶绿,多么鲜艳动人,栩栩如生。

近年来,人们为了节省白银,发明无银感光照相来代替溴化银胶卷。这是利用有的化学药品见光分解,或者放出气泡,或者改变颜色,同样可以形成影像的原理来实现的。

现在,不用胶片显影,完全是数字化的数码相机也走进了我们的生活,这种照相机所涉及的物理问题更多一些。

照相机“喀嚓”一声响,牵涉到的化学变化还真不少呢!

(第十节)铁制品怎么生锈了

小时候搪瓷洗脸盆用旧了,磕碰得浑身“伤疤”露出铁坯,长了铁锈啦。渐渐地,锈烂出一个小眼,成了漏盆。崭新锃亮的铁钉,放着放着,锈了。一摸一手黄锈。

露天的钢柱铁架,在油漆外皮剥落以后,日晒雨淋,很快生锈,好像酥皮月饼似的,一层层铁锈脱落下来,成了一堆废铁。锈蚀,是吞食金属的“老虎”,尤其是钢铁的大敌。全世界每年因为生锈而报废的钢铁,达到几千万吨之多。不知你注意了没有,铁桶如果长期放在潮湿的土地上,桶底先锈烂。这是由于潮湿的铁容易放出电子,变成带正电荷的铁离子溶解在水里。

我们和锈蚀作斗争,最简单、最常用的办法就是给钢铁穿上“衣服”,隔绝氧气和水汽的侵袭。钢铁有形形色色的“外衣”:涂上防锈油,刷上油漆,挂上搪瓷,喷上塑料,这些都是防锈的办法。

还有一种最常用的办法,是在钢铁表面镀上一层难锈蚀的金属:钢笔帽、水果刀上镀的是亮闪闪的铬或镍;白铁桶、文具盒、取暖烟囱表皮镀的是像冰花一般的锌;罐头盒、铜暖锅里面镀的是锡;……

镀锌的铁丝,不少人误称做“铅丝”。镀锌铁皮做的水桶,按照老习惯叫“铅桶”。这些俗名并不确切,它们和铅毫无关系。锌比铁活泼,如果遇到锈蚀,锌不断放出电子,成为离子,自己烂穿,却保护了铁皮不受腐蚀。一直到锌全部腐蚀完了,铁才受到威胁。

锌是铁的卫士。用镀锌的办法保护内部的铁,效果挺好。在轮船的外壳上,铆上一块锌板,可以保护船体。锌板烂得差不多了,再换上一块新的。

因为锌有毒,罐头盒、餐具不能用镀锌的白铁皮做,应该镀锡衬里来防锈。锡抵抗腐蚀的本领也很强,然而,锡不如铁活泼,若锡皮划破了口子,露出了里面的铁,铁就要受到腐蚀了。搪瓷脸盆的漏洞用焊锡补好后,反而烂得快,就是这个原因。你看,在焊锡周围的情景多么像破了口子的马口铁,铁的腐蚀速度加快了。因此,焊锡补漏后务必涂刷油漆,让锡和铁都穿上隔绝氧气和潮气的“衣服”。补好的脸盆又可长久使用下去了。

(第十一节)神奇的碳钟和铯钟

一、碳钟

如今,我们的生活中有形形色色的钟表、电子表、石英表、机械表等,自从20世纪发现放射性元素和它蜕变成的同位素后,科学家们又找到了一种大自然的钟表——放射性碳-14,它自己踏实地记录下时间老人的行动轨迹。

我国辽东半岛普兰店的一片洼地中,曾挖掘出许多古莲子。这些古莲子至今仍能开花发芽,当时对古莲子的寿命有不同推测。现在利用“碳钟”确定了古莲子的寿命已有1041年。

放射性碳怎样来确定年代呢?

放射性碳-14是普通碳-12的同位素,它们的化学性质不同。碳-14不稳定,它会不断地放出射线而蜕变成氮-14。

这样一来,自然界的元素会不会越来越少呢?不会的,大气中每时每刻都受到从天外来的宇宙射线的照射,在它的影响下,一部分氮-14又转变成碳-14。所以,天气中碳-14的含量保持不变。

含有碳-14的二氧化碳通过光合作用进入植物体内,进而进入人和动物体内。由于大气中碳-14的含量保持不变,所以生物体内的碳-14也保持不变。但是当动植物死亡后,不再吸收大气中的二氧化碳,碳-14的供应也就停止了。而它们体内原有的碳-14由于不断放出射线,含量逐渐减少。大约平均每过5568年,碳-14的含量会减少一半,这段时间叫做放射线同位素均半衰期。要知道古莲子的生长年代,只要测定一下其中碳-14的含量,就可以推算出来了。

考古学家还利用“碳钟”来确定古代文物的年代。如用“碳钟”确定西安半坡村为新石器遗址,距今约有6000多年。

“碳钟”不需要上发条,也不会受外界温度,压力等的影响,亿万年来,它始终准确而不停地走动着。

二、铯钟

我们的生活和生产活动总是离不开时间。

过去,人们确定时间都拿地球的自转为基准。地球是个天然的定时器,它昼夜绕轴自转一周,寒来暑往,年年如此。人们把地球自转1周所需的时间定为1天,1天分为24小时,1小时3600秒,所以一天的86400分之一就是1秒,秒的单位就是这样来的。

但是,后来人们发现地球并不是一个非常准确的钟,它的自转速度不很稳定,时快时慢,日积月累,误差就很大了。

有没有一种更准确的钟呢?

用铯做成的原子钟最准确。铯原子核外由近而远围绕着六层电子,它们都在绕粒旋转。人们发现,最外层的最快绕着原子核旋转的速度,总是极其精确地在几十亿分之一秒的时间内完成一圈,稳定性比地球绕轴自转高得多。

于是,人们规定一秒就是铯原子最外层电子绕核旋转91亿260万1770次所需要的时间,铯原子钟诞生了。

利用铯原子钟,人们可以十分精确地测量出10亿分之1秒的时间。300年来积累的时间总误差不超过5秒。铯原子是目前为止世界上最准确的钟。

现代科学技术往往需要精确的计量非常短暂的时间,如毫秒、微秒等。有了铯原子钟,人们就可能从事更为精细的科学研究和生产实践,比如对原子弹和氢弹的爆炸,火箭和导弹的发射等实行高度精确的控制。