书城教材教辅魔力无穷的化学世界
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第1章 神秘的火

人类的祖先学会使用火,大约是在50万年以前。那时候,闪电、雷鸣,使森林燃起了大火,熊熊烈火,烟雾冲天。可以推测,当最早的人类看见火光时,会感到神秘、恐怖,常常惊惶失措地四处逃散。

由于原始人对火虔诚膜拜,产生了形形色色的关于火的传说。北美洲当地的达科他人说,火是豹用爪爬岩石的时候所发出的火花。

古代希腊神话说,是普罗米修斯神为人类偷取的火种;从此,人类才有火可以使用。

渐渐地,原始人克服了对火的恐惧。他们发现,被火烤熟了的兽肉,味道挺香。于是就用木棒汇成一束束熊熊的火炬,带回洞里,燃起人间第一堆篝火。经过无数次的试验,人类渐渐学会烧东西吃,并且想法子把火种保存下来,使它常年不灭。

公元前800年,波斯出现了拜火教,后来,流传到西亚、中亚和南亚。在庙宇神坛上,年复一年地日夜燃烧着一堆火。人们把火当做神来供奉,护佑着它,使它永不熄灭。火,是拜火教徒唯一信仰的象征。

火赶走阴冷,送来光明,导致了熟食,改变了人类“茹毛饮血”的生活,加快了人类历史的进程。

接着人类学会了用火烧制各种陶器。陶是人类历史上第一种人造材料,是划时代的伟大发明。更重要的是,火还导致了金属的发现,使漫长的石器时代结束了,人类的历史翻开了崭新的一页。

珍贵的银

在远古时代,人们就发现了银。在大自然中,有纯净的银胃块存在,它银白闪亮,放出月亮般的光辉,不会生镑;但如果遇到空气中的硫化氢,表面就会逐渐发黑。

自然界里发现的最大银块重13.5吨。此外,在地下岩层里分散蕴藏着许多银的化合物,如氯化银、硫化银、砷化银等。

银闪烁白光,又容易提炼,引人注目。

早在4000多年前,我国巳发现了银。《禹贡》一书,把黄金、白银和紫铜并列一起,称为“唯金三品”。

在古代,银除了做货币、首饰和装饰品外,更多用来制作银质餐具;如银酒杯、银碗、银筷和银汤匙等。

据古书记载:公元前5世纪,波斯国王赛勒斯用“神圣的银器皿”盛自己的饮水。印度经书中把白热的银放进水中,使水净化。银的梵文意思是“明亮或浅色的”,因为纯银是美丽的白色金属,其拉丁文名字也源于此。

现在,银在生产和生活方面都有广泛的用途。最早的镜子背面是镀银的,暖水瓶胆制造时也要用这种镀银技术。银是感光材料的主角,电影和照相胶片是用溴化银制作的,全世界每年用在这方面的银多达150吨。

在现代医学上,人们将1%的硝酸银溶液作为治疗眼结膜炎的常用药。银本身具有杀菌作用,采用银纱布覆盖溃烂的伤口,可迅速消除感染,还不会粘连皮肉。用银线可缝合伤口。银带用来固定断骨,银片用来填补脑壳上的破洞。银是医生最早使用的“亲生物”金属。人类很早就发现,奶放在普通的瓷碗里,过些时候就会发臭,可是盛在银碗里的奶好多天都不会坏。

古老的锡

锡是一种古老的金属。从人类文明史开始之时,锡和铜的《界合金就广泛使用了。青铜兵器比铜兵器要硬得多,因此锡的拉丁文名叫“斯坦纳姆”,斯坦是“硬”的意思;而纯锡却是一种软金属。

锡在自然界一般的以化合物形式存在,我们的祖先把捕来的野物放存含有锡的石头上点火烧烤,锡石被木炭还原,流出了银光闪闪的锡液。也许人类就是这样偶然发现了锡。

在先秦古籍——《考工记》记载有炼锡工艺,说明我国在3000多年前就有了高超的炼锡饶铸技术。锡壶、锡烛台等锡器,在周朝巳经普遍应用了。

在埃及第18代王朝坟墓中发现的锡戒指和锡器皿,距今巳有3500多年了。古希腊诗人荷马在《伊利亚特》史诗中,描述了火与金属之神赫斐斯塔司为阿基里斯锻造和雕刻一面盾,还做了铠甲:一件比火焰还明亮的胸甲和一顶头盔金冠;又用柔韧的锡做了一副颈甲。

锡合金数目之多,难以列举。在合金组成上只要有细微变化就会出现各种多变的性能。

青铜中含有少量的锡、锌、铅、镍等,它具有较高的耐磨性能、机械性能和铸造性能,耐腐蚀性能也较好。这种合金多用来铸造耐磨零件(如轴瓦)以及在酸碱蒸气等腐蚀性气体环境中工作的铸件。

普通的黄铜是铜和锌配制成的合金。如果在普通的黄铜中加人1%左右的锡,就成为锡黄铜,既提高了强度,又增加了对海水的抗腐蚀性能。这种合金可用来制造船舶零件和船舶焊接条等,因此有“海军黄铜”的称号。

不平凡的碳

碳可以说是一种不平凡的,也是最奇妙的元素。人类在远古时代就巳经认识了碳。碳的拉丁文名称是指煤炭。现在,人们巳发现的元素有110多种了。全世界巳发现的化合物种类巳经超过1000万种(包括人造化合物),不含碳的化合物还不到10万种,碳的化合物几乎是不含碳的化合物的100倍。“碳的一家”说得上是物质世界最庞大的家族了。

碳在地球上占地壳总重量的0.4%,只有氧的1/49,硅的1/26。可是,碳在生命世界里却有着非常重要的地位。碳是构成生命的主要原料,各种有机物质里都含有碳,而生命却使碳发生了千变万化。

其实,地球上到处都看到有碳的“化身”。大气里的二氧化碳有2万多亿吨,二氧化碳能吸收红外线,使地球上昼夜的温差变化较小,为生命提供了适宜的生存环境。每年,绿色植物通过光合作用将大气里的二氧化碳变成纤维素、淀粉和蛋白质,供给动物和人类食用。

现在,地球上动植物的活机体里,大约含有7000亿吨碳,构成了植物的根、茎、叶和动物的骨、肉、血液。古代动植物的遗体在地壳里变成了煤炭、石油和天然气,大约有6.5万亿吨。

在沉积岩里,大约有5万亿吨的碳,包括石灰岩和海洋里的珊瑚岛礁。在水里也有不少溶解了的二氧化碳。

几十亿年来的地球进化史,是一支伟大的生命进行曲,它的主旋律就是碳的化学演变;这个千姿百态、蔚为壮观的生命世界,建筑的栋梁材料就是碳元素。

地球上现有的植物和动物,不管它们的外貌怎样不同,都源自一个共同的祖先,属于一个家族系统。从简单的、低等的生物,缓慢地演变为复杂的、高等的生物,这是生物的进化。因而凡是生命,都有共同的物质基础,生命是统一的。