第三章　化学之窗

诺贝尔发明胶炸药

阿尔弗雷德·诺贝尔（1833～1896）生于瑞典。他是全世界家喻户晓的科学家、发明家，享誉“炸药之父”的美名。诺贝尔在世界各地设立了多家工厂，是一个相当有实力的企业家。他在1895年立下遗嘱，设立诺贝尔奖，奖励在各项事业中做出特别贡献的人。这些成就的取得源于胶炸药研制的成功。

有一天，诺贝尔的合作伙伴巴尔勃来看他。

“怎么样，诺贝尔先生，你的研究有新发现了吗？进行得是否顺利？”

“不，不怎么好，只能说有一点点的收获吧，你公司那边怎么样？”

“这您放心吧，一切顺利，形势也挺好的，不过我总感觉，要是能找到一种比猛炸药还好的东西，就更好了。”

“是啊，公司有你经营，我很放心。我也在想，猛炸药的最大缺点就是爆炸力比纯粹的硝化甘油弱。”

“真是这样，如果要用在质地坚硬的矿山岩石上，还真得改用危险性比较大的硝化甘油了。”

“不错，我就是想发明一种兼有硝化甘油的巨大爆炸力和猛炸药安全性的新火药，这样，我们的炸药才有更广阔的发展前景。”

“是啊，真希望你快些研究出来，让它用在更广的领域中。你就专心研究吧，公司有我呢，过两天我再来看你。”

巴尔勃走后，诺贝尔更是没日没夜地实验起来。不料，有一天，他在实验室工作时，手被割伤了，他就赶快找来一块胶棉放在伤口上，继续做实验。

说起胶棉，它只是一种类似于当今人们使用的创伤膏。它是一个医科学生美纳尔发现的，后来把它制成水溶液出售，很受人们欢迎。也正是这种胶棉，使诺贝尔产生了灵感。

到了晚上，诺贝尔的手指疼的很厉害，怎么也睡不着觉。

“哎！这点小伤口怎么这么疼啊！是不是胶棉掉了，使伤口发炎了呢？”

但实际上，棉胶还好好的敷在手上，于是，诺贝尔又重新洗净伤口，又放了一些胶棉包好了，这回似乎轻了一些，不那么疼了。

诺贝尔回到床上暗自思忖：

“这是什么原因呢？肯定是有什么东西透过棉胶，侵入伤口里了。啊，对了，白天我摸过硝酸，没错，肯定是硝酸有透过棉胶的能力。”

想到这，诺贝尔一下子从床上跳到地上，顾不上换下睡衣，就急匆匆下楼，钻进了实验室里。

此时正是半夜时分，外面静悄悄的漆黑一片，诺贝尔似乎忘记了天还没有亮。

“对，我要试一下把硝化甘油和硝酸纤维素混合在一起能产生什么现象。这两种都是能完全溶解的爆炸物质，肯定会产生威力强大的爆炸。”想到这里，他已经着手操作了。

诺贝尔把棉胶沾上硝化甘油，用各种不同的比例配方互相混合。结果发现产生了一种类似果冻软硬的胶质物质。

诺贝尔深深地吸了一口气：“太好了，这正是我所要的结果。”

当诺贝尔完成实验的时候，天已经亮了，但一夜没合眼的他丝毫没有倦意。

这时，诺贝尔的助手华伦巴赫来上班了，发现他身穿睡衣站在实验台前，觉得非常奇怪。

“诺贝尔先生，您……您早上好！昨晚休息的不错吧？”助手有礼貌的打了声招呼。

诺贝尔这才发现自己竟然穿着睡衣而没有睡觉，不由得笑起来。

“噢！华伦巴赫，你来的真早，我正有一个好消息告诉你呢！你看，这是什么？”诺贝尔指着果冻似的东西问巴赫。

“这是什么东西，我还从没见过呢，诺贝尔先生，这不会是您研究的吧？”

“是啊！我成功了，华伦巴赫，我研究出比猛炸药更强大的炸药了！”诺贝尔掩饰不住内心的喜悦，竟连手指的疼痛也忘得一干二净。

“这是真的，祝贺你诺贝尔先生！你终于完成了这个新发明，我们以后就要用这种无烟火药了，真是一件好事啊！您给它命个名吧。”

“这种火药是用硝化甘油和硝酸纤维素制成的，可塑性很强，而且极像果冻，我们就叫它胶炸药吧，叫炸胶也行。”

“诺贝尔先生，让我们把这个了不起的发明赶快发表出去，让世人见识一下吧！”华伦巴赫建议道。

“这可不能太着急，我们对于采取哪种比例或选用哪种硝酸纤维最理想，还得仔细研究一下才行。”诺贝尔谨慎地说。

接下来，诺贝尔就与助手做了认真的比较实验。

诺贝尔分别用棉纤维和其它纤维作了不同程度的硝化实验，做成高低不同的硝化度的硝酸纤维素，再与不同比例的硝化甘油混合，这样他们共制成了250种以上的混合物，再分别对其性质优劣、作用强弱进行测试。

通过反复实验，诺贝尔得出了最好的方法，制成了最理想的炸药。并于1875年申请了英国专利，1876年申请了美国专利，1878年申请了德国专利。

胶炸药的研制生产，更好的发挥了作用，方便了隧道、矿山的开通，为人类发展作出了贡献。

门捷列夫发明元素周期表

门捷列夫（1834～1909）生于俄国西伯利亚的托皮斯克布一个中学教员家庭。他的学习热情很高又注重实践，因此他的学习成绩一直优异。后来成为俄国著名的化学家。1866年他被选任圣彼得堡大学的化学教授，并出版了著名的教科书——《化学原理》，此后，他一直致力于完善元素周期表。门捷列夫创制的化学元素周期表，第一次对已发现的元素进行了系统的归纳和总结。

门捷列夫于德国海德堡大学毕业后，拒绝了德国多个著名研究机构的聘请，毅然回国在彼得堡大学任教。

彼得堡大学的原教材十分陈旧，不能反映当时世界的最新成果。门捷列夫的第一个任务，就是赶快为学生们编写一本系统的化学教材。门捷列夫在编写这本名为《化学原理》的教材第一卷时十分顺利，但在编撰第二卷“化学元素的描述”时，却遇到了意想不到的麻烦。

当时，64种已知元素的内部结构已经被揭示出来，但还没有人指出这些已知元素之间的关系。以前的教科书都只是简单地按各元素发现时间的先后，或者按它们在自然界含量的多少来排列。门捷列夫不希望自己的课堂成为杂货铺，胡乱对学生们介绍一通。而且，他还隐隐觉得，这些已知元素本身具有一种客观存在的序列，自己的讲义应该正确反映出这种科学规律。

可是，64种元素无论怎么排，总无法找到它们之间的规律。门捷列夫一时不能找到第二卷的门径，只能一边按旧的教材上课，一边向学生们陈述自己的看法，同时加紧研究。

门捷列夫把记载着64种元素特征的卡片摊开在工作台上，像玩扑克牌般排了又拆，拆了又排，但始终无法解决自己追求的元素序列之迷。

一天，门捷列夫的好友，彼得堡大学地质学教授依诺斯特兰采夫来拜访他。

“您在忙什么，在玩牌吗？”依诺斯特兰采夫见门捷列夫手里拿着扑克牌的卡片，神情有些忧郁地站在书桌边。

别人在玩扑克牌的时候，或是兴高采烈，或是漫不经心，可是没有人会像门捷列夫那样煞费苦心、绞尽脑汁的！

门捷列夫向依诺斯特兰采夫说起了他的工作，最后，他有点沉痛地补充到：“一切都已经想好了，可还是不能制成表。”

门捷列夫感觉自己现在已经站在科学真理的大门口，却总是找不到打开大门的钥匙。转眼到了第3个年头，64张卡片早已换过两遍。但还有那么三四张无法跟门捷列夫设想的规律吻合。为了突破这最后一关，门捷列夫把自己关在工作室里，一连三天三夜没出门一步，也不让任何人进门。他做出了无数种设想又一次次推翻，那三四个元素总无法顺利排入表格。

夜深了，门捷列夫迷迷糊糊地睡着了。梦中，他还在继续摆着3年多来魂牵梦察的元素表。他分明看到，那张表格上余下的格子里，几种闪着奇异光泽的金属正在闪现，它们闪着闪着，忽然间全不见了，格子里一片空白。门捷列夫一下子惊醒过来，豁然开朗：这64种元素绝对不会是自然元素的全部！他急忙把梦中那几个格子空出来，整个元素的序列立刻展现出它们固有的规律。门捷列夫终于完成了“元素周期表”，把自己的事业推到了一个新的高度。

门捷列夫把余下的空格命名为“类硼”、“类铝”、“类硅”，并预言了它们的特性和化学数据。17年后，科学家们分别在闪锌矿里提炼出新元素键，发现了新元素钦，又在银矿石里找到与银共生的元素锗，它们的化学特性分别跟门捷列夫描述的“类硼”、“类铝”、“类硅”一模一样，为“元素周期表”的完善提出了有力的佐证。

舍勒到发现氧

卡尔·舍勒，瑞典著名的化学家，突出的成就是揭开了燃烧的真象，打破了化学界的“燃素”说，发现了氧。1777年出版了一本关于氧气的专著——《论火与空气》。

为生活所迫，舍勒13岁时就去哥德堡一家大药店当了学徒。

如果只想当一名合格的学徒倒也简单，可舍勒偏偏要在平凡的制药工作里有新的发现、新的创造，当一名出色的药剂师兼化学家。

于是，舍勒在向药店主人包赫学习实际操作技术时，还精心钻研当时最有名的化学家的著作。这样，他很快就能够独立思考，甚至发现包赫先生的错误。

一天，包赫先生嘱咐舍勒：“在取用药品时，千万不能让液体的‘盐精’跟那种特殊的‘黑苦土’药混合，否则两种药都会失效。”

舍勒听到后答应了一声，可心里面却在想：“为什么会失效呢？”

晚上，舍勒偷偷来到实验室，想用实验证明包赫先生说的话。可是，当他从两个注明是“黑苦土”的器皿里各取出一份跟“盐精”混合时，却发现其中一份根本没发生变化。

舍勒研究了大半个夜晚，终于发现了包赫先生的错误所在：这位资深的药剂师把石墨和另一种外貌相似的黑色矿石都叫作“黑苦土”，而“石墨”跟“盐精”混合是不会发生什么变化的。

很快，舍勒成为年轻出色的药剂师，他先后在设备优良的斯哥尔摩沙伦贝格大药房和乌普萨拉大学实验室工作过。

在实验室，舍勒发现银盐被光照射后会还原出黑色银粒，这为以后照相底片的发明奠定了基础。

接着，舍勒对各类有机酸产生了兴趣，并亲手提炼出乳酸、草酸、苹果酸、没食子酸，成为这一方面的专家。

一天，舍勒在去实验室的路上，看到一排从意大利来的酒桶里边有一层红色硬壳，便敲下一块带回去研究。结果发现，这种硬如石块的凝结物能溶于硫酸，变成晶体状的透明物，这种透明晶体能溶于水，且有一股酸味，能作治病的药。他把这种药叫作“酒石酸”，并因此名气大振，成为了一名化学家。那时他只有25岁。

舍勒并不满足于此时的成就，转向研究当学徒时非常熟悉的“黑苦土”，想知道它到底是什么物质。

舍勒先把“黑苦土”和盐酸混合在一起加热，只见从混合物中冒出一阵刺鼻的气味，这种气体略呈绿色，他便称这种气体为“氯气”。这时候“黑苦土”已经变成了白色的物体。

后来人们在发现金属锰之后，才知道“黑苦土”原来是二氧化锰，白色的物体是氯化锰。

舍勒又把“黑苦土”和更强的酸硫酸混合再加热，结果冒出的是一种无色的气体。这种气体很活泼，能使火燃烧得更旺。于是舍勒把这种气体收集在猪尿泡里，以便日后继续研究。

在以后的研究中，舍勒惊奇地发现：加热硝酸镁、碳酸银或碳酸汞时，都会泄出同样特点的无色气体，而且这种气体在空气中也大量存在，是万物赖以生存的“活命气体”。得出这个结果后，舍勒正式把这种气体命名为“氧”，并在1777年出版了一本关于氧气的专著——《论人与空气》。

潘琴发明染料

潘琴是英国人，从小就对化学产生了浓厚的兴趣。考入某著名大学化学系后，他幸运地师从著名化学家斯托曼尔教授。得遇名师，潘琴学习更为刻苦，很快成为老师的得意门生。发明了“阿尼林紫”的化学染料，成为化学染料的先驱。

一天，潘琴的老师霍夫曼沉思自语：能否用煤焦油化学药品来合成奎宁？奎宁是抗疟疾药品，如果合成成功，必将使欧洲国家摆脱依赖遥远的热带国家供应奎宁的局面。

老师的想法使潘琴觉得很有意义，便在家开始做实验，但他失败了。当时还没有人知道奎宁的结构，即使知道，凭当时仅知的几种合成方法要制出奎宁来也十分困难。

18岁那年，潘琴大二了。暑假时，他想利用这段时间做一些研究。于是，斯托曼尔教授推荐他试试金鸡纳霜的化学合成。

潘琴知道已经有人在研究治疗疟疾用的金鸡纳霜了。“到目前为止还没有人取得成功，你可以试一试呀。”斯托曼尔教授笑着拍了拍潘琴的肩头。

潘琴点点头，开始忙开了。一次次的试验，一次次的失败。眼看假期一天天地过去了，潘琴的实验还是一无所获。

一次，潘琴将重铬酸钾加入从煤焦油里提炼出的苯胺里，结果还是失败了。潘琴气急之下，正准备将试管扔了。突然，他发现试管底部有一些奇怪的黑色沉淀物。潘琴正打算把这团沉淀物倒掉，忽然心生一念：给沉淀物加热，看它是否还原。他点然酒精灯，仔细观察沉淀物的变化，结果惊奇地发现，黑色的沉淀物渐渐地变成紫色的液体。

这颜色太美丽了！潘琴马上想到这东西或许可以作染料。他把一些紫色液体涂在白纸上，白纸立刻变成了紫色。他又将紫色液体涂在几种丝织品上，效果非常理想。他看到了这种紫色液体的应用前景。当时的染料都是天然颜料，来源不广，价格昂贵，而且只有很少的染料可以牢固地附着在织物上。而他的染料的主要原料苯胺，是从煤焦油中提取的，来源充足，效果也很好。

潘琴把他的紫色化合物样品寄给苏格兰的一家染坊。复信是令人振奋的，说经它染的丝非常漂亮，而且永不褪色，还问这种染料是否容易制取。

潘琴满怀信心地作出了决定，他将这种染料的制作方法申请了专利，父亲和哥哥鼎力支持他。1857年，潘琴一家办了一座染料工厂，经过六个月的不懈努力，终于生产出了紫色染料，工艺技术也不断提高。

1861年，潘琴在英国化学会上做报告，介绍煤焦油在工业上的用途。报告结束后，著名科学家法拉第向他表示祝贺，称赞他在制取紫色染料方面的成就，潘琴却谦虚地说：“这没有什么，我是偶然碰到的。”

法利德别尔格发明糖精

法利德别尔格，俄国化学家，美国化学家雷姆逊的学生，巴尔的摩大学的研究员。在一次偶然的事件中，法利德别尔格发现了糖精，并于1879年，在美国获得了发明糖精的专利权。1886年，在德国建立了世界上主产糖精的第一个工厂。

1879年的一天，法利德别尔格用铅笔记下了一次实验结果后，突然想起今天是自己的生日，便习惯性地把铅笔插在口袋里往家赶去。

回到家后，妻子问道：“怎么回来这么晚？亲友们都等着急了，快来帮忙。”

于是法利德别尔格一面招呼着亲友，一面帮妻子把准备好的饭菜端了上来。

席间热闹非常，法利德别尔格和大家一样特别开心。这时，有一位亲友说：“今天的菜真是做得太好了，还有点甜味呢！”

大家开始有些不信，纷纷重新尝一次。果真，香酥鸡是甜的，炸牛排也是甜的。

法利德别尔格还以为是妻子放的糖，没有在意。可他的妻子觉得很奇怪。等客人走了，妻子对他说：“我并没有在菜里放糖呀，怎么会有甜味呢？”

他们开始找甜味从何而来。法利德别尔格走进厨房，把用过的餐具舔了一下，发觉确是甜的。他想，这一定是他用手端过餐具的结果。他又舔了舔手，手也是甜的。他又想，手为什么是甜的呢？

“对了，手用过铅笔，有可能是从铅笔上来的甜味。”于是他又舔了舔铅笔，果真铅笔上有甜味。那么，铅笔上的甜味又从何而来呢？

原来，法利德别尔格正在研究一类叫芳香族磺酸的化合物，铅笔就是在实验室里沾上这类化合物才有甜味的。糖精就这样被偶然发现了。

从此，法利德别尔格集中全部精力，专心致志地研究糖精，终于从煤焦油中提炼出了糖精。机会和努力，终于给了他应有的回报。

1879年，法利德别尔格在美国获得了发明糖精的专利权。1886年，他迁居德国，并在德国建立了世界上生产糖精的第一个工厂，开始了专业生产糖精的历史。使糖精从无意发现走向有意生产。

糖精学名为邻磺酞苯酷亚胺，甜度为食用糖的300～500倍，没有营养价值。科学家们虽然发现大量食用糖精且同时大量吸烟的人患癌症的几率会增加，但这很可能是偶然的。虽然至今尚无食用糖精就一定致癌的结论，但已经有在短期内大量食用糖精是有害的许多实验事实。所以，为了慎重起见，世界卫生组织和联合国粮农组织规定了每人每天用量不应超过5毫克/千克体重。

此外，人们还不懈地找寻代用品。例如，已找到最甜的天然糖源“丹林”，它是从非洲象牙海岸等国的植物“沙马丁”中提取的，其甜度为砂糖的1500～3000倍，且无毒，产生热量低。又如，从非洲加纳森林中的一种植物中提取的“卡坦精”，其甜度为蔗糖的60万倍，被称为世界上最甜的物质，如果解决了其来源和成本等问题，则有可能替代糖精。

发明PH试纸的波义耳

波义耳（1627～1691），英国物理学家、化学家。幼时酷爱读书，思想活跃，记忆力好。

在17世纪以前，人们只把化学作为寻找点金石和制造药品的一种方法。直到1627年，英国诞生了一位名垂青史的科学家——罗伯特·波义耳，正是他奠定了近代化学研究的基础，使化学逐渐成为一个独立的学科。

1627年1月25日，波义耳出生在爱尔兰的一个贵族家庭里。整天忙于财务账册、并有钱有势的科克伯爵是他的父亲，他对书本根本没有兴趣。母亲性格温顺，在他4岁时就去世了。他的哥哥，是热中于金钱、骏马和社交的公子哥儿。谁会想到，伯爵家的这个小儿子，后来成了杰出的科学家。

父亲特别喜爱波义耳，专门为他请来了最好的家庭教师。在他8岁的时候，父亲又把他和哥哥法兰西斯送到伊顿公学学习。

在伊顿，波义耳对书爱不释手，连老师都为他担心，怕他年龄太小，读书累坏了身体。

波义耳沉浸在书的海洋中，他特别爱看的是古典的、传奇的、历史的故事和诗歌。

在这些书本的影响下，他思想活跃，想象丰富，爱提问题，记忆力极好。

他很快成为伊顿的优秀学生。他哥哥则与他相反，经常出去玩，爱骑马，对知识只是尝尝味道而已。

意大利著名的科学家伽利略是波义耳心中最钦佩的人。1641年，他专程来到意大利想去见识一下这位科学家巨擘，可惜伽利略不久就去世了。伽利略的新科学理论对他产生了深刻的影响，他决心像伽利略那样不迷信权威，勇于开创科学实验的道路。

波义耳认为，实验室的研究工作具有头等重要的意义。18岁的波义耳从意大利回到伦敦，经常和那些与他志同道合的科学家在一起聚会，讨论实验结果，研究新兴的科学问题。

他把在伦敦继承的领地斯泰尔桥的建筑加以改造，实现了拥有大型实验室的愿望。

1645年，实验室开始进行物理学、化学和农业化学等的研究工作。几个问题同时研究是他一贯的做法。通常他对助手讲明一天的工作，就回到工作室向秘书口授哲学论文。

一天清晨，波义耳刚走进书房，一阵花香扑面而来，使人心旷神怡。一盆美丽的紫罗兰摆放在屋子的角落里，波义耳忍不住摘下一朵，然后不时地嗅着这沁人心脾的花香来到实验室。

实验室里，他的助手正在准备当天实验用的盐酸，忽然，一个助手一不小心把盐酸溅到了桌子上，实验室里顿时弥漫着刺鼻的气体。

波义耳见状忙放下手中的紫罗兰，过去帮忙，当他转过身时，发现紫罗兰也溅上了盐酸。

“真可惜，美丽的花朵也沾上盐酸了。”波义耳随手将花插在一旁。波义耳随即去了别的实验室，布置完工作后，他想起了溅上盐酸的紫罗兰，便回到实验室，想将那束花扔掉。当他拿起花束时，顿时惊呆了：原先深紫色的紫罗兰，现在变成了红色！

“奇怪！怎么眨眼间这紫罗兰就变色了？莫非是盐酸的缘故？”想到这里，波义耳对助手说：“快去把书房那盆紫罗兰端来。”

急于寻找答案的波义耳，立刻取出一只烧杯，倒了一些盐酸，不一会儿，助手把花端过来了，波义耳摘下一朵紫罗兰浸入盐酸中。果然，花瓣渐渐由深紫色变为淡红，最后变成红色。

“太妙了！”助手兴奋地说。

“我们再试试其他酸液。”波义耳意犹未尽。

结果，紫罗兰在其他酸液中都变成了红色。

“酸液能使紫罗兰由紫色变成红色，我们不就可以用紫罗兰来测试溶液是不是酸性了吗？”波义耳为这个意外发现兴奋不已。

“紫罗兰在碱液中会不会变色呢？”波义耳又做了碱性实验，结果表明，紫罗兰在碱液中可变为蓝色。

波义耳又用其他花、苔鲜等来做实验，结果发现石蕊苔藓效果最好。为了使用方便，波义耳就开动脑筋，用石蕊苔藓泡成浸液，然后把纸浸透，然后烘干纸片。这种纸片用起来方便，用它进行溶液的酸碱鉴定非常准确，这就是我们今天仍然在用的PH试纸。

波义耳在化学方面作出了突出贡献，这是有目共睹的事实，因此他被公认为近现代化学的奠基人。

不锈钢之父

不锈钢餐具明亮光洁，美观耐用，已逐渐开始取代传统的铝制品。然而，你知道不锈钢是怎样发现的吗？你大概不会想到它竟是垃圾堆里的“明星”吧！

第一次世界大战期间，英国著名的金属专家哈里·布诺雷被应邀调查解决枪管锈斑问题。战争需要大量枪枝，但是由于技术条件的限制，当时的枪容易生锈，寿命短，因此，他想研制一种不易生锈的合金钢，但多次试验都未获得理想的效果。有一次，他把铬掺入到炼钢的原料里，新材料出来后，外表亮闪闪的，十分吸引人，他高兴地把这种钢制成了枪管。可惜，第一次射击就“粉身碎骨”了，因为这种钢太脆了，他非常沮丧地把这些碎片扔进了垃圾堆里。

几周后，布诺雷从垃圾堆旁走过，在锈蚀的废铁堆中发现了几块熠熠发光的金属碎片，走近一看，竟是那几块掺入铬的钢管碎片。这一发现使他十分惊喜，他急忙拣回这几块“宝贝”，经实验分析发现，这些铬钢在一般情况下不大会生锈。于是，不锈钢就这样诞生了。

布诺雷发明的不锈钢虽然不能做枪管，但他把这一发现介绍给了一家餐具厂，生产出各种不锈钢刀、叉等，使不锈钢顿时名声大噪。从此，人们敬佩地称布诺雷为不锈钢之父。

化学与爱情

对于相爱的青年男女，人们常用“如胶似漆”、“心心相印”、“难分难离”、“一日三秋”、“堕入情网”等词句来形容他们炽热的爱情。这些话虽然简单明了，也比较合乎实际，可是在科学上，这些话并没有说出爱情的实质。

那么，在科学上对爱情的正确说法是什么呢？正确的说法是：“男青年的丘脑下部分泌出具有爱恋作用的化学物质，使他的神经活动突然激发，产生对恋人的亲近、甜蜜、追求、不可弃离的神经活动；女青年也作出相应的化学变化和神经活动。从而双方都有一种相见恨晚和难舍难分之感。”用这样罗嗦的话来形容互相钟爱的男女，未免缺乏诗情画意，但是，这种形式的大脑化学作用，的的确确是人们在恋爱时节的实质。

这个秘密是怎样被发现的呢？美国约翰·霍普金斯医学院的医学心理学家乔恩·马奈，对一些早在童年时就被切除脑下垂体的病人进行了15年的跟踪观察和研究，发现他（她）们在体格上同正常人没有多少差别，然而在爱情上却是麻木的，完全没有“爱情”的感受，不会持久地对异性产生追恋，永远不会真正堕入情网。

马奈指出，正常的男女在热恋时，在适合于他（她）们表达爱情的场合，脑垂体下部会分泌出多种神经递质，如肾上腺素、去甲上腺素和安眠酮等。这些化学物质作用于神经系统，就会使人进入爱情的妙境。

马奈认为，脑下垂体被切除的人，因为缺少这些爱情物质的分泌，以及传输这种信息的神经系统的通道在这个部位发生了故障，因此，他（她）们的感情便发生了难以补救的困难。

马奈对化学与爱情问题继续深入研究后指出，有些青年男女，本该进入“恋爱季节”了，但他们对异性朋友却冷若冰霜，好像从来就不知道人生还有爱情这件事。这种情况表明，他们脑下垂体对爱情物质的分泌和传输一定出了毛病。这时，如果他们上医院去请教医生，医生就会建议他服用安眠酮。开这种药的原因主要有三个：一是它是人脑的化学物质，外界补充容易吸收，没有副作用；二是人工合成这种药比较容易，售价便宜；三是它能很好地激起人的爱情感，被一些人称为“没有爱情的人的海洛因”。

世界的组成

大千世界都是由物质组成的。从人们日常所需的生活用品，到人们赖以进行生产的生产资料；从大自然的树木、花草、鸟兽，到岩石、高山、大海，从地球上的万物到茫茫宇宙中的太阳、月亮和星球……都是物质。

这形形色色的物质，都是由一种被称为分子的微粒构成的。例如水是由水分子构成；氧由氧气分子构成。假如杯子里的水全由水分子组成，那么称这种水为纯净物。实际上，天然水中常常溶解有少量的各种盐类，还有病菌和其他杂质。天然水中还含有其他物质分子，所以是不纯净的。这种由不同种分子组成的物质，称为混合物。混合物没有固定的组成，也没有一定物质。在我们周围存在的绝大多数天然物质都是复杂的混合物，像泥土、花岗石、海水等。

纯净物质当中，有的是由同种元素组成，再也不能发生分解反应，这种物质称为单质。如果是几种不同元素化合而成的物质，称为化合物，它们在一定条件下，能够发生分解反应。如水在电流的作用下，可以分解出氢气和氧气。我们说水是化合物，氢气和氧气都是单质，单质又可以分为金属和非金属两大类。氢气和氧气是非金属；金、银、铜、铁、铝等是金属。

人类赖以生存的物质——空气

地球上的生物，要靠看不见的空气生活。那么，空气是什么呢

空气中的主要成分是氧气和氮气。氧气占空气的体积约21%，氮气约占78%，还有少量氩气、二气化碳、氪、氖、氦、水汽、臭氧等。空气是一种弥漫在地球周围的混合气体，它对人类的生命活动有着密切关系。

例如，空气中二氧化碳增加，会使地球表面的气温升高，出现“温室效应”，造成气候反常等影响。据科学家预测，到公元2030年，如果地球气温比现在高4.5℃，这将使南极的冰层融化，引起海平面上升，最终导致全球性洪水泛滥，后果不堪设想。因此，科学家正在研究预防的办法。

科学研究已经证实，现代空气污染的主要原因是工业生产中释放的大量废气。由于煤和石油等燃料的大量消耗，空气中二氧化硫、悬浮颗粒物、氮氧化物、一氧化碳等有毒有害杂质含量增加，就会给人类带来灾难性的危害。1952年12月伦敦烟雾事件，四天中死亡人数比常年同期约多4000人。事件发生的一星期内，支气管炎、冠心病、肺结核和心脏衰弱病患者的死亡人数分别为事件前一周同类死亡人数的9.3倍、2.4倍、5.5倍和2.8倍。肺炎、肺癌、流感及其他呼吸道疾病患者的死亡率都成倍增加。

空气中的氧气是人类赖以生存的重要物质之一。人类应该使空气保持清、纯净、新鲜，只有清新的气氛中才能愉快地工作、学习和生活。

化学界的“骡子”——液晶

有一种新型电子计算器，它有许多本领，既可以用来计算，又能显示日历和时间，若要它定时报信，它又有准时发出“嘟——嘟——”的声音。这许多功能都在一块小小的屏幕上映现出来。这块屏幕，就是用崭新的显示材料——液晶做成的。

液晶是什么，又是怎样被发现的呢？

1888年，澳大利亚有位叫莱尼茨尔的科学家，合成了一种奇怪的有机化合物，它有两个熔点。把固态晶体加热到145℃时，便熔成液体，只不过是浑浊的，而一切纯净物质熔化时却是透明的。如果继续加热到175℃时，它似乎再次熔化，变成清澈透明的液体。后来，德国物理学家列曼把处于“中间地带”的浑浊液体，叫做液晶。它好比是既不像马，又不像驴的骡子，所以有人称它为有机界的“骡子”。液晶自被发现后，人们并不知道它有什么用途，直到1968年，人们才把它作为电子工业上的重要材料。

电子表或者计算器中的液晶为什么会显示出数字呢？原来，液晶在正常情况下，它的分子排列很有秩序，是清澈透明的。但是，加上直流电场以后，分子的排列被打乱了，有一部分液晶变得不透明颜色变深，因而能显示数字和图像。

根据液晶会变色的特点，人们便用它来指示温度、报警毒气等。例如，液晶能随着温度的变化，使颜色从红变绿、蓝。这样可以指示出某个实验中的温度。液晶遇上氯化氢、氢氰酸之类的有毒气体，也会变色。在化工厂里，人们把液晶片挂在墙上，一旦有微量毒气逸出，液晶变色了，就提醒人们赶紧去查漏、堵漏。

化肥之源

氮是肥料三要素（氮、磷、钾）中首要一员，庄稼离不开氮。空气中虽有约五分之四的氮气，可惜不能直接被植物当作氧料吸收。

100多年前，化学家就设想把空气中的氮变成肥料。直到1908年，德国化学家哈柏才找到了用氮气和氢气直接化合生成氨的方法，也就是现在合成氨工业中的“哈柏法”。这种方法必须在高温高压下，才能把氮气和氢气经过催化而合成氨。

后来，人们从豆科植物的根瘤菌中得到启示，试图找到一种化合物，让氮气在常温常压的条件下，轻而易举地变成氮肥供植物吸收。

十多年前，我国科学家卢嘉锡在研究固氮酶固氮活性中心的结构模型方面取得成就。根据卢嘉锡教授的理论模型合成出的化合物，具有将氮气合成氨的能力，这项成果使我国在化学模拟生物固氮的研究上，达到了世界先进水平。

为什么豆科植物的根瘤菌能把氮气变成氮肥呢？十多年前，科学家从固氮微生物体内分离出固氮酶，对固氮酶的两种蛋白质——钼铁蛋白和铁蛋白进行了研究，才弄清了“庐山真面目”：只有这两种蛋白同时存在，固氮酶才有固氮能力。于是，科学家向固氮微生物学习，研究固氮酶的活性中心模型，以便让“模型物”像固氮菌一样，能够在常温常压下，把氮气源源不断地制造成氨。

生物固氮已成为“热门”课题。科学家们一方面要制造出一种能够在温和条件下合成氨的化合物，另一方面又想使其他植物像豆科植物那样自身具备固氮的能力。日本科学家发现了一种具有固氮能力的野生水稻，再用其他固氮遗传基因植入野生水稻，使其因固氮能力一下子提高三倍。

硫在橡胶中的作用

现代生产、军事工业和日常生活中有不可缺少的橡胶，在150多年前，人们还不能制造，只知道从橡胶树中获得生胶，它热天十分柔软，到了冬天却橡木板那样硬。把生胶涂在布上，做成胶布雨衣，也只能在温暖的季节里才能使用。

1838年，美国人古德伊尔发现，如果把生胶和少量的硫黄一起加热，得到的产品比普通生胶要好得多，无论是冬天还是夏天，都能保持柔软而不粘。这样处理过的橡胶叫做硫化橡胶。现在我们穿的雨鞋，用的自行车胎，戴的橡皮手套等像胶制品，几乎都是经过硫化处理的。如果加入的硫黄相当多，就会成为硬橡皮。

为什么硫黄会使橡胶变得“驯服”了呢？原来，橡胶分子里的碳原子，像一根碳链条那样，一个接连着一个，这些碳原子又拉住了两个氢原子。这些分子连起来，像一条长长的线，叫做线型结构。如果这种像胶分子里混入硫黄，并加热，硫黄能够巧妙地在线型分子链之间架起桥梁，把线型结构的线型分子变成网状结构，使得橡胶的强度成倍的提高。

不过，从生胶加工成橡胶制品，要经过配料、塑炼、混炼、压延、压出、硫化等12道工序。如果加工成轮胎，在成型和硫化两个工序上，同其他的橡胶制品生产工艺又有较大的不同。

另外，在配料时，除了要加硫黄外，还需要氧化镁、硫化促进剂、防老剂、补强剂、软化剂和着色剂等，这就像盖楼房，不仅需要砖瓦沙石，还需要钢筋、水泥一样。加了这许多化学药品，再经过加热，橡胶的弹性、强度、耐磨性都有了显著地提高，做成了胶鞋、暖水袋、胶布、雨衣、轮胎等橡胶制品，才富有光泽，经久耐用。

能测知年代的同位素

埃及的考古学家在离尼罗河不远的山上，发现一座非常古老的谷仓，从谷仓里找到了一些小麦，经科学方法测定，这些小麦大约是六千多年前留下来的。这是用一种放射性同位碳-14测定小麦“年龄”后才知道的。

科学家发现，一棵树、一片草叶、一只蜜蜂，以及人体中的一点肝脏、一片指甲，在每61012个碳原子中一定有一个是碳-14原子。这种原子每分钟能放出16个β粒子，自己则转变成碳的其他同位素。假如生物（植物或动物）少活着，碳-14原子则衰变多少就能补充多少，总保持一定的数量。假如有人砍倒一棵树，这棵树死了，就不会再补充不断减少的碳-14了。可是，原来的碳-14原子还在继续衰变。要知道，从活树上碳-14原子每分钟放射16个β粒子，逐渐地“衰变”，到只能每分钟放8个β粒子，经历这样一个“半衰期”，需要5730年。因此，几千年后人们发现了这棵被砍倒的树，锯下一块木头，将它加热变成炭从中取出1克，用放射性探测器测出它每分钟能放射的β粒子个数，经过计算，就会确知这棵树究竟是在什么时候被砍倒的。埃及考古家就是用这种方法测知小麦的“年龄”的。

用放射性测定年代的方法，是很有用的。我们说五千年前地球上已有了人类，他们会用火，会砍树，会制作草鞋。这也是通过碳-14原子测定的。据考证，很久以前，有些印第安人曾经做了一些草鞋，留在一个山洞里。在他们返回山洞之前，火山突然爆发，堵住了洞口。这个山洞现在被考古学家发现了，他们用放射性碳-14测定这些草鞋是在9600年前留下的。这里可能有些误差，但一般总是在9400年到9600年前这段时间里留下来的。

黄金的特性

黄金是延展性最好的金属。1克金可以拉成长达400米的细丝。如果用300克黄金拉成细丝，可以从南京出发，沿着铁路线一直延伸到北京。一吨黄金拉成的细丝，可以从地球到月亮来回五次。

黄金也可以压成比纸还薄得多的金箔，厚度只有五十万分之一厘米。这样薄的金箔，看上去几乎是透明的，带点绿色或蓝色。薄到一定程度的黄金，既能隔热，又能透光，所以黄金薄膜可以用作太空人和消防队员面罩的隔热物质。在冬季利用黄金薄膜把太阳辐射中的热射线反射到室中，室内就温暖如春；夏季，在房屋的玻璃窗外，贴上一层黄金镀膜，可将太阳的绝大部分热反射出去，室内不会闷热。

虽然黄金有这么多优点，但是也有不少缺点。比方说，质地软、价格贵、色泽单调。如果黄金同其他金属结合起来，做成黄金合金，既能弥补不足，又使性能更加优良。现代的黄金合金已广泛应用于火箭、超音速飞机、核反应和宇宙航行等工业中。此外，用黄金合金制成的金币、金首饰也深得人们的喜爱。我们平时看到22K、18K金首饰，都是含有不同分量的黄金合金。

用黄金做成的合金，会变成金黄色、红色、玫瑰色、灰色、绿色，一直变到白色。绿色的金合金中含有75%的金、16.6%的银和8.4%的镉。有一种金铜合金，称作红铜；一种金银合金叫红银。这两种合金用盐溶液处理后，就出现紫色或者浅蓝黑色。

在地壳里金的含量不算少，据估计，大约占地壳的一百亿分之五，但是都很分散，真是“遍地有黄金”！另外，太阳周围灼热的蒸气里有金；陨石里也有金；天上还真有“长满金子”的星星；海洋中金的含量十分丰富，是个“大金库”。

溶洞的形成

闻名中外的桂林七星岩和芦笛岩，杭州新景点瑶林仙境，以及各地各具特色石灰岩溶洞中，石笋林立，钟乳多姿，宛如神话世界。这绚丽多姿的奇景，都是大自然化学变化的杰作。

溶洞的形成，可以从一个简单的实验说起。用一根塑料管，插入一杯澄清的石灰水里，通过管子吹气，不一会儿杯内变得浑浊。但当你继续吹气时，溶液又是澄清了。原来，开始吹出的气是二氧化炭，它同石灰水里的氢氧化钙起化学变化，生成不溶于水的碳酸钙，使澄清的石灰水变浑浊。这时再吹气，呼出的二氧化碳又使碳酸钙在水中变成可溶的碳酸氢钙了。

这个实验历的化学变化，正是石灰岩溶洞产生的原因。因为地下水中含有二氧化碳，这种水经过地层，渐渐地溶解石灰石，生成碳酸氢钙，溶解在水里，随着地下水的不断流失，最后就形成一个大的深洞，在这同时，含有二氧化碳的水，像雕刻家那样，把岩洞雕刻成奇峰异石随处可见。另外，当含有碳酸氢钙的液滴从溶洞上滴下时，在适当的温度下，还会重新变成不溶的碳酸钙。这样的碳酸钙在岩洞上悬挂起来，就形成钟乳石；滴到岩洞下面向上长起来的，就成为石笋；当钟乳石和石笋结成一体就成为“石柱”。

脾气古怪的二氧化碳

二氧化碳有个怪脾气，如果它在空气中有浓度超过5%，就会刺激人的呼吸中枢神经，使呼吸量增加两倍，并且有不舒服的感觉。随着现代工业的发展，从工厂排放出来的二氧化碳越来越多。人有认为，大气中二氧化碳增加，像厚厚的棉花胎覆盖着地面，使地面不断吸收太阳光，地上的热又无法散发出去，地球就会像一座大温室，可能给人类造成许多灾害。所以，二氧化碳常被人看作是“废物”，甚至当作危险的“敌人”。

现在，科学家已证实，二氧化碳也可以对人类作出大贡献。首先，二氧化碳是植物进行光合作用的原料。在光的作用下，二氧化碳加水可以转换成碳水化合物和氧气，因此，在广阔的田野上施放二氧化碳就是理想的气体肥料，这是当代生物工程中的一个重要内容。同时，科学家正在研究人工合成叶绿体，一旦研究成功，水可通过它制造出氢和氧，再用氢把二氧化碳还原成甲醛（HCHO），最后将甲醛合成为糖类（HCHO）n。此外，二氧化碳通过光合作用，还能变成羧酸、油脂、氨基酸等，这样，宇航员利用自己呼出的二氧化碳，加上一定量的水，就可以在太空生产粮食了。其次，给二氧化碳一些电子和能量，它会是“活泼”起来，能参加许多化学反应，生产出甲醛、乙烯、甲酸、甲醇等化工厂品。例如，早在1913年，就有科学家用α射线照射二氧化碳和氢的混合气，得到了甲醛。

科学家已经为二氧化碳找到了新用途，“废物”也可变成有用的东西。

分子是、原子、离子各是什么

花儿和美酒会散发出香气；蔗糖放入水中，会变得无影无踪；湿漉漉的衣服经过晾晒，水就不翼而飞了……生活中发生的这些现象说明：像酒精、水、蔗糖等物质都是由人们肉眼看不到的、不断运动着的小微粒——分子构成的。分子是指物质中能独立存在而保持其组成和一切化学性质的最小微粒。

虽然人们用肉眼看不到分子，但科学家能用科学仪器拍摄出分子的照片，这就有力地证明了分子存在的真实性。一滴水里大约含有1.671021个水分子。若量取18毫升水（4℃时），其中竟含有6.021023个水分子，数量大得惊人。分子虽是很小的微粒，但有质量。如1个水分子的质量约是310-26千克。

100毫升水和100毫升酒精混合后，总体小于200毫升；将蔗糖放进水中后蔗糖就会消失，湿衣服能被晾干。这些事实说明，一切物质的分子都在不断地运动，并且分子之间有一定的间隔。

实验证明，水通电后能产生氢气和氧气。这一变化说明，水分子在直流电作用下，可分解成氢原子和氧原子；每一个水分子可以分解成两个氢原子和一个氧原子；每两个氢原子结合成一个氢分子；每两个氧原子可以结合成一个氧分子。水分子、氢分子、氧分子是性质完全不同的分子，它们分别保持水、氢气、氧气各自的化学性质。这又说明同种物质的分子化学性质相同，不同物质的分子化学性质不同。

分子在化学反应中可以分解成原子。有的分子由1个原子组成，如氩、氙；有的分子由多个原子组成，如氧、硫。多数分子是由不同元素的原子组成的，如水、二氧化碳。任何纯净物都有固定的化学组成，也就是说元素的种类及元素的质量比是一定的，因此化学上常用元素符号来表示物质的组成。用元素符号来表示物质组成的式子叫做化学式。如O2、H2O、CO2分别表示氧气、水、二氧化碳的组成。化学式中各原子的原子量总和叫做式量，如H2O的式量=12+16=18。

“原子”这一术语是希腊文“不可分割的”意思。早在公元前5世纪，希腊哲学家德谟克利特就已经提出原子的概念，认为一切物质都是由不可分割的小微粒——原子构成，但缺乏科学实验的验证。经过十几个世纪的探索，17世纪～18世纪，科学家通过实验，证实了原子的真实存在。19世纪初英国化学家道尔顿在进一步总结前人经验的基础上，提出了具有近代意义的原子学说。这种原子学说的提出开创了化学的新时代，它解释了很多物理、化学现象。

在化学反应中，分子可以分成原子，但原子却不能再分。在化学反应中分子发生了变化，产生了新的分子，而原子依旧是原来的原子。因此，化学上把原子定义为：原子是化学变化中的最小微粒。

原子是肉眼看不见的微粒，假如把1亿个原子排成一行，也只不过才有1厘米长。原子虽小，但有质量。例如，1个氧原子质量约为2.65610-26千克，1个氢原子质量约为1.67410-27千克。原子和分子一样，处于不断运动之中，同种原子的性质相同，不同种原子的性质不同。

原子在化学变化中不能再分，这已被大量实验所证实，但是，并不是说在任何情况下原子永远是“不可分割的”最小微粒。放射现象的发现证实了这一看法，并揭开了原子内部结构的秘密。大量实验证明，原子是由带正电的原子核和围绕原子核不断运动、带负电的核外电子组成。原子质量的99.95%以上都集中在原子核上。原子核和核外电子相互吸引，组成电中性的原子。放射性物质在放射过程，原子核发生了变化，变成了另一种元素的原子。由此人们认识到原子并不是不可分割的最小微粒，它的内部还存在着一个复杂的天地。

1932年英国物理学家查德威克发现了中子，以后科学家们确认原子核主要是由质子和中子构成的。后来进一步的实验揭示，原子核内除质子、中子外，还有多种基本粒子。

氧气、水、二氧化碳等物质分别由电中性的氧分子、水分子、二氧化碳分子构成。铁、汞、钠等金属分别由电中性的铁原子、汞原子、钠原子直接构成。构成物质的小微粒除了电中性的分子、原子之外，还有一种带电的小微粒叫做离子。像我们所熟悉的食盐——氯化钠就是由带正电的阳离子Na+和带负电的阴离子C1-构成的。化学上，把带电的原子或原子团叫做离子。

原子失电子而带正电荷，形成阳离子，阳离子所带的正电荷数等于该原子失去的电子数，即该元素的正化合价；原子得电子带负电荷，形成阴离子，阴离子所带的负电荷数等于该原子得到的电子数，即负化合价。离子的表示方法是用离子符号，即将离子所带的电荷数分别写在元素符号的右上角。例如：钠离子Na+、铵离子NH4+是阳离子，氯离子C1-、氢氧离子OH-是阴离子。

Na+表示带1个单位正电荷的钠离子，OH-表示带1个单位负电荷的氢氧根离子。Na+1与OH-1是化合价的表示方法，Na+1表示钠的化合价是+1价，OH-1表示氢氧根的化合价是-1价。

什么是化合物，什么是混合物

化学实验室里，不仅有各种各样的化学仪器，还有种类繁多的化学药品，有的是固体，有的是液体，颜色也各不相同。然而，这些药品主要用来研究物质性质的，因此一般都是纯净物。纯净物依照组成元素的种类分成单质和化合物。

由同种元素组成的纯净物叫单质。例如：氧气（O2）、铜（Cu）等都是单质。由不同种元素组成的纯净物叫做化合物。例如，氯化钾（KCI）、氢氧化钠（NaOH）、二氧化锰（MnO2）等都是化合物。氯化钠（NaC1）、氯化氢（HC1）也都是化合物。氯化钠是由带正电的阳离子（Na+）与带负电的阴离子互相作用而构成的化合物。这种由阴、阳离子相互作用而形成的化合物叫做离子化合物。氯化氢则与氯化钠不同，氢原子与氯原子通过1个共用电子对形成氯化氢分子，这种以共用电子对形成分子的化合物叫做共价化合物。

元素之间发生反应是形成离子化合物，还是形成共价化合物，主要由元素的原子结构所决定。金属元素的原子最外层电子数一般少于4个，在化学反应中易失电子变成带正电荷的金属阳离子；非金属元素的原子最外层的电子数一般等于或多于4个，在化学反应中易得电子形成带负电荷的阴离子。当活泼的金属元素（Na、K、Mg、Ca等）的原子与活泼的非金属元素（F、C1、Br、I、O、S等）的原子一接近，金属元素的原子就会失去电子形成阳离子，非金属元素的原子就会得到电子形成阴离子，非金属元素的原子就会得到电子形成阴离子，并互相吸引而形成离子化合物。不同种的非金属元素（如H与C1、H与F、H与O、H与S）的原子，由于它们获得电子的能力差不多，在彼此争夺电子的过程中谁也不能将对方的电子“抢”过来，也就不可能形成阴、阳离子，而只能以共用电子对的形式化合，形成稳定的共价化合物。当然，不管是原子得失电子形成阴、阳离子，还是原子间形成共用电子对，其最终总要使各自形成8个电子的稳定结构。

大千世界，物质的种类繁多。依照它们的组成，可以把物质分为两大类：纯净物和混合物。纯净物是由同种分子组成的物质。例如，氧气是由氧分子组成的，金属铜和铝分别是由铜分子和铝分子组成的，因此它们都是纯净物。混合物是由不同的分子组成的物质。例如，一杯天然水，看起来很纯净，其实水中溶有少量的盐类，还有病菌、虫卵等微生物，以及其他杂质，所以天然水是混合物。同样道理，空气、各种溶液也都是混合物。混合物中各种分子的含量比不是固定的，因而混合物的性质也不是一定的。一般混合物中各种物质之间不发生化学反应。

原子结构

俗话说，麻雀虽小，五脏俱全。原子虽然非常小，但内部的构造却很复杂。

我们知道，太阳系的中心是太阳，太阳周围的大小行星在围绕太阳不断运动。原子好像一个太阳系，它的中心，是原子核，在原子核周围，有一定数目的带负电的电子在不断运动。原子核的体积很小，假如把一个原子放大到篮球那么大，原子核也比针尖还小，但是原子核却集中了差不多整个原子的质量。氢原子核是最小的原子核，它的质量是电子质量的1836倍。

原子核体积虽小，仍是一个复杂的集体，它由两种更小的微粒组成，这两种微粒是质子和中子。质子和中子的质量相同，质子带正电，中子不带电。不同类原子核中含有不同数目的质子和中子。

氢原子的原子核是最小的原子核，仅由一个质子组成，在氢原子核中没有中子。惰性气体氦的原子核是由两个质子和两个中子组成。氧原子核是由8个质子和8个中子组成的。

一个原子核中所含质子的数目，叫做核电荷数。核电荷数相同的同一类原子称为一种元素。自然界的各种元素，按它们的核电荷数排列，核电荷数为几就称作第几号元素。例如氢是第一号元素。氦是第二号元素，氧是第八号元素，等等。

氧原子的核电荷数是8，在原子核外运动的电子也是8个，带正电的原子核和带负电的电子相互吸引，形成了原子。原子核的正电荷和电子的负电荷相等，所以整个原子是不带电的。在化学反应中，原子核不发生变化，只是核外的部分电子发生变化。

元素符号

朋友见面要握手，表示友好。这是全世界通用的一种“符号”。同人类表示友好有“符号”一样，化学也有自己的符号，它是化学世界的共同语言。我们初次接触化学，内容复杂，术语繁多，让人理不出个头绪。有了化学符号，掌握其中的规律，化学就变得有章可循，学习就容易了。

在古代，全世界是没有统一的化学符号的。那时候的炼金家们，各人用自己的符号来表示化学物质。例如，用中间有一点的圆代表金，圆圈中有一横的代表盐，圆圈中有一竖的代表硝石，用十字架代表醋等。随着化学的发展，发现的化学物质增多了，用以表示物质的符号也就越来越多。甚至同种物质，也有几十乃至上百个符号。这严重地阻碍了化学的发展。

1860年，世界上制订了统一的化学元素符号，使全国科学工作者之间有共同的、统一的化学语言。

一个元素的化学符号，好像英语中的字母。英语共有26个字母，而化学元素符号目前有百余个。不过，元素符号由一个或两个以上字母构成，第一个字母大写，第二个字母起小写。元素符号有三个意义：一是代表一种元素；二是代表这个元素的一个原子；三是代表一摩尔原子的该元素。例如，化学符号Ca代表元素钙、一个钙原子或者代表一摩尔钙原子。

化学元素符号，用这个元素的拉丁文开头字母表示。有些化学元素的拉丁文开头字母是相同的，就在开头字母旁边写一个小写字母，是这个元素拉丁文名的第二个字母，如铁写作Fe，铜写作CU。如果元素的拉丁文名第一、第二个字母均相同，那么就用这个元素拉丁文名的第三个字母作为小写字母。例如砷、银、氩三种元素的拉丁文名，第一、第二字母都是“ar”，它们的符号分别写作As、Ag、Ar。

分子式

化学家已发现109种元素，这些元素的原子，以不同的方式结合就产生各种各样的分子。世上万物都是由这些分子组成。例如，水是由水分子组成的，水分子是由一个氧原子和二个氢原子组成。如果用文字来表达物质的组成，不但非常麻烦，而且各国文字不同，很难统一。自从有了化学分子式，世界上就有了统一的化学词汇，如水用H2O表示，就简单多了。

这种化学王国的统一词汇，是许多年研究的成果。现在，我们可以方便地书写物质的分子式了。单质的分子式，是在组成这种单质的元素符号右下角标上原子的个数。如氮气——N2，氧气——O2，铜——Cu。

假如是化合物，只要事先知道组成这个化合物一个分子中各原子的个数，然后依据正价原子在前，负价原子在后的原则，分别标上数字即可。如，水分子为H2O，生石灰为CaO，盐酸为HCL。

有了物质的分子式，成千上万种物质，都可以简洁明了地表示出来，而且全世界通用，学习也更方便了。

化学方程式

化学家用元素符号代表元素，用元素符号的组合——分子式代表各种各样的物质。我们把元素符号和分子式，分别比作英语中的字母和词汇。这比较清晰地表达了元素符号和分子式之间的关系。化学家正是依照这种思想，把分子式用适当的符号（+，=）联结而成的句子来表示物质间的化学反应，这好像用词汇组成的语句一样。这样的句子，化学家称之为化学反应方程式。

例如，水分解成氢气和氧气的反应，可用下述的化学反应方程式来表达：2H2O（液）=2H2（气）+O2（气）这个化学方程式，如果用文字来表达，那就是：“2摩尔重36克的液态水分解生成2摩尔重4克的氢气和1摩尔重32克的氧气”，非常烦琐难读。因此，化学中所采用的化学方程式，与元素符号、分子式一样非常简洁明了，而且全世界通用。

世界上的物质千千万万，它们间的化学反应多种多样。如酒精的分子式为C2H6O，但这个分子式还可以表示另一种物质——甲醚。因此，只用一个化学方程式还不能完全表达清楚，化学家采用一种以结构式代替分子式表示的化学方程式。

再如，水的分解是吸热反应，而氢气燃烧生成水的反应是放热反应，这样，上述的方程式又不能表示，于是化学家就改用一种热化学方程式来正确表达。

摩尔

我们买电池、袜子和肥皂等物品时，常常用“打”来计数。“打”是通常使用的数量单位，1打的数量是12。如一打电池就是12节。

在化学上，也有一个类似的数量单位，叫做摩尔，它是用来计量原子、分子等微粒的数量的，好比是化学家的“打”。不过，化学家所用的“打”，代表6.021023，即1摩尔等于6.021023个微观粒子，其数值远远大于12。因为，分子、原子等微粒极其微小。例如，1克水中就约含有3.61022个水分子，1克炭中就有5.061022个碳原子。这是一个天文数字，书写、记忆都很不方便。假如采用摩尔作计量单位，那么，就可以说，1克水中约含0.056摩尔的水分子；1克炭中约含有0.083摩尔碳原子。这就方便多了。因为这个数字是一位叫阿伏伽德罗的科学家提出的，所以叫阿伏伽德罗常数。

用摩尔来表示物质的量，也是十分方便的。科学家测得1摩尔（一“打”）的碳原子（指碳-12）的质量正好是12克。从这里推算出1摩尔其他原子的质量也很简单。比如，1摩尔氢原子的质量是1克；1摩尔铁原子的质量是55.85克；1摩尔氧原子是16克等等。这里我们还可以看出，1摩尔任何原子的质量，其数值等于这种原子的原子量。计算分子的质量、离子的质量都一样方便。所以我们也可以说，摩尔像一座桥梁，把单个的、肉眼看不见的微粒，同数量很大的微粒集体，以及可以称量的物质之间联系起来了。用摩尔可以直接描述出化学反应中反应物和生成物之间的数量关系。我们说1摩尔碳和1摩尔氧气反应，生成1摩尔二氧化碳。

原子量

构成万物的小小原子，究竟小到什么程度？中国古代有位叫公孙龙的说过：“一尺之棰，日取其半，万世不竭。”意思是说，有根一尺长的木棍，每天把它截去一半，一万代也截不完。

如果确实有这样的工具，能一直截下去的话，那么，一尺木棍每天截去一半，到第三天只剩下八分之一尺；第十天只剩下一千零二十四分之一尺；到第三十天，剩下十亿分之一尺，这时木棍已经比纤维素分子还小了；到第三十二天，只剩下四十亿分之一民主党派，相当于原子大小了。科学家发现，不同的原子，大小也不同。原子的直径一般是一亿分之一厘米，或三十亿分之一尺。打个比方，一个最小的细菌里面大约可以容纳20亿个原子！

这样小的原子，有多重呢？虽则原子的种类不同，大小各异，重量也不同，但是科学家已经测出各种元素的原子重量，只不过数值太小，写起来太麻烦。例如，如果以克为单位，那么一个碳原子的重量是小数点后面22个0，才接上以克计的小数。这好像用大的磅秤来称一粒芝麻那样，很不恰当。因此，科学家规定：以一个碳原子（指碳-12）重量的十二分之一为标准，其他的原子重量同这标准相对照得出相对重量，称为这个原子的原子量。就是说，用一种原子的重量，来衡量另一种原子的重量，两种不同原子重量的比，才是原子量。所以，原子量是没有单位的。例如氢的原子量等于1，碳是12，氧是16，钠是23等等，这在化学计算方面很有用。

晶体结构

在金属世界里，每一种金属都有自己的“脾性”。有的金属容易变形，既可碾成片，也可拉成丝，像金、银、铜、锡、铝；有的金属相当硬，不容易变形，如铬、钨、钒、钽等。金属的“脾性”同它本身的晶体结构有着密切关系。

让我们用火柴盒里放弹子糖的方式，来说明金属的晶体结构。找一个火柴盒，取出火柴，放一层弹子糖。在放第二、第三、第四……各个层次的弹子糖时，可以有不同的堆放形式。我们把第一层叫做A层，第二层叫做B层。如果第三层弹子糖直接放在第一层弹子糖的上方，这是另一个A层；第四层弹了糖直接放在B层的弹子糖上方，这又是个B层。这样可以组成一种ABAB……晶体结构。换一种推放法：开始A层和B层与以前一样，只是第三层作为C层弹子糖不放在A层上方，第四层才在A层上方，第五层是B层，第六层是C层，这样就制成了一种ABCABCAB……晶体结构。从这两种晶体结构模型可发现，只要一点点推力，上层弹子糖就容易滑下。具有这种晶体结构的金属，容易改变形状。

如果我们在第一层的上方，笔直地推放第二层弹子糖，这样取出上下左右四颗弹子糖，构成的是立方形，四颗弹子糖中间差不多还可以放一颗弹子糖，这样堆砌起来的晶体结构，就成了硬性金属的结构模型。如果把两种不同的金属，混合起来变成“合金”，会比其中任何一种金属更硬。像我们日常使用的硬币，就是铝镁合金。

有些螺丝或者齿轮的牙齿，比原来的钢材要硬朗，而且耐磨，这是因为在使用以前，已经把它放在含氮的气体中，进行热处理，叫做渗氮。也就是在铁晶体的空隙里，固定了一个氮原子，每一层都一样。经过这样的排列，螺丝和齿轮牙的表面就很坚硬了，并且可以防止剧烈的腐蚀。

除了金属以外，有一些化合物，如食盐、石膏、碳酸氢钠、氢氧化钾、硬脂酸钠等成千上万种物质，都有一定的结构。氯化钠的晶体结构模型，我们可以用两种不同颜色的弹子糖，在火柴盒里排列成一个方阵。将红、白两种弹子糖交替排列，像一块国际象棋板。第二层弹子糖的颜色与第一层的“错位”，红色的放在白色的上面，第三层再交错放，就制成了一种氯化钠的模拟晶体结构。红色弹子糖代表钠离子，带正电荷，白色的弹子糖代表氯离子，带负电荷。

同位素

在“化学大厦”——元素周期表的第一号房间里，住着氢的三“兄弟”，它们都只含有一个质子，所不同的是，老大带有2个中子，叫氚，老二只有1个中子，叫氘，老三没有中子，“体重”最轻，通常叫氢，又叫氕。如果我们细心地检查“化学大厦”的每个房间，可以发现其他元素都有类似的情况，化学家把这些含相同质子数不同中子数的元素互称为同位素。

例如，第8号房间里，住着氧的三个同位素“兄弟”，它们除了各自都带有8个质子以外，老大带有10个中子，老二带有9个中子，老三带有8个中子。其他“房间”里，有的同位素很多，像锡有10个同位素。另外，有的同位素是安分守已的，叫做稳定同位素，如碳-12，碳-13；氯-35，氯-37。有的带放射性，又是天生就有的，如钾-40，铀-235，铀-238，称为天然放射性同位素。还有一类是人造的，叫做人工放射性同位素，如镅、锎、铹等。

一种元素的几个同位素兄弟，“体重”各不相同。如氢的三个同位兄弟，老大最重，有人叫它“超重氢”；老二次之，人称“重氢”；老三最轻，叫“氢”。这是由于它们三个各自带中子数目不一样的缘故。其他元素的同位素也一样，谁带有中子数目多，谁就重些。

同位素兄弟之间，各有所长。氢的同位素老三，能燃烧，能同许多非金属、金属直接化合，是合成氨、氯化氢和有机合成中的氢化反应的原料。虽然氢很难液化，但液态的氢是高能燃料。老二氘与老三氕比起来，化学活泼性差些，但是人工加速氘原子核，就能使它参与许多核反应，这种反应能放出巨大的能量，所以氘是一种未来的能源。其他各种元素的许多同位素，都有一套特别的本领。特别是某些放射性同位素，能不断地放出能量。科学家利用它们的这种特点，来为人类服务，或者防止对人类的危害。例如钋-238，是一种长寿命的动力源，用它作为心脏起搏器动力，可以用上十年。其他还有用来治病的同位素和用来诊断疾病的同位素等。

化学元素总共大约有2000多种同位素，假如让这些同位素都工作，将给人类带来无穷的好处。

有机分子结构

在一二百年前，化学家发现两种性质完全不同的化合物，却有同样数量的原子。这是什么缘故呢”按照化学的定比定律，每个化合物都有一定的组成，而一种组成只能有一种化合物，那么同样的原子组成的化合物，为什么又会性质完全不同呢？于是，引起化学家们的激烈争论。

现在，我们弄明白了：在有机界，往往出现同分异构体。俗称酒精的乙醇和甲醚，前者在室温下是液体，后者在室温下是气体，这两种性质迥异的化合物的一个分子却都有2个碳原子、6个氢原子和1个氧原子，只不过结合的方式不同。有的化学家认为有机分子是由各种原子结合起来的一个“建筑物”，原子就好像木架和砖石，它们按照一定的次序连结起来，“建筑物”就有一定的式样和形象。

弄清有机分子的化学结构有着重大意义。一个有机化合物，可能有几个或几百个以上的异构体。现在科学家研究物质首先要知道它的结构，只有了解化合物的分子结构，才能更好地研究或制造这种物质。根据一定的结构建立有机分子的手段叫作有机合成。正因为我们掌握了把一种物质转换成另一种物质的技巧，才使物质世界发生了一场革命。今天我们可以把石头、石油、水和空气变成布匹、纤维，在一两百年前是不可想象的。

在150年前，人类需要的染料，只能从生物中提取。后来从煤焦油中发现了，化学家从此用有机合成的方法制出了千百种旧染料无可比拟的新产品。现在染料专家已经能够按照需要，从分子结构出发，合成鲜艳的产品来代替天然染料。

有机高分子物质的合成，有着迷人的前景。我们已经能够制造胜过棉花的合成纤维，比钢铁还坚硬的塑料，优于天然橡胶的俣成橡胶。科学家正设法合成像蛋白质、淀粉一类的天然高分子物质，打开人造食物的大门，但这只有在弄清这些物质的分子结构之后才能完成。

能抓气体的金属

气体能溶解在固体里吗？能！有许多气体，的确能溶解在固体里。

就拿氢气来说吧，它能大量溶解在金属钯中。钯，是银白色的金属，它的化学性质很稳定，在空气中不会被氧化，然而，它是抓气体的能手。据试验，在常温下，钯片能吸收比它的体积大700倍的氢气！它的外表随着也改变了：体积显著膨胀，变脆，并且布满了裂纹。如果把钯捣成细粉，随着它的表面面积的增大，溶解气体的本领也不断增大。据测定，钯粉在常温下，可吸收比自己体积大850倍的氢气。

氢气，为什么能溶解在钯中呢？据人们用X射线进行研究后发现，当氢气溶解到钯中以后，钯的晶格就胀大了；当钯中的氢气浓度大到某一程度，钯的晶格会转变成另一种更疏松的形式。

钯不仅能吸收氢气，而且能吸收氧气、氮气、乙烯等许多气体。除了钯以外，铂也是一个抓气体的能手。据测定，粉末状的铂在常温下，溶解氢气的本领虽然比钯差一些，但是溶解氧气的本领比钯好。

钯和铂的这一奇妙的性质，在化学工业上可作为催化剂。例如，在钯的催化下，可以使液态的油脂加氢变成固态；可使不饱和的烯、炔类化合物，加氢后变成饱和的烷类化合物；可使不饱的醛、酮、酸，变成相应的饱和有机化合物。铂，也可作催化剂，譬如：氢气与氧气混合在一起，在平常的温度下，就是相处几万年，也不会化合，可是，只要倒进一点铂粉到这种氢、氧混合气体中，立刻会发生爆炸——氢气与氧气猛烈地化合成了水，可是，铂依然是铂，没有一点变化。

目前，虽然还没有彻底弄清楚钯与铂的催化原理，但是，人们认为，这与它们能大量溶解气体的性质有关的：因为在溶解了大量的气体之后，等于把气体浓缩到钯（或铂）中，增加了气体分子相互碰撞、进行化学反应的机会。

而当一些气体分子发生了化学反应，放出部分热量，使温度升高，这又反过来大大促进了其它气体分子进行化学反应。

不容易生锈的铝

铝并不是不会生锈，而是生了锈以后不会像铁一样继续“锈”下去，直到全部“锈”完为止。

铝遇到空气后，与空气中的氧发生化学反应，生成一层氧化铝，这就是“铝锈”。铝锈紧紧地贴在铝锅的表面，使内层的铝和外界的空气隔绝开来，这样，铝就不会继续生锈了。所以，铝的表面看上去总是灰蒙蒙的，其实正是这层灰蒙蒙的铝锈才使铝不容易生锈的。

为了防止铝生锈，应该保护好这层氧化铝薄膜，不要让它接触酸或碱。因为氧化铝与酸、碱反应生成的化合物会脱落，使内层的铝暴露在空气里。所以，根据这个道理，最好不要把菜肴较长时间盛放在铝制的器具里，因为菜肴中往往含有酸碱的成分。另外，千万不要因为铝锅不光亮而用砂子去擦，这样会把氧化铝擦掉，起不到保护作用了。

脸色发暗的铜

铜锅有着一副紫色的、庄严的脸膛，因为它是用紫铜做的。不过，新的紫铜锅只消熬过一次粥，脸上立即蒙上一层暗晦的面纱。铜壶、铜锁、铜徽章等，日子长了，也都披上一件黑罩衣。为什么它们的表面都要发暗呢？

这是因为铜发生了化学变化。铜起初与空气中的氧气化合，变成氧化亚铜。氧化亚铜是红色有毒的，轮船的船底常常漆红色，那油漆里便有少量氧化亚铜，可以防止一些寄生动植物生长在船底。在高温时，氧化亚铜会很快地继续与氧气化合，变成了氧化铜。氧化钢是黑色的，所以铜器表面也都发暗了。

铜的这层锈——氧化铜，比铁锈强多啦，因为它能象一层漆一样，紧贴在铜的表面，保护着里头的铜。

铜器放久了，表面就发黑。人们常用“擦铜粉”来擦亮铜器。“擦铜粉”大多是滑石粉、刚玉沙粉、铁丹（氧化铁）、硅藻土以及石蜡与油脂的混合物，主要是借机械磨擦作用来擦掉氧化铜。

还有一种“擦钢水”，它比擦铜粉强：人们用棉花蘸点擦铜水，稍为一擦，铜器立即变成亮闪闪的了。

这也是一场化学反应。一闻这种擦铜水就明白了，它很臭，是氨水（俗称阿摩尼亚水）。氨水能够溶解氧化铜，变成深蓝色的铜氨络合物，怪不得只要稍稍花点力气，就可以把铜器擦得很亮。同时，铜氨络合物却使蘸擦钢水用的棉花变成蓝色了。

“皮肤”易破损的金属——铁

铁，是一种容易生锈的金属。博物馆里陈列的古代铁器，几乎没有一个不是铁锈斑斑的；切菜刀几个月不用，就会满身是锈。每年，世界上有几千万吨的钢铁变成了铁锈。

铁容易生锈，除了由于它的化学性质活泼以外，同时与外界条件也极有关系。水分是使铁生锈的条件之一。化学家们证明：铁放在绝对无水的空气中，几年也不生锈。然而，光有水也不会使铁生锈。如果把一块铁放在煮沸的、密闭的蒸馏水瓶里，铁也不会生锈。原来，只有当氧气与水同时作用时，才会使铁生锈。除此之外，空气中的二氧化碳溶在水里，也能使铁生锈。铁锈的成分很复杂，主要是氧化铁、氢氧化铁与碱式碳酸铁等。

铁锈又松又软，像块海绵，一块铁完全生锈后，体积可胀大8倍。海绵状的铁锈特别容易吸收水分，这样就使铁烂得更快了。

还有不少因素也使铁容易生锈，如水中有盐，铁制品表面不干净、粗糙，铁中含有碳等杂质。

人们想出各种各样的办法，来保护钢铁。最普通的防锈办法，是给铁穿“衣服”——在铁的表面涂上油漆或者镀上别的不容易生锈的金属。例如，小轿车穿着一身闪闪发亮的喷漆；暖气管上涂着铝漆；做罐头用的马口铁镀了一层锡；白铁皮表面镀了一层锌。

更彻底的办法，是给铁注射“强心针”——加入其他金属，制成不锈合金。大名鼎鼎的不锈钢，就是在钢中加入一点镍和铬后制成的合金。

生活在水中的白磷

在火柴匣的两侧，住着一种化学物质——“红磷”，或称“赤磷”。红磷有一个兄弟，叫白磷，或叫黄磷。它们俩都是磷，可以变来变去：把白磷放在隔绝空气的密闭器中，加热到260℃，就会全部变成红磷；相反的，如果把红磷加热到很高的温度，它就会变成蒸气，迅速冷凝成白磷。

白磷，软绵绵的，用小刀都能切，看样子性格挺柔和。事实上，白磷非常活泼，放在空气里，它都会自燃起来，放出一股浓烟——五氧化二磷，所以平常总是把它浸在水里。

红磷比白磷老实得多啦，它不会自燃。要想点燃它，那也得加热到100℃以上。

“舍己救人”的锌

皮鞋的后跟是最容易磨损的，于是有人想到在后跟上钉了一块“鞋码”。这样“鞋码”就作了后跟的替死鬼，等鞋码磨损不能再用时，可以重新换上，于是皮鞋的寿命就大大延长了。

有趣的是，在金属的防蚀措施中，有时也使用类似钉鞋码这类玩意。比如江河中的闸门、钢壳海轮、锅炉等，因为经常与水接触，腐蚀的速度相当惊人，可是只要在闸门、船身、锅炉上钉上几块锌板，说来也奇怪，腐蚀就会转移到锌板上，使闸门、船身、锅炉的腐蚀显著减慢。当锌板被腐蚀后，可换上新的锌板，使闸门、船身能够延年益寿。

锌板究竟使用了什么法术，竟能使腐蚀这个“恶魔”放弃了闸门，而专门来对付自己呢？

钢铁和其他各种金属容易被腐蚀，并不是钢铁或其他金属的本性如此，而是因为钢铁或其他金属不纯所引起的。也就是说，这是杂质在里面捣的鬼。即使象铁这样容易遭到腐蚀的金属，如果将它提炼得十分纯净，也具有很强的抗蚀能力。遗憾的是，通常使用的金属器材，都难免含有许多杂质——主要是其他各种金属。

为什么一种金属中夹杂有其他金属时，腐蚀就会大大加速呢？原来各种金属的电势是有高低的，当两种不同的金属连在一起放在电解质溶液中时，两种金属就会组成一个小小的化学电池——原电池。电势较高的金属作为正电极，而电热较低的金属作为负电极。作负极的金属不断溶解到水中，并放出电子交给正极，因而有电流产生。由于作负极的金属不断溶解到水中去，结果就慢慢被腐蚀掉了，这个过程就是通常所说的金属电化腐蚀。

聪明的读者看到这里，也许已经注意到，在整个电化腐蚀中，真正遭到腐蚀的，其实只有作为负极的金属，而作正极的金属是并不被腐蚀的。不过，在一件金属器材中，不论作为负极的主要金属还是杂质，既然它们在一起，当它们遭到腐蚀时，对整个金属器材来说，都是腐蚀。

可是在闸门、船身等易于遭到电化腐蚀而又不宜用其他方法防蚀的金属上，钉上几块锌板以后，情况就大不相同了。因为锌的电势比铁、镍、锡、铅、铜、银、金等都低，因此当闸门或船身上钉了锌板后，闸门与船身上的各种金属就不再彼此组成原电池，而是争先恐后地都和电势更低的锌组成原电池，这时锌是负极，而铁和其他各种杂质金属都成了正极。前面说过，原电池中只有作负极的金属遭到腐蚀，这样一来，铁和其他的杂质就在锌板的“自我牺牲”下保全下来，闸门自然也就变得长寿了。

自相矛盾的钢

当你走到车床、刨床或铣床旁边时，可以看到用钢作的刀具在对钢料进行切削加工。而且真是“削钢如泥”一般，不一会，就把钢料加工成所需要的零件了。

表面上看来，两个都是钢。为什么用钢做的刀具能够切削钢料呢？

原来它们是有差别的。做刀具的钢，只要比被加工的钢料硬度高，就能进行切削。一般做工具用的钢，含碳量比较高（大约是0.6～1.4%），而且经过了热处理，使它变得更硬，不易磨损。但是在切削速度很高的情况下，往往会因摩擦产生高温；而高碳钢在高温下就不够硬了，因此用于高速切削的刀具，必须用高速钢（俗称锋钢）来做。高速钢是一种合金工具钢，它主要含有钨、铬、钒等合金元素，就是在高温下（600℃以下），仍然十分坚硬。但是在更高的温度下（大于600℃），高速钢的硬度也显著下降，不能使用了。在这种情况下就要采用硬质合金。通常用的硬质合金是由钴、钨、铬和碳等元素组成的。它已经不是钢了，因为其中含铁量很少，而且铁被看作无用的杂质。

遇水爆炸的金属

我们认识的金属，少说也有二三十种。其中象铜、铁、锡、铅、锌、铝等，几乎天天都要和它们打交道。也许在你的印象里，金属都是不怕水的。可不是吗？把一块铁或者铜丢进一盆水里，什么事情也不会发生。你也许不会想到，世界上竟然会有这样一些金属，它们是碰不得水的，如果让它们遇上了水，立刻就会引起一场火灾和爆炸。锂、钾、钠等，就是这样的金属。

比如你把一小块金属钾投进一杯水里，你会看到，在金属钾的周围立刻会连续不断地放出许多气泡来，好象这不是一块实心的金属，而是一个压缩空气的出气口似的。原来这是钾正在推开水中的氢离子——水分子是由一个氢离子和一个氢氧离子结合而成的，硬将自己代替氢离子而与氢氧离子“结合”，变成氢氧化钾。氢离子无可奈何，只好变成氢原子，再一对对结合起来成为氢气，从水中逃出来。由于钾和水作用时产生的热量，超过了氢气的燃点，于是氢气就被点燃了。而氢气与空气混合后，燃烧时是会爆炸的。这就是为什么钾和水作用时会闪出火光和有爆炸声的缘故。

空气中也有水——水蒸汽，为了不让这些淘气的家伙调皮捣蛋，人们只好将这些金属泡在煤油或汽油中。你可以用手拿一块铁、一条铜线，但千万不要用手去拿锂、钾、钠。你的手上多少有点水，一旦和它们接触，就会发生剧烈的化学变化，变化过程中放出的热很多，会把你的手灼伤的！那么怎么拿呢？可用镊子去夹。

最轻的金属用处大

如果有人说，有一些金属可以用刀片轻易地切开来，你可能不相信。可是，确确实实有这样一些金属，锂就是其中的一种。

锂是金属中最轻的一种金属，具有耀眼的银白色，一碰到空气，它那美丽的表面，就会黯然失去光泽；在水里，它与水化合，放出氢气；它还能象火药那样燃烧。这金属碰不得空气，又碰不得水，有什么用呢？

从前大家都看不起它，因为它既轻又软，还容易氧化，认为它简直没有用处。可是爱迪生没有放过它，他把锂的氢氧化合物，用在电池的电解液中，使得电池的性能大大提高了。这种电池，在第一次世界大战中，成为潜水艇不可缺少的用品。

锂有几种同位素，锂6和锂7的化学性质几乎相同，可是用途却完全不同，锂6用于尖端技术，锂7却在一般的工农业部门服务。

氢弹或原子弹里的原子雷管，必须包一层厚厚的锂6，以便控制反应过程。

机器在运转时，需要经常添加润滑油，为的是一方面能够保持机器的运转灵活，另一方面减轻机件的磨损。可是一般的润滑油在高温、低温之下，或者受到水浸时，往往会受影响。

如果使用锂7合成的润滑材料，就能经受一般润滑油经受不住的外界影响，例如能够经受从-50℃到160℃这样大的温差。

我们饭碗上那层亮晶晶的釉，搪瓷器皿上的珐琅，它们的原材料里都含有锂，因为锂能降低釉和珐琅的熔点，缩短煅烧的时间，而且使器物表面光滑均匀。电视机的荧光屏中就含有锂，因为那是锂玻璃做的。

在农业上，锂能提高某些植物的抗病能力，例如小麦最容易得锈穗病，番茄最容易腐烂，如果及时用锂盐作肥料，就能防止植物发生这类毛病。

“金属溶剂”——水银

一般金属在常温下都是硬梆梆的固体，可是有一种金属，在常温下，象银子一样地发光，又象水一样地流动，这就是水银，它还有一个名字叫“汞”。

水银在摄氏零下39.3度才会凝结成淡蓝色的固体。因此它是一种低熔点的金属，它在常温下的液态应看成是熔融状态，正象铅块在摄氏328度时能熔成会流动的液体一样。

水银被称为“金属的溶剂”，是因为它容易同金属结合成合金——“汞齐”，“齐”是我国古代对合金的称号。后来，人们利用水银容易与黄金生成金汞齐的性质，解决了提取“贫金矿”的问题。因为对于一些含金量极微（低于十万分之一）的金矿，是无法用旧式的“砂里淘金”的方法来处理的。

水银的用处很多，比如水银整流器可以把交流电变成直流电。

在那长长的日光灯光管里，也充满着水银蒸气，通电的时候，水银蒸气受到电场激发而产生紫外线，再照射到管壁上的白色涂料——荧光物质上，就发出了白光。

用水银来做药品，也有长远的历史。大约在3，000年前，我国古代人民就曾用水银化合物来医治癞疾。直到现在，某些治疗皮肤病和胃病的药剂里还经常有水银的份儿。

水银虽然很有用处，但是它的蒸气有剧毒。如果不小心把日光灯打破了，应当立即打开窗户通风，等一会再去收拾玻璃碎片。偶然溅失一点水银，也必须谨慎地把它收集起来，或者用点硫磺粉撒在水银上面，因为硫磺能够和它结合成硫化汞，使得它的蒸气不会挥发到空气中去。

穿花衣的铜

铜虽然不如钢铁那样使用得广泛，但它也有许多优点，是钢铁所不及的。

纯铜的颜色是紫色的，它的导电、传热性能非常好，在金属中除了银以外，要算铜的导电本领最强了。在电气工业上，电线、电开关、电扇、电铃、电话等，都需要大量的铜。紫铜都是非常纯的，一般用电解粗制钢的方法来制得。

铜很软，普普通通的一滴纯铜，可以拉成长达2000米的细丝，还能被打压成比纸张还薄的铜箔，甚至透明，风一吹，就飞起来。

有些乐器也是用铜做的，更确切地说，是用黄铜做的。黄铜是铜与锌的合金。我国早在汉朝的时候，就知道制造黄铜了。黄铜是因色黄而得名的，随着含锌量的不同，黄铜的颜色也不同。如含锌量为18%～20%时，呈红黄色；含锌20%～30%，呈棕黄色；含锌30%～42%，呈淡黄色；含锌42%～50%，呈金黄色；含锌50%～60%，呈黄白色。工业上所用的黄铜，一般含锌量在45%以下。

在一些高大的建筑物前，常常矗立着庄严而黝黑的铜像，这是用青铜铸造的。青铜是铜与锡的合金，有时也含有锌。很多金属受冷要收缩，而青铜受冷后却会“变胖”——膨胀起来。因此，用青铜铸造的塑像，眉目清楚，轮廓准确。青铜也很耐磨，用青铜制造的轴承，是工业上大名鼎鼎的“耐磨轴承”。

用白钢做的器皿都是光亮闪闪的，很漂亮，而且不容易生铜绿，它实际上是在铜里加进一些镍制成的铜镍合金。我国在公元前1世纪就知道制造白钢了，到18世纪，白铜才从中国传入欧洲。那时，德国人学着中国的方法，大量进行仿造。在过去，有人把白钢称作“德银”，实在是本末倒置。

五彩缤纷的发光塑料

塑料是不会发光的，然而，如今人们制成了一种发光塑科，它能射出浅绿、淡蓝色的柔和的光。

其实，这种发光塑料并不神秘：只不过在普通的塑料中，掺进一些放射性物质与发光材料。常用的放射性物质有碳14、硫85、锶90以及铀、钍等放射性元素的化合物，放射性物质能不断地发射出射线，不过，放射性射线是不可见的光线，肉眼看不见。人们往里面加入硫化锌、硫化钙等发光粉，这些硫化物在放射性射线的照射下，能够被激发而射出可见的光——冷光。这，就是发光塑料能不断发光的缘故。

发光塑料有着许多奇妙的用途。

用发光塑料制成门上的把手，夜间，人们回家时，就能很方便地找到家门；用发光塑料制成的电灯开关、电铃按钮、火柴盒、电话拨盘，给人们在夜间带来不少方便。

在电影院、剧院里，用发光塑料制成座位的号牌，迟到的观众可以很方便地找到自己的座位。用它制成街道路牌、航标、路标、汽车驾驶室里的仪表，也非常合适。

在军事上，军用图纸、仪表、大炮瞄准器上的刻度盘，如果都用这种塑料来制造，夜间射击时就用不着照明设备了。

细菌克星——高锰酸钾

高锰酸钾是一种紫黑色的小颗粒。在水中放入几粒高锰酸钾，立即可得到一盆嫣红的溶液。这时把杯、盘、碗、碟以及不能去皮的水果放在这种溶液中，只需浸泡二三十分钟，就能达到消毒杀菌的目的。这是因为，高锰酸钾在水里会发生化学反应，放出一种叫“新生态氧”的物质。这种物质十分厉害，既不“安分守己”，又“刁钻凶狠”，遇上细菌就会缠住不放，非把它内部的结构搞得“天翻地覆”不可。细菌遇上这样的克星，当然败下阵来。高锰酸钾能杀菌就是这个道理。

外柔内刚的棉花

棉花，是个斯斯文文的家伙，棉被里有棉花，棉袄里也有棉花，难道这些普普通通的棉花，可以变成炸药？

棉花真的可以制炸药。

按照化学成分来说，棉花几乎是纯净的纤维素。它与葡萄糖、麦芽糖、淀粉、蔗糖之类的“亲兄弟”——都是碳水化合物。

棉花容易燃烧，但是，燃烧时并不发生爆炸。可是人们把棉花（或棉籽绒）与浓硝酸和浓硫酸的混合酸作用后，就制成了炸药，俗名叫做火棉。这是因为硝酸好象是个氧的仓库，能供给大量的氧，足以使棉花剧烈地燃烧。

火棉燃烧时，要放出大量的热，生成大量的气体——氮气、一氧化碳、二氧化碳与水蒸汽。据测定，火棉在爆炸时，体积竟会突然增大47万倍！

火棉的燃烧速度也是令人吃惊的：它可以在几万分之一秒内完全燃烧。如果炮弹里的炸药全是火棉的话，那么，在发射的一刹那，炮弹不是象离弦之箭似地从炮口飞向敌人的阵地，而是在炮筒里爆炸了，会把大炮炸得粉身碎骨。因此在火棉里还要加进一些没有爆炸性的东西，来降低它的爆炸速度。

你见过液态的氧气吗？在极低的温度、很高的压力下，无色无味的氧气会凝结成浅蓝色的液态氧。把棉花浸在液态氧里，就成了液氧炸药了。一旦用雷管起爆，爆炸起来，威力可不小。

棉花是很便宜的东西，液态氧也不太贵，自然，液氧炸药的成本也比较低廉。所以，液氧炸药与火棉可算是便宜的炸药了，被大量用来开矿、挖渠、修水库、筑隧道。经过硝酸或液氧处理的棉花，能成为人们移山填海的好助手。

防腐能手——桐油

人们常常用桐油涂东西。木器穿上一层桐油“衣服”以后，浑身上下顿时变得光闪闪的，而且不易腐烂。布匹涂了桐油后，变成了“油布”，纸伞涂上桐油成了雨伞，一点也不怕水，在大雨中也淋不坏。

桐油是我国的特产。我们的祖先很早就开始种植与使用桐油了，在唐朝以后历代的古书上都有关于桐油的记载。直到十六世纪，桐油从中国传入欧洲，欧洲人才第一次与桐油交上朋友。

你知道桐油从哪儿来的吗？有一种树，叫做桐树，它结出一个个桃子样的桐果。打开桐果，里头有五六颗种子。再把种子打开，里头是白色的桐仁。桐油，就是从桐仁里榨出来的。

桐树怕冷，在北方没有它的足迹。桐树的故乡，是在那又温暖又湿润的南方。

桐油是一种又粘又稠的液体，有浅黄色的，也有棕黄色的。冷榨桐油为浅黄色，热压桐油为棕黄色。

桐油有这么一手好本领：把它涂在器具表面上，过两三天以后，就凝成一层又透明、又光洁、一点也不粘手的薄膜。这层薄膜的防腐性能非常好。

其实，这是一场化学反应，全靠氧气在帮忙。桐油的主要成分是桐油酸甘油酯。这种具有特殊结构的不饱和酯的分子善于从空气中“抓”住氧气，变成饱和的化合物。桐油涂在物体表面后，被氧气迅速地氧化或者相互间发生聚合，形成一层富有弹性的胶状物。所以，桐油可算是一种“干性油”。

经过加热处理和加添干燥剂后的熟桐油干得更快了，它能在24小时内完全干燥成坚韧的薄膜。

走近桐油桶，常常会闻到一股特殊的气味。这气味主要是桐油酸甘油酯本身的气味，但是这并不影响它的用途。

现在，桐油大量地被用于油漆、人造革和医药工业。因为桐油氧化后生成的膜不导电，又能耐酸耐碱，在电气工业、化学工业上，也常常用到它。

“不翼而飞”的樟脑

人们常常在衣柜里，放进白色的樟脑丸，以防止羊毛衣物被虫蛀。

在热带和亚热带，有一种身材魁梧的大树，叫做樟树。樟木箱，就是用樟树的树干做的。我国的台湾盛产樟树。江西、湖南和浙江也有许多樟树。樟树的木头挺香。人们把樟木锯碎，用热的水蒸气进行蒸馏，制得芳香的樟油。樟油再经提纯，就制得白色的樟脑。纯净的樟脑，是白色或无色透明的棱形晶体，很香。

你看见过碘的晶体吗？它是灰黑色的结晶。在晶体四周，总是罩着一层紫色的“云”——碘的蒸气。原来，碘虽然是固体，但与酒精、水等一样，很易挥发，变成蒸气。所不同的只是：碘可以不经液态直接变成蒸气，这在化学上叫做“升华”。

樟脑与碘一样，也很易升华。在樟脑丸周围，常有一团云——樟脑蒸气。只不过樟脑蒸气是无色的，眼睛看不见罢了。然而，它具有特殊的香味，鼻子倒可以“侦察”到它的存在。

樟脑，无时无刻不在升华。在摄氏100度时，一颗樟脑丸，一会儿就“不翼而飞”了。在室温下，要挥发得慢一些。不过，日子久了，樟脑丸渐渐地变成蒸气飞到空气中去，最后也就“不翼而飞”了。

在衣柜、衣箱里，常常暗藏着敌人——蠹鱼，它专爱吃羊毛衣物，一件好端端的羊毛衣，收藏得不好，往往会被它咬成许多小洞洞。人闻了樟脑蒸气感到很香，蠹鱼闻到了就受不了。因为樟脑是很强烈的驱虫剂。这样，在衣橱、衣箱里放了樟脑丸，蠹鱼就不敢来了。

同样的，用樟木做成的樟木箱，因为樟木中含有许多樟脑，即使不放樟脑丸，蠹鱼也不敢爬进去。

不过，樟树不能在北方生长；即使在南方，樟树的生长也较缓慢，提炼天然樟脑的樟树，树龄要在几十年到一百年以上，因此，天然樟脑的产量是很有限的。而樟脑又是重要的化工原料，在制造赛璐珞塑料时，就要用它作增塑剂。聚氯乙烯塑料里用了它，透明度就大大提高。医药工业上，它又是强心剂、兴奋剂。在军事工业中，它还有重要用途。这样，随着现代工业的发展，天然樟脑显然就供不应求了。

第一次世界大战期间，人们发明了合成樟脑。合成樟脑是用松节油作原料，经异构、酯化、皂化、脱氢等很多步化学反应制成的。由于合成樟脑的性质、气味与天然樟脑相近，同样具有驱虫作用，人们就用它来代替天然樟脑。现在，市场上卖的“樟脑精”或“精制樟脑”，大多是合成樟脑做的。

最近几年，人们又从煤焦油里提炼出萘来作樟脑的代用品。因为萘具有近似于樟脑的气味，易挥发，能驱蠹鱼，也能防蛀虫。大约从一吨煤里，可提取3～4公斤萘。通常，往往还在萘中加入二氯化苯，加强驱虫能力，这种“樟脑丸”，人们常称它为“卫生球”，略带黄色。萘很便宜，而且驱虫能力强。美中不足的是由于一些萘球提炼不纯，常常会在衣服上留下油迹；还有的含有一些苯酚、甲酚等，会使衣服沾上棕色斑点，因此，在使用时，萘球应用纸包好（最好用小布袋），夹在衣服中。

樟脑与萘，可用它们不用的熔点来判别：天然樟脑与合成樟脑的熔点都在摄氏170度以上，而萘的熔点仅为摄氏80度左右。此外，萘的气味不如樟脑那样清香。天然樟脑与合成樟脑又怎么区别呢？两者在物理、化学性质方面几乎都相同，仅有一点不同：天然樟脑是有旋光性的，而合成樟脑则无旋光性。

皮肤“卫兵”——甘油

冬天，人们为了抵御干燥，往往给皮肤擦上一点甘油。

甘油，谁都认得它：无色、无臭、有甜味的粘稠油状的液体。

甘油具有甜味，这与它的分子结构很有关系：在化学上，由一个氢原子与一个氧原子手拉着手结成的基因——OH，叫做羟基。一般来说，单糖（如葡萄糖和果糖等）和双糖（如蔗糖和麦芽糖等）里所含的羟基越多，它就越甜。甘油跟单糖分子相象，在它的分子中含有三个羟基，所以也带有甜味。

甘油是皮肤的“卫兵”，因为它能吸收水分，不仅能保持皮肤，不让北方来的客人——寒流夺走水分，防止燥裂，而且还能从寒流那里夺来水分呢。

不过，你也别以为抹甘油是一件小事情。首先你得摸透甘油的脾气：浓的甘油，吸水性很强，它一面从空气中吸收水分，一面毫不客气地把你皮肤里的水分夺走，这样，擦了倒不如不擦好；要是甘油太稀了，那就同涂了水一样。

甘油除了能滋润皮肤，还常用于医药工业上，如用它制成栓剂（甘油栓），可以做通便药。

最牢固的天然高分子化合物珠丝

在大自然中，棉、麻、丝、竹、毛、橡胶等物质都是由天然高分子化合物所构成的，它们的分子都很大、很长。从性能上看，高分子物质通常不溶于水，有较好的机械强度，还有很好的绝缘性和耐腐蚀性等。此外，大部分高分子是呈链状的结构，分子的长度与其直径之比大于1000倍以上，所以，高分子化合物又有较好的可塑性和高弹性。自古以来，人类学会了利用大自然中的这些高分子化合物，来织布、编网、造纸、产胶……这大大丰富了人类的物质生活。

在大自然中，高分子化合物的品种繁多。那么，哪种高分子化合物最为牢固呢？对此，生物学家们曾做过多次试验。大量测试的结果表明，蜘蛛吐出的丝是强度最大的天然高分子化合物，其强度为相同粗细的钢丝的5倍。蜘蛛丝是由氨基酸组成的蛋白质类高分子化合物。用蜘蛛丝编的网可以粘住比蜘蛛本身还要大好几倍的昆虫，所以它不仅十分牢固，而且还有十分优异的粘附能力。正是由于蜘蛛丝具有超乎寻常的性质，因而引起了科学家的关注。1988年11月3日，英国的《金融时报》发表了一篇研究蜘蛛的文章，指出蜘蛛丝是自然界存在的最为牢固的天然生物高分子化合物，对其深入研究，将会得到构成这种新材料的有意义的信息；日本有一个“东亚蜘蛛协会”，正在研究蜘蛛丝的特异性能和其微观结构；英国剑桥大学一些专家也正在利用遗传工程，通过发酵工艺来仿造蛛丝，可望将其制成防弹背心，或者组合成牢固的复合材料，用于宇航和汽车工业。

透光本领最强的水晶

在阳光下，沙子在向你顽皮地眨着眼睛——沙子里有不少无色透明的小颗粒，它那光溜溜的表面像一面面小镜子，强烈地反射着阳光。

那小颗粒叫做石英，化学成分是二氧化硅。沙子里的石英通常很小，大块的石英晶体则非常漂亮，呈六方柱状结晶，被人们称为“水晶”。纯净的水晶是无色透明的，闪闪发亮。如果夹有杂质，就带有颜色，如著名的烟晶、紫晶、墨晶等。

天然的大水晶并不多见，最大的天然水晶有一个人那么高。如四川娥眉山上的一个寺院，就是用两块将近2米高的巨大水晶来当庙门的。现在，人们已学会用石英制造“人造水晶”：从沙子里选出洁净、无色的石英，加热到将近2000℃，使石英结成透明如水的单晶体——“人造水晶”。如果把石英熔融，就得到半透明或不透明的非晶体，通常称为“石英玻璃”。

你知道吗，最早的眼镜片就是用天然水晶做的。现在很多光学仪器的镜头，有的是用天然水晶做的，也有的是用人造水晶做的。做一副水晶眼镜可不容易：水晶十分坚硬，但又不能用硬东西去把它磨成镜片，否则会在镜片上留下许多磨痕，像块磨砂玻璃，戴上去怎能看得清楚呢？眼镜工厂里是用水浸润的金刚砂，从粗到细，慢条斯理地磨呀，磨呀，才磨成所需要的形状，最后用呢布和氧化铁红粉研磨光亮，使镜片依然晶莹明净、毫无瑕疵。

“水晶眼镜”比普通玻璃眼镜好，因为水晶的透光本领“冠盖群雄”。戴了“水晶眼镜”，看东西比普通眼镜更为清晰。由于水晶具有耐高温、热膨胀系数极小、耐磨、不易擦毛、不易受酸碱腐蚀等性能，所以它又是制造精密仪器的好材料。

削铁如泥的陶瓷刀

我们日常生活中接触的陶瓷，大多是一些碗、瓶或工艺品，它们常常和“易碎物品，小心轻放”的概念连在一起。陶瓷难道可以用来做刀具吗？能！更令人称奇的是，用陶瓷刀来切削一些坚硬的钢铁零件时，简直可以形容它为“削铁如泥”呢！

原来，在陶瓷家属中，有不少成员具有高硬度、高强度和耐高温的特性，能制成切削金属的刀具，而且品种还真不少呢！有氧化铝陶瓷、热压氮化硅陶瓷等多个品种。

氧化铝陶瓷可以耐受高达2000℃的高温，而一般金属到了1500℃早就熔融“瘫软”了，哪里还有什么硬度可言。其次，氧化铝陶瓷的硬度要超过任何金属，用它制造的刀具不仅可以切削坚硬的铸铁，还可以切削高硬度的高速钢，而且进刀量大、切削速度也快。在高速切削时，它不需要换刀、磨刀，其工作效率可数倍于一般硬质合金刀具。另外，它的使用寿命也要比硬质合金刀具高出3～6倍。

热压氮化硅陶瓷，具有超强的抗弯强度，达到每平方厘米80000～100000牛，而且该强度可一直维持到1200℃的高温而不会下降；如果在其中再添加些氧化钇和氧化铝，则该陶瓷在室温下的抗弯强度可达到每平方厘米150000牛，相当于优质合金钢的强度。由于热压氮化硅陶瓷还具有耐高温和高硬度的优异特性，所以用它制作的刀具在切削钢材时，其切削速度、光洁度及自身受磨损程度，都比合金钢刀具优越得多，难怪它被誉为“切削宝刀”。

陶瓷材料还常用于制造耐磨、耐高温的轴承、气轮机的叶片和转子等等。在许多场合，这些陶瓷材料都起到了金属材料无法相比的作用。

“塑料之王”——聚四氟乙烯

聚四氟乙烯是塑料世界中的“晚辈”，它只是在30多年前才开始正式生产，但很快就登上了“塑料王”的宝座。这是为什么呢？

聚四氟乙烯具有许多其他塑料所不具有优良性质：它在液态空气中不会变脆，在沸水中不会变软，从-269.3℃的低温（离绝对零度只差4℃）到250℃的高温，都不会变态。聚四氟乙烯又非常耐腐蚀，不论是强酸浓碱，还是强氧化剂，都不能动它半根毫毛。它的化学稳定性超过了玻璃、陶瓷、不锈钢以至金和铂，因为玻璃、陶瓷怕碱，不锈钢、金、铂在王水中也会被溶解，然而，聚四氟乙烯在沸腾的王水中煮几十小时，仍依然如旧。聚四氟乙烯在水中不会被浸湿，也不会膨胀。此外，聚四氟乙烯的介电性能也很好，既不受电磁频率的影响，也不随温度而改变。

正因为聚四氟乙烯同时具有这么许多难能可贵的特性，因而受到人们的重视。它在冷冻工业、化学工业、电器工业、食品工业、医药工业等方面，都得到了广泛的应用。

人们用聚四氟乙烯来制造低温设备，用来生产、贮藏液态空气；在化工厂里，聚四氟乙烯被用来制造耐腐蚀的反应罐、蓄电池壳和管子、过滤板；在电器工业上，在金属裸线外包上15微米厚的聚四氟乙烯，就能很好地使电线彼此绝缘；在医药工业上，人们用聚四氟乙烯制造人工骨骼、软骨与外科器械，因为它对人体无害，而且可以用酒精、高压锅加热等方法消毒。另外，聚四氟乙烯还被用来制造雷达、高频通信器材、短波器材等。

聚四氟乙烯是一种灰白色、半透明的结晶聚合物，是用四氟乙烯聚合而成的，其基本原料为三氯甲烷与氟化氢。普通的塑料都是由碳原子与氢原子及其他原子构成的，而聚四氟乙烯塑料并不含氢原子，而只含有碳原子与氟原子。正是由于在它的分子中以氟代氢，氟原子能与碳原子紧密结合，加强了聚合物的基本碳链，从而使它具有一系列宝贵的性能。

我国自1964年起，开始工业化生产聚四氟乙烯塑料。现在，这种塑料之王，已经广泛应用在我国的航空、无线电、原子能、化学、医疗器械等各部门。

“万能胶”——环氧树脂

胶水对我们来说并不陌生。胶水又称胶粘剂，通常为一些高分子物质的胶液。人们最早使用的天然胶粘剂有动物性的鱼胶、骨胶，植物性的淀粉浆糊等。随着科技的发展，以合成树脂、橡胶为主的胶粘剂纷纷涌现，胶粘剂的种类和用途都得到了广泛的开拓，并在生产上扮演了越来越重要的角色。例如用废弃的碎木屑加入合成胶粘剂后，即可压制成牢固的“刨花板”，用同样方法也可将玻璃纤维制成美观而耐用的“玻璃钢”。在飞机、车辆等制造业中，许多零件的连接也常用到胶粘剂，像人造卫星表面的太阳能电池、一些导弹弹头的装配等等，都要用胶粘剂来连接。

不同的胶粘剂具有不同的特性和使用范围。例如家庭装潢时常用的白胶，主要是用于木材、纸张、泡沫塑料、人造革等的粘接。白胶的主要成分是聚醋酸乙烯酯，因为呈乳白色而得名为白胶。白胶在室温下可固化，有较好的粘接强度，但它不宜用于胶粘橡胶、金属、玻璃等物品。如要粘接橡胶制品，则应选用酚醛-氯丁橡胶胶水，这种胶水初粘力强，使用方便，还适合粘接多种金属材料和非金属材料。所以它又有“强力胶”和“百得胶”的美称。

当你要粘补一件玻璃品或瓷器时，普通的胶水就不能胜任了。这时可选用环氧树脂胶。环氧树脂胶是双组分的胶粘剂，适合家庭用的胶剂通常分别装于两支软管中，临使用时才混合。它的甲液是环氧树脂和苯二甲二丁酯（增塑剂）的混合胶液，乙液是乙二胺（固化剂）胶液。使用时按一定体积比混合均匀，涂于物件需粘接的部位表面，并略微施加压力，2个小时后即可固化。

环氧树脂胶的最大特点是粘合强度很高。由于它的分子中含有很活泼的环氧基，能与多种物质表面的一些原子反应，从而形成很强的结合力，所以环氧树脂不仅可以用来胶粘各种金属、塑料及混凝土等，还可用来粘接玻璃、瓷器、陶器等物件。为此，人们给它起了个“万能胶”的美名。万能胶不仅在生活中颇受人们的青睐，而且在生产上也有着广泛的应用，常被用来粘接金属的结构件，所以又称为结构胶。

使用万能胶要注意保持被粘接物体表面的清洁，如有油腻、尘土、锈斑等，都必须预先清除干净。如单独使用万能胶的甲液或乙液，都不会有理想的粘接效果，其中的环氧树脂呈液态，不加入固化剂，它就不会干燥。但是一旦将甲、乙两液混合了，就应立即用掉，因为这种混合胶体很快就会变硬而失去粘接作用。

“面不改色”的硫化汞

在一些古代字画中，尽管由于时间太久或者保管不善，使得画的颜色起了变化，或纸张发黄变脆，但是留在字画上的作者的印鉴，总还是那般鲜艳红润。有趣的是，质量较好的红色的印泥无论是薄薄的印在字画上，或者藏在印色盒里，即使经过几十年甚至几百年，仍旧是“面不改色”，红艳可爱。

红印泥不褪色的秘密在哪里呢？

你先看看红印泥是怎么做出来的。它是用红色的朱砂和植物油拌匀，加入某些纤维性填料做“筋骨”就成了朱红的印泥。

朱砂就是硫化汞，它是一种鲜红色的矿物。红印泥所以那样鲜艳完全是朱砂的功劳。

画上的颜色容易褪色，主要是颜料的分子和空气中的氧“结”了“亲”，变成了氧化物的缘故。硫化汞却不喜欢和氧打交道，始终保持它原来的面貌，所以红印泥“脸”色也经久不变。

闪闪发光的紫药水

紫药水能杀菌消炎，对细胞组织没有刺激性，并有收敛作用，因此遇有皮破化脓或伤口渗水出来时，可以搽上一点紫药水，也可以用来治疗脓疱疮、小儿口疮等疾患。

你会用紫药水，你可知道紫药水是什么东西吗？

紫药水实际是一个笼统的名称，甲基紫溶液、龙胆紫溶液和晶紫溶液，都称紫药水。

甲基紫、龙胆紫、晶紫又是什么呢？提到它们的成分的名字，可真别扭极了。甲基紫的成分是“氯化五甲基对玫瑰苯胺”和“氯化六甲基对玫瑰苯胺”的混合物，以前者为主要成分。

龙胆紫也是上述两种化合物的混合物，但以后者为主要的成分。

晶紫呢？它却是纯粹的“氯化六甲基对玫瑰苯胺”。

三种紫药水的药理性能，基本上是相同的，可以通用。平时用得最多最广泛的紫药水，是龙胆紫溶液。

使用过紫药水的人，都知道干后的紫药水，表面会发出闪闪的光辉。

为什么这么有趣呢？

原来它们在没有溶入水中以前，都是深紫色有金属光泽的粉末或片状晶体。溶入水中后，变成紫色的溶液，这就是紫药水。紫药水中的水分蒸发干了，它们就显出原来真正面目的特色——闪闪发光的紫色。

会“冒烟”的浓盐酸

盐酸是氯化氢气体的水溶液。氯化氢气体象个极爱游泳的小伙子，见水就钻。在一个大气压和温度为20℃的情况下，100克的浓盐酸中，含有42克氯化氢，这个浓度称为42%。市场上卖的浓盐酸，一般没有这么浓。比重1.19的浓盐酸，浓度只有37%。

浓盐酸里面有很多氯化氢的分子，就象很多人挤在一个游泳池里一样。一部分氯化氢分子，觉得不舒服，就变成气体溜进空气中来，如果空气很潮湿，它们就钻到空气里的水蒸汽中去。氯化氢弥漫在水蒸汽里，就变成浮悬在空气中的盐酸小微粒。空气中的盐酸小微粒多了，就象雾一样，人们就说：浓盐酸“冒烟”了。

如果把浓盐酸摆在极干燥的空气中，因为没有生成盐酸小微粒，所以就不会“冒烟”。

其实在制造氯化氢的时候，氯化氢溜进潮湿的空气中去，同样也会“冒烟”的。

名不符实的纯碱

发好的面团是酸的，放一点碱可以去掉酸味，蒸出松软香甜的大馒头来；碗筷太油腻时，用热水也洗不干净，如果用点碱水，一下子就把油腻刷干净了。这就是我们日常使用的纯碱，也叫苏打，化学名称叫碳酸钠。

叫它纯碱，是因为它确有碱性，谁上街买它时，都会对售货员说：“要一块碱。”从来没听人说：“请给拿一块碳酸钠！”看来，纯碱是大家用熟了的商品名称，但它却的确不属于碱类，而是一种盐。

碳酸钠是金属钠离子和碳酸根组成的化合物，是一种典型的盐，它在水里会跟水起化学反应，生成碳酸和氢氧化钠。碳酸只有微弱的酸性，而氢氧化钠的碱性特别强，所以，纯碱一到水里就显出很强的碱性。这也许就是把碳酸钠叫做纯碱的原因吧！

人们使用纯碱比使用火碱普遍，这是因为碳酸钠便宜，碱性适中，不烧手，制造也比较容易，原料又充足。那么，纯碱是用什么东西造出来的呢？它是用食盐和石灰石再加上水、空气和煤制造出来的。我国制碱工业不但开始得较早，而且，我国化学家还对制碱工业的发展作出过重要的贡献呢！本世纪初，我国就有了制碱业。那时，用的是德国人的老办法，用这种办法，虽然能得到碳酸钠，但它的副产品氯化钙用处不大。我国化工专家侯德榜经过多年苦心研究，改革了德国人的老办法，创立了“联合制碱法”。这个方法不再使用石灰石，节省了运输能力，降低了生产成本，它的副产品氯化铵又是一种很好的化肥。这个方法早已传遍了世界各地，被国际上称为“侯氏制碱法”。

纯碱是重要的化工原料，玻璃、纺织、造纸、制药、化工等许多轻工业部门都要用到它，因此，全世界每年生产的纯碱比火碱还要多。

纯碱容易潮解变质，所以要注意保存。你大概有过这样的经验：一块碱放在碗里，时间一长，表面就完全变酥了，用手一捻，竟成了粉沫；碱性也不如以前了。这是由于碳酸钠吸收了空气里的水蒸气和二氧化碳，变成了碳酸氢钠，也就是小苏打了。原来，它已经悄悄地脱胎换骨，变成了新的化合物。怎样保存才能防止它变质呢，只要用塑料布或者蜡纸将它包严实，隔绝空气就可以放心了。

会飞的碘

你一定用过碘酒，碘酒就是碘在酒精里的溶液，它比纯酒精的杀菌能力大得多，所以，大夫在给你打预防针时，常常给你先擦上一点碘酒，这样，皮肤表面就彻底消毒了。在空气中，碘酒里的酒精先挥发，留下一片黄印，这就是碘；然而，早上的黄印到了下午往往就不翼而飞了，这是为什么呢？因为碘是个与众不同的非金属元素，它能直接变成气体跑掉，这种固体物质不经过液态而直接变成气态的现象叫做“升华”。凡是能升华的物质，也会由气体直接凝结成固体。利用碘的这个特性，我们可以提炼出很纯净的碘。

现在，请你看这样一个实验，把不太纯净的粗碘放在一个圆底烧瓶里加热，瓶口套进一支盛着冷水的玻璃试管，试管和瓶口之间有缝，可以剪块硬纸板盖住。用酒精灯加热烧瓶，不一会儿，试管下方就开始出现紫色的有金属光泽的碘晶体。它们长得象麦芒似的有棱有角，这就是经过升华提纯了的碘，黝黑紫亮，透着精神。

纯碘的蒸气是深蓝色的，不过这有一个条件，只有不混杂空气时才是深蓝的；平时，我们不太可能见到真空中的碘，我们见到的都是跟空气呆在一起的碘，它是紫色的；碘的希腊文原意就是紫色。碘在酒精里是棕黄色的，这是因为溶解它的酒精和它结合成这种颜色的溶液，汽油之类的溶剂与碘之间就没有这种结合，所以碘分散在汽油中时发出紫色的光亮。

碘的用处很大。

在农业上，常用的除草剂和农药中，碘是不可缺少的元素之一，用含有碘化物的饲料，可以提高营养价值。用它喂奶牛，产奶量就会增加；用它喂绵羊，羊毛又密又长；用它喂鸡，可以多生鸡蛋；用它喂猪，可以催肥……

碘也是人体中不可缺少的元素，它能调节人的生长发育和能量供应，在人体中，它集中在一个叫“甲状腺”的部分，碘对人身体的作用是通过甲状腺来实现的；一旦人缺少碘，就会得大脖子病——甲状腺肿。于是，大夫就会给这样的病人吃一些含碘的药；并嘱咐他多吃海带、紫菜、葱头、大葱和海鱼等等，因为这些食物里含丰富的碘。

点燃霓虹灯——氖气

霓虹灯，也叫氖灯。氖是一种稀有气体，在空气中含量非常少。科学家把氖气从空气中提取出来，再充填到抽去了空气的密闭灯管里去。这时只要在灯管的两端通上电流，氖气在电流作用下就会放射出美丽的红光。

最初的霓虹灯都是用氖气制成的红色霓虹灯。以后人们又发明了各种荧光粉，把荧光粉涂在玻璃管的内壁上，再抽去管内空气，充上氖气，就可以得到粉红色、浅蓝色……的霓虹灯了。

还有一些稀有气体如氮气和氦气，在电流作用下，也能发出有颜色的光。要是把它们单独或混合起来装进灯管，那制成的霓虹灯就更加绚丽多彩啦！