化學多大點事兒14

劉行光

 

“無用空氣”的作用

我們周圍的空氣是一個“大雜院”，里面有氮、氧、二氧化碳、氫、氖以及水蒸氣等氣體。其中含量最多的是氮氣，它占空氣總體積的78.16%，氧氣只不過占空氣總體積的20.99%。而二氧化碳、氫、氖和水蒸氣等所占的體積同氮氣相比，那就更少了。純凈的氮氣在常溫下是無色無味的氣體，比空氣稍輕一些。在零下195.8攝氏度時，氮氣成為無色的液體。如果溫度下降到零下210攝氏度以下，液體氮還會凝結為雪花般的白色晶體。在生產中，人們通常采用灰色鋼瓶盛放氮氣。

氮氣的性質很不活潑，既不像氫氣那樣能燃燒，又不像氧氣那樣能助燃，平時也很難同別的物質結合在一起。

人類認識氮氣經過了一個漫長的歷史過程。在很長時期里，人們以為空氣是一種單一元素，到了1771年，瑞典化學家舍勒發現空氣里有兩種成分，一種能助燃，舍勒叫它“火焰空氣”；一種成分不能助燃，舍勒叫它“無用空氣”。后來科學家們又發現，“無用空氣”也不是單一的成分，它含有多種氣體，其中絕大部分是氮氣。

氮氣真的是“無用空氣”嗎？

不是的！拿電燈泡來說吧，它的燈絲是鎢絲，雖然鎢的熔點高達3 410攝氏度，是最難熔解的金屬，但是，在電燈泡點亮，燈絲溫度高達2 200攝氏度以上時，燈絲便容易蒸發。人們利用氮氣不容易和別的東西化合的特點，把它充進燈泡里，便可以減慢鎢絲蒸發，延長燈絲的使用壽命。

防止存放在糧倉里的糧食發霉、蟲蛀是最費勁的事兒。如果把氮氣充進糧倉里，糧食在低氧高氮的環境中便不會發霉、發芽。老鼠和蛀蟲在氮氣中不能生存，也就無法搗亂了。現在，博物館里也常常用氮氣來珍藏名貴的書畫，以免蟲蛀、霉蝕。

另外，氮氣還可以用來切割金屬。在激光束能量的作用下，材料表面被迅速加熱到幾千乃至上萬度而熔化或氣化，隨著氣化物逸出和熔融物體被輔助高壓氣體（氧氣或氮氣等）吹走，切縫產生。

在切割的實際操作中有氧割和氮割之分，在保持同樣切割精度前提下，氧割熱量大、速度快，但是切邊有褐色、薄氧化層；氮割需要用高壓氮氣，速度慢、成本高，但切邊無氧化，呈銀灰色，可以直接進行焊接。氮割常用來切割要求較高的不銹鋼類材料。

更有意思的是，氮氣在高溫下十分活潑，能和許多東西化合。例如，將氮氣和氫氣同時送進又高又大的合成塔，在催化劑的幫助下，經過高溫、高壓等一系列處理，它們便化合成氨。

農業生產上常用的化肥如硫酸銨、尿素、氯化銨、硝酸銨、碳酸銨、磷酸銨等，無一不是用氮為原料制成的。不僅如此，氨還是制造五顏六色的各種染科、消炎藥磺胺、合成纖維、塑料制品以及黃色炸藥——TNT等的重要原料。

氮有這么多的用途，怎么能說氮氣是“無用空氣”呢？但是，這也不能責怪舍勒。人們對自然界的任何事物都有一個認識過程，而且人們的認識能力又是和社會生產及科學技術條件緊密相關的。隨著科學技術的發展，有許多在今天看來是無用的東西，說不定在將來大有用處呢。

科學小鏈接：氮肥

發現氮氣之后，人們一直認為其性質穩定，不能發生化合反應生成化合物，難以利用。1849年，科學家發現豆類植物的根上寄生著一種細菌，能吸收空氣中的氮氣，變為氮的化合物而供植物吸收，這時氮氣才引起了農業化學工作者的注意。人們注意到含氮化合物是植物最需要的物質之一，因之提出“氮肥”這一概念。最好的氮肥是硝酸鈉，產于南美洲的智利，因此也被稱為“智利硝石”。

五彩繽紛的霓虹燈

在夜幕降臨后，當你漫步在城市繁華的街道上時，就會看到五彩繽紛的燈光把城市夜空裝扮得分外美麗。這些燈光鮮艷奪目，時亮時熄，不斷變換各種顏色，這就是我們通常所說的霓虹燈。但是，在你興致勃勃地望著那閃爍迷人的燈光時，可曾想過這奪目生輝的霓虹燈是誰發明創造出來的？

據說，霓虹燈是英國的化學家拉姆賽在19世紀末期的一次實驗中發現的。1898年6月的一個晚上，拉姆賽和他的一個助手在實驗室里將一種稀有氣體注進真空玻璃管里，然后把封閉在真空玻璃管中的兩個金屬電極連接在高壓電源上。這時，一個奇跡產生了，真空玻璃管里的稀薄氣體不但開始導電，還發出了極其美麗的紅光，這就是最初的霓虹燈。

后來，拉姆賽把這種能夠導電并能發出紅光的稀有氣體命名為氖氣。拉姆賽在實驗中還發現了氙能發出白色的光、氬能發出藍色的光、氦能發出黃色的光、氪能發出深藍色的光，真是五光十色，宛如天上的彩虹。因此，后來人們便把這件能發射出美麗色彩的燈管叫霓虹燈。

但當時這種迷人景象還只限于實驗室里，它真正為人們廣泛觀賞則是在20世紀以后。世界上第一盞實用的霓虹燈是法國化學家克洛德發明的。霓虹燈與傳統的電燈泡不同，它呈細管狀，可以隨意繞成字體或復雜的圖形。霓虹燈能夠制造出獨特的燈光效果，主要是運用了“氣體放電”的原理。

氣體通常是不容易傳導電流的，是很好的絕緣體，不過，只要為氣體減壓，再接上較高的電壓，就可使氣體導電。霓虹燈是一根充滿氖的玻璃管，兩端通上電流，它就放出亮光。電流里的電子從一端走向另一端時，沿途撞擊氖原子，把氖原子本身的電子撞出軌道之外。這些電子像撞球游戲中的球那樣，因被擊而獲得額外的動力；這些電子回到原來的軌道后，多余的能量就釋放出來，成為電磁輻射。

假如玻璃管內裝的不是氖氣，而是其他氣體，情況也大致相同，只是不同氣體的電子會產生不同頻率的電磁輻射，因而呈現不同的顏色。

自1912年第一塊霓虹燈廣告出現在巴黎大街上以后，霓虹燈塑造出七彩絢麗的圖畫和廣告招牌，迅速為世界各地的夜空添上繽紛色彩。

現在，霓虹燈的制作越來越精致了，有的將玻璃管彎曲成各種各樣的形狀，制成各種圖案和文字，并在燈管內涂上熒光粉，以使顏色更加明亮多彩；有的則給霓虹燈裝上自動點火器，使各種顏色的光交替明滅，閃爍迷人。

目前，霓虹燈這種很經濟的光源在我國已被廣泛應用在商店廣告和文娛場所的夜間裝飾上，它將使我國的城市更加繁華熱鬧、生機勃勃。

科學小鏈接：“人工白晝”污染

當夜幕降臨后，大商場、大酒店上的廣告燈、霓虹燈、瀑布燈忽閃忽閃的，使人眼花繚亂，有的強光束甚至直沖云霄，使夜晚如同白晝。人們處在這樣的環境中，就跟白天一般，這就是所謂“人工白晝”。“人工白晝”對人體的危害不可忽視。強光反射可把附近的居室照得如同白晝，在這樣的“不夜城”里，人們難以入睡，并打亂了正常的生物節律（生物鐘），致使人精神不振。“人工白晝”還可傷害昆蟲和鳥類，因為強光可破壞夜間活動昆蟲的正常繁殖過程，破壞生態平衡。

 

化學是一把“雙刃劍”

現代化學武器從狹義上講，指的是在戰爭中使用有毒的化學物質，即毒劑；從廣義上講，它還包括裝填有毒劑的化學彈藥及投射工具，如裝有毒劑的炮彈、航彈、多管火箭炮彈、導彈等。化學武器有空中布毒的飛機布撒器、埋在地下的化學地雷，也有使用方便、易于攜帶的毒煙手榴彈等，可謂種類繁多。

作為一種大規模殺傷性武器，與常規武器相比，化學武器具有許多特點。例如，化學武器傷害途徑多，可以用多種形式，通過多種途徑使人畜遭到傷害。吸入染毒空氣、皮膚接觸毒劑的液滴和氣霧、食入染毒的水和食物，都能使人遭到傷害。

常規武器的殺傷作用只限于爆炸或彈丸飛行的瞬間，而化學武器的殺傷作用短則幾分鐘到幾十分鐘，長則幾天、十幾天，或更長時間。化學炮彈比同口徑普通炮彈的殺傷威力要大幾倍到幾十倍，毒劑蒸氣能到處擴散，無孔不入。它能滲入工事內部，殺傷隱蔽的有生力量，其殺傷范圍更廣。

1991年初，以美國為首的多國部隊和伊拉克之間的海灣戰爭爆發后，由于害怕伊拉克動用化學武器，全世界進一步加強了禁止化學武器的勢頭。

1992年9月3日，日內瓦裁軍談判會議最后通過了《禁止化學武器公約》草案。但是，很多國家依然認為，化學武器是一種有誘惑力的武器。因此，人類正面臨著新的、正在擴大的化學武器威脅的時代。

科學小鏈接：化學武器的類型

化學武器大致上有以下幾種類型。

神經性毒劑是破壞人體神經系統正常功能的一種毒劑，因這類毒劑都含有磷元素，故也稱含磷毒劑，沙林、梭曼、VX均屬這類毒劑。

糜爛性毒劑是一種能使人體組織細胞壞死從而引起皮膚潰爛的毒劑，主要有芥子氣、路易斯氣等。這類毒劑毒性較大，防護、消毒、救治復雜，被稱為“毒劑之王”。

全身中毒性毒劑是一種能破壞人體細胞氧化功能的毒劑，主要有氫氰酸、氯化氰等。

失能性毒劑是一種能造成人類思維障礙、軀體功能失調從而導致中毒人員暫時喪失戰斗力的毒劑，目前用于實戰的只有畢茲（BZ）一種。這類毒劑一般不會造成人員致死，但由于中樞神經功能受到傷害，除不能執行任務外，還可能出現許多反常行為，如指揮員胡亂指揮、戰斗員胡亂行動等。

窒息性毒劑是一種能傷害人類肺部、引起肺水腫、導致人類呼吸障礙甚至死亡的毒劑，但毒性較小，作用較慢，易于防護。

 

 

隨著物質條件的改善和生活水平的進步，人們的飲食狀況也越來越好。然而，一個新的問題出現了——肥胖。肥胖給人造成的困擾可絕不僅是審美方面的，它還會影響日常活動，甚至是健康。調查數據表明，相比體重正常的人群，肥胖人群患心臟病、糖尿病和某些癌癥的概率顯著增加。那么，肥胖究竟是不是一種病呢？如果是病，該如何治療呢？