腐蚀剂_百度百科
清除历史记录关闭
声明：百科词条人人可编辑，词条创建和修改均免费，绝不存在官方及代理商付费代编，请勿上当受骗。
[fǔ shí jì]
腐蚀剂是具有指腐蚀作用的化学物质。在不锈钢制造过程中是不可缺少的工序。众所周知, 化学腐蚀剂过去是使用 氯化铁类,
过硫酸按类,
铬酸一硫酸类, 以及氯酸钠等类化合物。然而, 这些腐蚀剂都属于某种强酸、强碱、强氧化剂等强腐蚀性试剂, 因而其操作使用比较困难, 从而使基板材料和抗腐蚀保护剂材料受到限制。不锈钢的组织类型很多，除了不同的基体组织外，还常出现δ铁素体，少量的碳化物及金属间化合物，它们对钢的性能有重要影响。由于各个相的形态没有明显的特点，所以用一般的浸蚀剂难以鉴别。
腐蚀剂简介
不锈钢试样的浸蚀较磨光与抛光更大，原因是钢的耐蚀性好，显示基体的晶界比较困难，特别是奥氏体不锈钢、超低碳不锈钢等难以显示完整的晶界。不锈钢的组织类型很多，除了不同的基体组织外，还常出现δ铁素体，少量的碳化物及金属间化合物，它们对钢的性能有重要影响。由于各个相的形态没有明显的特点，所以用一般的浸蚀剂难以鉴别。
快速、准确地显示各相组织，满足分析检验工作的需要，要求试验人员能够根据钢种选择适当的浸蚀剂，保证试验结果的准确性。
试剂选择不当、组织显示不佳都将增加检验人员劳动量，如何根据钢种选择浸蚀剂成为不锈钢金相检验的难点，下面就目前检测量较大的钢种浸蚀剂的选择进行研究
腐蚀剂化学浸蚀原理
不锈钢金相组织常用的显示方法有化学浸蚀法和电解浸蚀法，而我们最常用的是化学浸蚀。化学浸蚀是将抛光好的试样磨面浸入化学试剂中或用化学试剂擦拭试样磨面，使之显示出显微组织的一种方法，这是应用最早和最广泛的常规显示方法。
化学浸蚀实际上是一个电化学反应过程，是借试样各组织组成物间物理化学性质的差别，使其表面产生选择性浸蚀的方法，此时试样表面的微观起伏与其内部组织相对应，从而显示出组织特征。金属与合金中的晶粒与晶粒之间、晶内与晶界以及各相之间的物理化学性质不同，且具有不同的自由能，当受到浸蚀时，会发生电化学反应，此时浸蚀剂可称为电解质溶液。由于各相在电解质溶液中具有不同的电极电位，形成许多微电池，较低电位部分是微电池的阳极，溶解较快，溶解处呈现凹陷或沟槽，使相或组成间的衬度增大。在晶粒平面处的光线则以直接反射光反射进入物镜，呈现白亮色从而显示出晶粒的大小和形状。
腐蚀剂选择浸蚀剂的原则
通常浸蚀剂的浸蚀能力主要决定于溶液中氧化性离子本性，而不是浓度。因此，调整浸蚀时的浸蚀能力，主要手段是改变氧化性离子的种类和配比。要想清晰地显示组织的稳定性，需适当地选用浸蚀剂。若被显示组织的稳定性高，应选用浸蚀能力较强的浸蚀剂，但这并不意味着在任何情况下都选用电位高的浸蚀剂，如不恰当地选用，往往会显示不出电化学行为差异小的细微组织，达不到区分合金组织细节的目的。
浸蚀剂种类繁多，选用时应根据材料类别、检验目的及操作者的经验，以清晰地显示出组织为主要目的，还应考虑到无毒、挥发性小、易于保存等因素。
1　铁素体不锈钢金相腐蚀剂的选择
410S和430均属于铁素体不锈钢，一般用三氯化铁盐酸水溶液（三氯化铁5g+盐酸20ml+水100ml）来显示其组织和晶界，但用三氯化铁浸蚀时试样面常常出现很多黑点，这种黑点的出现不仅影响试样的观察，也会误导检验者而增加分析难度。三氯化铁浸蚀时试样基体中以氧化物为核心、硫化物为外壳的复合型夹杂物降低钢的耐点蚀性，尤其不耐Cl－ 腐蚀，这种硫氧复合夹杂物腐蚀脱落后形成的微孔，且随着浸蚀时间的延长微孔扩大，导致试样面上出现大量的黑点。
通过采用不同浸蚀剂进行大量的对比试验，最终采用苦味酸盐酸酒精溶液（1g苦味酸+5ml盐酸+100ml酒精）浸蚀后试样组织较清晰，不仅避免了腐蚀黑点的产生，而且减轻了位向对腐蚀的干扰。
2　奥氏体不锈钢金相腐蚀剂的选择
常见的奥氏体不锈钢主要有300系列Cr－Ni奥氏体不锈钢和200系列Cr－Mn－N奥氏体不锈钢。300 系列主要钢种有304、304L、316L、310S、321，200系列奥氏体不锈钢有J4、TS21、201等。
因奥氏体不锈钢加入的微合金多，成分复杂，耐腐蚀，需选择强氧化性的浸蚀剂，王水一度成为腐蚀奥氏体不锈钢的首选试剂。
王水配置后具有较强的挥发性和氧化性，导致实验室内设备产生锈蚀现象，由于王水强腐蚀性导致基体中夹杂物脱落成为孔洞，容易导致误判。通过反复试验发现苦味酸盐酸酒精溶液（1g苦味酸+5ml盐酸+100ml酒精）腐蚀奥氏体不锈钢具有较好的效果，但腐蚀时间略长。采用苦味酸盐酸溶液（20g苦味酸+100ml盐酸）能较快的显示基体组织，且具有较好的腐蚀效果。
奥氏体不锈钢中δ铁素体对材料的塑性、耐蚀性影响较大，尤其对热塑性影响更为严重，往往由于加热温度、成分控制不当，导致δ铁素体数量增多而产生边部开裂、表面线裂等缺陷，准确测定δ铁素体含量具有重要指导作用。采用奥氏体不锈钢常用腐蚀剂往往会腐蚀过度，导致铁素体脱溶，形成孔洞，且与夹杂物不易区分，经过对多种试剂、方法进行试验，发现用10% NaOH溶液进行电解腐蚀能很好地显示δ铁素体相。
3　双相不锈钢金相腐蚀剂的选择
双相不锈钢要求奥氏体相和铁素体相含量各在50%左右，用王水、三氯化铁等溶液腐蚀，可以比较清楚区分铁素体相和奥氏体相。同时此化学浸蚀剂能显示出部分的奥氏体晶界和部分的铁素体晶界。用王水等腐蚀剂虽然能够清楚地区分两相，但两相的对比度相差不大，无法应用图像分析软件准确测定相含量。用KOH　30g，K3Fe（CN）6 30g，H2O　100mL配置的溶液。
在95℃腐蚀5s，铁素体相呈红褐色，奥氏体不受侵蚀。用这种腐蚀剂腐蚀的组织便于区分，同时可用金相分析软件快速、准确地测出相比例
腐蚀剂金相浸蚀注意事项
腐蚀试样时抛光试面浸入盛有浸蚀剂溶液的玻璃皿中，不断摆动，但不能擦伤表面。
达到一定的时间后，取出立即用热水冲洗，再用酒精漂洗，并用热风吹干。浸蚀时应注意观察试样表面情况，一般当镜面失去光泽变成灰暗即可，时间常从几秒到几分钟。高倍观察宜浅浸蚀，低倍观察可深些，以在显微镜下能清晰显现组织为准。
浸蚀后应快速冲洗、吹干，使水在试样表面停留最短暂的时间，否则试样表面会有水迹残留，有时会错误地认为是附加相，影响正确地检验。当试样浸浊不足，浸蚀得太浅时，最好重新抛光后再浸蚀。如果不经抛光重复浸蚀，往往在晶粒界形成“台阶”，在高倍显微镜头下，能够看见伪组织；当试样经过浸蚀，浸蚀得太深时，必须抛光后再浸蚀．必要时还要回到细砂纸上磨光
曺奎哲, 蔡基成. 腐蚀剂和具有用腐蚀剂蚀刻之铜线的阵列式基片: CN, CN 1417383 A[P]. 2003.
叶诗茂, 阳世群, 王新钢,等. 金相分析中铜导线的腐蚀剂探讨[J]. 消防科学与技术, ):370-372.
樊东黎. 金相腐蚀剂介绍[J]. 金属热处理, ):110-111.
本词条认证专家为
副教授审核
清除历史记录关闭视而不见的奥妙—生活化学的故事
我的图书馆
视而不见的奥妙—生活化学的故事
视而不见的奥妙火与人类　　火的发明大约在公元前 50 万年。在北京周口店中国猿人生活过的山洞 里，曾经发现有很厚的灰烬和一些经火烧过的动物骨骼化石与灰土，这证明 他们已经学会了用火。　　火的利用可以说是人类在化学史上的第一个发明。人类由于使用了火， 不仅有了防御野兽侵害的有力武器，而且从吃生食改变为吃熟食，缩短了消 化过程，从而促进了人类机体的生理变化和发展。火对于人类物质文明的发 展也具有重要意义，陶器的制造以及金属的冶炼都是由于使用了火的结果。 关于火的问题，在 17 世纪末和 18 世纪初，由于欧洲冶金工业的迅速发 展，要求化学家们对金属的冶炼和锻烧等现象作出解释。大约在 1700 年左 右，德国化学家斯塔尔等人提出了一个燃素学说的理论，认为在一切可燃性 物体中都含有燃素，不能燃烧的物质是因为缺乏燃素。这种错误的学说统治 了化学界近一百年，阻碍了人们对火的本质的探讨，一直到 1777 年，拉瓦锡 发现了氧，才把燃素学说彻底推翻，揭开了燃烧之谜。拉瓦锡向巴黎科学院 递交了《燃烧概论》的科学报告，他指出：燃烧能够放出光和热，物质燃烧是可燃物跟空气里的氧气所发生的化学变化。 在当今社会里，燃烧广泛地应用于生产和生活中：人们利用燃烧放出的热量，熔炼金属；在家庭生活中，烧水、做饭、取暖；利用柴油、汽油的燃 烧，开动火车、汽车、飞机、拖拉机；利用火药急速燃烧而引起的爆炸，劈 山开矿，挖掘隧道；在军事上，制造炸弹、炮弹、凝固汽油弹、火焰喷射器， 打击来犯的敌人；而高能燃料液态氢的燃烧，能产生强大的推力，把巨大的 宇宙火箭送入太空。　　燃烧既能造福于人类，也能给人类带来灾害。众所周知，燃烧能引起火 灾。1987 年，我国大兴安岭的一场特大森林大火，燃烧了 28 天，火灾面积达 101 万公顷，使国家和人民的生命财产遭受了巨大损失。 在煤矿里，瓦斯或煤尘的急速燃烧，能造成严重的爆炸事故，生产面粉的车间，飞扬于空气中的细小面粉颗粒，在空气中达到一定含量时，遇明火 也能急速燃烧而引起爆炸。　　在工业集中、人口众多的大城市，煤、石油产品、天然气等燃料的燃烧， 会产生一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物以及颗粒粉尘等空气污染物，危害人 类健康。　　在日常生活中，人们每天都要同火打交道，烧水、做饭，样样离不开它。 然而，用火必须注意防火，忽视安全，思想麻痹或缺乏防火知识，就可能导 致火灾，给人们带来痛苦和灾难。　　任何一场火灾的发生，都要具备三个条件，即可燃物（如纸张、木材、 棉花、油类等），助燃物（如空气）和着火源（如烟头、灰火等）。如果把 这三个条件分别控制起来或隔离开，火灾就不可能发生；如果去掉其中的某一个条件，火灾也同样不会发生。 每一种可燃物都有自己的燃点和自燃点。例如木材的燃点一般在 250～350℃，自燃点一般在 350℃左右；棉花的燃点为 150℃左右，自燃点约为 400℃；汽油的燃点在-58～10℃，自燃点在 255～530℃之间，食用油的燃点在140～300℃之间，自燃点在 350～570℃之间。如果温度达到了这些可燃物的 燃点时，遇到明火就会着火，当然，燃点越低，越易着火；若温度达到了可 燃物的自燃点，即使不遇明火也会起火。因此，预防火灾最重要的措施是对 可燃物要妥善保存，尤其要避免与火种接触。　　水有良好的灭火性能，是最常见、最经济、最方便的灭火剂。水有很大 的热容量，1 升水升高 1℃，能吸收 1 千卡的热量。因此，把水浇在柴草、木 材等一般燃烧物上，能使燃烧物的表面温度迅速降到燃点以下；同时，1 升 水受热气化后能产生 1700 多升的水蒸气，水蒸气可以稀释燃烧区的可燃气体 和助燃气体的浓度，并能阻止空气进入燃烧区，从而使火熄灭。　　但是，并不是所有的火灾都能用水作灭火剂。例如，油类失火、电器失 火等。油类的比重比水小，且与水互不相溶，水浇洒在燃烧的油上，会发生 冷水遇高热的喷溅现象，油浮于水面，继续燃烧，并随水流溢，使燃烧面积 扩大。水有一定的导电性能，用直流水柱扑救电器设备火灾，会电伤人。　　一种简便，容易操作的灭火器叫泡沫灭火器，它是一个带有喷嘴、提手 和顶盖的圆柱形红色钢瓶，钢瓶内盛有碳酸氢钠溶液发泡液和一瓶硫酸铝溶 液，挂在墙上待用。一旦发生火灾，迅速从墙上取下，提至失火处，将灭火 器倒转过来，喷嘴对准火源，马上便有大量泡沫喷出，进行灭火。因为，泡 沫灭火器倒转过来以后，本来分开盛放的碳酸氢钠溶液和硫酸铝就可以混和 在一起，发生下列化学反应：6NaHCO3+AL2（SO4）3=3Na2SO4+2Al（OH）3&#↑　　泡沫灭火器内药液反应后能产生胶状氢氧化铝，它与所添加的发泡剂在 反应产生的二氧化碳的作用下，能形成大量泡沫，这些泡沫被喷洒到可燃物 上以后，在其表面形成一层较厚的泡沫覆盖层，把可燃物与空气隔绝开，因 此泡沫灭火器灭火效果很好，特别对扑灭油类失火，更有独到之处。　　值得注意的是，使用泡沫灭火器之前，必须留心检查喷嘴是否畅通，如 果喷嘴堵塞，倒转后泡沫不能喷出，瓶内压强增大，钢瓶有发生爆炸的危险。 灭火器的种类很多，常用的还有干粉灭火器（其中的干粉灭火剂可用碳 酸氢钠、磷酸铵或氯化物等）、二氯化碳灭火器（里面装的是固态二氧化碳）、 四氧化碳灭火器（里面装的是四氯化碳液体）等。不同的灭火剂有不同的灭火性能，因此，在扑救不同性质的火灾时，必须选择相应的消防器材。 一谈到火，人们很自然地就会联想到火柴。小巧玲珑的火柴，一擦就着，它是人们取火最简便的方法。在火柴没有发明之前，人类只能用钻木或用坚 硬的燧石（主要成分是二氧化硅 SiO2）与钢质小刀猛烈相击的方法获取火种， 不难想象，这该是多么不容易！　　世界上第一根火柴是二百多年前在意大利诞生的，那可以说是一根巨型 火柴，因为它是用一根 1 米多长的木棒制成的，在棒的一端粘上一个用氯酸 钾、糖和阿拉伯树胶调合起来做成的一个大疙瘩，使用的时候，把这个大疙 瘩浸到浓硫酸中，它就会发火燃烧起来。这是因为氯酸钾接触到浓硫酸以后， 发生化学反应，产生了一种性质十分活泼的二氧化氯，二氧化氯跟糖反应， 引起燃烧。这种火柴又大又重，携带很不方便，还要同时带着危险的硫酸， 而且价格昂贵，所以未能推广。　　到了 19 世纪初，瑞典人发现了摩擦火柴。摩擦火柴小巧灵便，很快在各 国流行开来。这种火柴头上涂有硫磺，再覆以白磷、铅丹或二氧化锰及树胶 的混合物。白磷的着火点仅有 40℃，所以只要在墙上、桌面上或鞋底上一擦， 就能着火。白磷点着以后，在强氧化三铅或二氧化锰的帮助下，使易燃的硫 也燃烧起来，接着又引燃小木棒。　　摩擦火柴虽然使用方便，但很不安全，因为一旦温度超过了 40℃，白磷 就会自己燃烧起来，而且白磷是一种剧毒物，误食 0.1 克就会中毒死亡。　　1855 年，瑞典人伦塔斯托鲁姆用红磷代替白磷，设计制造了世界上第一 盒安全火柴。红磷无毒，其着火点比白磷高许多，为 240℃，这就弥补了摩 擦火柴的不足。他把引火剂分为两部分：氯酸钾和三硫化二锑沾在火柴头上， 红磷、玻璃粉、胶液涂在火柴盒侧面。擦火柴时，红磷着火，引着火柴头上 的易燃物。火柴杆是用木质松软的松木或白杨木做的，前端还用石蜡和松香 充分浸透，使火柴杆易被引燃。这种火柴只有在火柴盒上摩擦时才会点着， 既没有毒，又不易引起火灾，故称之“安全火柴”。这种火柴很快取代了摩 擦火柴并行销全世界，一直到现在。　　火柴诞生已经二百多年了。在这二百多年中，经过人们不断改进，制造 了许多具有特殊性能的火柴，使火柴家族日益兴旺发达。如防风火柴、焊接 火柴、多次火柴等等。　　在日常生活中，人们每天都要同火打交道，然而，用火必须防火。忽视 安全、思想大意或缺乏防火知识就可能导致火灾，给人们带来痛苦和灾难。　　糖精的发明　　据说，楚汉相争时，刘邦的军师张良派人在乌江边上用蜜糖写了七个大 字——“楚霸王自刎乌江”，蚂蚁立刻从四面八方围聚取食。当项羽兵败退 至乌江边时，看到许多蚂蚁聚成的这赫然七字，以为“天数”已尽，慨然叹 道：“天之亡我，我何渡也！”有船不渡，拔剑自刎。这就是中国历史上创 造的“汉室江山，蚂蚁聚成”的故事，也是糖在军事史上创造的一个奇迹。糖虽是一种甜味剂，可它还与制镜工业结下了姻缘呢！　　13 世纪后半期，威尼斯人制得了平板玻璃。人们在平板玻璃后面粘上一 块金属板，制得了较理想的镜子。物以稀为贵，当时的镜子贵得出奇，法国 女王玛丽·麦迪奇结婚时，威尼斯共和国赠送给她一面镜子作为礼物。镜子 只有书本那么大，可它值 15 万法郎！　　后来人们想出法子，用水银（汞）代替金属板。这种镜子光亮度很好， 成本也低，一般老百姓都用得起。可是水银蒸气有毒，工人在制镜时常常发 生水银中毒的事故，每年要夺去不少制镜工人的生命。　　直到一百多年前，人们才又想出新法子，用金属银来代替水银镜子。从 此，制镜工人再也不会受水银蒸气的毒害了。镜子是怎样制造的呢？ 首先，选择没有气泡的玻璃，将它磨平整用碱洗干净，然后取硝酸银配成一定浓度的溶液，加入适量的氨水，再加入适量的还原剂葡萄糖。将配制 好的溶液倒在玻璃上，硝酸银就被还原成金属银沉积在玻璃板上，制成了镜 子。为了防止银发暗和脱落，最后还得在镜子背面涂上油漆保护起来。葡萄糖还原硝酸银的反应过程为： AgNO3+3NH3·H2O→[Ag（NH3）2]OH+NH4NO3+2H2OCH OH（CHOH） CHO + 2[Ag（NH ） ]OH ?热??葡萄糖CH2OH（CHOH）4COOH+2Ag↓+H2O+4NH3　　　　葡萄糖酸 这就是著名的“银镜反应”。不仅镜子是这样镀银的，保温瓶胆也是这样镀银的。 大家都知道，糖是甜的，它是绿色植物光合作用的产物：光6CO2 + 6H 2 O→叶绿素C 6 H 12 O 6 + 6O 2葡萄糖或许你不相信，我们生活中所废弃的破布也能用来制糖呢！ 在一百多年前，便有人做过破布制糖的实验，把破布放进浓度为 70％左右的硫酸中，加热一段时间，破布便不见了，被分解成糖——葡萄糖。 那么，破布怎样变成葡萄糖呢？　　原来，破布的主要成分是纤维素。当纤维素受到酸类的作用时，那巨大 的分子会发生分裂，形成较小的分子，并且与水相结合，变成葡萄糖，在化 学上，这叫做纤维素的“水解反应”：（C6 H 10O 5）n + nH 2 O ? ?? nC 6 H 12 O 6纤维素葡萄糖 纤维素是由碳、氢、氧三种元素组成的，而葡萄糖呢，也是由碳、氢、氧三种元素组成的。所不同的是，两种物质分子中三种化学元素的比例、排 列组合不同罢了。　　破布既然能制糖，那么，破布的兄弟们——含有纤维素的木屑、稻草、 麦秆及许多农业副产品，当然也能制糖。利用纤维素水解制葡萄糖，如今已 成为一项庞大的工业——“水解工业”。　　现在，人们在水解工厂里，先把一些含有纤维素的农业副产品晒干、切 碎，然后放进耐酸搪瓷缸中，再加入硫酸（一般浓度为 62％以上，若用盐酸 的话，浓度为 36％左右），不断进行搅拌、加热，经过 4～5 小时后，加水 稀释，再加入石灰乳中和、过滤。这时的滤液是澄清的，但含有杂质，常是 棕褐色的。工人们往滤液中加入脱色剂活性炭，滤液一下子便变得无色透明 了。接着，把滤液加热熬浓，冷却后，便析出雪白的晶体——葡萄糖。糖是甜的，但比糖更甜的东西还有的是，食用糖精便是一种。 说起糖精的发明，还有一段有趣的故事呢！ 俄国的法利德别尔格，是美国巴尔的摩大学的研究员，也是一位化学家，他整天在实验室里忙碌。 这天，一个实验有了结果，他愉快地拿出插在口袋里的铅笔，在实验记录上写下了实验结果。当他往口袋里插铅笔的时候，一看墙上的钟表，已经 是晚上 8 点了。他突然想起，今天是他的生日，家里来了许多客人，而妻子 早晨还特别嘱咐他晚上早些回家。于是，他穿上外衣，匆忙地赶回家去。　　一进门，亲友们都向他祝贺。一阵寒暄之后，宾主依次落座，法利德别 尔格的妻子忙着往桌上端菜。席间，一位朋友问法利德别尔格：“听说您最 近在研究人造香料？”“不，我在做芳香族磺酸化合物的实验，还谈不上研究。” “什么叫芳香??”“这是化学上的术语。” 法利德别尔格觉得说不清楚，便顺手从口袋中取出从实验室里带回的那支铅笔，在报纸的一角写下“芳香族磺酸化合物”几个字。 此时，法利德别尔格的妻子正端上热气腾腾的香酥鸡和牛排。法利德别尔格接过菜盘，请大家品尝。于是，他们的谈话中止了。 “好甜的香酥鸡呀！”一位朋友突然说。 “炸牛排也是甜的”又有人说。 法利德别尔格的妻子疑惑地给客人们更换了新餐具??　　晚餐结束了，客人们告别了，法利德别尔格夫妇坐在沙发上，谈论着那 个奇怪的甜味是怎么来的。“我没有加过糖！”妻子解释说。 法利德别尔格走进厨房，把客人换下来的餐具用舌头舔一下，又端起装牛排和香酥鸡的盘子，在盘子四周舔了一下。回到沙发后，竟举起双手，先 用舌头舔了左手，后舔右手，接着又从口袋里拿出那支铅笔，用舌头舔了舔， 兴奋地大声叫起来：“毛病出在铅笔上，就出在这支铅笔上！”　　原来，当法利德别尔格尝了朋友用过的餐具后，发现盘子边上有一块带 甜味的地方。这是他端盘子的手指处。而他的手曾经拿过实验室里用过的铅 笔。这说明，铅笔的甜味，是在实验里沾上的。　　次日，天刚亮，法利德别尔格就到了他的实验室，他仔细地检查实验时 用过的器皿，充满欢乐的法利德别尔格一边工作，一边记录。自言自语地说： “这真是一件了不起的发明啊！”　　从此，法利德别尔格集中全部精力，专心致志地研究这个课题，终于从 煤焦油中提出一种带甜味的物质——糖精。　　实验证明，糖精的甜度约为食糖的 500 倍。奋斗和苦战，终于给法利德 别尔格应有的报酬。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，在德国建立了世界上第一个糖精厂，开始了专业 的糖精生产。　　食用醋与醋酸　　“酸甜苦辣麻，唯有酸味最长久”。这话不假，说起醋，就会使人回忆 起一些美妙的享受。凉拌小菜中加醋拌和会使你食之有味，生津不止。烹制 鱼香肉丝、糖醋排骨，加上醋色香味俱增，令你食欲大振，胃口常开。一瓶 陈年老醋会使家庭的节日筵席增色不少。　　常言道，开门七件事，油盐柴米酱醋茶。可见醋与人们日常生活的关系 非同一般。而随着有机化学工业的发展，醋更成为人类发展须臾不离的重要 化工原料。下面让我们由古到今慢慢说来。　　醋在古代称醯（xī）酢（cù）或苦酒，都以“酒”旁，可见醋与酒有着不 解之缘。食醋作为调味品，始于何时，无从查考。但民间一直流传着“杜康造 酒儿造醋”之传说。相传杜康之子黑塔，率族移居江苏镇江一带，随后在江边 设了一家糟坊，引江水浸泡酒糟，时值暑伏，他恹恹入梦，醒来，按梦中所 记，过 21 天后揭盖，果然清气扑鼻，酸中带甜。黑塔就用“廿一日”加了一 个“西”字，称这种酸水为“醋”。这就是醋的来历。　　传统的发酵法酿醋一直沿用至今。其要点是将谷物蒸熟后，经酒曲糖化， 酒化后得到的含酒产物不蒸馏，再与麸皮、谷糠，醋酸酵母等混合后，保持在 40℃左右继续发酵，得到食用醋。淀粉酶（C H On + nH O ?淀?粉??酶? →nC H O6 10 5 2 6 12 6淀粉 葡萄糖C H O 酒化酶? →2C H OH + 2COC 2 H 5 OH + O2醋酸菌 40 ℃→CH 3COOH + H 2O醋酸　　食用醋除醋酸外（含 5％～6％）还含有少量乳酸、琥珀酸、氨基酸、酯 类和一定的糖分。　　几千年来，醋主要作为调味品。而它的多种功能使它成为人们的“生活 之友”。　　食醋的药用价值早在 1700 多年前就为人们所知。三国时代的名医华佗用 蒜泥和半碗醋治好一位过路的病人，催他吐出一条蛔虫，立解咽喉堵塞不能 吞食之苦。26 年前，当流行性感冒的病毒在全世界肆虐流行，致使数以千万 计的人卧床不起，一些照相行业的职工由于在底片、相片定影时使用冰醋酸 稀溶液，醋酸蒸气的消毒杀菌作用，使他们幸免传染，人们就此应用醋酸来 防止流行性感冒。有人取食盐 5 克用文火炒热，放进茶叶 15 克再炒至微枯， 加入 200 毫升水煮沸，所得滤汁加 10 毫升食醋后即成治疗小儿腹泻良药。食 醋在这里起收敛作用。据载，食醋还有助消化，防冻疮，消炎去肿，治牛皮癣等作用。　　醋酸用于有机合成，已有一百多年历史。1868 年，英国科学家帕金就用 醋酸酐和水杨醛合成香料香兰素。1890 年，德国化学家霍依曼用醋酸的衍生 物氯乙酸等为原料合成天然染料靛蓝。后又用醋酸酐和水杨酸合成了阿斯匹 林——一种居家旅游必备的良药。如今用于喷漆工业的香蕉水，就是醋酸与 醇酯化得到的乙酸异戊酯。　　电影是 19 世纪 90 年代由美国爱迪生和法国的卢米埃兄弟分别发明的。 当时放映电影最怕烧片失火，因为片基是用易燃的硝酸纤维素酯制成的。醋 酸纤维素酯不易燃烧，不易褪色，问世之后立即取代了硝酸纤维素酯，成为 照相底片、电影胶片的重要原料。　　醋酸是人们最早制取的有机酸，也是科学家第一个从单质出发制取出的 完全的有机合成化合物。1845 年继德国科学家维勒用无机化合物人工合成尿 素后，德国化学家柯尔柏利用木灰、硫磺、氯气和水为原料首次合成醋酸。 从而为有机合成化学的建立奠定了基础。　　工业用醋酸的生产也由最初的食醋蒸馏制取和分馏木材干馏液产物中醋 酸（一般为木材干量的 3％～7％）的方法发展为当前的两大制法。第一，乙烯氧化法：pdCl·CuC 22 12CH 2 ? CH 2 ? O 2 ?? ????? 2CH 3CHO2CH CHO + O（CH COO） Mn 2CH COOH3 2 3　　　　　　　　　　　　　　70-80 2-3第二，烷烃直接氧化法：2CH 3CHO ? 5O2 ?催?化?剂? 4CH 3COOH ? 2H 2 O加热、加压　　除上述两大合成方法外，科学家认为最有前途的制法应是甲醇和一氧化 碳直接合成醋酸CH3OH+CO→CH3COOH但这种方法由于一些主要技术问题尚未完全解决，故还处于探索之中。体育中的化学　　朋友们，你们是否知道在激动人心、令人赏心悦目的体育世界中，处处 充满着化学知识。　　几千年来，火炬一直是光明、勇敢和威力的象征。自第十一届奥运会以 来，历届开幕式都要举行颇为隆重的“火炬接力”。谁使火炬闪烁出耀眼光 芒？是易燃有机物。丁烷气和煤油都是常用的火炬燃料：2C4H10+13O2 点 燃 8CO2&#O丁烷 我国化学专家研制的式样新颖的轻型火炬，火苗高达一米左右，即使在睛朗的白天，二百米以外，仍然清晰可见，而且在大雨中也熊熊燃烧。它使 十一届北京亚运会增色不少。　　在激烈拼搏的足球赛中，我们常看到运动员摔倒在草坪上，这时队医急 忙跑上前，用一个小喷壶，哧！哧！在运动员受伤的部位喷了几下，然后反 复搓揉、按摩，不一会儿，受伤运动员竟又生龙活虎地冲向了球场。小壶里装的是什么灵丹妙药呢？这就是氯乙烷（CH3CH2Cl），一种无色、沸点只有13.1℃的易挥发有机物。我们知道，液体挥发时，将从周围吸收热量，所以 当把氯乙烷药液喷洒在运动员受伤部位时，由于它们迅速挥发而使皮肤表面 的温度骤然下降，知觉减退，从而起到镇痛和局部麻醉的独特作用。　　在体育场，围绕着翠绿色足球场的是一圈圈十分醒目的棕红色的田径跑 道。这种跑道是用最新合成材料——塑胶铺设的。俗称“塑胶跑道”。塑胶 跑道的构造，好像是一块正贴胶粒的海绵乒乓拍。跑道面上的橡胶颗粒好比 是胶粒，那塑胶面层就相当于海绵层，而跑道的地基就像球拍的木底板。这 种塑胶跑道为田径健儿创造佳绩，提供了良好的基础。　　不同的运动员对于运动鞋的材料也有不同的要求。为此，设计师采用了 最新的化学材料设计了各种性能的运动鞋，颇受运动员的青睐。篮球、排球 运动员需要有一定弹跳性的鞋，他们选用弹性十分好的顺丁橡胶作鞋底；足 球运动员要求鞋能适应快攻快停、坚实耐用的要求，便用强度十分高的聚氨 酯橡胶作底材，并安装上聚氨酯防滑钉；田径运动员要求鞋柔软而富有弹性， 又设计了高弹性的异戊橡胶鞋底，满足了运动员的要求。　　发令枪打响后为什么会产生白色烟幕呢？火药纸里的药粉含有氧化剂氯 酸钾和发烟剂红磷等物质。摩擦产生的高温使氯酸钾迅速发生分解反应：高温2KClO3温 2KCl+3O2↑产生的氧气马上与红磷发生剧烈的燃烧：4P+5O2Δ 2P2O5　　燃烧的产物是白色粉末五氧化二磷，在空气中极易吸水而形成酸雾，所 以计时员就在黑色的烟屏上看到了一股淡淡的白色烟雾。　　　　举重前，运动员把两手伸入盛有白色粉末“镁粉”的盆中，然后互相摩 擦掌心。这个助运动员一臂之力的“镁粉”真是金属镁吗？镁粉具有银白色 的光泽，这种白色粉末真正的身分是碳酸镁（MgCO3）。MgCO3 具有良好的吸湿性，能加大手掌心与器械之间的摩擦系数，从而使运动员能紧紧握住杠铃， 创造优异成绩。　　宏伟壮观的体育馆用茶色玻璃装饰后，美观大方，给人以一种文静高雅 的印象。茶色玻璃是一种能吸收红外线的吸热、隔热玻璃，其中含有微量的 铁、钴、硒等氧化物，它透过的红外线只有普通玻璃的 1／4。用它装饰体育 建筑，不仅内部光线柔和，而且有防眩、隔热的效果。无怪乎大热天走进体 育馆，顿时会感到优雅凉爽。　　化学为体育锦上添花，为体育立下了汗马功劳，在广阔的体育世界中真 是无处无化学！你看：冲浪运动用的帆板是泡沫塑料制成；保龄球是用硬胶 与塑料混合压制而成的；五光十色的飞碟盘是用塑料制作的；化学家发明的 一种化学涂料，擦在游泳运动员身上，可使游速每秒 2 米的情况下，减小水 的阻力 10％；一种由超细尼龙纤维和聚氨纤维组成的游泳衣，可使运动员游 得更快??然而，化学物质的滥用也给纯洁的体育世界带来了灾难。 曾记否，在第二十四届汉城奥运会上，加拿大短跑名将本·约翰逊以 9秒 79 的百米成绩战胜美国短跑名将刘易斯，并刷新了自己保持的男子 100 米世界纪录的时候，整个体育场都沸腾了，人们像欢迎英雄一样激动地呼喊 着他的名字，向他欢呼、致敬。但是，几天以后，奥运会组委会却公布了一 个令人震惊的消息：约翰逊在比赛中服用了违禁药物，他所创造的新世界纪 录被取消，并收回金牌。约翰逊用不正当的手段欺骗了国际舆论，玷污了奥 林匹克精神，他受到了谴责和惩罚。　　违禁化合物多数是有机化合物，其组成复杂、种类繁多。目前国际奥委 会规定的违禁药物有五大类 99 种。它们是：合成类固醇、麻醉剂、兴奋剂、 β阻断剂和利尿剂。70％的运动员服用的兴奋剂是合成类固醇。　　服用了类固醇能增长肌肉、增强耐力，适应大运动量训练和加速训练后 的恢复，在比赛中取得较好成绩。但此类药物对身体的危害性很大，不但损 伤肝脏，还是肝癌的诱因，而且可以使泌尿系统发生癌变，并给心脏、血管 带来危害。为维护奥林匹克原则、维护运动员的身体健康，1968 年，奥委会 公布并完全禁止运动员服用违禁药物。　　人工降雨　　俗话说：“天有不测风云”。然而，随着科学技术的不断发展，这种观 点已成为过去。几千年来人类“布云行雨”的愿望，如今已成为现实。而首 次实现人工降雨的科学家，就是杰出的美国物理化学家欧文·朗缪尔。　　欧文·朗缪尔，1881 年 1 月 31 日生于美国纽约市布鲁克林。朗缪尔从 小对自然科学和应用技术极感兴趣。他年轻时就有一个伟大的理想：实现人 工降雨，使人类摆脱靠天吃饭的命运。　　朗缪尔十分理解干旱季节时农民盼雨的心情。面对农民求雨的目光，面 对茫茫无际的蓝天，作为一名科学家他进行了理智而科学的探索。他经过深 入地研究，终于搞清了其中的奥秘。　　原来，地面上的水蒸气上升遇冷凝聚成团便是“云”。云中的微小冰点 直径只有 0.01 毫米左右，能长时间地悬浮在空中，当它们遇到某些杂质粒子（称冰核）便可形成小冰晶，而一旦出现冰晶，水汽就会在冰晶表面迅速凝 结，使小冰晶长成雪花，许多雪花粘在一起成为雪片，当雪片大到足够重时 就从高空滚落下来，这就是降雪。若雪片在下落过程中碰撞云滴，云滴凝结 在雪片上，便形成不透明的冰球称为雹。如果雪片下落到温度高于 0℃的暖 区就融化为水滴，下起雨来。　　但是，有云未必就下雨。这是因为云中冰核并不充沛，冰晶的数目太少 了。　　当时，在人们中流行着一种观点：雨点是以尘埃的微粒为“冰晶”，若 要下雨，空气中除有水蒸气外还必须有尘埃微粒。这种流行观点严重地束缚 着人们对人工降雨的实验与研究。因为要在阴云密布的天气里扬起满天灰尘 谈何容易。　　朗缪尔是个治学严谨、注重实践的科学家。他当时是纽约州斯克内克塔 迪通用电气公司研究实验室的副主任。在他的实验室里保存有人造云，这就 是充满在电冰箱里的水蒸气。朗缪尔想方设法，使冰箱中水蒸气与下雨前大 气中水蒸气情况相同。他还不停地调整温度，加进各种尘埃进行实验。　　1946 年 7 月中的一天，骄阳当空，酷热难熬。朗缪尔正紧张地进行实验， 忽然电冰箱不知因何处设备故障而停止制冷，冰箱内温度降不下去。他决定 采用干冰降温。固态二氧化碳气化热很大，在-60℃时为 87.2 卡／克。常压 下能急剧转化为气体，吸收环境热量而制冷，可使周围温度降到-78℃左右。 当他刚把一些干冰放进冰箱的冰室中，一幅奇妙无比的图景出现了：小冰粒 在冰室内飞舞盘旋，霏霏雪花从上落下，整个冰室内寒气逼人，人工云变成 了冰和雪。　　朗缪尔分析这一现象认识到：尘埃对降雨并非绝对必要，干冰具有独特 的凝聚水蒸气的作用，即作为“种子”的云中冰晶或冰核。温度降低也是使 水蒸气变为雨的重要因素之一，他不断调整加入干冰的量和改变温度，发现只要温度降到零下 40℃以下，人工降雨就有成功的可能。朗缪尔发明的干冰 布云法是人工降雨研究中的一个突破性的发现，它摆脱了旧观念的束缚。有 趣的是，这个突破性的发明，是于炎热的夏天中在电冰箱内取得的。　　朗缪尔决心将干冰布云法实施于人工降雨的实践。1946 年时他虽已是 66 岁的老人，但他仍像年轻人一样燃烧着探索自然奥秘的热情。1946 年的一 天，在朗缪尔的指挥下，一架飞机腾空而起飞行在云海上空。试验人员将 207 千克干冰撒入云海，就像农民将种子播下麦田。30 分钟以后，狂风骤起，倾 盆大雨洒向大地。第一次人工降雨试验获得成功。　　朗缪尔开创了人工降雨的新时代。根据过冷云层冰晶成核作用的理论， 科学家们又发现可以用碘化银（AgI）等作为“种子”，进行人工降雨。而且 从效果看，碘化银比干冰更好。碘化银可以在地上撒播，利用气流上升的作 用，飘浮到空中的云层里，比干冰降雨更简便易行。　　“人工降雨”行动在战争中作为一种新式的“气象武器”屡见不鲜。美 越战争时期，由柬埔寨通往越南的“胡志明小道”车水马龙，国外支援越南 人民抗击美帝侵略者的作战物资，靠这条唯一的通道源源不断地送往前线。 但那里常常出现暴雨，特大洪水，冲断桥梁，毁坏堤坝，大批运输车辆挣扎 在泥泞的山路上，交通受到了很大的影响，其破坏程度不亚于轰炸。开始越 方对这种突如其来的暴雨茫然无知，后来，经多方侦查才知道，这是由美国 总统约翰逊亲自批准并实施了 6 年之久的秘密气象行动，即美国在那条路上 空进行了“人工降雨”行动。　　“天有可测风云”其含义不仅在于“人工降雨”，它还启发人们能合理 地进行人工控制天气。朗缪尔对此也作了研究，他希望在暴风雨来临之前， 运用人工控制的方法，将它消灭在萌芽状态。这一设想不仅合理而且可行， 现在已得到了广泛应用。　　变幻的色彩　　我国是世界文明古国之一。绘画颜料的使用也有悠久的历史。从河南省 渑池县仰韶村发掘的著名彩陶中，就绘有红黑相间的彩色图案，证明我们的 祖先在五千多年以前就已经懂得用彩色颜料绘画了。经考证，当时使用的那种黑色颜料是炭粉，红色颜料是赤铁矿（主要成分是 Fe2O3），古人把它称之为“红赭石”。 后来人们在自然界里又发现了一种红色颜料——朱砂，它比红赭石的颜色更鲜艳。朱砂的化学成分是硫化汞（HgS）。由于它色彩绚丽，经久不变， 所以一直倍受画家珍重。在书画上盖的印章，所用的印泥也是用朱砂做的。 古老的字画，由于年代久远，其画纸已变色泛黄，但是那上面的印章却仍是 红艳艳的。　　我国著名的敦煌壁画上那婆娑起舞的飞天，堪称世界艺术珍品。但是， 那些仙女的面庞和肌肤大都是灰黑色，这真是怪事！　　原来，这些画面上的灰黑色物质是硫化铅（PbS）。可当初涂上去的并不 是硫化铅，而是一种有名的白色颜料——铅白，即碱式碳酸铅。它有很强的 覆盖力，涂抹之处，真可谓白得耀眼，由于长期受空气中微量硫化氢气体的 腐蚀（煤燃烧、动植物腐烂时都有硫化氢产生），由白色渐渐变成灰黑色。2PbCO3·Pb（OH）2+3H2S=3PbS&#&#O（白色） （黑色） 博物馆里，陈列的油画，时间久了，白色画面渐渐变得黯然无光，也是同样的道理，遇到这种情况，不要着急，请你取一块软布，蘸上双氧水，在 画面上轻轻擦拭，就可以使画面旧貌换新颜，恢复青春。因为具有强氧化性 的双氧水能把黑色的硫化铅氧化成为白色的硫酸铅。PbS+4H2O2 PbSO4&#O（黑色） （白色） 不过，为了保持古代文物的原貌，我们一般不这样做。　　同样的现象也发生的在欧洲的美术馆中，意大利的博物馆里，珍藏着许 多文艺复兴时期的名画，参观者惊奇地发现，有的画面上的天空不是通常见 到的蔚蓝色，而是翠绿色。　　原来，古代画家所使用的蓝色颜料是一种叫“铜蓝”的矿石，它的化学 成分是硫化铜（CuS）和硫化亚铜（Cu2S），这两种硫化物的性质不稳定，在 空气中的二氧化碳和水蒸气作用下，日久天长，能慢慢变成绿色的碱式碳酸铜（CuCO3·Ca（OH）2），于是“蓝色天空”就渐渐变成了“绿色天空”。　　更奇怪的一幅画是艺术大师米开朗琪罗花数年精心创作的巨幅壁画《创 世纪》。就在这组奇珍异宝般的壁画中，有一幅除了和其它壁画一样，具有 无穷艺术魅力以外，还有一种“特异功能”：它能相当准确地预示天气的变 化。当地人发现，若壁画中人物服饰处的淡红色逐渐隐退并转变成艳丽的蓝　　色，那么，即使当时云雾缭绕、阴云密布，出门时也大可放心地不带雨具； 反之，若壁画人物服饰处的蓝色变成淡红色时，则预示着天可能要下雨了。 这幅壁画为什么会预报天气呢？化学家找到了问题的答案，原来，在米 开朗琪罗所用的颜料之中，偶然混进二氯化钴。含有结晶水的二氯化钴显红 色，而无水二氯化钴则显蓝色。每当天将下雨的时候，空气中湿度上升，画 中蓝色的无水氯化钴便吸收水分，形成淡红色的水合二氯化钴，而颜料中水 合二氯化钴里的结晶水逐渐蒸发掉，恢复蓝色，则是空气干燥，天将放睛的明证。 干燥或加热CoCl2·6H2OCoCl2+6H2O 淡红色 蓝色　　英国的一位建筑师在给外墙面粉刷的水泥中加了一些二氯化钴，别出心 裁地将变色原理和色彩原理结合，创作了一幅“季节”随天气变化的风景画。 每当秋高气爽时，天气干燥，二氯化钴水合物就失去了水分，由红转蓝，蓝 色与水彩颜料里的黄色互补成为绿色，为人们献出已经逝去的盎然春色。而 当春夏季节来临时，湿度较大，二氯化钴又吸收水分，由蓝色转变成红色， 红色与黄色融为一体，风景画又为人们带来象征丰收的秋天特有的一片橙色。颜色的应用多彩的生活　　为什么天空是蓝色的？为什么树是绿色的？我们生活在五彩缤纷的大自 然中，颜色是组成大自然很重要的一部分。颜色不但影响到几乎所有动物的 生活，而且对人类生活也有很大影响。可以设想一下，如果周围只有单调的 颜色，那么你一定会感到阴郁、烦闷，毫无生机。各种各样的颜色使我们周 围的一切变得绚丽多彩，给人以美的享受。　　那么到底什么是颜色呢？颜色实际是由射入我们眼睛不同波长的光刺激 视网膜细胞而给予我们神经的最终感觉，人可以看见的光波波长是从 400～700 毫微米范围。视网膜中有一种圆锥细胞，它含有三种基本色素——红、 绿、蓝。不同波长的光可以把这些色素激活，从而引起神经兴奋而使我们感 觉到这些颜色。400～500 毫微米波长的光可以激活蓝色素，产生蓝色的感 觉；500～600 毫微米的光波可激活绿色素，产生绿色的感觉；600～700 毫米 的光波则激活红色素，产生红色的感觉。其他各种颜色不过是由这三种基本 颜色混合的结果。3 种颜色全混合则组成白色，3 种颜色全被吸收则是黑色。　　辨色本领并不局限于人。许多鱼、两栖类、爬行动物、鸟类甚至昆虫都 具有分辨颜色的本领，只是它们的视觉范围通常与人不同而已。只有猿、猴 等少数动物的视觉范围和人一样。生物界中的保护色　　动物常运用颜色来达到它们自己的目的，其中最突出的例子是动物的保 护色。动物常用与周围环境相似的颜色来隐蔽自己，免于被敌害发现。在树 林中生活的动物常可以随季节以及周围植物颜色的变化而改变自己皮毛的颜 色。　　英国有一种胡椒蛾就是适应环境，选择保护色的一个例子。我们收集到 这种蛾的标本，在普通光照条件下是黑色的。因为当 19 世纪英国工业开始发 展起来时，烧的燃料是以煤为主，习惯于生活在住宅区的树丛中的这种蛾， 就要借助于黑色，来使自己隐身于周围的煤烟气氛中。在这种黑色的背景下， 那些浅色的蛾很容易被鸟类发现而捕食掉。现在，英国工业区中近 90％的蛾 都是深颜色的。近年来，随着环境污染被有效地控制，现在浅色的蛾又飞回 来了。　　然而，自然界中还有许多动物是浅色甚至是色泽鲜艳的。这些鲜艳的颜 色有一个目的就是恐吓其他动物。有毒的或肉味难吃的动物常用浅色或鲜艳 的颜色加上易于辨别的图形标记，用以警告那些食肉的动物，不要吃它们。食肉动物则根据这些颜色避开它们，所以颜色对二者均有利。 在许多动物寻求配偶时，颜色也起着极其重要的作用。颜色常常是起着恐吓敌害又能吸引配偶的双重作用。如雄的知更鸟和孔雀就用其羽毛美丽的 颜色吸引雌鸟。这里应该指出，在人类流传的童话传说中以及舞台上，常用 美丽的孔雀或其它色泽美丽的动物代表漂亮的姑娘，而大自然中往往情况相 反，雄性动物一般都是美丽动人的，而雌性动物却常常显得丑陋不堪。　　颜色加上图案的伪装就更有效了。其中以各种蝴蝶最为突出。有的蝴蝶 翅膀上长着大眼睛一样的花纹。当它展翅飞翔时，使那些鸟或其他食肉动物 看见后心惊胆战。一些热带鱼也用鲜艳的颜色来吓唬鲨鱼之类的“海上霸 王”。浅黄色的枯叶蝶双翅合起时很像一张干枯的叶子，很能迷惑住它的敌 害。总之，动物正是在进化过程中利用颜色来适应环境而生存下来的。人类与色彩　　人类运用颜色的历史可追溯到 15 万到 20 万年前，当时原始人用红色或 黄色的粘土涂抹身体，来吓唬野兽和向同伴显示自己的美丽。原始人也用烧 骨头和牙齿来制造黑色的颜料，或用矿石来制造其他颜色的无机颜料。常用 的是铁矿石、铜矿石和铅矿石，有机颜料则来源于动、植物。从白垩和石灰 中得到白色，红色取自茜草的根和某些雌性干昆虫的身体（鲜红、胭脂红）， 有时也用硫化汞。蓝色来自铜矿和植物靛草。通常将这些作为颜料的物质浸 洗并晒干后混入油中，用于涂漆、陶工或纺织。　　有一种叫泰尔红紫的颜料，在西方风行一时。这种漂亮的红紫色与靛蓝 关系密切。它是由东地中海中一些软体动物的氧化分泌物制备的。据报道说， 一（28.4 克）这种染料需要 24 万个海洋动物作原料。总之，这种颜料是 十分昂贵的，每约要 7500 美元。所以，人们常把这种颜料与高贵联系在 一起。因此，在英语中有一句“出身红紫”（born to the purple）来表示 “出身高贵”。妒忌多疑的罗马统治者为了维护这种显示高贵的颜色甚至宣 布了这样一条残酷的法令：“宫廷以外的任何人如果穿紫色长袍就要处以死 刑。”这种颜料为建立腓尼基的古代贸易中心立下了不朽的功勋。　　在古代，连颜色都带上一定的迷信和宗教色彩，古希腊人就用颜色来表 示他们所认为的四种基本元素：土（用蓝色代表）、水（用绿色代表）、火（用红色表示）和气（用黄色代表）。而纹章学（Heraldry）12 世纪创立于 德国，随后传到英国，它就用颜色作为特定的标志：金黄色代表名誉，红色 代表勇气，蓝色代表忠孝。今天在西方的大学还用不同颜色披肩的长袍代表 着一个人特定的学术地位。中国古代皇帝则以明黄色来代表他们至高无上的 权力。　　近代科学研究告诉我们，颜色对人会产生一定的心理作用：白色的清静， 黑色的寂静，红色的热情，绿色的凉爽。而且颜色还能给人以味道的感觉。人总是觉得黄色的甜，绿色的酸，茶色的苦，红色的咸。人们甚至利用颜色 的这种作用来给人治病：淡蓝色的环境对高烧病人有退烧作用，紫色的环境 可使孕妇感到安慰，赭石色的环境有助于低血压患者提高血压；而蓝色和白 色的环境则可使高血压患者降低血压：黄色和红色的环境能促进血液循环。 病人如果住在以绿色、淡蓝色或米黄色为主的房间里，就可以更快地恢复健 康。红色可使人脉搏跳动加快，蓝色则使人脉搏跳动变慢。蓝色或绿色的食 物和环境会使人的食欲减退，而黄色或橙色则可以增加食欲。根据以上的特 点，人们可以在不同的环境粉刷不同的颜色，使人处在这种环境中感到更舒 适。　　第一个制成合成染料的人是英国人威廉·亨利·柏金（William Henry Perkin）。他在 1856 年或更早些时候就提出制造合成染料的想法，而那时还 是天然的茜素和靛蓝统治市场。这些颜料需要大量的天然植物制取，已远远 不能满足当时工业发展的需求了。年仅 18 岁的柏金在自己后院的小屋里试图 合成奎宁，当他将硫酸苯胺与重铬酸盐混合时得到一种红紫色的产物——苯 胺紫。实际上，这种染料是一些结构相似的化合物。从此以后合成染料得到 迅速发展，其中最主要的是苦味酸、品红、玫红酸。今天，合成染料已成为 一种重要的化工产品被广泛地应用于纺织、造纸、肥皂及去污剂和塑料工业。 颜色使我们周围的世界变得绚丽多姿，使我们的生活丰富多采。当我们 懂得颜色形成的原理及如何合成各种染料、颜料后，就更可以有意识地美化 我们的环境，生产出更多品质优异色泽鲜艳的染料，使我们工作效率更高，生活更加舒适，精神更加愉快。特殊的化学感觉器官——嗅觉生物界中的嗅觉　　20 多年前在美国的加利福尼亚州发生了一件怪事：在一个放养鱼苗的鱼 栏中，居然发现了一条长 35 分米，重达 0.5 千克的鲑鱼。这些鱼通常是生活 在太平洋深处的冷水中。令人吃惊的是这个鱼栏与外部水域相通的只有一条 迷宫似的出水管，中间还有 75 厘米高的栏栅和铁丝网。人们简直无法想象这 位不屈不挠的“勇士”是怎样历尽艰险穿越所有障碍物而到达这里的。为了 表彰它的光辉业绩，人们在鱼池边树起一个 5 吨重的红木雕像供后世瞻仰。 究竟是什么东西为它这次长途曲折的旅行导航的呢？人们认真地研究了鲑鱼 回游的习性后，知道年幼的鲑鱼生活在溪流中，每条溪流流经地区的地质环 境不同，溪流中的水生植物及岸边傍水而生长的植物也不一样，从而使每条 溪流的气味也不同。这些气味穿过鱼的鼻孔，在它头部的嗅球处留下强烈的 记号，使它经久不衰。所以生活在深海的成年鲑鱼，依然凭借这种记忆力劈 波斩浪不辞辛苦地回到自己的故乡。　　鲶鱼是个嗅觉灵敏的瞎子。长期在浊水中的生活，使它近乎双目失明， 但它却可凭借嗅觉毫不困难地为自己找寻食物。鲶鱼的嗅觉还控制着它的群 居生活，它可以通过嗅觉来判断对方的身份、年龄、性别和种类。由于嗅觉 的作用，常常可以看到大量鲶鱼拥挤在一个有限的区域内而不致互相发生争 斗。　　和鱼一样，昆虫、爬行动物乃至高级的哺乳动物在它们周围的许多信息 中主要是依靠嗅觉，有时气味还被动物用作通讯的手段。因而对于许多动物 来说，嗅觉是它们生活的钥匙。　　爬行动物中有一种盲蛇，它就能根据蚂蚁留下的气味追踪到蚁穴去猎取 蚂蚁。同时它自己也分泌一种有气味的物质，这种气味有几个作用：对付可 能对它进攻的工蚁；告诫其他食虫的蛇，这里蚁穴已归我所有，不要再来抢 食；还可以凭这种气味找到自己的同伴。　　哺乳动物的嗅觉也很敏感。许多动物是依赖气味来寻找食物，或用嗅觉 来发现敌兽，及时逃避开的。特别是那些素食动物，视力一般都不太好。所 以在寻找食物和预防敌兽方面更依赖它们敏锐的嗅觉了。有的哺乳动物像盲 蛇一样在自己生活区域的灌木、草丛上留下特殊气味作为记号，这等于向同 种动物发布告示：此地已被占领。从而避免了争夺地盘的格斗。这些气味通 常是动物的尿或动物的内分泌腺发出来的。例如羚鹿、麝和就有这种特殊 的分泌腺。　　狗的嗅觉是异常惊人的。据研究，牧羊狗鼻腔中有 2200 万个嗅觉细胞， 覆盖面积达 120 厘米 2，而人的鼻腔中只有 50 万个嗅觉细胞，覆盖面积只有　　6.25 厘米 2。难怪比起狗的嗅本领来，人是望尘莫及的。所以人们很早就懂 得训练狗来侦察罪犯的行迹。狗能在案情发生几小时后，凭借罪犯留下的气 味追踪几公里甚至几十公里把他捉住。　　昆虫这些低等动物就更强烈地依赖化学信息而生存了。例如，当一些昆 虫受到外来者威胁或进攻时，它可以施放一种化学物质来报警，用以通知巢 穴里的同伴们警戒，并召集它们来进行自卫。这些化学物质是易于挥发的。 昆虫的死亡也是用化学物质的气味来通知的：死蚂蚁的尸体分解时，放出一 种特殊的物质，可以被其它蚂蚁分辨出来。　　昆虫有一种性诱素的作用更加神奇。例如，蜂王分泌一种性诱素：9-酮 基α-壬烯双酸（或称 9-氧代 2- + -碳烯二酸）。它的气味可以阻止普通的 工蜂发育成蜂王。在白蚁群中的蚁王也可以分泌出一些类似的物质，阻碍工 蚁发育成蚁王。昆虫的性欲行为更深受性诱素影响。雄蛾对雌蛾性感觉的灵 敏程度是惊人的：它可以发现 2 千米外的雌蛾。这样高的灵敏度是人类的各 种分析仪器无法达到的。　　对于最高级的生物——人来说，似乎嗅觉显得不如低级动物那么重要。 嗅觉的灵敏程度也远远比不上一些较低级的动物。但是比起其它感觉器官的 灵敏程度来说，嗅觉还是首屈一指的。人们可以在空气中嗅出浓度只有 1-10-7ppm（百万分之一为 1ppm）的某些气味。这么微量的物质是“明察秋毫” 的眼睛根本无法看见的。所以，许多微量物质看不见摸不着，但我们却可以 凭嗅觉来发现它们的存在。有些狩猎民族，如南非的布须人和澳大利亚的土 著人还是用他们敏锐的嗅觉去发现和追踪野兽。　　人体的分泌物中也含有各种化学物质，能引起动物或人的嗅觉。人汗中 主要的气味是丁酸（CH3-CH2-CH2-COOH），如果出汗时有 1％的丁酸渗入鞋底的话，每个脚印就至少能留下 2×1011 个丁酸的分子。这些分子是人嗅觉最 低限度的 100 倍，本来人应该可以嗅出，只是由于习惯而使嗅觉这种丁酸的 效率降低的缘故，大多数人都闻不出人汗的气味。另外，由于人们生活习惯、 年龄、性别、饮食、生活环境及新陈代谢功能等方面的差异，分泌出各种化 学物质的成分也不一样。嗅觉敏锐的狗就能将每个人不同的气味区别开来， 分清哪个是它的主人，哪个是要追捕的罪犯。而人汗中的甾族类激素、赖氨 酸和乳酸等物质挥发的气味则吸引了蚊子。有的医生还可以根据某些气味与 疾病的联系去嗅味辨病。例如：分辨出苹果的香味是糖尿病酸中毒患者的特 征；身上发出新鲜烘黑面包的酵母气味的人则表明患伤寒病；神经分裂症患 者在他病危期常发出一种强烈的人体香味，精神病理学家就将这种气味作为 判断患者病情的依据。嗅觉的特点早在两千多年前，人们就已经开始研究嗅觉的语言了。古罗马的哲学家留克利希阿斯（Lucre tius）就提出好闻的气味是平滑的、圆的“原子”产 生的结果，而“粗糙”气味则是由“生刺”的原子引起。两千年来这种看法 没有根本的改变。1756 年著名的瑞典分类学家林奈（Linnaeus）提出 7 个基 本气味级，以后人们又提出更多的分类级别。阿莫（Amoore）收集了包括人 所不能嗅出的气味在内的许多气味的各种数据，将它们分成 62 种化学类别。 他认为这样分类是多余的。对于人来说，原始气味只有 20－30 种。目前被大 多数人所接受的理论恐怕是由美国农业部西部区域研究实验室提出的立体化 学理论。这个理论指出感受器官与气体分子的形状和体积是基本适应的，即 只有当一定几何形状的气体分子适合感受器官的特殊形状时，才能引起嗅 觉。就像一种塞子只能塞紧一种口径的瓶子一样。按这个理论每个感受器官 必须与一种原始气味相适应，这显然是不可能的。因而尽管这个理论能解释 许多现象，但也还是受到人们的怀疑。　　研究人员发现，嗅觉比味觉在感觉上和分辨力上都要灵敏。因为动物常 把气味作为早期警戒的讯息，所以对它特别敏感。做化学实验的人能嗅出一 定物质的气味，哪怕这种气体只有 10-14 克也可以嗅出，这比实验室的仪器所 能检出的极限还低得多。　　现在人们普遍认为，一种物质要具有气味，就必须具备两个条件：第一， 这种物质是挥发性的，可将它的分子释放到空气中。第二，它必须微溶于水， 这样它才能穿过覆盖在嗅觉感受器官上的粘膜。有人还提出这些物质也必须 溶于类脂化合物，这样它才能通过感受器官的类脂细胞膜。我们通常能闻到的各种气味，如臭蛋的硫化氢（H2S）、氨水气味（NH3·H2O）以及各种水果的香味——香蕉味的乙酸正丁酯（CH3COOC4H9）梨香味的乙酸异戊酯（CH3COOC5-H11）；菠萝香味的丁酸甲脂（CH3H7COOCH3）；橙香味的乙酸正辛酯CH3COOC8H17）；苹果香味的异戊酸异戊酯（C4H9COOC5H11）等都具有上述两个特点。根据前面的立体化学理论我们知道物质的气味不但取决于这些 物质的化学成分，而且与它的立体结构有关。此外，气味的浓度对气味也有 影响，如粪臭素浓的时候是使人作呕的恶臭味，极稀时就变成令人愉快的气 味了。　　嗅觉系统一个突出的特点是，它的感觉细胞直接与脑连接，实际上可以 把它看作是一种特殊的神经细胞。而其它的感觉系统，包括味觉在内，则要 通过中间介质才能到达中枢神经系统。另外一个有趣的事实是，大脑皮层可 提供较高级的思维能力和记忆力，而脑垂体则可以被看作从原始大脑的嗅觉 器官进化而成的。因此，气味实际上有时也能引起一些记忆。　　在陆地上的动物，味觉与嗅觉的差异是很大的。气味是扩散在空气中， 味道则存在于溶液中。水栖动物的差异就不大了，因为化学刺激物都溶于溶 液中。嗅觉的应用人类早就开始生产各种产品刺激人的嗅觉了。尽管生物进化到人类这个高级阶段，有了语言，思维已无须借助嗅觉去传递。但几千年前在古代中国， 人们烧的香和洒衣服的香料恐怕是人类最早生产的用以刺激嗅觉的芳香物 质。在希腊和古罗马也广泛地使用香水。圣经中的贤人常带着黄金、福兰克 香料（蓝丹）和没药，后两者是用作香料的树胶。当十字军从阿拉伯世界带 香料回欧洲时，欧洲才第一次学会制香料。　　随着生产的发展，人们对香料的需求成倍增长。19 世纪末合成香料投产 后，香料的产量和品种就不断增加。最初香料用花或植物的其它部分加工而 得到香精油。加工的方法可以用蒸气蒸馏或用苯、乙酵等挥发性溶剂及油脂 来萃取；或用压榨的方法榨取。因为香精油在植物中含量很少，所以产量很 低。每吨玫瑰花大约只能生产 1kg 玫瑰油。香精油的主要成分是萜烯。松节 油中含有大量的萜烯，所以，松节油是香料生产的主要原料。如其中的牛 儿醇就有玫瑰香味。也有的香料是取自一些动物的分泌腺，如取自加拿大海 獭的海狸香，取自美洲香猫的香猫酮，取自麝香鹿的麝香酮。龙涎香则是鲸 鱼（抹香鲸）分泌的一种蜡状高级香料。香水通常就是用香精油、动物香料 和化学添加剂混合在醇中调制而成。应该指出混合成的香水化学性质必须稳 定，但也不能过于稳定。而且对普通人来说，气味及对皮肤的酸碱度都要适 中。手艺高超嗅觉敏锐的专家可以将各种香料调剂成令人陶醉的高质量香 精。这些专家在调剂香料时全凭他们多年的实践经验和非凡的嗅觉。所以， 嗅觉迟钝的人是不能担负这项工作的。　　除了香水之外，大量的商品也用香料处理成令人愉快的气味，如刮脸膏、 化妆品就属这类。而尿布、卫生纸、香纸手帕等则处理成不太明显的香味。 甚至在洗碗水、洗手肥皂、家用清洁剂、洗涤剂中人们也常加入松木或柠檬 的香味。　　自然界中还有一些难闻的气味。腐烂肉的污秽气味和粪便散发的气味主 要是由于有腐胺（H2N-（CH2）4－NH21，4-二胺基丁烷），尸胺（H2N-（CH2）5-NH21，5-二胺基戊烷）和粪臭素这些化合物的缘故。这些物质是组成蛋白质的氨基酸分解的产物。这些奇臭异常的气味也是有用的。它可以帮助我们 识别腐败变质的食物，还可以将这些气体加进无嗅的天然气中，使我们很方 便地检出天然气管道的泄漏。　　在日常生活中我们总是讨厌那些难闻的气味。那怎样才能抵御这些气 味，不让它们刺激我们的嗅觉器官呢？一种方法是用表面吸附剂或化学反应 的方法来清除恶臭气味的分子；另一种方法则是用较强烈的香味去掩盖难闻 的气味；第三种方法则是减弱或麻醉嗅觉神经末梢，这时臭味虽然还存在， 但却不至于引起嗅觉神经的反应了。　　近年来，嗅觉的研究和应用最重要的恐怕应该算是对昆虫性诱素的研究 了。前面已经谈到昆虫的生活依赖它们敏锐的嗅觉，只要极微量的性诱素就　　可以对昆虫发生作用。昆虫体内所含的性诱素的量是很少很少的，因而要将 它们分离出来并且弄清它们的结构和特性就是一件极其困难的工作了。但人 们考虑到昆虫对庄稼及其它农作物带来的灾害所造成的巨大经济损失，以及 人工控制一些有益昆虫的行为可能给人类带来的经济效益，使科学家克服种 种困难来从事性诱素的研究工作。1959 年，人类第一次分离并鉴定出昆虫性 诱素一蚕蛾性引诱剂。这项工作是由一组德国工人花了几年时间，剪裁了 50 万只以上未交配的雌蛾腹尖而获得的。这次得到纯的性诱素产物还不到百分之一克，命名作蚕醇[H3C-CH2-CH2-CH=CH-（CH2）8-CH2OH]。有的性引诱剂，如吉卜赛蛾的性引诱剂，已被人工合成，并作为一种新型杀虫剂而被广泛地 使用。这些引诱剂只需施用极小量，就可以把几千米外的大量公蛾引诱来， 然后用药物将它们杀死。也可以施放浓度较高的引诱剂使公蛾迷乱，阻止它 们交配，使这些害虫断子绝孙。由于这种杀虫剂用药量很少，很经济，而且 不会造成环境污染，所以已越来越引起人们广泛的重视。　　经过对这些性诱素的深入研究，发现昆虫使用性诱素是有很高特异性 的。所谓特异性，就是我们常说的：“一把钥匙开一把锁”，每种性诱素只 对某种昆虫的某个行为起作用，这样在自然界中才能减少混乱。蚕醇是雌蛾 施放来引诱公蛾的；庚酮则是蚂蚁施放出来向伙伴们报警的。人们已研究用 它驱避蚊、蚁对人畜的侵扰。昆虫用于警戒的性诱素分子一般都比较小，这 样它才能很快挥发，迅速见效，而且无须较高的种类特异性。所以，有些驱 避蚊、蝇的药物也可以赶走蚂蚁。　　现在我们对嗅觉的研究才迈出第一步，或者说我们才掌握“鼻子语言” 的几个单词，所以对这种语言所表达的意思我们还不能确切地了解。随着科 学技术的发展和我们不懈地努力，总有一天会彻底揭开嗅觉之谜。　　肥皂与合成洗涤剂　　人们为了整洁、美观就要经常将衣服、被褥及日用餐具、茶具进行洗涤。 因此，肥皂和各种各样的洗涤剂就和我们结下了不解之缘。　　肥皂的发明要比洗涤剂早得多，据说早在三千多年前，罗马城外的圣波 山上，就被人们无意中制造出来了。在这座圣山上，人们燃烧贡品时，油脂 顺势滴落到草木灰上成为最原始的肥皂，这些肥皂渗入到周围的粘土中。人 们发现，当他们坐在这些粘土上，衣服沾上了粘土后反而比以前更容易洗干 净。人们开始奉为圣土，后来才知道这是人们无意中的劳动收获。　　公元 70 年，罗马的学者蒲林尼（Pliny）描述了用山羊油脂和柴灰制造 肥皂的过程。在这个过程中要加入另一种东西——海盐。它能使肥皂浮在混 合液上面，这就是我们今天所说的盐析作用。这个记载恐怕是对肥皂工业最 早的描述了。由于当时产量很低，因而只能供有钱人使用，是污秽者的奢侈 品。1791 年法国化学家尼考尔斯·菜布兰兹（NicolasLeblanc）用氯化钠水 溶液电解制得氢氧化钠，反应方程式是：2NaCl + 2H O ?电??解? 2NaOH + H ↑（气） + Cl ↑（气），　　从此以后，肥皂才成为平民百姓都用得上的东西。然而，并非每个人都 知道肥皂是什么东西。从
年柴夫卢尔（ME Chevrenl）对肥皂产 品进行研究后，令人满意地解释了什么是肥皂以及制造肥皂的化学反应。随 着科学家弄清肥皂去污原理之后，各式各样的合成洗涤剂也就应运而生了。化学性质　　肥皂实际上是长链有机羧酸的钠、钾或三乙醇胺[N（CH2CH2OH）3]的盐。 其它羧酸的这些盐也是工业肥皂，但它们没有去污、清洁作用。因为三乙醇 胺的盐可溶解于有机溶剂，可以作干洗剂。制造肥皂的方程式是：上面的反应就可以解释古罗马人制造肥皂的过程。作祭品的动物脂肪中 含有甘油三酸酯，柴灰的水解物中含有氢氧化钾或氢氧化钠，当它们一起被 加热时脂肪就被分解生成少量的甘油和肥皂。　　在制造肥皂的粘稠混合液中加些盐，肥皂就浮在液面上。这个过程，工 业上叫盐析。然后就可以把它刮下来。这样得到的肥皂含 50％～60％水，是　　糊状的。把它继续加热脱水，当剩下约 30％水时就可以制成固体、糕状的棒， 再把它风干到只剩下 10％～15％水分时，就可切成块。再进一步干燥到含水仅 5％～10％时就可作成粉末。天然原料制的肥皂使用 4 种脂肪：牛油、棕榈油、椰子油和橄榄油。 有机酸要有洗涤本领必须含有 9 个碳以上的长链，而且洗涤本领随着碳链的增长而增强。然而，分子含 18 个碳以上的肥皂是不溶于水的，即使在热 水中也不溶解。油酸（恰好含 18 个碳）是十分好的洗涤剂，因为它的顺式双 链在第九和第十个碳原子之间，即在分子的正中间。　　因此，含 18 个碳的肥皂具有较好的洗涤本领，而分子含 12 个碳的肥皂 在水中的溶解性就增强了。由含 18 个以上碳的长链分子组成的肥皂只用作擦 洗的填充剂。这种擦洗剂需要有去污本领而无须溶解性。　　自从肥皂去污原理被人们认识之后，人们就试图改进它们的性能。因为 肥皂存在不少弊病。例如，它在冷水中溶解得不好，在热水中才能较好地溶 解，在酸性溶液中它不能很好地发挥洗涤作用，因为它在酸性溶液中会分解 成不溶性的酸性肥皂和脂肪酸的团块。另外，肥皂会与水中的钙、镁、铝及 铁等元素反应（生成所谓金属皂）。这就是盆、桶盛了肥皂水后出现环状污 垢，织物用肥皂洗后出现一层不明显的薄膜的原因。肥皂在软水中是很好的 清洗剂。但遗憾的是我们日常生活中使用的水，尤其是广大农村所用的水常 常是硬水。　　要改进肥皂的洗涤性能，化学家们就必须先弄清肥皂能去污的原理。去 污的过程是用很薄的膜除去脏物和油污——这层薄膜把脏物带到溶液中，乳 化或呈悬浮状除去。此外，作为洗涤剂要能降低水界面的表面张力，从而使 洗涤液能渗入到织物细小的缝隙中，从而加快织物湿润的过程。　　事实上，大多数有机洗涤剂都制成偶级分子，分子是由 12～18 个碳原子 组成的长链。一端含疏水基团（排斥水的），另一端是亲水基团（吸引水的）。 那么，肥皂和洗涤剂是怎样去污的呢？去污原理　　一个物质要具有去污能力，首先必须能降低溶液的表面张力。纯水的表 面张力为每厘米 272 个达因。但作为有效的洗涤剂必须把表面张力降低到每 厘米 230 达因，把表面张力降到这个值只需要很少洗涤剂就足够了。作用在一个水分子上的典型的作用力，可使水面上的分子进入溶液中——这就产生了表面张力。肥皂的分子被加到水中时，它会浮到水面上，因为 在有机物的那端（疏水的）受极性的水分子所排斥。由于肥皂分子在水表面 受水分子排斥，从而产生了一个对抗水分子相互吸引的力，结果就减少了表 面张力。当肥皂水加到织物纤维中时，附在织物表面的油就聚成小油滴并离 开织物表面。肥皂中有机物的那一端溶解在油中并使它离开织物纤维。与此同时，水在下面不断蠕动，加快了油滴离开的速度。在棉纤维中的极性基团（如纤维素中的羟基-OH）能吸引水，使水扩散（渗透）整个织物。 总的来说，除污去垢的反应大体是相似的。然而，因为污物可能是电中性的，或带正电荷的或带负电荷的。所以，对这个简单的理论进行一些修正 也是必要的。合成洗涤剂虽然肥皂是相当好的洗涤剂，但化学家还是想改进它。最早的尝试是在1860 年进行的，科学家把蓖麻油磺化成磺化蓖麻油（土耳其红油）。 由于第一次世界大战时德国油脂短缺，促使科学家们研究新的洗涤剂。弗利斯·肯德（Fritz Gunter）发明了 1，4-二异丙基萘-6 磺酸和二丁基萘 磺酸钠。虽然它们都并不是很理想的洗涤剂，但是足以满足当时德国工业上 对洗涤剂的需求。　　在 1933 年，波罗特（Procter）和卡马波（Gample）制出第一个家庭用 的合成洗涤剂。这种合成洗涤剂渗到被弄脏的织物中的面积要比肥皂大，也 不会留下干扰染色的薄膜。而且它在冷水中也能溶解，硬性溶液和硬水对它 都无影响。　　从那以后，随着合成纤维工业的发展及妇女从家务劳动中解放出来的呼 声越来越强，合成洗涤剂工业就应运而生，并迅猛发展起来。现在，家用洗 涤剂通常包括下列成分中的一部分或全部：合成洗涤剂；除去钙、镁离子的 助洗剂；乳化剂；漂白剂；抗腐蚀剂；抗板结剂；软化剂；染料；香料；有 的还有少量酶。　　合成洗涤剂合成洗涤剂的分子结构与肥皂相似，都含有亲水基因和憎水 基因。亲水的一端可以是阳离子、阴离子或非离子型的。　　因为大多数织物在洗涤过程中都带上负电荷，所以市售的洗涤剂中绝大 多数都是阴离子型的洗涤剂。阳离子型洗涤剂则是工业用的，例如，清洗装 饮料的瓶子和酿酒用的各种器皿。非离子型的洗涤剂多用于洗衣机中，因为 用洗衣机洗衣物时总希望产生的泡沫少些，过多的泡沫会影响波轮的转动和 降低清洗能力。把 2-辛醇硅酮或 2-乙基己烷硅酮加入阴离子洗涤剂中，也可 以达到减少泡沫的目的。　　助洗剂（增效剂）它是用来络合那些导致水质变硬的离子（主要是钙、 镁离子还有铁、铝等离子），使它们进入到溶液中，从而使污物在溶液中悬 浮，阻止它们沉淀下来。同时助洗剂可以使洗涤水有适当的碱性，从而有助 于溶解酸性污物。最常用的助洗剂是磷酸盐，但有时也用碳酸盐、硅酸盐或硼酸盐。最好的助洗剂是三聚磷酸钠（Na5P3O10）和焦磷酸钠（Na4P2O7）。碳酸钠（Na2CO3）不能将钙、镁络合进溶液中，反之生成颗粒状碳酸盐沉淀，沉积在洗衣机底部。这点高中的化学课已谈到了。　　乳化剂它的作用是阻止污垢的颗粒重新沉积在织物上，使污垢悬浮于水 中漂走。最普通的乳化剂是羧甲基纤维素，其结构是：纤维——OCH2COO-Na+， 它能使污垢的颗粒带上一个负电荷，从而使污垢互相排斥，也使它们与通常负电荷的织物纤维互相排斥。因而它们既不聚集形成沉淀，也不易沾在织物 上。　　漂白剂当衣服中的颜料暴露于太阳、氧气及空气的污染物中时，它们的 化学结构会发生变化，从而导致衣物褪色或变暗。但次氯酸的钙盐[Ca（ClO）2]，或钠盐[NaOClO]在水中能产生氯气，氯气可以使颜料保持原来的色泽。所以，这些次氯酸盐常用作漂白剂。 抗腐蚀剂硅酸钠（Na2Si3O7）是一种防水剂，它能在金属表面形成一层不透水的薄膜，从而保护了这部分金属不被腐蚀。如果把它加到洗涤剂中， 它可以防止洗衣机、金属钮扣和拉链等金属部件被腐蚀。硅酸钠不仅有抗腐 蚀作用，同时它也是一种助洗剂。当然，它也保护了我们的资源。因为有了 它，洗衣机的寿命延长了，我们就无须生产更多新的洗衣机。　　抗板结剂洗涤剂如果在贮存过程中受潮而板结，使用时就会增加洗涤剂 的用量。这不仅是因为结块的洗涤剂不易完全溶解，同时也因它易于沉淀在 织物上。这样既造成洗涤剂的浪费，又缩短了织物的寿命。通常，加入少量硫酸钠（Na2SO4）就可以有效地阻止板结。　　软化剂大多数软化剂是阳离子型的物质。织物在洗涤时纤维常带上负电 荷。这样，阳离子试剂加入后就有与织物纤维相结合的趋势。软化剂又有一 条长的有机物链状“尾巴”，其作用像润滑剂一样使人产生柔软的手感。软 化剂也有乳化作用，并能保持水分，从而减少静电荷在织物表面的聚集。因 此，改善了手感性能。　　着色剂和香精如果将肥皂和洗涤剂全部都制成白色的，消费者必然会感 到很枯燥。如果我们把少量颜料加进去，使这些洗涤剂呈现浅蓝色、粉红色 的话，消费者就会觉得比较舒服。另外，肥皂和洗涤剂存放时会发生缓慢的 化学反应，从而产生令人不愉快的气味。为了抵消这些气味就要加进些香精。 酶几年前国内市场上开始出现含酶的洗涤剂。使用这种洗涤剂时，我们 常常要把衣服在温水中浸泡一下。因为酶在热水中是不活泼的。酶是蛋白质 类的化学反应催化剂，它能将蛋白质和碳水化合物这样的大分子打破，从而 加快了洗涤剂洗涤的速度。汁渍多的衣物特别适宜用含酶的洗涤剂。通常用的酶是用于降解蛋白质的朊酶和用于分解淀粉的淀粉酶。 有一段时期，曾经由于这些酶引起一些人严重的皮肤过敏，而使含酶的洗涤剂一度从市场上消失。现在，由于克服了这些缺点，同时因它具有良好 的洗涤能力，所以，它又重新回到市场上，并深受广大消费者欢迎。　　发泡剂泡沫可以使悬浮的油或污垢浮于水面上而被漂洗掉。一般来说， 表面张力降低就会增加泡沫，非离子型洗涤剂发泡是不太理想的。有一类不 起发泡作用的非离子型化合物它们产生泡沫的时间很短。当含有这种洗涤剂　　的溶液流入沟渠时，泡沫就消失了。有些发泡剂加入仅是为了满足消费者的 心理。因为消费者总认为洗涤水没有泡沫就没有洗涤能力。这个看法对肥皂 来说是对的，而对合成洗涤剂来说就未必尽然了。　　去污剂人们发现当玻璃器皿放在洗液中洗涤后，上面的污渍就被漂洗干 净了。这些污渍是由漂洗水中少量不溶性盐引起的。若洗涤剂中含有用氯气 与磷酸三钠作用生成的氯化磷酸三钠，它就可以溶解那些不溶性的盐，从而 使玻璃器皿干净得闪闪发亮。环境污染问题　　近年来，肥皂与合成洗涤剂的使用量与日俱增。在美国平均每人每年消 费的肥皂和洗涤剂达 28 磅之多。在我国近年来除了日常洗衣粉外，洗洁精、 洗发膏、香浴液等各种新型的洗涤剂不断涌入市场。这就产生了一个新问题——环境污染问题。 使用最早的阴离子合成洗涤剂尤其是烷基苯磺酸钠（ABS）存在这个污染问题。因为它分子中的烃基是有支链的，所以它很难被细菌分解（又称降解）。 因而在污水处理工厂的污水中这种洗涤剂的浓度往往很高。　　1965 年美国政府公布：生产的合成洗涤剂必须能被生物降解。直链型的 烃易被细菌分解成只含两个碳的短链，有支链的烃就不易被细菌分解成只含 两个碳的短链，有支链的烃就不易被细菌分解。目前普通使用的是线型烷基 苯磺酸（LAS）。LAS 洗涤剂比 ABS 便宜，而且可以从石油副产品中制得。　　由于阴离子型合成洗涤剂能杀死细菌，而得到广泛使用，但是它的污水 处理却成为了一个头痛的事。污水中的洗涤剂常用活性污泥里的细菌把它们 降解。当阴离子洗涤剂的浓度为 150 至 200ppm 时就有致命危险。幸而一般废 水处理厂中它的浓度很少高于几个 ppm，这个浓度可以杀死那些令人讨厌的 肠型细菌，还可以还原下水道中的污泥残渣，这样就清洁了管道，使水畅通 无阻。　　此外，洗涤剂中所含的助洗剂三聚磷酸钠和焦磷酸钠是很好的化学肥 料，它可以促进藻类等水生植物的生长。这叫水质的“富营养化”。然而， 物极必反，水生植物的疯狂生长会阻塞河道、湖汊，严重地影响水上交通， 另外，大量水生植物死亡时会消耗水中的氧气，还会释放出甲烷、硫化氢等 有毒气体毒化水质，使鱼类和其它水生动物无法生存。据英、美等国统计城 市污水中磷有 30％～70％来源于洗涤剂。“富营养化”的结果使生机勃勃的 水域变成“死湖”、“阴沟”。　　总之，随着人们生活水平的提高，各种新型的洗涤剂不断投入市场。这 些产品丰富了我们的生活，给我们带来了整洁、干净、舒适的环境。但与此 同时，我们必须对洗涤水造成的水质污染问题引起足够的重视，防患于未然。　　危险的化学物质铅污染与防治　　古罗马帝国曾称霸一时。然而，自鼎盛时期的 100 多年后，古罗马帝国 每况愈下，在外侵内乱的形势下迅速走向灭亡。近年来对曾显赫一时的古罗 马帝国为什么会很快衰亡的研究，已超出了单纯历史学的范畴。　　一些学者发现，古罗马人的遗骸中含有大量铅，由此得出结论：古罗马 帝国是铅污染的牺牲品。因为古罗马贵族惯用铅制器皿（瓶、杯、壶等）和 含铅化合物的化妆品，从而导致慢性中毒死亡。　　古罗马的平民也并非与铅无缘。虽说他们不能享用高级铅器皿，又不需 要化妆品，但请别忘了古罗马曾拥用古代人类最先进的给、排水系统，而当 时输送饮水的水管是用铅做的。一方面，铅离子会直接进入人体；另一方面， 古罗马人的饮水中富含二氧化碳，它与铅反应生成可溶于水的酸式碳酸铅， 然后进入人体与骨骼中的钙发生置换反应，从而引起慢性疾病。　　铅不仅导致了古罗马帝国的毁灭，而且还危害当今人类。巴黎市东北郊 区密布着一大片建于 1948 年前的陈旧住宅，里面的居民绝大多数是城市贫民 和来自北非等地的移民。住在这些陈旧楼房内的儿童，突然惊厥、昏迷、乃 至不明不白死亡的怪事时有发生。　　前不久，法国卫生部门对上述地区的 102 处住宅进行了调查。当他们检 查到这些住宅内儿童的血液时，发现大约有 30％的儿童血液中铅的浓度高达 每升 150 微克。而按照标准，血液中铅浓度达每升 100 微克，就属严重铅中 毒！　　那么，这些儿童血液中的铅毒又来自何处呢？人们发现，他们居住的房 屋均有四五十年以上的历史，年久失修，潮气袭人，墙上的油漆早已疏松剥 落。可悲的是，这些儿童常用指甲挖下油漆碎片放到嘴里咀嚼，因为这玩意 儿有一股甜腻腻的味道。他们哪里知道，这些油漆中都含有铅的成分，正是 这些铅化合物，会产生一点甜味。　　铅对人的毒害是严重的，对儿童的毒害更甚。因为铅对神经系统有很强 的亲合力，儿童的神经系统处在发育期，更容易受到损害，这时往往导致终 身疾患，如癫痫、智力发育不良、肌肉麻痹等。此外，由于铅在体内的代谢 与钙相似，可以取代钙而贮存在骨骼中，处于生长发育中的儿童本需要大量 的钙，被铅“浑水摸鱼”进入骨骼中，就会造成铅蓄积，成为隐患。　　为防止此类悲剧重演，根本的是要在油漆中取消铅成分，如不用铅白、 铅丹来制取白、红油漆。目前世界上已有很多国家这样做了。如英国早在 1981 年，就立法禁止在油漆制造时加入铅成分。不过，目前对人的危害面最广泛的铅污染，并非来自油漆，而是来自汽油。　　汽油发动机中的燃料在点火前必须进行压缩。压缩程度越高，发动机工 作效率就越高。但人们往往得不到很高的工作效率，因为燃料压缩到一定程 度时，不等点火就会自爆。有鉴于此，人们请来了一种叫四乙基铅的化合物 相助：每升汽油中只需加入不到 1 克的四乙基铅，就能防止燃料过早起爆。 四乙基铅有毒，所以人们在配了四乙基铅的汽油中加入些颜料，使之成 为玫瑰色、绿色、橙色或其它颜色以示区别。但问题是掺入汽油中的铅本身并不能燃烧，只得随着汽车尾气的排放飘落于大气中。 为了改变含铅汽油污染环境的状况，人们早就开始寻找四乙基铅的替代物，并已取得成果。日本于 70 年代初就开始生产无铅汽油，到 1975 年即实 现了汽油无铅化；美国从 1975 年开始生产无铅汽油，到 1988 年实现汽油无 铅化。美国国会还在 1990 年 11 月立法规定：严禁在美国使用含铅汽油；欧 洲经济共同体也于 1991 年颁布了汽车使用无铅汽油的规定。到 1994 年，世 界上已有 99％的国家禁止使用含铅汽油了。　　可是，由于种种原因，我国现在还在使用含铅汽油，但已在为使用无铅 汽油作积极准备：1991 年，中国石油部门颁布了“无铅车用汽油”的国家级 标准；1992 年，在北京海淀区的双榆树，出现了中国第一家挂有绿色标志的 无铅汽油加油站；继而，中国交通部的高级官员向社会吹风：中国力争在 1996 年实现汽油无铅化??室内环境污染一代英杰拿破仑在滑铁卢战败后，被囚禁在南大西洋上的圣赫勒拿岛，于 1821 年突发急病死去。一些病理学家考证他死于砷中毒，因为他的看护医 生有“拿破仑在生命的最后阶段，头发脱落，牙齿露出了齿龈，脸色灰白， 双脚浮肿，心脏剧烈跳动而死去”的记录，这种症状完全类似于砷中毒的症 状。　　到了本世纪 60 年代，传来了一个出人意料的消息：发现了一络拿破仑的 头发！原来，拿破仑死时，他的臣仆为了保存他的遗容，采用了石膏制模的 方法，即先把头发剃去，用石膏浆复在脸上取得阴模，再翻成面模。当时， 一名贴身侍卫为了永久的记念，虔诚地把拿破仑的一络头发珍藏了起来。　　这消息使一些对拿破仑死因感兴趣的科学家大为振奋：解开这历史之谜 有希望了！因为，头发里藏有人体全身的秘密。每根头发中约含 2 万多个细 胞，含有多种化学元素，由于所含元素的浓度高，因而化验的灵敏度、准确 性均超过血、尿检验。所以，这些年来，简便准确的“毛发诊断学”发展很 快。　　英国科学家史密斯用中子活化分析技术分析了拿破仑的几根头发后，断 定他死于砷中毒，因为他头发里砷的含量为正常人的 13 倍。可是，致死的砷　　又从何而来呢？一些历史学家经过分析后得出的结论是：来自拿破仑居室的 墙纸。　　当时，圣赫勒拿岛拿破仑居室墙上粘贴的是绿色墙纸。那时的绿色颜料 成分里即含有砷的化合物。一般情况下，这种砷化物还比较稳定，不至于害 人。但在圣赫勒拿岛潮湿的环境下，墙纸渐渐受潮发霉，霉菌将这些砷化合 物转化为挥发性物质弥散在室内，年复一年，终于使拿破仑因慢性砷中毒而 死亡。　　谜底竟是如此残酷：室内装璜引起的污染导致了一代英杰之死！不过， 也许更使人震惊的是，现代人类受到的室内环境污染之害，绝对不会亚于拿 破仑时代！　　1994 年 7 月的一天，南京一位 38 岁的女工激动地给江苏省中医院血液 科送去一面锦旗，感谢医生给了她第二次生命。这名女工搬入了新装璜的居 室，油漆一新的家具和经过喷塑处理的墙面，使她感受到了现代生活的温馨。 可是，一个月后她即感到头昏乏力，随即全身皮肤出现大量出血点，血液检 查血色素、血小板、白细胞均降低，被诊断为“再生障碍性贫血”。多方求 治疗效甚微，后来竟要靠每周输血来维持生命。幸亏中医院血液科的医师及 时找出了病因，对症下药，才使她恢复健康。　　该科医师认为，使这名女工患上血液病的，正是那些曾经给予她温馨的 油漆家具和喷塑墙面。所谓喷塑，其实是一种新颖的多彩内墙涂料，从这点 上来说，它和油漆并没有很大的不同，都是用高分子树脂原料添加溶剂后制 成的。一般来说，所用的树脂原料本身并无毒性，问题是一些溶剂和其它添 加剂毒性颇强。在涂饰到家具和墙体上后，溶剂及添加剂慢慢挥发，就会危 害人的健康。如喷塑的溶剂二甲苯、油漆的溶剂苯都有毒性，人如在涂饰不 久的居室中生活，可能就会慢性中毒。　　室内环境污染还来自其它一些因素。现代家具大都以胶合板、纤维板、 刨花板等人造板材料制成，它们会在居室内放出较为浓厚的甲醛气味。甲醛 是一种无色的刺激性气体，浓度高时可引起恶心呕吐、气喘、肺气肿，还能 诱发皮肤癌。化纤地毯、地板革、塑料贴面板等材料，也会释放出甲醛的怪 味。一般认为，在充斥新式家具的现代装璜住宅内，甲醛是家庭最广泛的污 染物。　　现在，为了消灭蚊蝇、臭虫、蟑螂等害虫，很多家庭都备有杀虫剂。近 来使用较多的是喷雾杀虫剂，多为筒装，带喷嘴，使用时只要将喷头轻轻一 按，就可喷出气雾，非常方便。这类杀虫剂的化学结构类似除虫菊素，称为 拟除虫菊酯类杀虫剂，如溴氰菊酯（即敌杀死）、杀灭菊酯（即速灭杀酊）、 氯氰菊酯等都属于这一类。此类杀虫剂对昆虫毒性较高，而对人毒性较低， 但并非绝对无毒。这类杀虫剂多难溶于水，易溶于丙酮、甲苯等有机溶剂， 也往往有一定毒性。筒内装入的低沸点气雾载体，如氟利昂等，毒性也是不 容忽视的。　　　　美国科学家在 80 年代末的一项调查报告中，揭示了室内有毒物质污染比 室外严重，有的甚至高达 100 倍。我国有关部门在 1994 年进行的一次调查中 也发现，我国城市室内空气的污染程度较室外严重 56 倍。氡气的危害　　“白血病！”面对 4 位大学生同样的诊断结论，某大学的系主任惊呆了。 更使他吃惊的是：4 位学生住的竟是同一宿舍！系主任感到此事有点蹊跷， 便请来一些医学化学专家，到宿舍里勘查。　　宿舍管理员被找来了，一问才得知，原来这幢宿舍楼已使用很多年了。 这间宿舍位于底层，紧靠厕所。由于厕所的下水道长期泄漏，宿舍的水泥地 坪及靠厕所的那堵墙，被弄得污迹斑斑、臭不可闻。为此，在一年半前的暑 假中，学校对这间宿舍及厕所进行了大修，修好了下水道，重砌了宿舍与厕 所之间的隔墙，重铺了水泥地坪。　　“看来，毛病就出在这里。”专家略有所悟，因为这些学生正是一年半 前入学的，一入学就住到了这间刚修好的宿舍中，专家们凿下一些砖块、水 泥回去化验，终于真相大白：重修中使用的这些建筑材料中含有放射性物质， 它们会释放出氡气，导致人体发生恶性病变。大学生们正是遭到氡这个无形 “杀手”的谋杀才致病的。　　专家们对氡并不陌生，正是人们在对放射性物质的研究中发现了它。可 以说，从发现那一天起，人们就对氡抱有戒心了。　　1899 年初，英国科学家卢瑟福和他的合作者欧文斯在研究钍化合物的放 射性。一次，欧文斯偶然将实验室的门打开，正巧有一阵风吹过，实验人员 注意到钍制品的辐射强度突然下降。最初，他们忽略了这件事。但后来多次 类似的情况使他们注意到，稍有空气流动就会消失钍的一大部分放射性。卢 瑟福和欧文斯据此确定钍不断放出一种气态的放射性物质，他们称它为钍射 气。　　1900 年，居里夫妇在研究镭化合物的时候，也发现镭的化合物放置在空 气中后，空气本身也变成具放射性的了。同年，德国的道恩和德比纳也从镭 中发现有放射性气体放出。他们将之称为镭射气。1903 年，德比纳又从锕中 发现了锕射气。　　1908 年，英国科学家拉姆赛确定这些射气本身是一种新元素，和已经发 现的一些惰性气体一样，是一种惰性气体。于是，元素周期表中增加了一位 新的成员——88 号元素氡。　　氡是放射性元素铀、镭等蜕变的产物，它的发现是科学史上的一个重大 事件。因为这不仅是发现了一种新元素，还发现了自然界中一种元素能够转 变为另一种元素。这给科学家提供了用人工方法把一种元素变成另一种元素 的可靠依据。　　　　虽说氡的发现意义重大，但它于人类健康却有害。因为氡能经过衰变而 变为钋，接着钋又衰变为铋和铅粒子。当人们吸入过量氡气后，氡在衰变中 产生的铅和铋粒子便会积蓄在人体支气管和肺气管壁上，损害人的细胞，诱 发细胞的癌变。在较发达的国家，氡气是仅次于吸烟的导致肺癌发病的因素。 由氡导致的环境事件在我国也是有披露的。杭州湾的一个山村陆家浜，年近花甲的赵老汉建造了两上两下的新房。可住进去没多少日子，先是 80 多岁的老母被肺癌夺去了生命，继而一直身体硬朗的老伴卧床不起，最后赵 老汉也病倒了。一些迷信的人认为这是一}