内容简介
化学是一门以实验为基础的科学。不过与很多人的印象不同,它不仅存在于实验室里,在大自然中也无处不在。本书从植物、人与动物、矿物等几个方面向读者展现生活中与化学有关的一些实例。希望读者受到启发,增加对化学知识的兴趣。
目录
Part 1 多彩的植物
003 _ 荷叶的秘密
006 _ 花朵的颜色从哪来?
010 _ 红叶变红之谜
014 _ 好恶心!青菜怎么会发黄?
017 _ 天然洗衣粉——皂角
021 _ 什么?苹果晒黑了!?
025 _ 蓝草、石榴皮与染色剂
028 _ 植物的“粮食”
032 _ 北方人是怎么吃到香蕉的?
036 _ 维生素一家
042 _ 黄瓜黄瓜!你怎么了?
046 _ 淀粉从哪里来?
049 _ 中草药是怎么起效的?
054 _ 橡胶树的“眼泪”
058 _ 植物的精华——精油
062 _ 从棉花与布说起
Part 2 矿物与金属
069 _ 夜能发光的随侯之珠
073 _ 五彩缤纷的宝石
077 _ 钟乳石形成之谜
080 _ 矿物结晶表面是谁削出来的?
084 _ 钻石、铅笔和碳纳米管之间不得不说的关系
090 _ “大肚汉”活性炭
093 _ “净坛使者”——明矾
096 _ “万毒之王”——砒霜
099 _ 光彩耀人的首饰
103 _ 无形的矿物杀手
106 _ 流动的黑色黄金
110 _ 金属的锈蚀
113 _ 神秘的炼金术
116 _ 给金属排个队
121 _ 燃烧的“冰块”
124 _ 并不稀少的稀土
Part 3 人与动物
131 _ 壁虎飞檐走壁的奥秘
135 _ 萤火虫与冷光
139 _ 蝴蝶翅膀与蝉翼
143 _ 螃蟹害羞了
146 _ 鸡蛋吃多了为什么便秘?
151 _ 小材大用——从贝壳到坦克
154 _ 酒精都去哪儿了?
159 _ 左和右的区别
163 _ 芳香与恶臭
167 _ 快乐的秘密——多巴胺
170 _ 反酸和“烧心”——体内的酸和碱
174 _ 为什么吃菠萝舌头会疼?
177 _ 鸡精,快现出原形!
Part 4 水的结构
183 _ 水的结构
186 _ 水的沸腾
191 _ 水的三态
195 _ 不同的水
198 _ 什么是溶液
202 _ 碗怎么刷不干净——水的硬度
205 _ “凌波微步”的秘密
210 _ 浸润现象和毛细现象
Part 5 我们的环境
217 _ 雨后为什么感觉神清气爽?
221 _ “光线”是怎么来的?
225 _ 太阳的辐射
229 _ 燃烧与爆炸
233 _ 酸味的雨
237 _ 难降解的“白色污染”
241 _ 火焰为什么大多是黄色的?
244 _ 并不“空”的空气
248 _ 后记
试读
什么?苹果晒黑了!?
“小朋友,排排坐,吃苹果。一人一个多一个,一人两个少一个……”这是首“80后”“90后”耳熟能详的儿歌。它描述的是那个年代的小朋友吃苹果的情景。当时物质生活还不是很丰富,苹果对小朋友来说还是稀罕物。苹果作为温带水果的典型代表,不仅栽培技术成熟,而且它的营养成分包括多种维生素、纤维素、酸类物质和人体所必需的各种微量元素等。因此虽然现在能吃到各种各样不同的水果了,但苹果还是我们日常常吃的水果之一。
不过不知道你是不是曾经有过这样的经历:一个苹果切开之后,才吃了一半,剩下的一半等过一会儿再想吃的时候,却发现颜色已经变深了,就像经常在室外工作的人皮肤会变黑一样。为什么会出现这样的情况呢?是阳光把它晒黑了吗?我们不妨做一个小实验来看看。
小实验:是阳光把苹果晒黑了吗?
实验材料:两片刚刚切下来的苹果、一个密封的纸盒。
实验步骤:
1.切两片苹果。
2.把其中一片苹果放在阳光下,另一片苹果放到纸盒里,盖上盖子,保证它是不透光的。
3.每过一会儿观察两片苹果,看看哪一片先变黑?
做完这个实验我们会发现,遮住阳光的那片苹果变黑的速度并不比有阳光照射的那片慢多少。也就是说,不是阳光把它晒黑的。那它又是因为什么变黑的呢?
其实,原因在于苹果当中含有的一种叫作多酚的物质。多酚类化合物生性活泼,作为具有还原性的一类有机化合物,有着清除人体内自由基、抗氧化、延缓衰老的作用。它们不仅存在于苹果中,还广泛地存在于其他水果、中草药、茶叶中。这也是有谚语说“一天一苹果,医生远离我”的原因。
化学加油站:什么是多酚
羟基连接在其他结构上的时候叫作醇,不过当羟基连接在苯环上的时候,这个结构就叫作“酚”。而如果在一个分子中有许多酚的结构,这个分子就可以算作“多酚化合物”,如著名的儿茶素。
正因为多酚活泼的化学性质,它可以与空气中的氧气发生缓慢的氧化还原反应。而苹果中除多酚类化合物外,还有一种酶,叫作“多酚氧化酶”,是专门催化多酚的氧化反应,让反应更快发生的。多酚遇到空气中的氧气本来没有那么快反应,但是由于有多酚氧化酶在一边“煽风点火”,多酚很快就被空气中的氧气氧化成颜色较深的其他物质了。
多酚氧化酶存在于苹果的细胞器中,平时和多酚是无法相遇的。当我们用刀切苹果的时候,一刀下去,“噗”,苹果的细胞破了,汁液就流出来了。细胞破了之后,多酚和多酚氧化酶才随着汁水一起流出来,发生了反应。科学家们把这种酶参与反应的褐变反应叫作“酶促褐变”。苹果颜色变黑的现象主要是酶促褐变反应引起的。
既然搞清了苹果变黑的原因,我们就可以想出一些阻止苹果变黑的方法。其中的一种思路是,用化学手段阻断多酚与氧气的反应。比如,用一些比多酚还活泼的东西抹在切开的苹果表面,如维生素C。这样虽然切开的苹果表面还是会接触到氧气,可是由于维生素C比多酚的还原性更强,会更快和氧气反应,把靠近苹果表面的氧气都反应掉,从而保护了苹果。不过这种方法虽然短期内可以保护苹果,但维生素C时间久了也会生成褐色物质,所以长时间后反而可能加深苹果的颜色。
另一种思路是,用物理隔离的方法,防止苹果直接与空气接触。为了防止苹果和空气接触,我们可以选择用水把苹果泡起来。这样做一方面可以把苹果表面上流出来的多酚和多酚氧化酶稀释,减少反应物;另一方面可以把苹果和空气隔离开。如果能在水中加点食盐,效果会更好,因为食盐可以有效抑制多酚氧化酶的活性,减缓反应。
小实验:究竟哪种方法防止苹果变黑的效果更好?
实验材料:四片刚刚切开的苹果、三只纸杯或塑料杯、水、食盐、维生素C片(药店有售)。
实验步骤:
1.在三只杯子中各倒入半杯水,并标注其中一杯。
2.将维生素片碾碎,溶解在另一杯水中,并标注。
3.将少量食盐溶解在第三杯水中,并标注。
4.切四片苹果,其中三片分别泡入三个杯子中,第四片暴露在空气中。
5.每隔一会儿观察四片苹果,并记录颜色的变化。
实验表明,确实是盐水对防止苹果变黑的效果最好。
除传统的方法外,通过转基因的手段消除多酚氧化酶也是一种可行的办法。据报道,一种不会褐变的“极地苹果”已经通过了美国FDA的审查,即将上市。这种苹果通过基因控制技术,将生产多酚氧化酶的相关基因关闭来阻止氧化褐变反应。经过实验,“极地苹果”切开后8小时仍然保持着新鲜的颜色。这样的苹果如果上市必将大受欢迎。
不光是苹果,还有梨、香蕉等我们日常吃的其他水果上,也常常能观察到类
前言/序言
我还记得小时候,家里有一本从旧书摊上淘来的十分古老的科普书,是一位法国科普作家写的。这本书上记录的种种科学实验极大地激发了我的兴趣。那时的我脑子里天天想的都是怎么利用手边的东西重复书里的实验。不过现在看来,那本书因为作者不是中国人,不少地方有些脱离中国的实际。比如,书中记录的柠檬在我小时候生活的北方小城还根本找不到。即便后来物流发达,能买到了,价格也十分昂贵,不可能买好几个给我做实验用。
长大后我一直没有放弃小时候的实验梦。种种机缘巧合之下,我来到韩国开始学习化学。得益于中国优秀的科学基础教育,虽然因为语言不通吃了不少苦头,可我的大学课程还是比较顺利的,拿到的成绩都还不错。
韩国的秋天,满山都是红叶,非常漂亮。我在校园里走着走着,忽然有一片树叶被风吹下来,飘到了我的头上。我把它放在手心里端详,想着书中写的它变红的原因,忽然想到我何不自己来写一本贴近我们生活的科普书呢?这便是这本书的由来了。
这个世界上容易引发人们好奇心的,是奇异诡谲的大自然。我选取了自然中的一些现象和问题,并根据自己所学做出解释,希望能解答人们的疑问。所用的材料,我都尽量选择最新的并且得到科学界普遍承认的研究成果,力求贴近生活、符合实际、生动有趣、知识最新。其中还穿插了不少有趣的小实验,都是仪器简单、安全性高的家庭实验,感兴趣的读者不妨一试。不过为了安全,实验用的器具应该实验专用,不可再有其他用途,特别是不可用作餐具。
当然,由于水平所限,这本书一定还存在着各种问题,在此诚心请教各位同行和前辈,希望得到各种批评和指正,帮助我把科普这件事做得更好。