6.臭氧的發現
地球上的人類和生物億萬年來能夠正常地生長發育，世代繁衍，仰仗了一種特殊物質的保護。這種物質分布在地麵上空15公裏到50公裏的大氣平流層中，並形成一個環繞地球的天然屏障。盡管這種屏障隻是薄薄的一層，但卻能有效地“阻擋”住太陽光線中對人體和生物造成傷害的那部分紫外線的照射。如果這種物質消失了，我們賴以生存的地球就會成為一個不設防的城市，能殺傷生物的紫外線便無遮無攔地長驅直入，結果隻能是地球上的生靈滅絕。
據科學分析，這種構成地球屏障的物質每減少10%，得皮膚癌的人就會增加5%；每減少5%，患白內障而失明的人就會增加50%。
上述這種重要的物質就是臭氧，由臭氧形成的地球屏障就是臭氧層。臭氧是怎樣形成的?臭氧層又是怎樣形成的?
空氣中的氧氣在吸收到一定能量的情況下就會轉變成臭氧。放電、受熱、在紫外線照射下以及有機物在氧化時都能使空氣中的氧氣轉變成臭氧。
在地麵附近，臭氧主要是在天空閃電以及某些有機物氧化時形成的。當人們走進茂密的森林中或漫步在廣闊的海灘上時，會呼吸到既感覺新鮮又帶魚腥味的特殊臭味的氣體，這就表明有臭氧生成了。臭氧的名稱就因它具有特殊臭味而得名。針葉樹的森林中樹脂在氧化，海灘邊海浪衝來留下的海草在腐爛被氧化，因而空氣中的氧氣部分形成臭氧。空氣中含有少量臭氧，對於人的身體、特別是對呼吸道疾病具有有益的作用。但是濃的臭氧不但很臭，而且對人有害。人們長時間生活在臭氧的體積分數達百萬分之一的空氣中，就會引起疲勞和頭痛。臭氧濃度再高些，會使人惡心、鼻子出血和眼睛發炎等。
在實驗室裏，把新切開的白磷塊放在玻璃瓶的瓶底，上麵用水覆蓋，再塞上塞子，在室溫下放置，不久白磷慢慢氧化，瓶內空氣中的部分氧氣就轉變成臭氧了。
在實驗室裏還可以利用一種臭氧發生器，使空氣中的氧氣轉變成臭氧。這種臭氧發生器由兩個玻璃管組成，一個玻璃管套在另一個玻璃管中間，外管的外壁和內管的內壁都包著錫箔，各接一電極。使用時利用高電壓進行無聲放電，氧氣在兩玻璃管之間緩慢通過，從出氣管出來的氣體中臭氣的體積分數大約可達5%。
工業上製取臭氧也是利用臭氧發生器，但它在結構上比實驗室裏用的儀器複雜，也更有效。在工業生產中，臭氧被用來作殺菌劑和漂白劑。在倉庫、礦井、船艙中通入少量臭氧，可以消毒空氣。用臭氧代替氯氣進行飲水消毒，殺菌效力較大，速度較快。臭氧是油脂、蠟、紡織品等的漂白劑。
高層空氣中的臭氧層是高層空氣中的氧氣受紫外線照射而形成的。
紫外線又稱紫外光，是太陽光中波長較短的、肉眼看不見的光。它的波長在40納米～390納米(1納米=10-9米，符號是nm)之間。高層空氣中的氧氣吸收了波長小於185nm紫外線後便形成臭氧。不過，當用波長250nm左右的紫外線照射臭氧時，臭氧又轉變成氧氣。因此，在高層空氣中存在氧氣和臭氧互相轉化的狀態並形成臭氧層，同時消耗了太陽輻射到地球上的能量的5%，使地球上的生物免遭傷害。
可是，近年來科學家們探測到這個臭氧層遭到不同程度的破壞，有些地方變薄了，1985年在南極上空發現臭氧層出現了空洞，引起人們一片恐慌。
有人說，這是超音速飛機放出的廢氣造成的，這些廢氣可能同高層大氣中的臭氧發生化學反應，使臭氧減少了。也有人認為，某些煙霧噴射器使用的燃料中所含的氯氟烴，在高空經化學反應所生成的氯原子與臭氧發生反應，從而造成臭氧層的空洞。
氯氟烴是氯和氟取代烴(碳氫化合物)中的氫形成的有機化合物。家庭冰箱和冷凍櫃中使用的致冷劑——氟利昂(freon)就是一類氯氟烴。最常用的是氟利昂-11(CCl3F)和氟利昂-12(CCl2F2)。為了防止臭氧層被破壞，到20世紀90年代初，已研製出新的致冷劑代替氟利昂，於是它們被逐漸停止使用了。但是，隨即又發現消滅地裏和穀倉裏昆蟲的農藥溴甲烷(CH3Br)氣體對臭氧層的破壞力比氯氟烴更大。國際生態環境保護委員會於1997年9月在加拿大召開會議，與會各國已同意到2005年工業化國家不再使用溴甲烷。
臭氧很早就被人發現了。當時人們用獸皮毛摩擦琥珀時嗅到特殊臭味的氣體，這就是臭氧。琥珀是樹脂在地層下受壓後形成的一種黃色至紅褐色半透明的天然塑料，表麵光滑，古代人們從地下挖掘到它後，用它製成玩賞的小飾件，如煙嘴等。琥珀受到皮毛摩擦後產生靜電放電，會使周邊空氣中的氧氣轉變成臭氧。
現今，臭氧也是在放電中被發現和製成的。在近代化學實驗中最早製得臭氧的是荷蘭化學家馬魯姆(M.VanMarum)。1785年他在密閉的玻璃管中汞麵上的氧氣通電後，發覺有一股非常強烈的臭味，好像是“電氣”的味道。他不知道這股臭味是什麼。
到1840年，德國化學家舍恩拜因(C.F.SchOnbein，1799～1868)在空氣中進行放電實驗時也嗅到這種“電氣”的味道，認為它和氯以及溴屬於同類氣味。1844年他又發現白磷在空氣中發光氧化時也產生這種臭味，更發現它能將碘化鉀(KI)中的碘釋放出來，並能將二價亞鐵鹽氧化成三價鐵鹽。他認為氮氣是這種氣體和氫氣的化合物。他繼續研究這種氣體，在1854年發表的論說中指出，氧氣除了普通的氧氣外，還有一種ozonized氧氣。ozonized這一詞可譯成“臭味化了的”或“變臭了的”。它來自希臘文ozo-(嗅、臭味)，德文中的臭氧ozon、法文中的ozone、英文中的ozone都從它而來。我們稱它為臭氧是很適合的。
同一個時期裏，還有一些人發現過它。1845年瑞士化學家馬裏納(J.C.G.de.Marignac，1817～1891)和德拉裏夫(A.A.deLaRive，1801～1873)，各自加熱氯酸鉀(KClO3)獲得氧氣後，經幹燥，在其中放電而獲得臭氧。認為它是一種特別化學活動的氧氣。
直到1898年，德國化學家拉登堡(A.Ladenburɡ，1842～1911)在測定了它的式量後，確定它的化學式是O3，是氧氣的一種同素異形體。
臭氧是一種天藍色氣體，冷卻時可凝結成暗藍色液體，並可凝固成紫黑色晶體。臭氧很不穩定，在常溫下就會慢慢變成氧氣，受熱時變得更快。當臭氧轉變成氧氣時放出熱量：
2O33O2+熱量
正如發現臭氧的化學家們所研究的那樣，它具有活潑的化學性質，能氧化許多氧氣所不能氧化的物質。金屬銀在臭氧中表麵被氧化成一層“銀鏽”，硫化鉛(PbS)被氧化成硫酸鉛(PbSO4)，硫酸亞鐵(FeSO4)被氧化成硫酸鐵［Fe2(SO4)3］。許多有機物，如鬆節油、酒精等，遇到臭氧會著火燃燒。
正因為臭氧能把碘化鉀中的碘釋放出來，而碘遇到澱粉水溶液就變成藍色。因此，將氣體通入含有少量澱粉漿的碘化鉀溶液中，可以檢驗是否有臭氧存在。
空氣中存在的臭氧會促使橡膠輪胎老化，還會與氮的氧化物等化合生成帶刺激性的有毒氣體，汙染環境。因此，它對人類來說既有益，也有害。
7.助熔劑的發明
《南方周末》報在1997年11月28日刊登了名為《“地下黃金基地”揭秘》的文章。
文中說：“……幾百度的溫度可以熔真金?在這裏可是千真萬確的事：盡管黃金熔點在攝氏二三千度以上(應為1064℃——引者)，但當地人配製了一種藥水加入坩堝，幾百度足以熔化真金。”這段話給我們提出了一串問題：高熔點的物質在低於熔點的溫度時能熔化嗎?如果能，那是為什麼，又是用的什麼辦法?通過下麵鋁從“貴族”到“平民”的故事，可以回答這些問題。
19世紀的一天，法國皇帝拿破侖三世在宮廷中舉行盛宴。客人麵前都擺上了精致的銀餐具，它們在明亮的燭光下閃閃發光。可是，客人們奇怪地注意到，惟獨皇帝麵前的餐具卻少有光澤。客人們對此議論紛紛，竊竊私語。拿破侖三世見到這種情況，意識到這是自己的餐具與眾不同，便告訴大家，這套餐具是用一種新的金屬——鋁製成的，由於它的價值超過金銀，所以不能讓客人都用上它。“啊!鋁!”人們頓時興奮起來。宴會的高潮到來了：客人們舉起自己的銀杯，幸運地與皇帝的鋁杯相碰，共飲佳釀。