正文 第十章 緩解疼痛的“笑氣”(1 / 3)

最早的麻醉劑要追溯到東漢末的“麻沸散”,它由傑出的醫學家華佗所創造。1799年,英國化學家戴維牙痛得厲害,當他走進一間充有“一氧化二氮”氣體的房間時,牙齒忽然不感覺疼了。好奇心使戴維作了很多次試驗,從而證明了一氧化二氮具有麻醉作用。由於這種氣體能引人發笑,所以被稱為“笑氣”,這可能是西醫使用的最早的麻醉劑。美國牙科醫生維爾斯用笑氣做麻醉劑,成功地給不少患者做了拔牙手術。可是,1844年的一天,維爾斯在美國波士頓城作拔牙公開表演時,由於笑氣用量不足,手術沒有成功,病人痛得大聲呼叫,一群保守的人就此把維爾斯當做騙子,將他趕出了醫院。

當時,維爾斯有個學生名叫莫頓。一個偶然的機會,莫頓聽到化學教授傑克遜說,有一次在做化學實驗時,他不慎吸入一大口氯氣,為了解毒,他立即又吸了一口乙醚。不料,開始他感到渾身輕鬆,可不一會便失去了知覺。傑克遜的話讓勤於思索的莫頓深感興趣,他大膽設想,能否用乙醚來作為一種理想的麻醉劑呢?於是,他便動手在動物身上試驗,以後又在自己身上試驗,結果證明乙醚的確是一種理想的麻醉劑。當時,莫頓還是醫學院二年級的學生。後來,莫頓正式將乙醚用於手術中,病人在手術時一點也不覺得疼痛。莫頓成功了,他提出了申請乙醚麻醉的專利。可是,維爾斯和傑克遜都認為專利應該屬於自己,由此引發了三人之間曠日持久的發明權之爭。

這場官司把三個人折磨得精疲力竭,最終,維爾斯自殺,傑克遜得了精神病,而莫頓因腦溢血而去世。這不能不說是科學史上的一大遺憾。

19世紀中期,北愛爾蘭的學者辛普森首次嚐試使用氯仿作為麻醉劑為病人進行手術取得了成功。後來,威廉·梅斯文改進了辛普森的麻醉方法,他使用導管讓氯仿氣體直接輸入病人的氣管。至今,這一方法仍被乙醚、氯仿全身麻醉術所沿用。

肥皂的傳說五千多年前的一天,古埃及國王胡夫正在設宴招待客人。這時,廚房裏忙得熱火朝天,可在忙亂中偏偏出了差錯,一位粗心的廚師不小心踢翻了油燈,油灑了一地。夥夫們都趕來收拾場地,他們用手將沾有油脂的灰捧到廚房外扔掉,再到水盆裏洗手。這時他們意外地發現手洗得特別幹淨。當國王知道這件事後,就吩咐手下人做出沾有油脂的炭餅,放在洗漱的地方,供客人使用。這也許就是肥皂的雛形。

無獨有偶,古羅馬人的肥皂也經曆了同樣的命運。起初,古羅馬人用羊油脂和山毛櫸炭灰壓製成一種稱做“薩波”的物質,用來把頭發染成淺棕紅色。後來,有一次羅馬人在節日裏忽然遇到大雨,頭發被淋濕了,人們卻意外地發現頭發比以往洗得更幹淨了。從此,羅馬人便將“薩波”作為清潔劑來使用。

公元70年,羅馬帝國學者普林尼第一次用羊油和草木灰製取塊狀肥皂獲得成功,羅馬開始了肥皂生產。其後,這種製皂方法傳到希臘、英國等地,俄國的皇帝彼得一世也學到了這門技術,他規定隻有貴族才能使用肥皂,農奴如果使用便會受到懲罰。

後來,這項技術在歐洲逐漸傳播開來。到了公元2世紀,肥皂已成為專門用來清洗的物品。8世紀,大多數的南歐國家已經開始生產肥皂了,法國的馬賽和意大利的熱那亞、威尼斯、薩沃納等地都是生產肥皂的主要城市,因為這些地方有橄欖油和苛性堿,原料來源方便。公元1000年後,西班牙的肥皂製造業已成為一種重要的行業。盡管在當時肥皂已被廣泛使用,但仍屬價格昂貴的奢侈用品,普通家庭是買不起的,他們一般還是在自製“軟皂”,把動物油和樺木灰混合起來,就製成了簡易的肥皂。

直到1791年,法國化學家盧布蘭通過用電解食鹽的方法製成燒堿,木炭洗手的秘密才被揭開,肥皂的成本大為下降,肥皂才逐步進入了普通百姓家庭。19世紀初,合成堿被發明出來,這就使大規模地廉價生產肥皂成為可能。到了19世紀20年代,大規模的製堿法出現了,從此肥皂價格下跌,成為普通家庭的生活必備品。

如今,日用洗滌劑花樣很多,尤其洗衣粉廣告大戰使得洗衣粉的位置與日俱增。肥皂雖然古老,但是仍不過時,而且有它的獨到之處。這一點在日常生活當中,人們還是深有體會的,它不僅不會被其他洗滌品所替代,反而會有更大的發展和更廣泛的運用。

細美的纖路———尼龍在尼龍未發明之前,人們的衣服隻有兩種質地:一種是絲做的,一種是棉做的。長久以來,人們希望有一種新的麵料能夠代替天然的絲和棉,曆史的契機給了美國的科學家華萊士·卡羅瑟斯。

卡羅瑟斯於1896年4月27日出生在美國的柏靈頓。1914年,他中學畢業後,來到了得梅因商學院學習會計,他對這一專業並不感興趣,倒是對化學等自然科學情有獨鍾。鑒於此,一年後他轉入了一所規模較小的學院學習化學。1924年,他獲得伊利諾伊大學的化學博士學位,後來到哈佛大學教授有機化學,但性格內向的卡羅瑟斯並不適合從事教學,1928年,卡羅瑟斯接受美國最大的化學工業公司———杜邦公司的聘請,在那裏搞基礎科學研究。

卡羅瑟斯來到杜邦公司的時候,正值國際上對德國有機化學家斯陶丁格提出的高分子理論展開激烈爭論的時候。卡羅瑟斯讚同並支持斯陶丁格的觀點,他決心通過實驗證實這一理論的正確性。因此,一到杜邦公司,卡羅瑟斯就把對高分子的探索作為有機化學部的主要研究方向。

1931年,卡羅瑟斯和他的研究小組發現,當某種物質的分子聚合度大於一定數值後,它可以紡成絲,冷卻後可得到有一定韌性的可以拉長好幾倍的纖維狀細絲,這種發現啟迪了卡羅瑟斯的思路:纖維絲可不可以替代蠶絲等天然纖維來紡織呢?卡羅瑟斯和他的助手們經過兩年的努力,合成了上百種尼龍纖維。1935年,他們終於發明了一種柔韌性能好、抗拉強度高的合成纖維,這就是被命名為尼龍66的產品。

由於尼龍66是利用易從空氣、水、煤或石油中提煉的化學元素碳、氫、氮、氧來合成的,所以它的生產成本比較低。為了把尼龍變成產品,杜邦公司投入了大量的人力、物力,花費了2700萬美元和230名化學家及工程師的心血,世界上第一種尼龍製品———長筒女襪於1940年問世了。

尼龍製成的襪子顏色亮麗、結實而且有彈性,一上市就受到了女性消費者的青睞。人們曾用“像蛛絲一樣細,像鋼絲一樣強,像絹絲一樣美”的詞句來讚譽這種纖維。此後,尼龍熱潮席卷全球,其他以尼龍為原料的產品層出不窮,從絲襪、衣著到地毯、漁網等,以難以計數的方式出現在人們麵前。尤其是第二次世界大戰之後,尼龍因其特性和廣泛的用途,迅速發展成為最重要的合成纖維製品。

如今,尼龍已成為工程塑料中最大、最重要的品種,被廣泛用於汽車、電子、紡織、體育用品、辦公用品和家電部件等行業中,而且,對尼龍產品高性能的要求也推動了相關產業的飛速發展。伴隨著納米尼龍的出現,我們相信尼龍的前景將會更廣闊。

出汗的鐵盒我們現實生活中常見的也是與我們的生活最密切的。我們都知道水是由氫氧組合而形成的,然而在古代,人們是不知道的。這個“秘密”直到1781年才被化學家卡文迪什發現。

卡文迪什出身貴族,家裏幾代都是大官,他父親死後還給他留下了百萬英鎊的遺產,但他絲毫不貪戀奢華的生活,而是把獻身科學作為人生的最高理想。

有一段時間,他專門對氫氣進行研究。一次,他把氫氣和空氣混合在一起,放在一個容器裏,用電火花點燃,突然,猛烈的爆炸使容器炸壞了,他自己也差點兒受了傷。

容器裏充滿氫氣,看上去仍是空空的,點燃卻能爆炸,像是塞滿了炸藥。這個奇怪的試驗,引起人們極大的興趣,很快成為魔術表演中的一個新節目。

這一天,卡文迪什利用難得的休閑時間上街,在街上走的時候,他心裏還想著化學。

正在他思考的時候,突然一聲巨響,把他從沉思中驚醒過來,原來是流浪街頭的魔術師在表演氫氣爆炸。

他好奇地走了過去,隻見魔術師拿著表演用的鐵盒子,邊讓觀眾看,邊煞有介事地宣揚說:“先生們請觀看,這叫‘鐵盒出汗’。”觀眾好奇地湊上去看,果然見在鐵盒的壁上布滿了細小的液滴。大家議論紛紛,感到十分奇妙。

對這個有趣的現象,卡文迪什沒有一笑了之,而是陷入了深深的思考之中。

他立即趕回實驗室,把氫氣和氧氣混合,進行點燃試驗,結果發現,每次爆炸,容器的四壁上都會出現小液滴。

於是,卡文迪什就把這些小液滴收集起來,進行化驗,證明這些小液滴是純淨的水。

水滴又是從哪裏來的呢?

難道是容器沒有擦幹造成的?卡文迪什特意把一個容器擦得幹幹的,進行實驗。爆炸後,容器上仍有水滴出現。

這些水滴肯定是與氫氣有關係的,卡文迪什認真地琢磨起來。他反複地進行研究和實踐,終於弄清楚了,原來,水滴是由氫氣和氧氣在爆炸的極短時間內化合而成的。

卡文迪什的這個發現,揭開了物質化合的奧秘,為化學研究開辟了一個新的紀元。

汽車會喝酒初春的一天,陽光燦爛。

實驗中學的一幫學生,到省城參加知識競賽。一路上,同學們有說有笑,好不熱鬧。

車快到省城時,隻聽駕駛員師傅說了一句話:“完了”,汽車也就“嘎”地一聲停了下來。

“什麼完了?”同學們都驚愕地問。“汽車的燃料用完了。”司機一邊說著話,一邊伸手去開車門。

“那就快點加汽油哇!”同學們催促著。

“我可沒帶汽油。”司機師傅似乎有點漫不經心地說。

“那可怎麼辦呀!”同學們焦急起來。

“請同學們別急,我自有辦法。”司機一邊回答,一邊從駕駛室裏取出一樣東西。

隻見那東西呈凍膠狀。司機師傅像切豆腐似地用小刀將它劃碎,然後將小碎塊一點一點地裝進汽車的燃料箱。

一切幹罷,司機師傅回到駕駛室,一按電鈕,隻見“絲絲”幾聲,汽車像離弦的箭,往省城方向駛去。

司機師傅的一連串動作,令中學生們驚愕不已。他們真想問個為什麼。

汽車到達目的地後,同學們便圍住司機師傅,七嘴八舌地問開了。

司機師傅聽完大家的話,微笑著說:“同學們,我是一個化學迷。剛才那種情景是不是像‘汽車喝酒’,其實呀……”司機師傅開始一五一十地向同學們講開了。

“剛才大家看到的‘汽車喝酒’的事兒,其實也並不是什麼新玩藝兒。

同學們都知道,汽車所用的燃料———汽油,本是由石油蒸餾提煉加工而成的。石油是天然產生的埋在地底下的各種碳氫化合物的混合液體。由於長期不斷地開發,現在世界上石油蘊藏量越來越小,能源很緊張。有些國家為了解決能源缺乏的困難,就把乙醇摻入汽油混用,乙醇就是酒精。汽油摻進酒精,就成了混合燃料,它有一股難聞的氣味。”

“這種混合燃料是怎麼被人們發現並開始使用的呢?”有的同學不解地問道。

司機師傅微笑著看著大家,又說:“這個問題首先是在美國攻破的。有一次,美國一個地方舉行汽車賽跑,有一輛汽車奪得了冠軍,這輛汽車所用的燃料是甲醇。甲醇和乙醇可以說是兩‘兄弟’,但甲醇比乙醇更易燃,它完全可以代替汽油使用,並且不產生廢渣,不造成汙染。甲醇類似酒精,製造很方便,原料來源很廣,像草木、煤、沼氣和垃圾等,都可以用來製造甲醇,所以能大量生產。有不少國家都正在以醇代油,這可以套用兩句古詩來說:山窮水盡疑無路,柳暗花明又一‘醇’。”

中學生們聽了司機師傅的一番話,都覺得挺新鮮。

有的大聲問道:“甲醇既然類似酒精,又能大量的生產,是否可用它作酒供人飲用呢?”

“那可使不得!”司機急忙擺手說。

“甲醇的化學符號是CH3OH;乙醇的化學符號是C2H5OH。兩者同為‘醇’,但甲醇有毒,成人隻要喝10毫升,就會雙目失明,喝30毫升,就能致死。”

聽完司機師傅的話,有的同學伸了伸舌頭。

“那你剛才用刀子切成一小塊一小塊的往燃料箱裏裝的是啥東西?”有的同學又問道。

“那叫‘變性酒精’,是在乙醇裏摻進一點甲醇製成的,也可作燃料。”

司機師傅邊說邊打開駕駛室的門,從座位底下取出一隻紙盒,打開讓同學們看了看。隻見這種變性酒精是像山楂糕一樣的凍塊。

待同學們看罷,司機師傅稍一思索,又接著告訴大家:“也許是山楂汁凝結現象給了科學家某種啟示,因為酒精、汽油一碰到火就會燃燒起來,而且它們又極容易流動,隻要有一點縫隙就會流出去。這在使用和儲存上都給人們造成很多麻煩和危險。為了解決這個問題,化學家們經過一番研究,終於找到了一種凝固劑,使酒精或汽油在常溫下可以凍結,不信,你們在酒精或甲醇裏加入少量的醋酸鈣飽和液不斷攪拌,就會使它凝成凍膠狀,而在汽油裏加入鎂粉和橡膠,攪拌到一定程度,汽油也會變成膠狀。”

“那麼,用這種凍膠狀的東西作燃料,把它裝進地雷、燃料彈和火焰噴射器裏,豈不更好!”有人歡快地說。

“你們真會聯想!”司機師傅樂了,指著同學們說:“今後科學發明全靠你們了。”

同學們在省城參加了兩天激烈緊張的知識競賽。臨回來前一天,領隊的王老師告訴大家:“明天我們去看大型爆破。”

聽說要去看大型爆破,男同學都不亦樂乎,而幾位女同學顯得有點緊張和害怕。

爆破地點位於繁華的鬧市區。同學們跟隨著工程師來到工地,隻見一座混凝土結構的廢建築物聳立在一幢廠房附近,而且離高壓線很近。

如何爆破掉這座廢建築而又不危及近鄰呢?同學們的心都提到了嗓子眼上。

隻見一位工人把一個藥包塞入預先在這幢廢建築物內打好的洞中,然後牽出一根用來引燃的導線,再用快凝砂漿封堵洞口。

一切完畢,指揮人員一聲令下,通電引燃,那座龐然大物便悄無聲息地四分五裂,垮了下來。廢建築物的基礎碎裂,頂部倒向預定的空地上,既無強烈震動,也無硝煙、飛石,確實安全可靠。

同學們看了,一顆顆提著的心落了地。

有好奇的同學問工程師:“師傅,這股神奇的力量是怎樣形成的?”

工程師扶了扶眼鏡,說:“道理是這樣的,裝入洞內的藥粉,是按一定比例混合了的鋁粉和二氧化錳;不用二氧化錳,用氧化銅亦可。引燃時,二者進行化學反應,放出熱量產生高達2760℃左右的膨脹氣體,將混凝土結構脹裂。當裂縫中鑽入空氣後,溫度立即降低,膨脹力減弱。隻要藥量控製適當,就能使混凝土結構僅僅被脹裂,而不致發生爆炸,從而保證了爆破物周圍的安全。”

工程師講到這裏,便寫了兩道化學反應方程式給同學們看:4Al+3MnO

22Al2O3+3Mn+221卡(熱量)或

2Al+3CuOAl2O3+3Cu+432卡(熱量)工程師又接著向同學們解釋說:“無聲爆破劑雖比炸藥的威力小很多,但人們正好利用其膨脹力大於混凝土和岩石的強度,使它達到無聲脹裂破碎的理想效果。”

工程師還向同學們介紹道:“‘無聲爆破’法不僅用於建築物的拆除,還可用在開采大理石、花崗岩和漢白玉方麵。以往使用炸藥爆破,一般成材率為30%左右;使用無聲爆破劑,就是實行脹裂‘切割’,成材率則高達90%以上,而且成本隻及炸藥的一半,非常合算。”

聽了工程師的一席話,同學們覺得學了很多的化學知識。有個同學動情地說:“化學真是一位神秘的使者,太有魅力了,我一定要學好化學知識,當個化學家。”

聰明的爸爸學校放暑假了,同學們有的在家做作業,有的到外玩耍。

小明是個好動的孩子,這天他做完暑假作業,便和幾個最要好的小夥伴到“兒童遊樂園”玩,玩累了,他們走進了附近的一家牛奶商店。