樟腦與萘,可用它們不用的熔點來判別:天然樟腦與合成樟腦的熔點都在攝氏170度以上,而萘的熔點僅為攝氏80度左右。此外,萘的氣味不如樟腦那樣清香。天然樟腦與合成樟腦又怎麼區別呢?兩者在物理、化學性質方麵幾乎都相同,僅有一點不同:天然樟腦是有旋光性的,而合成樟腦則無旋光性。
皮膚“衛兵”——甘油
冬天,人們為了抵禦幹燥,往往給皮膚擦上一點甘油。
甘油,誰都認得它:無色、無臭、有甜味的粘稠油狀的液體。
甘油具有甜味,這與它的分子結構很有關係:在化學上,由一個氫原子與一個氧原子手拉著手結成的基因——OH,叫做羥基。一般來說,單糖(如葡萄糖和果糖等)和雙糖(如蔗糖和麥芽糖等)裏所含的羥基越多,它就越甜。甘油跟單糖分子相象,在它的分子中含有三個羥基,所以也帶有甜味。
甘油是皮膚的“衛兵”,因為它能吸收水分,不僅能保持皮膚,不讓北方來的客人——寒流奪走水分,防止燥裂,而且還能從寒流那裏奪來水分呢。
不過,你也別以為抹甘油是一件小事情。首先你得摸透甘油的脾氣:濃的甘油,吸水性很強,它一麵從空氣中吸收水分,一麵毫不客氣地把你皮膚裏的水分奪走,這樣,擦了倒不如不擦好;要是甘油太稀了,那就同塗了水一樣。
甘油除了能滋潤皮膚,還常用於醫藥工業上,如用它製成栓劑(甘油栓),可以做通便藥。
最牢固的天然高分子化合物珠絲
在大自然中,棉、麻、絲、竹、毛、橡膠等物質都是由天然高分子化合物所構成的,它們的分子都很大、很長。從性能上看,高分子物質通常不溶於水,有較好的機械強度,還有很好的絕緣性和耐腐蝕性等。此外,大部分高分子是呈鏈狀的結構,分子的長度與其直徑之比大於1000倍以上,所以,高分子化合物又有較好的可塑性和高彈性。自古以來,人類學會了利用大自然中的這些高分子化合物,來織布、編網、造紙、產膠……這大大豐富了人類的物質生活。
在大自然中,高分子化合物的品種繁多。那麼,哪種高分子化合物最為牢固呢?對此,生物學家們曾做過多次試驗。大量測試的結果表明,蜘蛛吐出的絲是強度最大的天然高分子化合物,其強度為相同粗細的鋼絲的5倍。蜘蛛絲是由氨基酸組成的蛋白質類高分子化合物。用蜘蛛絲編的網可以粘住比蜘蛛本身還要大好幾倍的昆蟲,所以它不僅十分牢固,而且還有十分優異的粘附能力。正是由於蜘蛛絲具有超乎尋常的性質,因而引起了科學家的關注。1988年11月3日,英國的《金融時報》發表了一篇研究蜘蛛的文章,指出蜘蛛絲是自然界存在的最為牢固的天然生物高分子化合物,對其深入研究,將會得到構成這種新材料的有意義的信息;日本有一個“東亞蜘蛛協會”,正在研究蜘蛛絲的特異性能和其微觀結構;英國劍橋大學一些專家也正在利用遺傳工程,通過發酵工藝來仿造蛛絲,可望將其製成防彈背心,或者組合成牢固的複合材料,用於宇航和汽車工業。
透光本領最強的水晶
在陽光下,沙子在向你頑皮地眨著眼睛——沙子裏有不少無色透明的小顆粒,它那光溜溜的表麵像一麵麵小鏡子,強烈地反射著陽光。
那小顆粒叫做石英,化學成分是二氧化矽。沙子裏的石英通常很小,大塊的石英晶體則非常漂亮,呈六方柱狀結晶,被人們稱為“水晶”。純淨的水晶是無色透明的,閃閃發亮。如果夾有雜質,就帶有顏色,如著名的煙晶、紫晶、墨晶等。
天然的大水晶並不多見,最大的天然水晶有一個人那麼高。如四川娥眉山上的一個寺院,就是用兩塊將近2米高的巨大水晶來當廟門的。現在,人們已學會用石英製造“人造水晶”:從沙子裏選出潔淨、無色的石英,加熱到將近2000℃,使石英結成透明如水的單晶體——“人造水晶”。如果把石英熔融,就得到半透明或不透明的非晶體,通常稱為“石英玻璃”。
你知道嗎,最早的眼鏡片就是用天然水晶做的。現在很多光學儀器的鏡頭,有的是用天然水晶做的,也有的是用人造水晶做的。做一副水晶眼鏡可不容易:水晶十分堅硬,但又不能用硬東西去把它磨成鏡片,否則會在鏡片上留下許多磨痕,像塊磨砂玻璃,戴上去怎能看得清楚呢?眼鏡工廠裏是用水浸潤的金剛砂,從粗到細,慢條斯理地磨呀,磨呀,才磨成所需要的形狀,最後用呢布和氧化鐵紅粉研磨光亮,使鏡片依然晶瑩明淨、毫無瑕疵。
“水晶眼鏡”比普通玻璃眼鏡好,因為水晶的透光本領“冠蓋群雄”。戴了“水晶眼鏡”,看東西比普通眼鏡更為清晰。由於水晶具有耐高溫、熱膨脹係數極小、耐磨、不易擦毛、不易受酸堿腐蝕等性能,所以它又是製造精密儀器的好材料。
削鐵如泥的陶瓷刀
我們日常生活中接觸的陶瓷,大多是一些碗、瓶或工藝品,它們常常和“易碎物品,小心輕放”的概念連在一起。陶瓷難道可以用來做刀具嗎?能!更令人稱奇的是,用陶瓷刀來切削一些堅硬的鋼鐵零件時,簡直可以形容它為“削鐵如泥”呢!
原來,在陶瓷家屬中,有不少成員具有高硬度、高強度和耐高溫的特性,能製成切削金屬的刀具,而且品種還真不少呢!有氧化鋁陶瓷、熱壓氮化矽陶瓷等多個品種。
氧化鋁陶瓷可以耐受高達2000℃的高溫,而一般金屬到了1500℃早就熔融“癱軟”了,哪裏還有什麼硬度可言。其次,氧化鋁陶瓷的硬度要超過任何金屬,用它製造的刀具不僅可以切削堅硬的鑄鐵,還可以切削高硬度的高速鋼,而且進刀量大、切削速度也快。在高速切削時,它不需要換刀、磨刀,其工作效率可數倍於一般硬質合金刀具。另外,它的使用壽命也要比硬質合金刀具高出3~6倍。
熱壓氮化矽陶瓷,具有超強的抗彎強度,達到每平方厘米80000~100000牛,而且該強度可一直維持到1200℃的高溫而不會下降;如果在其中再添加些氧化釔和氧化鋁,則該陶瓷在室溫下的抗彎強度可達到每平方厘米150000牛,相當於優質合金鋼的強度。由於熱壓氮化矽陶瓷還具有耐高溫和高硬度的優異特性,所以用它製作的刀具在切削鋼材時,其切削速度、光潔度及自身受磨損程度,都比合金鋼刀具優越得多,難怪它被譽為“切削寶刀”。
陶瓷材料還常用於製造耐磨、耐高溫的軸承、氣輪機的葉片和轉子等等。在許多場合,這些陶瓷材料都起到了金屬材料無法相比的作用。
“塑料之王”——聚四氟乙烯
聚四氟乙烯是塑料世界中的“晚輩”,它隻是在30多年前才開始正式生產,但很快就登上了“塑料王”的寶座。這是為什麼呢?
聚四氟乙烯具有許多其他塑料所不具有優良性質:它在液態空氣中不會變脆,在沸水中不會變軟,從-2693℃的低溫(離絕對零度隻差4℃)到250℃的高溫,都不會變態。聚四氟乙烯又非常耐腐蝕,不論是強酸濃堿,還是強氧化劑,都不能動它半根毫毛。它的化學穩定性超過了玻璃、陶瓷、不鏽鋼以至金和鉑,因為玻璃、陶瓷怕堿,不鏽鋼、金、鉑在王水中也會被溶解,然而,聚四氟乙烯在沸騰的王水中煮幾十小時,仍依然如舊。聚四氟乙烯在水中不會被浸濕,也不會膨脹。此外,聚四氟乙烯的介電性能也很好,既不受電磁頻率的影響,也不隨溫度而改變。
正因為聚四氟乙烯同時具有這麼許多難能可貴的特性,因而受到人們的重視。它在冷凍工業、化學工業、電器工業、食品工業、醫藥工業等方麵,都得到了廣泛的應用。
人們用聚四氟乙烯來製造低溫設備,用來生產、貯藏液態空氣;在化工廠裏,聚四氟乙烯被用來製造耐腐蝕的反應罐、蓄電池殼和管子、過濾板;在電器工業上,在金屬裸線外包上15微米厚的聚四氟乙烯,就能很好地使電線彼此絕緣;在醫藥工業上,人們用聚四氟乙烯製造人工骨骼、軟骨與外科器械,因為它對人體無害,而且可以用酒精、高壓鍋加熱等方法消毒。另外,聚四氟乙烯還被用來製造雷達、高頻通信器材、短波器材等。
聚四氟乙烯是一種灰白色、半透明的結晶聚合物,是用四氟乙烯聚合而成的,其基本原料為三氯甲烷與氟化氫。普通的塑料都是由碳原子與氫原子及其他原子構成的,而聚四氟乙烯塑料並不含氫原子,而隻含有碳原子與氟原子。正是由於在它的分子中以氟代氫,氟原子能與碳原子緊密結合,加強了聚合物的基本碳鏈,從而使它具有一係列寶貴的性能。
我國自1964年起,開始工業化生產聚四氟乙烯塑料。現在,這種塑料之王,已經廣泛應用在我國的航空、無線電、原子能、化學、醫療器械等各部門。
“萬能膠”——環氧樹脂
膠水對我們來說並不陌生。膠水又稱膠粘劑,通常為一些高分子物質的膠液。人們最早使用的天然膠粘劑有動物性的魚膠、骨膠,植物性的澱粉漿糊等。隨著科技的發展,以合成樹脂、橡膠為主的膠粘劑紛紛湧現,膠粘劑的種類和用途都得到了廣泛的開拓,並在生產上扮演了越來越重要的角色。例如用廢棄的碎木屑加入合成膠粘劑後,即可壓製成牢固的“刨花板”,用同樣方法也可將玻璃纖維製成美觀而耐用的“玻璃鋼”。在飛機、車輛等製造業中,許多零件的連接也常用到膠粘劑,像人造衛星表麵的太陽能電池、一些導彈彈頭的裝配等等,都要用膠粘劑來連接。
不同的膠粘劑具有不同的特性和使用範圍。例如家庭裝潢時常用的白膠,主要是用於木材、紙張、泡沫塑料、人造革等的粘接。白膠的主要成分是聚醋酸乙烯酯,因為呈乳白色而得名為白膠。白膠在室溫下可固化,有較好的粘接強度,但它不宜用於膠粘橡膠、金屬、玻璃等物品。如要粘接橡膠製品,則應選用酚醛-氯丁橡膠膠水,這種膠水初粘力強,使用方便,還適合粘接多種金屬材料和非金屬材料。所以它又有“強力膠”和“百得膠”的美稱。
當你要粘補一件玻璃品或瓷器時,普通的膠水就不能勝任了。這時可選用環氧樹脂膠。環氧樹脂膠是雙組分的膠粘劑,適合家庭用的膠劑通常分別裝於兩支軟管中,臨使用時才混合。它的甲液是環氧樹脂和苯二甲二丁酯(增塑劑)的混合膠液,乙液是乙二胺(固化劑)膠液。使用時按一定體積比混合均勻,塗於物件需粘接的部位表麵,並略微施加壓力,2個小時後即可固化。
環氧樹脂膠的最大特點是粘合強度很高。由於它的分子中含有很活潑的環氧基,能與多種物質表麵的一些原子反應,從而形成很強的結合力,所以環氧樹脂不僅可以用來膠粘各種金屬、塑料及混凝土等,還可用來粘接玻璃、瓷器、陶器等物件。為此,人們給它起了個“萬能膠”的美名。萬能膠不僅在生活中頗受人們的青睞,而且在生產上也有著廣泛的應用,常被用來粘接金屬的結構件,所以又稱為結構膠。
使用萬能膠要注意保持被粘接物體表麵的清潔,如有油膩、塵土、鏽斑等,都必須預先清除幹淨。如單獨使用萬能膠的甲液或乙液,都不會有理想的粘接效果,其中的環氧樹脂呈液態,不加入固化劑,它就不會幹燥。但是一旦將甲、乙兩液混合了,就應立即用掉,因為這種混合膠體很快就會變硬而失去粘接作用。
“麵不改色”的硫化汞
在一些古代字畫中,盡管由於時間太久或者保管不善,使得畫的顏色起了變化,或紙張發黃變脆,但是留在字畫上的作者的印鑒,總還是那般鮮豔紅潤。有趣的是,質量較好的紅色的印泥無論是薄薄的印在字畫上,或者藏在印色盒裏,即使經過幾十年甚至幾百年,仍舊是“麵不改色”,紅豔可愛。
紅印泥不褪色的秘密在哪裏呢?
你先看看紅印泥是怎麼做出來的。它是用紅色的朱砂和植物油拌勻,加入某些纖維性填料做“筋骨”就成了朱紅的印泥。
朱砂就是硫化汞,它是一種鮮紅色的礦物。紅印泥所以那樣鮮豔完全是朱砂的功勞。
畫上的顏色容易褪色,主要是顏料的分子和空氣中的氧“結”了“親”,變成了氧化物的緣故。硫化汞卻不喜歡和氧打交道,始終保持它原來的麵貌,所以紅印泥“臉”色也經久不變。
不濕的水
如果有人說,除了濕淋淋的水之外,世界上還有一種幹巴巴的水,你一定會覺得奇怪,水怎麼能是幹的呢?就算水凍成了冰,用手一摸也仍然是濕的。然而“幹”的水卻真的存在,它在化學上叫做“結晶水”。
你可能見過膽礬吧?這是一種藍色半透明的石頭一樣的東西,化學名字叫做硫酸銅。用手摸一摸膽礬,一點濕的感覺也沒有,把它打碎成粉末,也看不到裏麵有半點水的影了,可是事實上膽礬裏麵含的水可多著呢,如果按分子個數計算,水竟是硫酸銅的5倍!原來這些水就是以結晶水的狀態存在的。不過這種晶體中的每一個水分子都有自己一定的崗位,彼此牽製著,當你用手去摸它時,水分子決不會擅自移動半步,跑出來把你的手弄濕。
在石膏粉(無水硫酸鈣)中加一些水,調成漿糊似的稀漿,很快地把它倒進一個人像模子裏,過一夜,打開模子一看,一個石膏人像就做好了。水到哪裏去了呢?“溜”走了嗎?這不可能,原來這時水也已經搖身一變,成為石膏中的結晶水了。水分子將散漫的石膏分子組織起來,變成了排列整齊的晶體,使石膏粉變成了堅硬的石膏像。
在家裏常用生石灰來做幹燥劑,可是在實驗室中,大家都愛用無水氯化鈣來做幹燥劑,它的外貌和石灰很相象,可是它吸收水汽的本領卻要比石灰高明得多。而且它吸收了少量水汽以後,本身還是幹幹的,因為它吸來的水分也是以結晶水的狀態存在的。當吸收過多的水汽時,才會潮解。
有些化合物有了結晶水以後,顏色會隨著發生變化。比如無水硫酸銅原是白色的,而含水的硫酸銅卻有著美麗的藍色。當我們要知道有機溶劑中是否有水時,隻要放進一些無水硫酸銅,如果硫酸銅的顏色變藍了,就說明裏麵含有水,否則就證明不含水或含水極少。
“回潮”的生石灰
生石灰(氧化鈣)是由含有大量碳酸鈣的石灰石經過鍛燒而成的。鍛燒好的生石灰是一大塊、一大塊的,象石頭一樣,可是放些日子,你再去看它,就認不得了。它變了樣,成了白色粉末。
你買來極鬆脆的餅幹,讓它隨便放在空氣裏,過不了一兩天,有時甚至過不了幾個鍾頭,你去吃它,它就不再那麼鬆脆了,甚至會變得軟軟的,我們說餅幹“回潮”了。為什麼餅幹會“回潮”?因為它吸收了空氣中的水分。
生石灰當然不是餅幹,它是氧化鈣,可是它也會“回潮”,就是說它也要吸收空氣裏的水分;不光是水分,它還要吸收空氣裏的碳酸氣哩。
生石灰的“回潮”不象餅幹那樣單純,餅幹“回潮”以後,隻是變得軟些,還不失為餅幹;生石灰“回潮”以後,連它的化學成分也變了,這時候生石灰和水反應,生成了氫氧化鈣(熟石灰),同時,還與碳酸氣反應變成了碳酸鈣。這個變化的過程緩慢而且均勻,結果使得生石灰慢慢地化開來,成為細細的粉末,體積也膨脹開了。這種變化的情況,很有點象岩石風化而成泥砂。
生石灰能吸收水分的這個特點,我國民間廣泛地應用於防止食品“回潮”,比方說餅於、香糕、茶葉、藥物等等極容易受潮的東西,把它們藏在放有生石灰的盛器裏,外界空氣裏的水分,首先被生石灰吸收了,這些東西就無“潮”可受了,甚至這些東西本身的“潮”氣,也會被生石灰吸去,而變得幹燥起來。
閃閃發光的紫藥水
紫藥水能殺菌消炎,對細胞組織沒有刺激性,並有收斂作用,因此遇有皮破化膿或傷口滲水出來時,可以搽上一點紫藥水,也可以用來治療膿皰瘡、小兒口瘡等疾患。
你會用紫藥水,你可知道紫藥水是什麼東西嗎?
紫藥水實際是一個籠統的名稱,甲基紫溶液、龍膽紫溶液和晶紫溶液,都稱紫藥水。
甲基紫、龍膽紫、晶紫又是什麼呢?提到它們的成分的名字,可真別扭極了。甲基紫的成分是“氯化五甲基對玫瑰苯胺”和“氯化六甲基對玫瑰苯胺”的混合物,以前者為主要成分。
龍膽紫也是上述兩種化合物的混合物,但以後者為主要的成分。
晶紫呢?它卻是純粹的“氯化六甲基對玫瑰苯胺”。
三種紫藥水的藥理性能,基本上是相同的,可以通用。平時用得最多最廣泛的紫藥水,是龍膽紫溶液。
使用過紫藥水的人,都知道幹後的紫藥水,表麵會發出閃閃的光輝。
為什麼這麼有趣呢?
原來它們在沒有溶入水中以前,都是深紫色有金屬光澤的粉末或片狀晶體。溶入水中後,變成紫色的溶液,這就是紫藥水。紫藥水中的水分蒸發幹了,它們就顯出原來真正麵目的特色——閃閃發光的紫色。