化學是一門基礎的自然科學,對人類有重大意義,跟生活有很大關係。生活中,化學的頻繁使用不是舉例能舉完的,它已與生活緊密聯係在一起。人類從原始社會跨入今天這樣物質文明比較發達的社會的曆史,就是一部化學以及其他科學技術的發展史。化學科學的發展,為人類不斷地創造了千千萬萬的物質財富,使我們能夠廣泛地享用這些物質文明的成果而舒適地生活。從日常生活中可以積累很多的化學知識,化學就像是生活的“指南針”,能使人做到活得明白、健康和科學。
麵食裏的小洞洞
你參觀過餅幹工廠嗎?隻有五角硬幣那麼大的生麵片,送到烘烤爐裏轉一圈出來以後,體積增大了好幾倍,變得又鬆又脆。
掰開一片餅幹,可以看到裏麵布滿了蜂窩似的小洞洞。麵包和饅頭裏麵同樣也布滿了小洞洞(圖3-1)。
油條呢,在油炸之前像一支鋼筆粗,在油鍋裏急劇膨脹,變得比晾衣竿還粗呢!
這是誰變的魔術呢?“魔術師”是酵母菌,或者化學藥品。
釀酒時酵母菌吃下澱粉變成的糖,吐出酒精和二氧化碳。做饅頭的情形也是這樣。和麵粉時揉進去的那塊“老麵”裏,住著眾多的酵母菌。它們在濕麵粉裏,隻要溫度適宜,就迅速繁殖。它們吐出的酒精使饅頭有股醇香味,放出的二氧化碳氣在濕麵團裏占據了空間,撐出一個個小洞洞。
蒸饅頭的時候,小氣泡受熱進一步膨脹,在麵粉裏鼓出一個個大氣孔。麵粉裏的蛋白質——麵筋受熱凝固,成為氣孔的“牆壁”,將二氧化碳團團圍住。最後,牆壁破裂,二氧化碳跑出來了,卻給饅頭裏留下了無數的小洞洞。
做餅幹、蛋糕和麵包等食品時,常用另外一種發酵粉。這種發酵粉和酵母菌毫不相幹,實際上是化學疏鬆劑。它包含的兩種化學藥粉——碳酸氫鈉和磷酸二氫鈉,放到濕麵裏,就發生化學變化,冒出二氧化碳氣來,使食品裏產生許多小洞洞。
炸油條的生麵裏預先揉進了食堿和明礬。早點鋪師傅說的“一堿二礬三鹽”指的是,每七斤麵配上一兩食堿、二兩明礬和三兩鹽,便成炸油條的生麵了。這三種化學角色各有各的作用:鹽使麵有鹹味並變得柔韌,明礬是十二水合硫酸鋁鉀,具有酸性,在滾燙的油鍋裏,它和食堿起化學反應,生成大量二氧化碳氣泡,氣泡受熱急劇膨脹,使油條迅速脹大。一兩食堿和二兩明礬可以生成約14升二氧化碳氣,沸油二百多度的高溫,又使它的體積膨脹一倍多,所以,新炸的油條疏鬆多孔。
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發麵過久麵團發酸的原因
幾乎所有的家庭都用麵頭發過麵,並總結出發麵時間不能過久的經驗。你能解釋發麵過久麵團發酸的原因嗎?麵頭又稱“酵頭”、“老酵”。開始,人們把鮮酵母和少量麵粉混合,調成糊狀,待麵糊發開後,就用來發麵。每次蒸慢頭留下一塊麵頭,作為下次發麵用。這樣,麵頭就在酵母菌的作用下發得很久,又常與空氣接觸,一些乳酸菌就乘虛而入,將麵團中的一部分葡萄糖氧化成乳酸。乳酸有強酸味。用麵頭發麵時間越長,產生的乳酸就越多,蒸出的饅頭就越酸。這樣看來,不是老酵“老了”,而是混入老酵中的乳酸菌在搗鬼。如果把老酵放在一個真空容器裏,就不會發生這種現象。
水果能有效解酒
我國已有四千多年的釀酒曆史。釀酒常用的方法是發酵法,就是用含糖類很豐富的各種農產品,如高粱、玉米、薯類以及各種野生果實為原料,經過發酵、分餾,就可製成酒精(乙醇)。
酒主要是乙醇和水組成的,但這種混合物香氣不濃,味道不佳,並且是無色的。一般酒類的氣味、味道和顏色,都是由於酒中還含有其他的化合物,例如香料和色素。不同配料的酒,就產生不同的色、香、味。
酒精進入人體後,被吸收入肝,在肝髒中首先氧化成乙醛,乙醛再被氧化成乙酸,繼而氧化成二氧化碳和水。這個化學反應中“酶”起了決定性的催化作用,人體內每時每刻都在發生各種複雜的化學反應,這些化學反應都是在特殊的蛋白酶的催化作用下進行的。人體內含有能使乙醇氧化為乙醛、乙醛氧化為乙酸的蛋白酶的量因人而異。有的人體內含這種酶比較多,有的人體內含這種酶比較少,前者能順利完成上述化學變化,能飲較多的酒,後者則不能順利完成上述化學變化,隻能飲少量的酒。
當飲酒過多的時候,過多的乙醇會使催化作用減弱甚至失去催化作用,過多的乙醇和乙醛會刺激神經係統使人產生一係列反應,其實就是酒精中毒。
酒精是一種麻醉劑,它對人體各組織的麻醉作用,先是興奮,後是抑製。當大腦皮層受到酒精的麻醉而處於抑製狀態時,患者將會出現語無倫次、頭暈眼花、步態不穩、惡心嘔吐等中毒症狀。另外,在正常情況下,人體血液中的二氧化碳和氧氣的分壓有一個定值,由於進入人體血液中的酒精,可被氧化成二氧化碳和水,這樣,二氧化碳的分壓升高,氧氣的分壓降低。結果使血紅蛋白對氧氣的結合力下降,而氧氣隻有和血紅蛋白結合後才能被血液送到機體各組織中去,所以醉酒嚴重者會因呼吸衰竭而死亡。
醉酒就需要解酒。不少人知道,吃一些帶酸味的水果(圖3-2)或飲服1~2兩幹淨的食醋可以解酒。這是什麼道理呢?
這是因為,水果裏含有有機酸,例如,蘋果裏含有蘋果酸、柑桔裏含有檸檬酸、葡萄裏含有酒石酸等,而酒的主要成分是乙醇,有機酸能與乙醇相互作用形成酯類物質從而達到解酒的目的。同樣道理,食醋也能解酒是因為食醋中含有3%~5%的乙酸,乙酸能跟乙醇發生酯化反應生成乙酸乙酯。
盡管帶酸味的水果和食醋都能使過量乙醇的麻醉作用得以緩解,但由於上述酯化反應在體內進行時受到多種因素的幹擾,效果並不十分理想。因此,防醉酒的最佳方法是不貪杯。
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飲酒過量損傷肝
大量乙醇可直接造成肝損傷。我們知道進入人體的脂肪,經消化道水解成甘油和脂肪酸後,被吸收入肝,在肝髒內再合成甘油三酯後貯存起來。當機體需要時,肝髒內貯存的脂肪水解成脂肪酸,再經氧化放出能量。所以肝髒是脂類和脂肪酸代謝的重要場所。如果代謝過程受到障礙,脂肪在肝中過量存積,將會造成肝硬化。而乙醇在肝中的氧化可使脂肪酸的氧化減弱,最終導致脂肪在肝中的含量增多。
涼快降溫的汽水
酷暑季節,喝上一瓶汽水,確實清涼解渴,使人精神振奮。可你知道汽水是怎樣製成的嗎?
製作汽水的原料很普通而且易得,主要有白糖、小蘇打、檸檬酸(或酒石酸)等。在1000毫升水中加入25克白糖,然後放入2克小蘇打,把配好的溶液灌進一個能夠緊塞的玻璃瓶中,再放2克檸檬酸(或酒石酸)的晶體到瓶中,立即將瓶塞緊。這時,瓶子裏的液體就發生一係列的化學反應:檸檬酸和小蘇打作用生成檸檬酸鈉(酒石酸和小蘇打作用生成酒石酸鈉),放出二氧化碳。生成的二氧化碳有一部分溶於水,生成碳酸。反應結束後,一瓶汽水就製成了。
汽水的酸味就是由碳酸和沒反應的檸檬酸(酒石酸)所引起的。
當打開汽水瓶蓋時,有大量泡沫向外逸散,這種現象應該怎樣解釋呢?這要從氣體的溶解特點說起。在一定溫度下,壓力增大時,氣體溶解度增大;壓力減小時,氣體溶解度減小。壓力一定時,溫度降低,氣體溶解度增大;溫度升高,氣體溶解度減小。對於汽水,當瓶蓋緊塞時,由於瓶中壓力較大,汽水中溶解了大量的二氧化碳;瓶塞去掉後,瓶中壓力減小,大量的二氧化碳氣體就衝出瓶口,散失在空氣中。
汽水進入胃中,由於體內溫度較高,二氧化碳氣體的溶解度降低,一部分溶解的二氧化碳氣體就要逸出,所以就有喝汽水後打嗝的現象。也正是在打嗝的同時,體內的一部分熱量被二氧化碳攜出體外,故喝汽水可消暑解渴。
街頭出售的汽水,大都存放在冷水中。這一方麵是為了降低汽水的溫度,更重要的是為了防止汽水變色。
工廠在生產汽水的過程中,為了把它配成青梅或蘋果綠色,一般都添加人工合成色素——靛藍和檸檬黃。靛藍,俗稱靛青,是藍色粉末或紅藍色糊狀物。檸檬黃又稱酒石黃,是一種酸性染料,為橙黃色粉末,這兩種色素是國家批準的食用色素。靛藍很容易受日光及氧氣作用而褪色,檸檬黃的化學性質較靛藍穩定一些。汽水在存放過程中,如果受到日光照射,僅留下檸檬黃的橙黃色,檸檬黃在陽光和空氣中也逐漸氧化而褪色,最後綠瑩瑩的汽水就變成無色了。
放在水中為什麼能防止變色呢?因為光線照射到水麵上時要分成兩部分:一部分返回空氣中,這叫做光的反射;另一部分進入水中,這叫做光的折射。由於光的反射,進入水中的光要小於原入射光的強度,所以汽水受日光照射的影響也就小了。因此,變了色的汽水,隻要未受到其他細菌的汙染,仍然可以飲用。
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汽水瓶口的白霧
當你打開一罐汽水時,一係列的事情接著發生。首先是汽水上方的壓力在很短時間內由原來的2~3大氣壓降為正常的一大氣壓。在這快速膨脹過程中產生一個巨大的冷卻作用(因為氣體的膨脹是做功),這效應稱為焦耳-湯姆生效應。這個冷卻作用使瓶口的瞬間溫度達到-30℃,因此使得附近的水蒸汽凝結。這就是瓶口所看到的細白霧的原因。
不能用茶水服藥的原因
茶葉最早產於中國,現在它已成為世界上三大飲料之一,在日常生活中頗受人們的歡迎。
茶葉中約含多種化學成分,其中有兩種主要的生物堿——茶堿和咖啡堿。這兩種物質都具有刺激中樞神經的作用,可做興奮劑,在醫療上都可用作和尿藥。因此,經常喝酒吸煙的人,喝茶能促使酒精和尼古丁隨小便排出體外。另外,茶堿和咖啡堿還能與某些侵入人體的有害重金屬離子發生化學反應,生成可溶性絡合物後從尿中排出。從事金屬加工工作的人,每天工作之餘喝點茶水,就可避免微量金屬對人體的危害。
既然如此,我們在看病的時候,醫生常常會叮囑我們不要用茶水吞服藥,這是為什麼呢?
這主要是因為茶水裏含有十分複雜的化學物質,如鞣質、生物堿、酚、醇、醛、有機酸等物質。而我們服用的中藥、西藥也都含有化學物質,如果用茶水與藥物同服,不可避免地會發生一些化學變化,改變藥物的治療作用。也就是說,用茶水服藥的話,有些藥物會和茶水中的成分“打架”,就失去藥效了。
那麼,哪些藥物能和茶水反應呢?
具體來說,茶葉中的鞣質可與鐵、鎂、鋁、鉍、鈣等多種金屬離子在腸道裏發生化學反應(絡合作用),成為難溶的物質,使身體無法吸收。如西藥的胃舒平、硫酸鋁碳酸鈣、葡萄糖酸鈣、維丁鈣、硫酸亞鐵、富馬酸鐵、次碳酸鉍及各種補鐵口服液。中藥中的石膏、石決明、龍骨、龍齒、牡蠣、蛤殼、明礬、自然銅、磁石、代石、赤石脂、鍾乳石等,還有含有上述中藥成分的中成藥,如桔紅九、牛黃解毒丸(片)、明目上清丸、朱砂安神丸、複方五味子片、龍牡壯骨衝劑、壯骨關節丸和各種活性鈣製劑等,不僅不能用茶水送服,而且要在服藥後2~3小時才能飲茶。
茶葉中的鞣質與一些藥物會生成難溶性鞣酸沉澱物,不易被吸收,降低了藥物的生物利用度和治療效果。與茶水會發生這種反應的藥物有四環素類、紅黴素、利福平、灰黃黴素、林可黴素、新黴素、氯黴素、氨苄青黴素、維生素B1、維生素B6、洋地黃類、潘生丁、氨基比林或含氨基比林的製劑如去痛片、優散痛、克感敏等。
鞣質是生物堿沉澱劑,與藥物結合生成難溶性鞣酸鹽沉澱物,不易被人體吸收而降低藥物的治療效果。如麻黃堿、黃連素、黃柏堿、奎寧、常山堿、烏藥堿、阿托品、馬錢子堿、煙堿、嗎啡、罌粟堿、麥角堿類、利血平、山梗菜堿、長春堿、秋水仙堿、喜樹堿等,含有生物堿成分的中藥也有相似的變化,如黃連、黃柏、麻黃、益母草、顛茄、曼陀羅、人參、黨參、鉤藤、蘿芙木、草決明、烏頭、古柯葉、旱蓮草、防已、延胡索、馬錢子、吐根、金雞納皮、常山、罌粟、長春花、喜樹根、秋水仙等中草藥。
當然,凡是藥物中的成分不與茶水中的成分起化學反應的,就可以與茶水同服。比如,人們單純服用維生素C,在人體內吸收積累的量是有限的,往往大部分維生素C被排泄出體外。但是,當你用茶水服用維生素C時,茶葉中的茶多酚(具有維生素P的功較)可以促使維生素C在人體內的吸收與積累,使維生素C發揮更大的功效。因此服用維生素類藥物,飲茶是沒有壞處的,茶葉本身含有的各種維生素,對人體也是一種補充。當然,大多數情況下,服藥還是最好不要用茶水。
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不宜飲茶者
營養不良的病人和嬰幼兒不宜飲茶。因為,茶葉會影響人體對鐵、蛋白質等物質的吸收,茶中的鞣質與蛋白質合成鞣酸蛋白後,胃腸道就不能吸收了。鞣酸還會影響腸道對鐵的吸收,會引起嬰幼兒缺鐵性貧血。所以,食用蛋類、乳製品、豆製品等高蛋白食物之後,不宜立即飲茶;大病初愈後不宜大量飲茶;每次進餐前後一小時以內要避免飲茶。
讓衣服不再怕淋
炎熱的夏季,周圍沒有一絲風,遠處傳來轟隆隆的雷聲,天空忽然變得越來越暗,下雨了!路上的行人有的打起了雨傘,有的穿起了雨衣,衣服不再怕淋了。那麼,你知道雨衣是怎麼發明的嗎?
雨衣是由英國的一位普通工人麥金杜斯在19世紀20年代發明的。麥金杜斯在一家製橡皮擦的工廠工作,他從小就勤奮好學,並且很有誌氣。他希望自己長大後成為一名科學家,發明出許多自己從來沒有見過的東西。可是由於家境貧寒,他在少年時代就輟學了,依依不舍地離開了學校,到附近的一家橡皮擦工廠做童工。但是,麥金杜斯從未中斷過學習,進廠不久,他就從老師傅那學到了全套的工藝,並很快可以獨立操作。
一天,麥金杜斯由於前一天晚上看書看得太晚,上班幹活時覺得疲憊不堪渾身沒勁,當他端起一盆熔化的橡膠液往模型裏澆灌時,差點摔倒。雖然盆裏的橡膠液沒有完全潑掉,但還是潑到了衣服上。下班了,麥金杜斯有氣無力地往家走,剛走到半路,突然電閃雷鳴,下起傾盆大雨。麥金杜斯被淋成了“落湯雞”。到了家裏,麥金杜斯脫下衣服,這時,他發現衣服都被淋濕了,隻有粘橡膠液的地方沒有被淋濕。真是怪事,難道粘了橡膠液的衣服還有防雨的作用?麥金杜斯覺得很奇怪,打算弄個明白。