第四章學生化學科學興趣培養1
1.涅瓦河畔的焰火表演
在18世紀時期，俄國伊麗莎白女皇加冕的那一天，正值涼爽的聖彼得堡夏季。
在涅瓦河畔，正對著科學院的那一片開闊地，被錘子、鋸子、刨子的聲音吵翻了天。隻見木匠們鋸木料、釘板子，正在建造一隻龐大的木筏。木筏上裝著一些高架、托盤、梯子、平台，又裝飾了些花串、燈籠和服飾華美的木偶。有的木偶有一人高，還有的特別高大，活像童話裏描繪的巨人。這些頗帶些中國色彩的裝飾加上周圍用錦緞以及絨帷幕和布景表現的綠色的樹林、山坡，麥浪起伏的田野和雲影片片的天空，簡直成了人間仙境。
天一過中午，人群就流水一般朝著涅瓦河兩岸湧去。不多時，古老的涅瓦河畔已是人山人海。黃昏時分，經能工巧匠裝飾的大木筏下水了。天剛一黑，各色火花就從河中央急流似地衝入雲霄，照耀得觀眾睜不開眼，木筏舞台的中央，龐大的“中國輪盤”邊旋轉邊噴射各色的火花，看上去就像一輪巨大的太陽。一個個頎長的“仙女”站在由輪盤形成的光圈中，“仙女”腳邊排列著一些“小仙女”，還有一股股綠色、紫色的火花從木筏兩旁，湧泉似地飛入高空，使得人們不斷地發出驚呼。
原來，這是一場為女皇慶典準備的焰火表演。由於當時人們對各種化學元素的知識了解得非常少，所以平時所展現在人們麵前的隻不過是色彩單調的火花，而在慶典上，科學家羅蒙諾索夫指導工匠們，按照自己的研究成果製出的各色焰火，使得人們大開眼界，驚呼不已。
現在，我們知道焰火是由於一些化學物質受熱發出不同顏色的光而變得五顏六色的。所以，我們看到的天安門廣場的禮花彈中，不僅具有黑色火藥作燃燒劑，還有助燃劑、發光劑和發色劑。對顏色起決定作用的要算發色劑了，發色劑倒也並不神秘，就是些普通的金屬鹽類罷了。在高溫下，硝酸鐵與碳酸鈉會發出黃光，硝酸鍶產生了焰火那繽紛的色彩，點綴了我們的生活。
2.世界上最值錢的鼻子
如果說，法國是香水王國，那麼格拉斯就是法國“香水之都”了。格拉斯是座名副其實的香城，從原野到村莊，從商店到居民區，到處都散發出一股淡淡的香味。
格拉斯位於法國地中海沿岸的尼斯城西南三十多千米處。在整個阿爾卑斯山坡上，漫山遍野長滿了奇花異草。紫色的熏衣草，黃色的含羞草，紅色的石竹、玫瑰，再加上各種豔麗的花草，真是萬紫千紅，山花燦漫。
在格拉斯，許多較大的香水工廠都設有實驗室和門市部，供遊客參觀、選購。商店裏，格拉斯的香水琳琅滿目，價格便宜，人們可以任意選購。
格拉斯有座香水博物館，裏麵陳列著最古老廠牌的香水，還有近十年來流行的香水。館裏還展出與香水產銷發展有關的實物，十分別致。
巴黎香水風靡世界，許多原料都來自格拉斯。它為巴黎這座美麗的城市增添了魅力，也使巴黎人的生活更加豔麗多彩。
馳名世界的巴黎香水可以分成三大類：女用、男用和混合型。每類中又可分為3種：香水精、淡香水和古龍水。香水商標五花八門，成百上千，其中最著名的有姬仙蒂婀、伊夫、葩芳、妮娜、聖諾朗、莎納勒、嬌蘭、賽拉維等十多種。
香水工廠生產的名牌產品，都是由高級香水技師調配的，他們有靈敏的嗅覺，對各種香氣有著特殊的鑒別能力，被譽為“香水鼻子”。
實驗室裏的設備很簡單：一架精密的天平和三千多個裝有各種各樣香料的小瓶。香水鼻子根據用戶的特殊要求或對未來香型發展的趨勢的特殊敏感，靠鼻子的靈敏嗅覺，在一排排香料瓶中嗅來嗅去，經過反複調試，最後選定數種或數十種香料，巧妙地配製成一種新產品或一種特製品。
世界上最著名的“香水鼻子”名叫阿費利翁，由於他的天賦和勤奮，獲得了卓越的成就。他曾為英國戴安娜王妃配製同她的深藍色夜禮服相配的香水、為西班牙王後索菲亞特製了用於國事訪問的柔和香水、為美國女富豪伊瓦娜·特朗普配製了價值特別昂貴的香水等一些因人而異的香水。人們稱他的鼻子為“世界上最值錢的鼻子”。
3.嗅覺的奧秘
詩人王冕在詠梅的佳作中曾寫道：“冰雪林中著此身，不同桃李混芳塵。忽然一夜清香發，散作乾坤萬裏春。”在此，我們不是要研究此詩寫得如何高超絕妙，而是要探索人是怎樣聞到梅花所散發出的誘人的清香的。
我們知道，人人都長有一個鼻子。鼻子不僅用於呼吸，還能辨別各種氣味：不論是撲鼻的梅花清香，還是臭不可聞的硫化氫刺激，鼻子都能靈敏地感覺出來。
談到嗅覺，雖然我們能夠辨別香、臭、甜、酸、苦、辣、黴……各種氣味，但和許多動物相比，人的嗅覺並不算太高明。蒼蠅與狗的嗅覺都相當靈敏，要比人強許多倍。蒼蠅能在幾千米外嗅到極為微弱的氣味，有靈敏嗅覺的警犬可以在公安、軍事、救護等方麵充當“偵察兵”。
那麼，人和動物究竟為什麼能聞到各種氣味?氣味與化學有什麼聯係?蒼蠅和狗的鼻子為什麼比人的鼻子還靈?這些問題，長期以來使人感到迷惑不解。雖然有許多人對此進行過研究，也提出過許多學說來解釋，但至今仍是莫測高深。
很早以前，聰慧的古希臘哲人們曾對嗅覺做過解釋，認為鼻子裏存在有網眼的粘膜，氣體分子隻要能鑽進去，人就可以感到氣味。顯然，這隻是一種主觀想像，沒有任何事實作依據。
不過，上述假想似乎在以後人們研究蒼蠅的嗅覺中得到了些證明。科學家在解剖蒼蠅的嗅覺器官時，發現其嗅覺細胞的細胞膜有著滲透離子的功能。此膜很薄很薄，膜內裹有鉀離子，膜外有鈉離子，這樣可以形成微弱的電位差。當此膜受到外界氣味刺激時，膜就自動破裂，並產生微弱的電流信號，使蒼蠅能立即嗅到氣味。然而，對於哪些物質能引起電流信號，又是怎樣引起電流信號的，則不清楚。
經過長期的研究，人們發現，對物質的氣味辨別，不僅與嗅覺器官有關，也與物質的化學組成、化學結構、溶解狀況、分子量的大小等有關。例如，由碳、氫、氧3種元素組成的有機酸，分子中一般都含有叫做“羧基”的基團，所以一般都有酸味，如醋酸、檸檬酸等；酯類物質一般都具有濃鬱的香味，如乙酸異戊酯有香蕉味，異戊酸異戊酯有蘋果香味……也就是說，氣味是由化學物質微粒造成的，它能在空氣中散發飄逸。
進入20世紀後，蘇格蘭的科學家蒙克裏夫把嗅覺器官的結構和氣體分子的結構結合起來，來認識嗅覺問題，並於1949年提出了一種氣體立體化學理論。所謂立體化學是指物質分子在空間都有一定的形狀，例如常見的甲烷(CH4)分子是正四麵體。分子形狀如同我們常見的物體那樣，多種多樣，千姿百態，有球形、船形、椅形等。
氣體立體化學理論認為，在人和動物的鼻子中有感覺靈敏的鼻竇，在鼻竇的細胞中有專門接受外界氣體分子的受體，受體也是一種分子。隻有當外界氣體分子和鼻竇受體分子像模具和模型那樣相互吻合、並發生生理反應時，產生的信號刺激大腦，才能使人聞到氣味；如果外界氣體分子和鼻竇受體分子不吻合、不反應，人就聞不到氣味。例如，樟腦分子是球形，而鼻子中受體分子是碗形，兩者吻合，所以人才能聞到樟腦味。後來，英國的阿爾莫對此理論做了進一步完善，提出了一個較為完整的嗅覺化學機製，但兩者大同小異，觀點基本相同。
不過，這種理論也遇到了一些新的挑戰。例如，有的化學物質結構不同，卻有相同氣味；有的物質結構非常相似，卻具有不同的氣味；也有的一種物質卻具有兩種氣味……這些問題用上述理論都難以解釋。
現在，人類對嗅覺的認識在步步深入，也在步步接近真理，但還有許多問題至今仍不清楚。例如：
1鼻子依靠什麼物質將氣味信息傳入大腦?這些物質又是怎樣工作的?