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第8章 化学与其他(4)

经过研究,人们发现如果在普通玻璃的配料中加入0.4%~0.7%的着色剂,就能使玻璃带上了颜色。着色剂大多是金属的氧化物。我们前面已经知道了每种金属元素都有它独特的“光谱特征”,所以不同的金属氧化物都能呈现出不同的颜色。如果在玻璃配料中加入这些氧化物就给玻璃着上了色。例如加入氧化铬(Cr2O3),玻璃现绿色;加入二氧化锰(MnO2),玻璃呈紫色;加人氧化钴(Co2O3),玻璃呈蓝色,炼钢工人和电焊工人用的保护目镜就是用这种玻璃制成的。

其实,玻璃的颜色不仅取决于加入的着色剂,人们还通过熔炼的温度及炉焰的性质来调节元素的化合价,使玻璃呈现不同的颜色。例如玻璃中的铜,如果以高价的氧化铜存在时玻璃显现蓝绿色;以低价的氧化亚铜(Cu2O)存在时,玻璃呈红色。有时,烧熔一次还不能使玻璃显示出色来,再要进行第二次加热才能使玻璃显出颜色。名贵的金红玻璃就是这样,它是在普通的玻璃配料中加入微量的金子烧制成的。第一次烧熔后,金以原子形式分布在玻璃中,此时玻璃并不显颜色;当再次加热到接近软化的温度时,其中的金原子聚合成胶状颗粒,此时玻璃就显现出了美丽的红色。

现在,人们又用稀土元素的氧化物为着色剂制成了各种高级的颜色玻璃。搀有稀土元素的颜色玻璃,色调明净,有光亮的色泽,甚至还会在不同的光线下改变颜色。例如氧化钕玻璃中就有这种特性,它在日光下显紫红色,在荧光下显蓝紫色,十分美丽。有一种玻璃会随着光线的强弱而改变颜色,人们用它作眼镜的镜片和房屋的窗户玻璃。用这种玻璃作窗玻璃,室内可以保持一定的光亮度,再也用不着用窗帘子来遮阳,所以有人称它为“自动窗帘”。它又能阻挡阳光中的紫外线通过,图书馆藏书室和博物馆装上这种玻璃以后,可以保护书籍和文物不受紫外线的破坏。

除稀土元素外,在玻璃中直接添加钨和铂,也可以做成变色玻璃。

普通的颜料因受阳光中的紫外线的照射或者空气中的氧气和二氧化硫的作用而褪色;但颜色玻璃因为起着色作用的金属等氧化物已与玻璃熔为一体,所以能经得起日晒雨淋而永葆其美丽的青春容颜。随着科技的日益发展,颜色玻璃的品种将会越来越丰富多彩,我们的生活也会因为它的点缀和装饰而变得多彩多姿。

美丽的焰火

在节日欢庆的夜晚,特别是传统的春节,我们经常看到五彩缤纷的焰火在天安门城楼上空灿烂地开放,像一朵朵盛开的鲜花美不胜收。人们利用了什么样的方法使得焰火变得如此美丽呢?

在我们的生活中,如果无意中将食盐溅到火焰上时,火焰上立刻便会发出明亮的黄色光。我们知道,食盐的化学名称是氯化钠,是由氯元素和钠元素组成的。如果我们分别把氯气和金属钠放在无色的火焰上灼烧时,只有钠才能把火焰染成黄色。

每种金属的盐类,在高温下都能发出自己特有的光彩:钠是黄色、钾是紫色、钡是绿色、铜是蓝色、锶是红色……这神奇异的发光现象在化学上叫做“焰色反应”。

这就是节日的夜晚天空成了一个多彩的世界的缘故。

既然每种金属的盐类,都会在高温下放出自己特有的异彩,那么不是说我们根据物质的焰色反应,就可判断出其化学元素成分了吗?

可是这在实际上却行不通。因为铝蒸气能将煤焰染成红色,锂蒸气也能将煤焰染成红色。如果只用肉眼观察是无法发现他们的区别的。

一八六○年五月,从德国海德尔堡传出了一个举世震惊的消息:化学教授本生在他的朋友物理学家基尔霍夫的帮助下,有办法区分锶和锂的焰色差异,而且他还发现了名叫“天蓝”和“暗红”的两种新元素。

他是如何区分的呢?

原来,这是一块三棱镜的功劳,本生利用一块透明的三棱镜,即“分光镜”,经过了大量的分析研究,终于揭开了焰色反应的奥秘。

一束白光通过分光镜后,会形成一条连续的彩色光带,就像我们常见的雨后的彩虹一样美丽。这条光带按红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的顺序排列,叫做“连续光谱”。而本生用分光镜对着各种金属蒸气发出的光时,发现它们形成的却是一条不连续的、孤立的颜色组成线条,这叫做“线状光谱”。例如:钠蒸气的线状光谱是由两条黄色线条组成的;钾蒸气的线状光谱是由两条红色线条和一条紫色线条组成的。不同的元素,发出的线状光谱中线条的数目、线条的颜色及线列的排列情况都不相同,各种元素都具有自己的特征谱线。比如前面谈到的锂和锶,尽管它们都发出红光,但若用分光镜一分析它们的特征,谱线就会让它们露出真相。本生就这样创造了奇迹,他发明了区别元素的新方法。

本生把当时已经发现的元素的线都记录了下来,然后向天上、地下、河里、海里去寻找新的元素——倘若发现了新的谱线,就意味着发现了新的元素。有一次,本生在观察杜尔汉矿泉时,发现了两条从未发现过的天蓝色谱线,本生为新元素取名为“天蓝”。不久,本生又在另一次光谱分析实验中发现了几条陌生暗红色谱线,他将这种新元素命名为“暗红”。

元素的“天蓝”的中文名叫铯,“暗红”叫铷。它们都是非常活泼的金属,在空气中会自动燃烧起来,发出玫瑰般的紫色光。在水面上,它们也会自动着火,放出氢气,放出爆响,来回乱窜;甚至把它们放在冰面上,它们也能燃烧。所以,在自然界没有单质形态的铯、铷存在。人工取得的铷、铯,平时只能保存在煤油中,让它们“与世无争”。

铷和铯又都是又轻又软的金属,用小刀可以毫不费力地切开它们。铯在28℃时熔化,在常温下呈现半液体状。铷的熔点是38℃,在常温下呈糊状。在金属家族中,它们是“软骨头”。

这两种元素的另一个特殊本领是:它们都对光线特别敏感,即使在极其微弱的光线照射下,它们也会放出电子来。把铷和铯喷镀到银片上,即可制成“光电管”——一受光照,它便会产生电流,光线越强,电流越大。在自动控制技术中,光电管就像是机器的“眼睛”,所以有人把铷和铯叫做“长眼睛的金属”。

电视机,电影机的光电转换,靠的就是光电管。铯光电管现已广泛用于报警自动装置,可以替人看仓库,还会为人报火警。铯光电管用在天文学上,可把天文仪器观察到的星光转换为电流,然后人就可以根据电流的大小,换算出遥远的恒星、星云、银河的距离。铷和铯在人类揭开天体奥秘的过程中,还将不断地成为人类的好帮手。

本生利用分光镜发现了新元素的消息传开之后,许多他学家纷纷效尤。结果,真的发现了铊、铟等新的元素。

哪些布容易褪色哪些布不容易褪色

在布店的橱窗里或柜台上,陈列着各色各样的花布和色布,有的颜色很鲜艳,有的萎暗,有深色的,也有浅色的。单单是蓝布,就有凡拉明蓝布、士林蓝布、硫化蓝布、直接蓝布等等,真是花色繁多,琳琅满目。

当人们用这些布,做衣服穿了以后,为什么有的容易褪色,有的不容易褪色呢?这是有很多原因的。就同一种凡拉明蓝布来说,农民穿了,不多时就变色褪色了,因为他们整天在田间劳动,受太阳晒,身上有汗水湿,常常洗洗穿穿,很容易变色褪色。而一般在室内工作的人穿凡拉明蓝布衣服,短时期内不容易出现这种褪色现象,这说明在不同的穿着条件下,对同样的布,会产生不同的褪色程度。

为了区别产品褪色情况的优劣,许多印染厂通过日晒牢度、皂洗牢度、汗渍牢度和摩擦牢度等各种染色牢度试验方法来进行检验。

棉纤维原是白色的,用它积成的布,也是白色的,只是使用了各种染料,才会产生各种各样的颜色。而染料的种类很多,它们的染色牢度各有不同。常用的染料,有直接染料,硫化染料,还原染料,活性染料和偶氮染料(或称冰染染料)等类。每类染料中,都有许多种颜色,有黄的、蓝的、绿的、棕的、黑的和红的等等。说也奇怪,虽然有许多类染料和各种颜色,但各类染料中间的颜色,却很少有完全相同的。为了需要,人们还特地把性质相同,色泽不同的染料相混,使它们拼出更多的颜色来,可见花色的繁多了。这些染料到底有些什么不同呢?直接染料易溶于水,加热后可以使棉布直接染上色。我们衣服穿旧了,到百货商店去买一纸袋染料,自己可以来染色的,这些大都是直接染料。硫化染料不溶于水,能溶于硫化钠的溶液中,然后才能使棉布染上色。还原染料只能溶于含有烧碱和保险粉的还原溶液中,使棉布染上色,最后还要经过氧化等工艺,才使染色染好,著名的不褪色士林蓝布,就是用这类染料染色的。活性染料也能溶于水,它可以通过碱液的处理而围着到棉布纤维上。至于偶氮染料,实际上是包括了一种“打底剂”,先让棉布染上打底剂,再同经过“重氮化”的偶氮染料相化合才显出染色来;少先队员的红领巾以及上面谈到的凡拉明蓝布,都是用这种染料染色的。

一般的讲,用直接染料,硫化染料染色的布,染色方法简单,成本低,但染色牢度差,色泽也比较萎暗;用还原染料染色的布,染色牢度好,色泽鲜艳,但染色方法复杂,成本高;至于偶氮染料染出来的布,色泽鲜艳,染色牢度中等,染色方法复杂。有名的活性染料,一般染色牢度较好,色泽也较鲜艳,但是不耐漂白粉漂白。总之,各有各的优缺点。

虽然各类染料的染色牢度是有差别的,但是往往限于色泽的要求、工艺性质、成本和用途等因素,而选择不同染料。因此有的布就容易褪色,有的布不容易褪色比味精更鲜的调味品

人们一直把味精当作最鲜的调味佳品,1959年,人们又制出了一种比味精更鲜几十倍,甚至一百多倍的新的调味品。这新的调味品就是5’—核苷酸,现在已大量生产,作为高级调味品,它具有鸡汁般的鲜味。

核苷酸是什么东西呢?为什么它的前面要加上一个5’—呢?这得从核酸说起,我们知道,核酸是任何有生命的细胞中都含有的一种与遗传生殖有关的物质,它是由许多叫核苷酸的东西,像链子般联结而成的。具有鲜味的5’—核苷酸,只是核酸大家庭中的一房兄弟。它是由一个嘌呤,一个核糖分子和一个磷酸分子组成的;由于这个磷酸分子是连接在核糖分子的第五个磷原子上,所以叫做5’—核苷酸。

那么5’—核苷酸是怎样制成的呢?最方便的方法是用酵母中抽提出来的核糖核酸(RNA)为原料,经过一种霉菌分泌的5’—磷酸二酯酶的降解作用后,用离子交换法提取,这种方法叫降解法。另一种方法叫发酵法,是以葡萄糖为原料,经细菌发酵而成。此外,也可以用化学法合成。

5’—核苷酸为什么具有强大的鲜味呢?根据科学研究,知道5’—核苷酸本身的鲜味同味精差不多,但是当它加到食品中,而食品中含有少量谷氨酸钠(即味精)时,它就同味精发生了“协会作用”。立刻使鲜度提高几十倍到一百多倍。在5’—核苷酸中,有种叫做肌苷酸的东西,它能使鲜味提高到比味精鲜40倍,另一种叫做鸟苷酸的,它的鲜味为味精的160倍。在食物中只要有万分之几的含量,就非常鲜美了。

有经验的厨师在烧鸡、烧肉时,往往要加些味精。你觉得奇怪吗?其实,这并不是厨师的手艺不高明,正是他利用了味精同肉类中的5’—核苷酸,发生了鲜味上的协会作用,才使菜肴变得特别好吃。现在,人们利用这个原理,把少量的5’—核苷酸加在味精中,制成了鲜味比普通味精鲜40~100多倍的强力味精,这种味精用量极少,而能使食物具有鸡汁般的风味。

竹笋、黄豆芽、蘑菇、鱼、肉等之所以有鲜味,就是因为它们的组织中含有5’—核苷酸的缘故。新鲜鱼、肉中含5’—核苷酸较多,所以味道特别鲜美。而不新鲜的鱼和肉,其中5’—核苷酸被肉类中的一种酶分解了,所以不及新鲜的好吃。

毛毯性质不同的解释

你走进百货商店,会看到各式各样的毛毯:羊毛毯,人造毛毯、腈纶毛毯和混纺毛毯等等,花样真多。

过去称为“毛毯”的,可以说只有一种羊毛毯。它主要是以棉线为经线,将毛纺成的粗毛纱作纬纱织成的,再经过加工和拉毛整理就成羊毛毯了。

如今,随着化学纤维等都已大量的生产,将这些原料纺制成像羊毛一样粗细和长短的纤维,就可以纺成粗纱,作为纬纱来织造成各种毛毯了。

羊毛是天然纤维,化学上称为动物性的蛋白纤维。它具有很好的弹性和保暖性,做成的羊毛毯,松软厚实,经久耐用。

人造毛毯是以毛型粘胶纤维纺成纬纱织成的。粘胶纤维是用木材、棉绒等不能直接纺纱的纤维素材料,经过化学处理,使它们溶解,纺丝和凝固而得到的可纺纤维素纤维。把这种纤维制成同羊毛差不多的细度和长度,通常就称它为“毛型粘胶”或“人造毛”,人造毛毯的名称也是由此得来的。这种毛毯外观漂亮柔软,价格便宜,但弹性较差,也不宜多洗。

聚丙烯腈纤维是一种合成纤维,它是由石油废气中提取出来的“丙烯”,经过复杂的化学合成方法而制得的。用聚丙烯腈为原料做成的毛毯,称腈纶毛毯。这种毛毯的性能同羊毛毯相近,弹性也好,且不易蛀霉,色泽鲜艳。

至于混纺毛毯,情况就复杂啦。所谓“混纺”,就是把两种以上的不同纤维混合在一起作为原料,纺成纱再组成毯子。因此混纺的种类就很多,有粘胶纤维同羊毛的混纺,有聚丙烯腈纤维同羊毛的混纺;也有粘胶纤维同聚丙烯腈纤维的混纺;就是同样两种纤维的混纺,也还有成分比例的不同,有的是70%羊毛和30%粘胶纤维的混纺,也有50%的羊毛和50%粘胶纤维的混纺等等。由于混纺只是不同纤维机械的混合,没发生化学变化,因此这样的毛毯,就保持着它所用的纤维原料固有的性质。混纺的结果,可以相互取长补短,如果把30%的粘胶纤维同羊毛混纺以后,毯子的价格便宜了,但又可以不失羊毛毯的基本特点;如果把50%的羊毛混到粘胶纤维中去以后,它的弹性和松软程度,就比全部粘胶纤维的人造毛毯要好多了。因此,各种毛毯有各种不同的性质,鉴别衣料

每当购置一块衣料或添置一件新衣服后,你一定很想自己鉴别它是什么类型的纺织品吧?其实这并不困难。只要从衣料角上各抽几条经纬线,用火柴点燃并观察其灰烬、闻其气味中正确判断。

要是纤维在点燃后会边熔融边徐徐燃烧,灰烬以呈亮棕色硬玻璃状并有呛鼻子的特殊气味放出,便可确认是锦纶(尼龙)织品。因为锦纶的化学成分是聚酰胺,其灰烬为亮棕色硬玻璃状,受热后又会分解放出特殊的氨化物气体都是这种化学成分固有的性质。

对苯二甲酸乙二酯在燃烧时会冒黑烟,灰烬呈黑褐色玻璃球状,同时又会分解放出具有芳烃气味的气体。“的确良”的化学成分是聚酯,主要是对苯二甲酸乙二酯,所以布料的经纬线燃烧会产生上述现象时便可确认是“的确良”制品。

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