衣食住行中的化学
中华中学 李严
随着生产力的发展,科学技术的进步,化学与人们生活也越来越密切,我们周围的事物绝大部分都是由许许多多的化学元素组成的,包括我们人体不可缺少的许多元素。化学在人类的生产和生活中发挥了不可估量的作用。下面就从衣、食、住、行四个方面来谈谈化学在我们日常生活中的应用吧。
一.衣服中的化学发动机隔热棉
在这一方面,化学可谓给生活增添温暖。尼龙,分子中含有酰铵键的树脂,自然界中并不存在,需要靠化学方法得到;涤纶,需用乙二醇、对苯二甲酸二甲酯等合成。还有类似的许多衣料,丰富了人们的衣橱。
随着生活水平的提高,人们都喜欢穿羊毛衫和羊毛外套。俗话说“羊毛出在羊身上”,但也有不出在羊身上的“羊毛”。这就是在百货商店大量充满毛线柜台彩特别耀眼的腈纶毛线。腈纶有“合成毛线”之称,它的学名叫聚丙烯腈,它具有羊毛的特点,并且有优于羊毛之初。腈
纶是怎样合成的呢?制取腈纶的原料是丙烯腈(CH2===CHCN),丙烯腈可以由电石制造,也可以用石油裂解和炼油废气中的丙烯来制造,丙烯经过氨氧化后,便成了丙烯腈,丙烯腈通过聚合反应变成聚丙烯腈,然后通过喷丝、纺织便成了腈纶纤维。
近几年新推出的由4.6%的光肽纤维、40.2%的竹纤维、37.0%的纳米硒纤维、18.2%的纯棉纤维科学配置成纳米服饰是化学在服装领域应用的新成果。
图1 纳米材料制成的太空服,既抗菌又能阻挡紫外线
纳米服饰有益于人体健康,比如说它的生物波的发射率、抗菌率、紫外线的遮挡率等功能的稳定性较强,且含有人体必需的,体内不能生成的以纳米硒为主体的多种微量元素,具有保肝护肝、预防多种疾病的多种功能;它对大肠杆菌、金黄葡萄球菌、白念珠菌等病菌的抑制率也高达99.8%。可见,化学在我们的衣着方面也有举足轻重的作用。
二.食品中的化学
随着化学工业的发展,德国化学家戴维创造了氨的工业合成技术,从根本上解决了人类的粮食问题。
图2氨的工业合成技术设备的出现,解决了人类粮食问题
大家对“咸鱼”一定不陌生。可为什么鱼加上点盐就可长期放置,而不腐蚀、变质呢?其中的关键是食盐。食物腐败的原因是由于微生物细菌的作用。只要控制生物细菌的生长,就能防止食物腐败。食盐的主要成分是氯化钠,氯化钠是电解质,它的饱和溶液渗透压大于非电解质溶液(微生物细菌中的细胞中蛋白质溶液)的渗透压。当渗透压大的溶液和渗透压小的溶液间隔以半透膜(如细胞膜)隔开时则溶剂分子将从渗透压小的一方渗透到渗透压大的一方。即在食盐溶液存在下,微生物细菌细胞中的水分子将不断进入食盐溶液中去,导致细胞干枯致死,而起到防腐的作用。氯化钠不仅创造了“ 死海不死”的特例,而且在防腐领域也有良好的表现。
另一种为我们熟知的水,乃生命的源泉,水的硬度高低跟人体健康关系极大。高硬度水中的Ca2+、Mg2+能跟SO42-结合,使水产生苦涩味,还会使人的胃肠功能紊乱,出现暂时性的腰胀、排气多、腹泻等现象,这也就是我们平时所说的“水土不服”的秘密。
其它的,比如说, 用纯碱发面制馒头,松软可口;经粮食等原料发生一系列化学变化制得的各种饮用酒,香满盈口。再如,如少数民族喜爱的食物槟榔,在食用前,必须浸泡在熟
石灰中,切成小块,待到一定时间后,方才可食用。可见食品在一定程度上依赖化学而存在。
三.建筑中的化学
由于有了化学,我们的住房才有多彩的装饰。生石灰浸在水中成熟石灰,熟石灰涂在墙上干后成洁白坚硬的碳酸钙,覆盖了泥土的黄,使得房子显得整洁明亮。通过添加还原剂的化学反映炼出的钢铁,使我们才有了坚硬的铁制品使用。而通过化学加工的石油,使我们得以用上轻便的塑料产品。化学锻烧的陶土,使得房屋拥有漂亮光滑的瓷砖表面。
随着低碳时代的到来,保温材料是建筑材料中不可缺少的。图3是一种铝制保温材料:
图3 保温材料广泛应用于低碳节能建筑
其材质一般为 铝箔 / 单层气泡/ 铝箔; 铝箔/ 双层气泡/铝箔 及 铝箔 / 气泡。其中铝箔--反光,隔热,防潮,有较好的辐射性能量,并能抵抗其它形式的热能传输,从而达到有效的绝缘功能。气泡独特的充气造型可起到缓冲受力强度,减震,抗冲击的效果。此两种材料复合的隔热产品干净,轻便,易于安装,多用于屋顶隔热,地面防潮隔热,汽车发动机隔热及商用建筑隔热等
再举个实例来说说我们的建筑吧。 1938年3月14日,比利时的哈塞尔特城处在零下15℃的严寒中,横跨在阿尔伯运河上的一座雄伟壮丽的钢桥,突然间发生巨响,不到几分外钟即折成几段,坠入河中。此事故的肇事者是钢铁中的磷。磷是钢的有害元素之一,能使钢产生冷脆性,使钢在常温下轧制和加工时容易断裂,尽管它能提高钢的硬度,但显著降低了钢的塑性和韧性。可见,建筑中了解化学是必要的。
四.交通工具中的化学
化学反应是交通工具得以行驶的动力。没有燃料的燃烧放出热量,车辆根本无法开动。化
学能是它们得以行动的最原始的能量来源,即使使用电做为动力,也不能忘记化学能伟大的贡献。神舟6号实现了中华民族载人航天的梦想,离不开化学燃料技术的进步。
图4 神舟六号顺利升空,离不开化学燃料技术进步
在现在,虽然汽车排放的尾气对环境造成了一定的影响,引发了温室效应、酸雨、臭氧层空洞等问题,但我们不能否认,化学仍是交通工具的生命,仍对人们出行起重大作用。
生活中,化学的频繁使用是举不胜举的,它已与生活紧密联系在一起,成为我们生活中不可缺少的一部分。化学本身是一面魔术镜,将一百多种元素巧妙地结合,组成神奇美丽的世界。就像“碳”这一元素既形成了美丽高贵的金刚石,又形成了柔软廉价的石墨,它们有天壤之别的形态,似在跟人们开了玩笑,却也是妙不可言的。人们将在它的一个个玩笑中不断地摸索,不断地进步,而我们的生活也将随着它的进步而进入美好的未来。
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