【化學校本課程】《讓化學走進生活》校本課程

校本課程校本課程讓化學走進生活讓化學走進生活中學化學校本課程小組編寫中學化學校本課程小組編寫目錄是什么讓可樂如此躁動…………1有關于補鈣的廣告一化學魅力無窮……………6醉漢怎么就成了馬路殺手……10維生素C和鐵完美的搭檔………………17是什么讓咸蛋如此誘人………21是感冒藥還是毒藥……………27是什么讓花兒姹紫嫣紅………31洗衣服，學問大著呢…………38加油站里的危險電話…………41自制簡易凈水器………………48您會鑒別衣料嗎………………50餅干筒里的干燥劑…………53試驗（兩首）化學課里他們說有一種試劑在水里放進遇酸變紅一顆小小的明礬遇見變藍就能沉淀出所有的我多希望渣滓人生里那么如果能有一種試劑在我們的心中放進可以先來替我試出一首詩那交纏在我眼前的是不是也可以種種悲歡沉淀出所有的昨日以此兩首席慕蓉的詩，帶領親愛的同學們一同進入化學世界，共同呼吸科學的空氣吧。是什么讓可樂如此躁動

大家聽說過“沸騰可樂”的游戲嗎?

就是讓幾位愛喝可樂的朋友先大把大把地吃曼妥思薄荷糖，而后迅速地暢飲可樂，此時在他們的肚子里就會發(fā)生非常劇烈的反應，甚至有可能導致可樂從嘴里噴涌而出，當然也有傳聞說人的胃甚至可能都會被脹破！真的會有這么猛烈的反應嗎?這里的可樂為什么會“沸騰"?化學能否解釋其中的秘密呢?

其實想知道可樂為什么沸騰并不難，首先要對可樂和所加入的薄荷糖的具體化學成分有一個基本認識。找到讓可樂沸騰現象的那種化學物質往往是化學研究的核心問題題。所以，我們一定要先去搜集可樂和薄荷糖的食品標簽，從標簽的成分表中分析沸騰的可能原因。從配科表中我們不難發(fā)現:可樂沸騰時噴出的是里面添加的二氧化碳(CO2)氣體。平時可樂中的CO2氣體是通過加壓的方法溶解在水中的，所以我們喝可樂這樣的碳酸飲料才會有那種麻麻的口感!顧便提一句:最早的碳酸飲料就是源于我們化學家的偉大發(fā)現。

化學史上非常著名的氧氣的發(fā)現者英國人普里斯特利最早將CO2氣體溶解于水制備碳酸，這件事發(fā)生在1776年，而隨后不久，碳酸飲科就被用于商業(yè)生產了。碳酸飲科之所以得名，是因為CO2氣體溶解于水時會發(fā)生下面的反應:

反應物和生成物中間的那個符號表示可逆反應，就是說生成碳酸的同時，也會重新生成CO2氣體，這就是碳酸飲料會向外釋放CO2氣體的原因了。

言歸正傳，我們假設:促使CO2體猛烈噴出的東西是在薄荷糖的成分中。這是因為不加薄荷糖時可樂并不會非常劇烈地噴涌(其實CO2,氣體也在逸出，只不過是比較緩慢而不易被我們察覺，不信的話，你可以買一杯可樂之類的碳酸飲料，仔細觀察液面上緩緩冒出的氣泡)。那么，薄荷糖的最主要成分應當是化學上被稱為“蔗糖”的東西，這種化學物質的分子式為C12H22O11。當然大家也有可能會懷疑薄荷糖里的一些添加劑起到了關鍵作用，例如香精、果膠或者甜味劑，等等。是不是蔗糖令可樂中的CO2氣體大量逸出而導致噴涌現象呢?

如果不加薄荷糖，而是加入其他物質，可樂是否也有沸騰的可能呢？其實，有人在實驗中發(fā)現不用薄荷糖而用白砂糖或者食鹽也會出現相同的現象！真實山重水復疑無路，柳暗花明又一村??！原來，還有很多物質也會引起可樂的沸騰，包括鹽、沙子、碎玻璃片，等等，甚至在我們喝可樂的時候搖晃瓶子或者加入冰塊時，也會出現氣泡明增多的現象。上述實驗非常清楚地表明:引起沸騰必要的條件并不是這里面的化學物質，其原因更可能是物理作用！強調一個重要的科學概念了。如果是由于不同的化學物質之間發(fā)生化學反應生成了新的物質，我們就可以說這里的主要原因是化學作用；而如果引起可樂沸騰的主要原因不是化學物質之間的反應，換句話說，跟物質的化學成分關系不大時，我們就可以說這里面主要是物理作用的結果。

對可樂沸騰問題的研究就已經有突破了。真正起作用的不是糖本身和其中添加的化學成分，因為換成其他成分的化學物質也一樣會有沸騰的可能。那么到底是什么因素促使了可樂的沸騰呢?

能在互聯網上找到關于“過熱水”和“暴沸”等方面的視頻或講解，對于我下面的分析可能會有很大幫助。其實，當液體中溶解有氣體或者產生氣體時，都需要一種固體的表面來促進液體中氣體的逸出，我們把這樣的固體表面稱為氣化中心。反之，如果液體中缺乏這樣的固體表面即氣化中心，液體中的氣體就無法逸出，也就是說液體將無法正常地沸騰或氣化。這樣就會產生高于液體沸點的過熱液體，而這種過熱的液體是相當危險的，只要遇到了任何細小的雜質或固體表面，過熱液體中的氣體就會噴涌而出，溢出的氣體會夾帶著溫度超高的液體一起向周圍發(fā)動襲擊，這對于缺少防范的我們來說是非常危險的！?。幕瘜W科學角度，我們把過熱液體遇到固雜質而導致的劇烈沸騰現象稱為“暴沸現象”。注意這里的“暴”字代表劇烈的意思，跟爆炸的“爆”不是一個意思。

液體在沸騰的時候可以利用產生的蒸氣來帶走自身多余的熱量而使液體的溫度保持在這種液體的沸點上。例如在燒開水的過程中，水蒸氣帶走了熱量而使水的溫度保持在100C(常壓時)，理論上講，只要水沒有燒干，它的溫度就會恒定在100℃而不會繼續(xù)升溫。安全提示:對我們來說應該得到一個重大的教訓:絕對不要用微波爐來燒開水！因為如果你家的水杯超級干凈，水也超級干凈的話，用微波爐燒水將極有可能產生上面我們提到的過熱水，而這樣的水潛伏著極端的危險!

于是我們終于可以揭開可樂沸騰的秘密了一表面粗糙的固體物質

(曼妥思薄荷糖、鹽、沙子，等等)起到了氣化中心的作用，使可樂中的CO2氣體產生了迅速逸出的“暴沸現象”。說得更具體些，就是因為可樂中的CO2氣體是在加壓條件下溶解進去的，回到了正常的壓強條件下，本來CO2氣體就特別想從可樂中逸出，可是苦于沒有固體表面形成的氣化中心，只得很不情愿地待在可樂里面。糖或者沙子恰好滿足了氣化中心的條件，所以就導致了可樂中CO2氣體迅速噴涌的現象，即“暴沸現象”。幾乎所有氣體的溶解能力都會隨著壓強的增大而增大，所以當壓強減小的時候，氣體都會從溶解了它的液體中逸出。

弄清楚了可樂暴沸的來龍去脈，我們不禁會問：這么有趣的現象是否只能作為一種科學游戲而無所作為呢？氣化中心難道只能引起這具有潛在危險性的暴沸現象嗎？其實，氣化中心在化學和我們的生活中都有很多特別重要的用途呢！只是以前我們不了解其中的道理，所以會對它熟視無睹。

先看看我們化學實驗中的氣化中心吧。請大家仔細觀察鎂條和鹽酸發(fā)生反應的實驗圖片，要特別注意觀察其中的細節(jié)現象哦!

鎂條和鹽酸的反應是中學化學里面的一個非?；A的化學反應，其產生的氫氣會從溶液中逸出，我們會看到氣泡。反應的方程式如下:

Mg+2HCl=MgCl+H2(氫氣)↑

可以非常清楚地觀察到所有的氣泡都是從鎂條固體表面產生和逸出的，在電解水的實驗中也可以看到類似的現象，氣體都是從電極的表面逸出的。這就說明有了氣化中心的存在也不一定會暴沸，反而氣體更容易比較平緩地逸出，也就是說，預先加人圓體，可以充當氣化中心，不僅不會引起暴沸，反而可以防患于未然，起到防止暴沸的作用。所以實驗室里總是在加熱和蒸餾液體的時候加入沸石成碎瓷片來防止暴沸的發(fā)生。。蒸餾裝置再看看我們的生活中，氣化中心也無處不在。不僅科學研究需要防暴沸，在生活中煮牛奶時，也可以利用玻璃彈子來防止暴沸，避免牛奶加熱過程中溢出來的問題。化學實驗室里加熱液體也吸取了這個教訓，除了加入沸石外，加熱的液體必須少于容器體積的1/3，也是為了防止液體噴出導致危險!這里有必要解釋一下家中燒水的問題。為什么我們燒開水時很少見到暴沸的玩象呢?其實，那是因為咱們的水壺很不“干凈”，里面有大量水垢。水垢[化學成分為碳酸鈣(

CaCO3)]是一種不溶于水的固體，恰好起到了氣化中心的作用，使水蒸氣可以比較平穩(wěn)地逸出，從而防止了暴沸。沒想到一個有趣的沸騰可樂原理居然還有么多用處啊!

大家可能覺得這個問題研究完了，但其實才剛剛開始。你們有沒有想過：難道只有液體變氣體才需要氣化中心嗎?在液化(氣體變液體)和凝固(液體變固體)等過程中是否也有液化中心和固化中心呢?你完全可以毫不猶豫地接受這兩個概念，只要物質的狀態(tài)發(fā)生改變，往往需要這樣的類似氣化中心的固體表面！而液化中心的概念會讓你很輕松地理解人工降雨和降雪的主要原理，飛機撒播的干冰和碘化銀就是充當了這個液化中心的角色，促進了降水也就是液化過程的實現，這和防止暴沸的原理其實是一樣的!如果你還想了解固化中心的有趣實驗，請上網檢索“點水成冰”這個實驗的視頻，看完之后你所有的問題自然會迎刃而解，我就不再贅述了。到這里，沸騰可樂問題的研究就要告一段落了。各位是否仍然有些意猶未盡呢?那就讓我給大家留個相關的引申作業(yè)吧，感興趣的朋友可以進一步去感受化學研究的更多樂趣。

作業(yè):再次回到可樂沸圈的游戲中來，大家可以登錄相關網站查閱可樂沸騰的世界紀錄，通過視頻看到幾千瓶可樂暴沸的壯觀景象，讓暴沸和氣化中心這些科學名詞永遠活在你的腦海中!

有關于補鈣的廣告一化學魅力無究

在這個信息技術飛速發(fā)展的社會，無論你打開電視、坐上公交車還是走在大廈林立的街道上，關于補鈣的保健品廣告常常會映入眼簾?！把a鈣關鍵是吸收”“離子鈣，好吸收”“納米鈣，螯合技術”“維生素D促進鈣質的吸收”等說法隨處可見。那么從科學性上來分析，這些說法是否正確呢?是商家在故弄玄虛嗎？咱們就從右圖展示的廣告信息中一一來揭秘。含鈣物質的種類:從化學物質分類的觀點來看，可以給人體補充鈣質的物質應該是含鈣元素的鹽類，包括無機鈣鹽和有機鈣鹽。無機鈣鹽主要指碳酸鈣(CaCO3)和磷酸鈣[Ca3(PO4)]2，有機鈣鹽包括葡萄糖酸鈣、乳酸鈣、檸檬酸鈣、L一蘇糖酸鈣等。從吸收的角度來看，可溶性的鈣鹽比不溶性的鈣鹽要容易吸收一些，無機鈣鹽(碳酸鈣和磷酸鈣)很多都不溶于水，有機的鈣鹽大多都屬于可溶性的鈣鹽，最常見的兩種就是葡萄糖酸鈣和乳酸鈣，所以補鈣保健品中常常選擇它們。不過有一點是大家在吃補鈣食品時特別需要注意的，就是不能和草酸(H2C2O3)含量高的食物一起服用，容易產生沉淀。需要強調的是，有機鈣鹽中最難溶解的物質就是草酸鈣(CaC203)，它甚至比常見的無機鈣鹽還要難溶于水，在分析化學上常常用鈣鹽容易和草酸產生沉淀這一性質來檢驗鈣離子。生活中我們吃一些富含鈣質的食物時也要注意這一點，老話常說“不適合用菠菜燉豆腐”就是表明鈣質會發(fā)生損失。所以說，補鈣用可溶性的離子鈣是完全符合科學的，而且這是鈣質能夠被吸收的前提條件。

關于鈣質的吸收關于補鈣，最經典的一句話就是“補鈣關鍵是吸收”，缺不缺鈣，不是看我們每天攝入多少鈣，而是身體究竟吸收了多少鈣。影響身體對鈣質的吸收和利用的因素很多，我們主要從促進鈣離子吸收的方法談起。首先，酸性的環(huán)境有利于鈣離子的吸收。我們在烹飪魚類食物的時候，可以多加入一些醋酸(CH3COOH)并燒燉一段時間，不僅能出去腥味，醋還能與魚骨中的含鈣物質形成可溶性的醋酸鈣而易于被人體吸收。另外，我們還可以養(yǎng)成喝酸奶的好習慣，因為乳酸可以調節(jié)人體腸道的酸堿性達到適合鈣離子吸收的程度，多吃些含乳酸、檸檬酸、維生來C等酸性物質的食品有利于鈣的吸收。其次，多運動和多曬太陽也有利于鈣的吸收。很多研究發(fā)現，運動員的骨密度大于靜坐較多的人群，大多數人右臂的骨密度大于左側，這說明運動可加骨骼的密度和強度。倘若運動量不足，骨髓中的鈣質也會被分解吸收，井隨著尿排出體外，引起骨質疏松的發(fā)生，而曬太陽的功效跟我們后面要講的維生來D的作用有關，下文中我們再做討論。最后，還要注意身體中的鈣、磷元素的比例，如果比例失調，則會引起體內鈣質的流失。人體骨骼中正常的磷、鈣之比為0.6，如果磷的攝入量太低，骨鈣就會隨尿液排出而流失。現代人對磷合量高的食物(肉、肝、蛋黃)有恐懼心理，所以很有可能導致磷的缺乏。之所以大多數專家都強調用喝牛奶來補鈣的方法是最佳的，就是因為奶類中的磷，鈣之比最符合人體的需要。當然，牛奶的優(yōu)勢還有一個重要原因，就是它含有大量維生家D。

維生素D3對鈣質吸收的重大意文

維生來D和鈣一樣，本身就是人體不可成缺的一種營養(yǎng)來。缺少它的兒童容易上一種很痛苦的病，表現為夜啼、多汗、骨骼軟化(也即新形成的骨質鈣化障礙)，這會嚴重影響兒童的生長發(fā)育，所以維生來D又被稱為抗佝僂病維生素。與上節(jié)談到的維生來C不同的是，維生家D是一種脂溶性維生素，對健康關系較密切的是維生素D2和維生素D3。這一點倒是和維生素A比較相似，所以這兩種維生素只存在于動物性食物中，如肉、重、魚、奶等，尤其是動物的肝臟，可以說是各種脂溶性維生素的倉庫，有人會問了:既然植物不含維生素D，那素食主義者豈不是都會受到佝僂病的困擾?其實人體還有一種獲得維生來D的方式—曬太陽。受紫外線的照射后，人體內的一種膽固醇能轉化為維生素D3(化學反應如下圖所示）。所以有句俗話說“孩子多曬太陽就相當于吃了不要錢的魚肝油”，因為魚肝油是富含維生素D3的食物。維生素D有這么重要的生理作用，它又對于人體鈣離子的吸收有何作用呢？通過下面的這張人體內生物化學反應相關的示意圖，我們簡要介紹一下維生素D促進鈣吸收的化學機理。由于這里所涉及的化學知識或者說生物化學知識非常深奧，需要很多相關領域內容的鋪墊，因此只能類比性地做個非常簡明扼要的介紹，要知道即使是大學化學專業(yè)的學生也很難接觸到這么專業(yè)的化學內容。上圖可以簡單地理解為上下兩部分，上半部分描述的是人體對維生素D的獲取和儲存，比較簡單：而下半部分則講述了維生素D的生物作用形式對人體吸收和利用鈣離子的影響，非?；逎y懂。首先，我們先來看圖的上半部分。食物中儲存的維生來D，在人體膽計的幫助在小腸內被吸收。吸收的維生素D可以與乳糜微粒相結合，由淋巴系統(tǒng)運輸：也可以變?yōu)榫S生素D結合蛋白(DBP)在血漿中運輸。而右上部分表示的是皮膚在紫外線的照射下，其中的膽固醇轉化為維生素D3的過程。這兩種方式獲得的維生素D都將在肝臟中儲存起來。(這里也證明了人和動物一樣，肝臟是維生素的寶庫。)下面，我們再來看看圖的下半部分表示的意思。當維生素被運到肝臟中，在線粒體中經單氧酶系統(tǒng)作用，將其25位羥基化用成25(OH)D3。25(OH)D3到了腎臟后，在腎線粒體單氧酶作用下1位再次羥基化，轉變?yōu)?,25(OH)2D3這種物質就用維生來D的生物作用形式，現在科學將其作為一種激素。這種激素可以在人的小腸、骨和腎臟中發(fā)揮重要的作用：第一，它可以維持血清鈣，磷濃度的穩(wěn)定。當血液中的鈣離子濃度低時，它會誘導甲狀旁腺素(以下以PTH化替)的分泌，控制將其釋放至腎臟及骨細胞中。在骨中PTH還能促使磷元素從尿中排出和鈣元素在腎小管中再吸收。第二，在骨中PTH與1,25(OH)2D3,發(fā)揮協(xié)同作用，將鈣從骨中動員出來。第三，在小腸中1,25(OH)2D3,促進鈣元素的吸收。這就是我們所說的維生素D促進鈣質吸收的本質意義了。人體可以通過這3條途徑使血液中的鈣濃度恢復到正常水平，同時又反饋控制PTH的分泌及1,25(OH)2D3的合成。在血鈣高時刺激甲狀腺C細胞，產生降鈣素，阻止鈣從骨中動員出來，并促使鈣及磷從尿中排出。

醉漢怎么就成了馬路殺手

你是否注意過，在馬路邊上的標語牌或者電視的公益廣告中常常能看到這樣的宣傳語:“司機一滴酒，親人兩行淚”以及“感情牌好不好，不在酒上拼；開車不喝酒，親人都放心”。這些勸誠廣大司機朋友莫酒駕的宣傳語寫得煽情且中肯，警示著每一個抱有僥幸心理的司機。有人會問了:酒駕有那么危險嗎？是不是交管局拿來嚇唬人的呢?酒駕的危害:酒駕可以分為酒后駕車和醉酒駕車兩種。統(tǒng)計表明，超過30%的道路交通事故是由酒后開車、醉酒駕車引起的。而且在駕駛員的死亡檔案中有59%與酒后駕車有關，觸目驚心的數字是無爭議地說明:酒后駕車真的是害人又害己啊!既然事實已經很明確了，我們倒更想探究一下其中的原因。酒精對駕駛員的不利影響究竟是什么？酒后事故多發(fā)的主要原因又是什么?也就是說，從科學角度能否回答:到定是什么讓醉漢成了馬路殺手?

一般認為，酒后事故多發(fā)的原因有4個方面：飲酒后駕車，反應遲鈍，操作能力降低；飲酒后人視野會減小，視像不穩(wěn)，色覺功能下降；喝酒后，在酒精刺激下，人易沖動和焦躁，具有冒險傾向，往往易超速，易開賭氣車；酒后易疲勞和打盹，進入睡眠狀態(tài)導致盲駕。酒精的服收和代謝要想了解酒后的這些行為和癥狀是如何產生的，必須先明白酒精在人體中的吸收和代謝過程。只有知道喝下去的酒都去哪兒了，都變成什么了，才能真正解釋酒對人體的影響。酒精的化學名稱是乙醇”，我們喝的酒是水果、糧食作物經由酵母菌發(fā)酵而形成的。水果、糧食作物中的葡萄糖在酵母菌的作用下，發(fā)生反應生成了乙醇和二化碳。從基本化學成分而言，再珍貴的美酒佳釀也是以乙醇為主要成分的，差別主要在于其他一些非常微量的雜質和香味酯類。由于分子極性產生的氫鍵作用，酒精可以和水以任意比例互溶。這一點使得它在人體內不需要經過消化，就可以直接擴散到血液中，并隨著血液在各種含有水的組織比如腦部、肌肉等處積蓄。我們喝酒的時候會覺得一兩杯下肚，頭就有點輕飄飄的了，就是因為酒精吸收和擴散得很快的原因。吸收酒精的器官主要是胃和小腸。

從基本化學常識可知，酒精是一種燃料，可以用作酒精燈、酒精爐的燃料，甚至可以加到汽油中得到乙醇汽油(在有些省份，E93號就是乙醇汽油的標號)，這就說明乙醇可以被氧氣氧化，而且最終會生成CO2。其實，酒精在體內的代謝也是逐步被氧化的過程，只是在體內無法創(chuàng)造燃燒酒精那么高的溫度，所以只能在一些酶(生物催化劑)的作用下慢慢氧化，其代謝的主要場所是肝臟。具體過程是這樣的:酒精進入人體后，大部分在肝臟中迅速與乙醇脫氫酶作用，生成乙醛，這一步是比較快的，而且任何人體內都含有較多的乙醇脫氫酶。所得的乙醛與建筑裝修材料中的污染物甲醛是同類物質，對人體也有害，而且乙醛是導致宿醉的主要原因。不過它還可以繼續(xù)在乙醛脫氫酶(經常被簡寫為ALDH)的作用下轉化成無害的乙酸，最終氧化成CO2和水。這一步就很有戲劇性了，有的人體內有大量的乙醛脫氫酶且活性很高，表象上看是所謂的“酒逢知己千杯少”的那種海量達人；還有些人體內這種酶較少，且活性一般，表象上就是那種不勝酒力的“紅驗漢子”；有極少數的人體內基本不含這種乙醛脫氫酶，表象上就成了乙醇過敏或者容易乙醇中毒的人了?，F在有很多用來解酒的藥物在做廣告宣傳，其實很多解酒藥的成分就含有活性的乙醛脫氫酶制劑，據說這種酶制劑可以有效緩解面紅耳赤的醉酒癥狀。科學研究發(fā)現，人喝酒后面部泛紅是乙醛直接引起的，乙醛具有刺激人體肥大細胞并且讓皮下毛細血管暫時性擴張的功能，會引起臉色泛紅甚至身上皮膚潮紅等現象，也就是我們平時所說的“上臉”。如果體內的乙醛被逐步代謝掉了，紅臉的癥狀就會自然消失。其實，從本質上說喝酒不會醉的人是沒有的。因為酒精在人體內的代謝速率是有限度的，如果飲酒過量，酒精就會在體內器官，特別是在肝臟和大腦中積蓄，從而出現中毒癥狀。酗酒的人往往有酒精肝、服肪肝、肝硬化等疾病，就是因為肝臟在代謝酒精時起到中流砥柱的作用，一旦醉酒，首先被損害的就是肝臟，但從現代基因學的研究成果中可以知道，不同人種的酒量是差別很大的，亞洲人由于基因方面的一點“缺陷”(乙醛脫氫酶基因的單堿基突變基因翻譯出的酶中，殘基487的谷氨酸變?yōu)橘嚢彼?，造成催化活性基本喪?，導致身體對于乙醛的代謝能力低于白種人，所以和歐美壯漢去拼酒絕對不是一個明智的選擇！酒精對神經系統(tǒng)及行為的影響:通過體內吸收和代謝的過程，我們明白了酒精會損傷人的肝臟和大腦。那么，酒對人的神經系統(tǒng)具體又有什么影響呢?很多酒后駕駛車輛的“馬路殺手’曾經都是經驗非常老到、技術非常純熟的老司機，是什么讓他們的行為失控的呢?

眾所周知，人的行為是由大腦來控制的，所以，要研究酒精對于行為的影響，首先應該從酒精對于大腦的影響開始。下面就從神經細胞的結構談起，看看酒精是如何影響它們的正常工作的。生物課上我們學過神經細胞一神經元的結構。大腦中有無數的神經元，雖然形態(tài)多種多樣，但都可分為細胞體和突起兩部分。突起又分為樹突和軸突。樹突多呈樹狀分之，它可接受刺激并將沖動傳向細胞體；軸突呈細索狀，末端常有分支，稱神經末梢。軸突將沖動從細胞體傳向末梢，通常一個神經元有一個至多個樹突，但軸突只有一條(如下左圖所示)。盡管兩個神經元之間靠得非常近，但它們并不接觸。神經元之間的微小空隙被稱為突觸。神經沖動以微電流的形式在神經元內部傳送，到達突觸部，使激發(fā)了一些小分子—神經遞質的釋放。神經遞質作用于受體細胞(指接受神經沖動的神經元),對它產生激發(fā)或者抑制的作用(如下右圖所示)。要想進一步解釋酒精對大腦的影響，還需要了解一個神經生物學的重要概念一多巴胺“獎賞回路”?！蔼勝p回路”(英文是reward

pathway)是人體大腦中產生快樂滿足、幸福等感受的神經傳導回路，而多巴胺是大腦中的一種關鍵神經遞質，中樞神經系統(tǒng)中多巴胺的濃度受精神因素的支配，它影響著人們對事物的快樂感受，也按稱為“快感神經遞質”。當相關信號在多巴胺物質的傳送下，由腹側被蓋區(qū)傳向伏隔核，再傳至前額葉皮質，就會在大腦中形成愉快的感覺。由于回路中傳遞信號的關鍵物質是多巴胺，所以整個神經回路也被稱為“多巴胺系統(tǒng)”。各種快樂，從獲得食物的滿足感到贏得財富的興奮感等，所有美好感覺的產生都歸結為多巴胺系統(tǒng)的功能。當人們在享受某種東西時，不管是美食、音

樂、美景甚至是鴉片，多巴胺系統(tǒng)都會表現活躍。無論你享受何種快樂，整個神經回路都會出現大量的多巴胺物質(多巴胺

的分子結構見右圖)。酒精對于大腦的作用就是通過影響大腦的“獎賞回路”進行的。酒精通過腦中神經沖動的傳送發(fā)揮抑制或者促進作用，從以下幾方面影響大腦的活動。

首先，酒精可以促進多巴胺的分泌。因為多巴胺的作用就是傳遞亢奮和愉快的信息，所以少量飲酒后，人會感到快樂和滿足。古人常說的“借酒澆愁”恐怕就是這個意思。當然，酒鬼對酒上癮也是因為多巴胺的存在。

第二，酒精可以促進下丘腦部β-內啡肽的產生。β-內啡肽的作用和嗎啡很相似。β-內 A啡肽在自我鎮(zhèn)痛方面起到關鍵性的作用，所以中等劑量的酒精可造成麻醉作用，古代的一些外科手術就是用這種最古老的方法來進行麻醉進而減少痛感的。我們發(fā)現司機喝酒后會困，容易進入睡眠狀態(tài)，就跟麻醉作用有直接關系，其實還有很多藥品，例如一些感冒藥，會讓人嗜睡，也不適合在開車或者進行高空作業(yè)前服用。第三，抑制乙酰膽堿的傳播。乙酰膽堿也是神經遞質的一種主要成分。神經沖動在神經細胞之間的傳播就是依靠乙酰膽堿完成的。當大腦中的酒精濃度上升時，乙酰膽堿的合成與傳播受到抑制，從而影響到神經沖動的傳送。酒后信息在大腦中的傳播比原來慢了，人會感到反應變慢、感知麻木、說話含混等。司機本來應是眼疾手快、眼觀六路、耳聽八方的反應機敏的人，可是酒精讓他們變作出現偏差和失誤，進而導致事故。第四，酒精會促進腦中位伽瑪氨基丁酸

(GABA)的傳播。GABA是中樞神經系統(tǒng)中最主要的神經抑制傳遞素，它在控制情緒上有著重要作用。當人大量飲酒后，GABA的量會明顯上升，人們通常表現得更容易焦慮、沖動、抑郁、狂躁。如果這個時候駕駛車輛，則容易出現超速、跟其他車輛競速、惡意超車、開賭氣車等交通行為，極易導致事故的發(fā)生。

最后，我們來說說酒精成癮性問題。神經系統(tǒng)的“獎賞回路”往往也會產生反面效果。酒精促進了大腦中“獎賞回路”的作用，導致大量多巴服的分泌，如果一旦停止酒精的攝入，大腦就極易產生焦慮感，強烈的焦慮感促使酗酒者去尋找酒精來重新獲得快樂的感覺。盡管酗酒者知道喝酒會上癮，但為了避免沒有酒時的那種痛苦的感覺，他們還是會去不斷找酒喝，這也就是酒精會上癮的原因所在。

飲酒后，人腦中幾乎所有的部位都會受到酒精的影響，包括控制運動和平衡的小腦、控制記憶的海馬體、“獎賞回路”相關的腹側被蓋區(qū)，甚至控制呼級，平滑肌運動的腦干都會受到損傷，相應地人的各種能力都會明顯下降。所以，奉勸各位司機和廣大讀者朋友，酒后不適合做任何工作，尤其是需要思維和行為控制柜的精細工作，絕對不適合駕駛任何車輛!

酒駕的監(jiān)督和執(zhí)法既然明白了酒后駕車的危險性，我們就需要更好地監(jiān)督那些不守規(guī)矩的司機。要知道，這樣的監(jiān)督和執(zhí)法對他們本人的生命安全也至關重要的。那么，怎么判判斷駕駛員是否飲酒呢？嚴格來說，能夠證明司機喝酒的參數應當是血液酒精濃度(也常用被簡寫成BAC)。經研究，BAC的濃度值只要超過0.3，人的呼吸系統(tǒng)就會受到嚴重影響，飲酒者就有死亡的危險。屆然血液酒精含量準確且毫無爭議，但在違法行為處理或者公路交通例行檢查中，要現場抽取血液往往是不現實的，最簡單可行的方法是現場檢測駕駛人員呼氣中的酒精含量。呼吸式酒精檢測儀是檢測駕駛人員呼氣中酒精含量的儀器。檢測時，要求被測者口含吹管以中等力度呼氣（見左圖），只需3秒，結果就顯示出來了。呼氣中的酒精含量與血液中的酒精含量一般有如下換算關系:血液酒精濃度=呼氣酒精濃度x2200?，F在我們國家規(guī)定：酒精含量大于或等于20mg/100mL就表示酒后駕車，而如果達到或超過80mg/100mL就是醉酒駕車了。前者大致相當于喝了一杯啤酒，而醉酒駕車相當于喝了150ml低度白酒或者2瓶啤酒。酒精檢測儀相當準確且敏感，很少會出現誤差，所以提醒一些司機朋友千萬別抱僥幸心理，自作聰明地以為少喝點儀器會查不出來。酒精測試儀是怎樣快速而又準確地測出呼氣中的酒精含量呢?分析其原理可知，現在交警查酒駕常用的酒精檢測儀(下圖分別展示了儀器的電路圖和實物圖)實際上是由酒精氣體傳感器（相當于隨酒精氣體濃度變化的變阻器）與一個定值電阻及一個電壓表或電流表組成。圖中R2為定值電阻，酒精氣體傳感器R1的電阻值隨酒精氣體濃度的增大而減小，如果駕駛員呼出的酒精氣體濃度越大，那么測試儀的電壓表示數就越大。酒精氣體傳感器為什么可以測得氣體中酒精的濃度呢?它的阻值為何會相應地發(fā)生變化呢？其實，這樣的酒精含量檢測設備有5種基本類型，即:燃料電池型、半導體型、紅外線型、氣體色譜分析型、比色型。常用的只有燃料電池型和半導體型兩種。由于價格原因，一般交警在路上使用的酒精氣體傳感器都是半導體型的(前頁圖中顯示的就是這一種)?；驹硎?當具有N型導電性的氧化物暴露在大氣中時，會由于氧氣的吸附而減少其內部的電子數量而使其電阻增大。其后如果大氣中存在某種特定的還原性氣體(例如酒精就是典型的還原性氣體)，它將與吸附的氧氣反應，從而使氧化物內的電子數增加，導致氧化物電阻減小。半導體-氧化物傳感器就是通過該阻值的變化來認識氣體濃度的。另一種更加先進且環(huán)保的酒精傳感器是燃料電池型的，先簡單認識一下氫氧燃料電池吧。燃料電池是當前全世界都在廣泛研究的環(huán)保型能源，它可以直接把可燃性氣體例如氫氣、甲烷、酒精、甲醇等）氧化的能量轉變?yōu)殡娔?，而不產生污染。酒精傳感器知識燃料電池的一個分支。燃料電池酒精傳感器采用貴金屬鉑作為電極，在燃燒室內充滿特種催化劑，使進入燃燒室內的酒情充分氧化轉變?yōu)槿剂想姵?，也就是在兩個電極上產生電壓，電能消耗在外接負載上，此電壓與進入燃燒室內氣體的酒精濃度成正比(基本原理和電極反應如下圖所示)。與半導體型相比，燃料電池型呼氣酒精測試儀穩(wěn)定性更好，精度高，抗干擾性也很好。但是由于燃料電池酒精傳感器的結構非常精密，制造難度相當大，加上材料成本高，價格相當于半導體酒精傳感器的幾十倍。最后，我們再補充介紹一個大家容易忽略的細節(jié)，看看酒精測試儀的吹管，它的設計也是獨具匠心的。別看吹管小，對保證檢測的精度是非常重要。被測者必須口含吹管呼出氣體，這樣進入吹管的氣體才能保證全部是被測者呼出的氣體。如果被測者不接觸喇叭口而對喇叭口吹氣的話，根據流體力學的原理，你對著一個大的喇叭口送出氣體，氣體流動時壓力減小，這就把周圍的空氣一起帶進喇叭口連接的儀器內，相當于把呼氣中的酒精濃度稀釋了，檢測到的酒精濃度就會比被測者實際呼氣酒精濃度低，產生不必要的誤差。所以大家今后可以注意一下，交警在讓司機接受檢測的時候，一定會強調你“口含吹管的喇叭口吹氣”，明白科學原理的你該注意這個問題。

“酒要少吃，事要多知?！苯涍^如此詳盡的研究，你應該明白了是什么讓醉漢司身不由己地成為了“馬路殺手”，其中真有很多難言之隱。那既然喝醉之后無法自控，不如在清醒的時候想想可能的不良后果吧！

維生素C和鐵完美的搭檔有一位小朋友不愛吃水果,而且平時吃飯也很挑食,總感覺四肢乏力,頭昏腦脹。于是有一天他到藥物補鐵吃富含鐵的食品醫(yī)院去看病,被診斷出得了典型的如何補鐵“缺鐵性貧血癥”。大夫要求他按時吃藥,平時還要注意補鐵。為了讓他盡快康復起來,你能想出哪些補鐵方案呢?如何證實這些方案有效鐵鋼炒菜使用生銹餐具呢?這就是一個生活中常常遇到的健康保健問題,如果沒有充足的化學知識、方法和實驗手段是很難給出完美的方案的。也許有些朋友善于利用網絡學習和獲取信息,可能會看到下面4種常見的補鐵方案,如何找到其中合理的方案呢?要想判斷這些方案的正偽,首先要弄清楚一個關鍵的問題:“是不是所有含鐵元素的物質都能補鐵?到底什么價態(tài)的鐵才有補鐵作用呢?”前一個問題非常清楚,不是所有含鐵的物質都有效,至少應該是可溶性的鐵鹽才可以被人體吸收利用?；瘜W上,可溶性的鐵鹽包括二價鐵(Fe2+)和三價鐵(Fe3+),那么到底哪種鐵鹽有效果?還是都有效呢?通過互聯網很輕松就能找到有關不同價態(tài)鐵的作用的信息。二價鐵(Fe2+)既是人體血紅蛋白的組成部分,又對人體有重要的補鐵作用。三價鐵(Fe3+)不僅沒有這種作用,還會損害人的身體健康。那么,在確定了(Fe2+)的補鐵作用之后,大家一定會想到要用實驗來探究到底哪種方案可以提供具有補鐵作用的(Fe2+)，于是Fe2+，Fe3+的檢驗方法就成了這些實驗的重中之重了。一般來說,Fe3+的檢驗需要用硫氰化鉀(KSCN)溶液,出現特征的血紅色表示存在Fe3+;而Fe2+的檢驗需要用鐵氰化鉀KsFe(CN)溶液,出現特征的藍色沉淀表示Fe2+的存在。有了明確的方法后,我們就可以用補鐵藥品“維鐵緩釋片”、代替鐵鍋的鐵粉、富含鐵的芹菜和布滿鐵銹的三腳架等用品來代表4種方案中的含鐵物質,讓大家地取材,進行鐵離子的檢驗,驗證哪個方案更合理。最終的結論很明確,只有鐵銹的補鐵方案是錯誤，而其他方案都是可取的。另外,我們還可以進一步研究藥物補鐵的細節(jié)問題。通過仔細閱讀藥物的說明書可以知道:如果該藥物與含小蘇打的胃藥或者濃茶水一起服用,則會降低補鐵效果。為了眼見為實,我們可以把補鐵藥片碾碎再分別加入制酸藥和濃茶,馬上就能看到非常劇烈的化學反應:與制酸藥作用既出現沉淀又有大量氣泡,與濃茶作用則產生大量黑色沉淀。大家是不是終于明白了不建議茶水送藥的道理了?所以藥物補鐵方案還要特別關注服用注意事項,時刻提醒自己吃藥一定要看說明。到此為止,補鐵方案的辨別告一段落,但我們對鐵元素相關問題的研究則將一步步深入。金屬鐵一般常見的有3種價態(tài)(0、+2、+3),它們之間是可以通過氧化還原反應相互轉化的,價態(tài)升高的轉化屬于氧化反應,而價態(tài)降低的反應屬于還原反應。既然真正能夠發(fā)揮補鐵作用的是+2價的鐵,那么使用補鐵試劑的時候就應該防止它被氧化為價而失去效果。因為Fe2+在空氣中是不穩(wěn)定的，很容易被氧化而變質,所以補鐵藥片自然也應該密封保存以防氧化。另外,細心的朋友一定會發(fā)現一個很有趣的問題:補鐵的藥物中常常要添加維生素C(例如上面實驗中用到的補鐵藥物維鐵緩釋片),還有很多廣告也涉及“維生素C和鐵搭檔效果會更好”,這又是怎么回事呢?這樣的廣告是否有科學根據呢?為了弄清楚維生素C和鐵的關系,我們還要先了解一下維生素維生素C。我們可以在這張紀念維生素C合成而發(fā)行的郵票上面,看到維生素C的很多信息。大家要想了解更多信息,還要從航海的船員容易患上的一種疾病———壞血病說起。長期在海上航行的船員容易患上壞血病,這種病癥表現為血管壁遭到損壞,在牙齒、黏膜、皮膚以及身體其他部位發(fā)生出血和滲血,嚴重的還會危及生命。開始人們只是通過經驗發(fā)現,只要船員注意補充蔬菜或者檸檬就可以避免患上這種疾病。后來人們才研究發(fā)現檸檬和新鮮的蔬菜水果中含有一種重要的維生素——維生素C,也被稱為抗壞血酸。而英國化學家霍沃斯和瑞士化學家卡雷正是因為確定了這個與我們的健康息息相關的維生素C的結構,并且第一次人工合成了維生素C,才獲得了1937年諾貝爾化學獎。通過基礎的化學知識我們可以將維生素C的分子結構模型簡寫為左圖所示的結構簡式。如果化學工作者得到了有機物的結構信息,就很容易來預測它的性質了。維生素C到底是有什么性質,才能和補鐵的藥物成了最佳搭檔呢?上文中我們曾提到補鐵關鍵是利用Fe2+，而Fe3+是對人體有危害的,在空氣中Fe2+很容易被氧化為Fe3+而使補鐵試劑失去作用。那么維生素C就很有可能是用來防止補鐵試劑被氧化的,也就是說它是一種抗氧化劑,或者說還原劑。下面就可以利用維生素C的結構來推測性質了,看看能否為上面的推測維生素C是一種還原劑”提供結構上的支持。有機物結構中能夠表現其特殊性質的基團被稱為官能團,而維生素C中含有酯基(-COO-)、羥基(-OH)和碳碳雙鍵這3種官能團,其中的后兩種都是還原性基團。既然維生素C的結構也預示了它的還原性,那就差最后一步——實驗驗證來表明其還原性的事實了。這里,我們可以借用本文開始講到的Fe3+和KSCN混合后會產生血紅色溶液來進行實驗。如果各位家里有相關的試劑,就可以按照我說的步驟親自來驗證一下。首先,在含有Fe2+的物質形成的溶液(可以用氯化鐵或者把鐵銹溶解在白醋中所得的溶液)中加入少量KSCN,溶液馬上變?yōu)榱搜t色,然后只需要加入少量事先研磨好的維生素C藥片,溶液馬上就褪成了無色。實驗證明了維生素C的還原性。如果有些朋友對蔬菜和水果比較感興趣的話,也可以用鮮榨的檸檬汁、獼猴桃汁或者芹菜汁來代替維生素C藥片,實驗結果相同。這樣一來不僅證明了維生素C的還原能力,還同時驗證了檸檬和很多蔬菜水果都是富含維生素C的食物,我們應當注意在膳食中多多補充。實驗事實說明上面的推測是完全正確的。維生素C的還原性特別強,才可以非常有效地防止Fe2+被氧化,從而保持補鐵藥物的真正療效,所以我們上面用到的補鐵藥物名字叫“維鐵緩釋片”,其中的“維”字就是指含有維生素C的意思?，F代生活中,維生素C已經被廣泛地用于食品的抗氧化劑和防腐劑,同時也被用在化妝品和保健食品中充當抗衰老劑,它的還原性具有延緩人體肌體和皮膚衰老的作用。另外,很多電視廣告中談到維生素C和鐵元素的搭檔也是符合科學的,維生素C的酸性還能防止鐵元素發(fā)生其他變化,更加有利于鐵的吸收。如果大家想了解更多關于維生素C的知識,可以多多關注一下市場上銷售的各種維生素功能飲料,有些強調維生素C的水溶性而有些強調了它的還原性,還有強調飲料中所含的維生素C等于中國膳食協(xié)會的日推薦攝入量,相當于吃了若干個新鮮檸檬之類的廣告語,真的是既科學又生動啊!繼續(xù)思考:富含維生素C的食品與哪些食物(豬肝、芹菜、海鮮、牛奶、松花蛋等)搭配比較科學合理?如何炒菜才能更好地減少維生素C的損失?(從擇菜、洗菜、切菜、烹飪方法和調味

是什么讓咸蛋如此誘人想必有很多人會留戀咸蛋的美味吧?那金黃色油亮的蛋黃、雪白色軟嫰的蛋清、回味無窮的鮮香口感,無不讓人慨嘆世間竟有如此廉價的舌尖盛宴。怪不得連著名的美食家蘇東坡和蘇小妹都對它贊不絕口呢。相傳在宋代，蘇小妹在吃咸鴨蛋時,忽然靈機一動，吟出“咸蛋剖開舟兩葉,內載黃金白玉”的上聯，讓蘇東坡對下聯。蘇東坡一時卻被難住了，有一天他在吃石榴，想了一下，便對出了下聯:“石榴打破壇一個，中藏瑪瑙珍珠?！边@副對聯對仗工整，構思奇巧，把兩種美食傳神地描繪了出來。是什么讓咸蛋如此誘人呢?色、香、味、形、意、養(yǎng),各個方面都蘊藏著十分豐富的科學內涵。首先,我們來看咸蛋的顏色為什么這么鮮亮。這里用到了天然色素的知識了,蛋黃中含有多種顯黃色的天然色素,主要有葉黃素和玉米黃素,它們的化學結構都有非常典型的共軛體系,這是它們呈現黃色的主要原因。它們不僅會使蛋黃顯黃色,而且與家禽類的爪、脛等部位的著色關系密切,很多蔬菜和水果也含有這些色素而顯出黃色或者黃綠色。細心的肯定會發(fā)現,兩種色素的化學結構非常相似,僅有最右側的六元環(huán)處有微小差別。其實很多有機物的結構都具有這樣的特點,它們的分子組成完全相同,只是結構上有一些差異,化學上把它們稱為同分異構體。大家在學習它們的時候要特別細心才行!那么一定會有人要問一個非常鉆牛角尖的問題了:既然雞蛋里面含有這兩種色素,為什么只有蛋黃是黃色的呢?蛋清為什么一點也不黃呢?好的問題總會帶給大家很多意想不到的收獲。這就要從蛋黃和蛋清的成分及色素的溶解性兩個方面綜合來分析和解釋了。維生素A屬于脂溶性維生素,它可以在人體內由β胡蘿卜素轉化而來,這也就意味著像β-胡蘿卜素這樣的色素也屬于脂溶性的物質,而葉黃素和玉米黃素恰恰都屬于類胡蘿卜素,當然也是脂溶性的。它們易于溶解在油脂類物質中而不容易溶解在水中,所以可以隨著家禽類攝取的食物而迸入它的身體,在消化吸收過程中比較穩(wěn)定,最終在家禽的爪、脛或者卵子中積蓄下來,這就是雞、鴨的這些部位呈黃色的本質原因。但是由于蛋清的成分中水的含量較大而蛋黃中富含油脂,所以最終這兩種黃色的物質只溶解在了卵黃的油中。我們吃鴨蛋時應當注意到了,鴨蛋黃流岀的油也是黃色的,就是這個道理。解答了蛋黃的顏色問題,再來看看蛋清,蛋清從生雞蛋的黏稠透眀膠狀液體變成雪白的固體又發(fā)生了怎樣的變化呢?對蛋白質有點常識的人都知道,禽類的蛋清經高溫煮熟后就會變白和凝固(這就是蛋白質名稱的由來),從而失去了生理活性,無法再恢復生蛋的新鮮和清亮了,化學上稱這種變化為變性。說到變性,我們不得不提到蛋白質在生活中的很多現象和用途。變性是指蛋白質遇到一些化學試劑或者條件而發(fā)生的沉淀、凝固、徹底失去生理活性的化學變化。這些化學試劑包括:強酸、強堿、強氧化劑、酒精、酚類、醛類、苯甲酸、重金屬鹽類,等等。而可以使蛋白質產生變性的條件包括高溫、紫外線、Ⅹ射線、脫水,等等。蛋白質變性的最重要特征是變化的不可逆性,也就是說生雞蛋可以煮熟,而熟雞蛋是無論如何也回不到鮮蛋的狀態(tài)的,因為發(fā)生了變性的過程。變性過程的不可逆性在生活中有很多重要的用途,最典型的就是我們進行殺菌消毒的過程,因為細菌和病毒會使人生病,所以及時殺滅環(huán)境中的這些致病因子是保護健康的重要手段。細心的讀者可能會很快想起那個“非典”肆虐的年代,如果我們沒有在公共場所看到“已消毒”的字樣,心里總會惴惴不安。那么各位能不能結合非典時期的經歷和生活常識來說說人們進行殺菌消毒的方法可以有哪些呢?大家一定會談到很多殺菌方法,細致地分分類,會發(fā)現有以下幾種常用方法:加熱、紫外線及其他射線、強氧化物質(例如84消毒液、漂白粉、過氧乙酸、雙氧水、臭氧,等等)、酒精、來蘇水(酚類有機物)、福爾馬林(甲醛)、銀制餐具(溶解產生的微量重金屬鹽類)、竹鹽,等等。再仔細和前面講到的蛋白質變性的條件比較下,真的是如出一轍。其實殺菌消毒就是要讓組成細菌和病毒的蛋白質徹底變性而永久失去活性。這些殺菌消毒的方法里面還有很多學問值得研究呢。低溫殺菌和超高溫滅菌有何差別?醫(yī)用酒精為何采用75%的濃度而不用純酒精?漂白粉和漂白液會對人體產生危害嗎?銀既然是重金屬,為什么沒有使人中毒?竹鹽和濃鹽水殺菌的原理也是變性嗎?帶著這么多的疑問,我們進一步深入認識變性的生活用途。談到高溫殺菌,就不得不提到著名的法國化學家、微生物學家路易斯·巴斯德(見左圖),他開創(chuàng)的“巴氏殺菌法”現在仍普遍應用在各種食物和飲料上。路易斯·巴斯德是近代微生物學的奠基人。巴斯德創(chuàng)立了“實踐-理科學改事論一實踐”的微生物學基本研究方法,他絕對可以稱得上是一位科學巨人。路易斯·巴斯德被世人稱頌為“進入科學王國的最完美無缺的人”。他最舉世矚目的成就就是利用“鵝頸瓶實驗”推翻了歷經千百年的關于生命起源的“自然發(fā)生說”:他在鵝頸瓶中通過加熱殺滅了細菌的肉湯經歷4年多都沒有變質,而使用去除鵝頸的瓶子則很快就密生了微生物,這就非常有力地說明了細菌和微生物來自空氣而不是來自肉湯本身。巴斯德不僅是理論上的天才,還是個善于解決實際問題的人。1880年他成功地研制出雞霍亂疫苗、狂犬病疫苗等多種疫苗,其理論和免疫法引起了醫(yī)學實踐的重大變革。此外,巴斯德關于微生物的工作還成功地挽救了法國處于困境中的釀酒業(yè)、養(yǎng)蠶業(yè)和畜牧業(yè)。巴斯德很成功的兩項化學成就都來自于他非常感興趣的關于葡萄酒的研究。當時,法國的啤酒、葡萄酒業(yè)在歐洲是很有名的,但啤酒、葡萄酒常常會變酸,整桶的芳香可口啤酒變成了酸得讓人不敢聞的黏液,只得倒掉,這使酒商叫苦不已,有的甚至因此而破產。1856年,里爾一家釀酒廠廠主請求巴斯徳幫助尋找原因,看看能否防止葡萄酒變酸。巴斯德在顯微鏡下觀察,發(fā)現未變質的陳年葡萄酒其液體中有一種圓球狀的酵母細胞,當葡萄酒和啤酒變酸后,酒液里有一根根細棍似的乳酸杄菌,就是這種細菌在葡萄酒里繁殖,使酒變酸。他把封閉的酒瓶放在鐵絲籃子里,泡在水里加熱到不同的溫度,想要殺死乳酸桿菌而又不把葡萄酒煮壞。經過反復多次的試驗,他終于找到了一種非常有效的殺菌方法:只要把酒放在50~60℃的環(huán)境里,保持半小時,就可殺死酒里的乳酸桿菌,這就是著名的“巴氏殺菌法”(又稱低溫滅菌法)。直到今天,市場上出售的消毒牛奶還用這種方法消毒。除了加熱消毒的方法之外,他還通過對酒石酸晶體的研究發(fā)現和分離了化學上的一種重要同分異構體—旋光異構體。通過上面的故事,我們知道巴氏低溫殺菌法就是利用溫度升高使細菌的蛋白質變性而殺滅它的,之所以不采用過高的溫度是因為牛奶等食品本身也是由蛋白質組成的,如果溫度過高會影響奶制品本身的品質和口感。那么食品行業(yè)常常使用的超高溫滅菌又是怎么回事呢?原來,如果對食物采用瞬間超高溫度的處理,由于作用時間很短,殺滅細菌的同時也不會影響食品的質量,而且這樣一來不僅殺滅了細菌本身,還可以將細菌繁殖所產生的孢子也一起殺滅,應該說是更加徹底的殺菌方法?？傊蜏睾统邷販缇幕瘜W原理是一樣的,就是蛋白質的變性失活。眾所周知,醫(yī)用酒精的主要用途也是殺菌消毒,為什么我們總是用濃度75%的酒精溶液呢?既然酒精可以讓細菌的蛋白質變性,那用純酒精豈不是更好嗎?這里又涉及微生物學的一些知識,單從化學方面看肯定應該用純酒精,但是細菌是很狡猾的如果酒精濃度過高將會快速使細菌表面的蛋白質變性凝固而結痂,內部的活性成分在環(huán)境適合的時候會脫掉痂殼再次活躍起來,所以濃度過高的酒精并不能真正徹底殺菌。而75%的酒精滲透能力很強,一邊使蛋白質變性殺菌,一邊向細菌的體內滲透,最終把細菌或病毒完全干掉。真的是完美的醫(yī)用酒精,化學用鐵證如山的事實證明了過猶不及的基本道理!另一類關于蛋白質變性的問題源自對人體的擔心。因為我們的身體也是由蛋白質組成的,那么消毒用品在發(fā)揮作用的同時是否會對我們的皮膚和身體產生傷害呢?漂白粉是用于自來水消毒的重要物質,84消毒液(也稱漂白液)是生活物品消毒的重要用品,這些消毒劑是否會對人體產生不利的影響呢?答案必然是肯定的。我們人類對于細菌和病毒來說只不過是另外一種蛋白質而已,如果強氧化性的消毒用品使用不當,必然會對人的皮膚、內臟、大腦等產生毒害甚至危及生命。但是大家也不用過于擔心,因為自來水廠消毒所用的漂白粉是嚴格限制用量的,這就基本保證了對人和其他動物的安全。而生活中用84消毒液來消毒的時候也都按照比例進行了稀釋,所以說一般情況下我們不必擔心它們,可以放心使用。還有就是大家知道銀是一種重金屬,因而銀制餐具可以殺滅絕大多數的細菌,那么長期用這樣的餐具吃飯會不會中毒呢?這里我們不僅要關注重金屬使蛋白質變性的基本原理,還要注意不同的重金屬反應活性是有很大差別的,像鉛、汞、鎘、銅等重金屬的活性很強,而銀的活性恰好處于能殺死絕大部分細菌而又對人體基本無害這種狀態(tài),所以我們可以放心使用它作為餐具。當然決定這種餐具危害小的原因還有銀的溶解性很低,銀制餐具中只有極其微量的銀能變成離子存在于食物和湯水中,而恰恰這么一點點銀就足夠殺滅所有的細菌!甚至用銀制的餐具和器皿還可以試驗出食物中的毒物(主要指一些含雜質的砒霜),這就是古代很多地位顯赫的人物選擇銀制餐具的原因。銀對我們的健康真是功勛卓著啊!但我們必須指出,如果大量攝入高濃度的銀離子溶液同樣會產生中毒癥狀,中毒后人的皮膚和眼睛都會發(fā)生變藍的可怕癥狀。說到重金屬的鹽溶液會讓蛋白質中毒的事情時,一定會有人問其他輕金屬的鹽溶液是否也能讓蛋白質變性。從小就聽說過,缺醫(yī)少藥的人經常用濃鹽水來殺菌消毒,竹鹽牙膏有利于口腔健康,這不都意味著食鹽(成分氯化鈉,鈉是很輕的金屬)的溶步液也能夠殺菌嗎?其實,蛋白質還有一種化學性質我們也不得不提,那就是鹽析。鹽析是指蛋白質遇到濃度較大的無機鹽(例如食鹽、硫酸鈉、硫酸銨)溶液時發(fā)生的沉淀和凝固現象,這種凝固的蛋白只是暫時性地失活,如果再次遇到清水,蛋質還能重新恢復生理活性。細心的你可能發(fā)現了,鹽析和變性最大的差別就在于能否恢復這一點,如果想要徹底殺死細菌,當然應該選擇使細菌蛋白質發(fā)生變性的條件或試劑。食鹽使蛋白質凝固只是暫時的,使蛋白質長時間脫水后發(fā)生的變性才是其殺菌的最主要原因。不過鹽析雖然無法徹底殺菌,但鹽析的可逆性卻被化學家非常巧妙地用在了蛋白質的分離和提純過程中,例如大家熟悉的血紅蛋白就可以利用鹽析的康理從血液中分離出來。明白了蛋白質變性和鹽析的變化后,讓我們重新回到本節(jié)的主題—咸蛋上來。咸蛋制作過程中加入的食鹽使蛋清中的蛋白質發(fā)生鹽析,經過煮熟的過程又使蛋白質變性而凝固變成乳白色固體。另一方面,蛋黃富含蛋白質和脂肪結合成的脂蛋白,平時看不出其中的油脂,經過腌制使其中的蛋白質凝固析出,所以蛋黃中就流出了誘人的淡黃色油脂,其黃色來自我們上文中講到的脂溶性色素。這就是咸蛋誘人的形態(tài)(蛋白凝固,蛋黃流油)產生的基本原因。食物誘人之處不僅僅在色、香、味、形等方面,其所含的營養(yǎng)成分也是其倍受廣大食客青睞的原因。禽蛋類食品的主要營養(yǎng)不是普通的蛋白質,而應該被稱為完全蛋白質或者優(yōu)質蛋白。完全蛋白質是營養(yǎng)學的重要概念,是指蛋白類食物所含的必需氨基酸種類齊全,數量充足,彼此比例適當。這一類蛋白質不但可以維持人體健康,還可以促進生長發(fā)育。肉、蛋、魚、奶中的蛋白質都屬于完全蛋白質,對我們的身體具有非常重要的營養(yǎng)價值。而與之不同的是半完全蛋白質和不完全蛋白質,小麥中的麥膠蛋白和肉皮中的膠原蛋白分別屬于這兩類。由面粉可以制得富含蛋白質的面筋,由肉皮可以制作皮凍,可是面筋和皮凍的營養(yǎng)價值和肉、蛋、魚、奶比起來就有差距了面筋的致命問題就是缺少賴氨酸,它被稱為這類半完全蛋白質的限制氨基酸。小時候我記得經常吃賴氨酸面包,就是為了補充限制氨基酸而增加的營養(yǎng)強化劑(加鈣牛奶加鐵醬油等與之類似)。說了這么多蛋類的營養(yǎng)價值,我們也應該關心一下怎么吃蛋更科學。有人會產生很多疑問:到底雞蛋怎樣烹飪才最容易消化吸收呢?是生吃還是煮熟?是煎得老一些還是嫩一些好呢?這些問題不僅涉及蛋白質的變化和營養(yǎng)問題,還涉及蛋白質的結構和人體消化吸收的功能問題。蛋白的營養(yǎng)主要是它含有的各種氨基酸特別是必需氨基酸,那么結構越簡單的蛋白質就越有利于人體的消化和吸收,煮熟是蛋白質變性和部分分解的過程,從原來非常復雜的四級結構轉變成了簡單的多肽鏈，自然更加有利于我們的吸收,所以應該吃熟蛋而且最好是完全煮熟的雞蛋,據說吸收效率能夠達到99%。還有一種像咸蛋一樣誘人的就是松花蛋(又稱皮蛋)。透明的深棕色蛋請和墨綠色油亮的蛋黃讓每一個喜愛它的食客都欲罷不能。皮蛋制作成的菜品可以說是琳瑯滿多肽目,姜汁松花蛋、皮蛋豆腐，皮蛋瘦肉粥、雙椒小皮蛋,哪個不是讓人垂涎三尺的好菜?皮蛋又是怎么來的呢?其實就是蛋白質水解。與醬油在酸性和酶的作用下水解不同的是,皮蛋是蛋白質在堿性條件下發(fā)生了變性和水解,使很多氨基酸游離了出來,而氨基酸及其鹽又具有特殊的鮮美味道,于是造就了這特色的美味食品,證據就在皮蛋的本身——皮蛋中那美麗的松花就是氨基酸鹽的化學結晶體。如果大家感興趣的話,不妨在家里自己試一試無泥無鉛松花蛋的制作吧,記得成功之后一定要讓父母和家人一起分享你的勞動果實啊!無泥無鉛松花蛋的制作方法如下：在鍋內加入清水2kg,加入茴香10g、花椒20g、紅茶100，者沸5分鐘后取出,加入309g食用純堿,待完全溶化后,加入少許松樹葉或柏樹葉,制成浸泡液。在瓷制的容器內碼入50個洗凈的鴨蛋或雞蛋,將冷卻后的浸泡液倒入,一定要將蛋完全浸沒。如果液體不夠,可加入一些涼開水。然后密封容器10~14天。取出晾曬4~5天,便做成了無泥無鉛松花蛋。是感冒藥還是毒藥人吃五谷雜糧,難免會生病。感冒更是再常見不過的小病了,到藥店里買些感藥,吃完了多喝點開水,再好好睡一覺,就會感覺好多了?？墒悄阒绬?感冒藥不是隨便就能買的,你吃的一些感冒藥可能跟毒品扯上關系,這又是怎么回事呢?大家在生活中一定非常關注電視新聞,但有時并不會在意新聞背后的內涵和意義。2012年網上的一則新聞引起了我的注意,新聞標題是“北京須憑身份證購買含麻黃感冒藥”,其中蘊含的內容值得我們好好思考一下。北京須憑身份證購買含麻黃感冒藥2012090220:21:08來源浙江在線新華網北京9月2日電北京市藥監(jiān)局下發(fā)緊急通知稱,北京為遏制麻黃碳類復方制劑流入非法渠道,按照國家禁毒委員會和國家食品藥品監(jiān)管管理局要求,從即日起北京市民需憑身份證購買含麻黃堿類復方制劑,最多只能購買5個最小包裝的含麻黃感冒藥，同時，北京市將啟動藥品類易制毒化學品專項治行動記者2日從北京市藥監(jiān)局了解到,北京市的監(jiān)局要求企業(yè)銷售含麻黃堿類復方制劑時認真查驗、登記購買者身份證,嚴格執(zhí)行含麻黃堿類復方制劑單次零售數量限制的要求,嚴禁開架銷售含麻黃堿類復方制劑,發(fā)現一人多次購買等異常情況應及時報告。各位讀者可能馬上就產生了疑惑:國家為什么不讓買感冒藥了,難道我們吃的藥里面有毒品嗎?如果不懂得其中的化學本質,自然無法做出科學的回答,也更加無法理解國家食品藥品監(jiān)督管理局實施這一規(guī)定的意乂所在。要想弄凊楚這個問題,就需要從感冒藥中的一種天然成分——麻黃談起。麻黃也叫草麻黃,為麻黃科植物草麻黃或中麻黃的干燥草質莖。作為一味中藥,它具有宣肺氣、散風寒、止咳平喘和利尿的功效。經化學分析得知其中的重要活性成分是被稱為麻黃堿(麻黃素)的一種生物堿。麻黃堿具有加速新陳代謝,升高血壓、擴張支氣管等作用,所以對上呼吸道感染引起的咳嗽具有很好的療效。麻黃堿最早是從麻黃草麻黃中提取,現在已經人工合成了。麻黃堿類復方制劑是常用感冒藥中的主要治療成分,對于感冒、哮喘、咳嗽、鼻炎等常見病的治療有效。麻黃堿是一種典型的中樞神經興奮劑,其興奮作用比腎上腺素還強,能引起失眠、煩躁不安和心律不齊等副作用。而且麻黃堿還能夠興奮呼吸系統(tǒng)和肌肉,使人的呼吸頻率增加,使肌肉的緊張度增加和疲勞緩解,所以麻黃堿是被國際奧委會明令禁止的興奮劑之一,運動員是絕對不可以服用的,甚至對于一般的感冒藥,服用時都要慎之又慎,如果不小心導致尿檢呈現陽性,則會面臨多種處罰了!其實,國際奧委會對于運動員的這種規(guī)定既出于對公平競爭原則的堅持,也出于對運動員健康的考慮,經常服用這種中樞神經興奮劑對身體會有諸多危害。麻黃堿另外,還有一點特別需要注意注意:麻黃堿是合成苯丙胺類毒品(例如冰毒)的最主要原料。由于很多感冒藥中都含有麻黃堿成分,有可能被不法分子利用,大量購買用于提煉進而制取毒品。正是出于這麻黃堿種考慮,才有了前面新聞中“北京須憑身份證購買含麻黃感冒藥”的規(guī)定了。大家可以仔細觀察麻黃堿和冰毒(又名去氧麻黃堿)的分子結構,你會驚奇地發(fā)現:“哇!太接近了!”麻黃堿甲基苯丙胺明白了這些,你就能馬上理解國家是為了防止某些具備化學知識的不法之徒利用藥物來合成毒品,只有從源頭上治毒才是最有效的方法。同時大家也應該具有這樣的責任感:勸說自己的家人和朋友不要把多余的藥物隨便賣給那些“收藥”的人。需要澄淸一點,雖然麻黃堿類感冒藥被國家食品藥品監(jiān)督管理局列入了限售的范圍,但這類藥品本身并不是毒品,也沒有被列入易制毒化學品來管制,所以只要遵從醫(yī)囑來服用,對身體是沒有太大危害的,大家盡管放心使用。說到對毒品的擔心和恐懼,我們不妨來認識一下什么是毒品以及它為什么能讓人上癮。甲基苯丙胺反映毒品危害的影視作品很多,介紹兩部我感受很深的給大家。爾冬升導演制作的電影《門徒》可以說是毒品相關的一堂“化學科普課”?？催^之后,你對于毒販制毒販毒的內幕和毒品的危害會有很深刻的認識,從而更加增強反對毒品、凈化社會的責任感!另一部電視劇《大俠霍元甲》中有一段情節(jié)是這樣的:霍元甲被俄國人抓了起來,被嚴刑拷打也不愿低頭,但可惡的俄國人給他注射鴉片,最終霍元甲用超人般的定力克服了毒品的侵蝕?？墒羌毾胂?一般人能有這樣的定力嗎?戒毒能有那么容易嗎?毒品的成癮性是最令人生畏的,為什么它會有這樣的魔力呢?咱們得先從毒品的界定說起。國際上習慣將毒品分為麻醉藥品和精神藥品,要特別注意的是,這其中不包括像乙醚這種可導致人失去知覺的化學藥品以及砒霜、敵敵畏、氰化物等可直接導致人死亡的劇毒物質,而是特指出于非醫(yī)療目的而反復連續(xù)使用、能夠產生依賴性(即成癮性)的藥品。毒品最大的危害不是讓人昏迷或者死亡,而是讓人產生成癮性,讓人的大腦產生強迫性的反復、連續(xù)使用的意圖,最終摧毀人的意志力和斗志。毒品對人的神經系統(tǒng)的干擾和強迫究竟來自哪里呢?其實,毒品本身就是一些麻醉和精神藥物,包含中樞神經興奮劑和中樞神經抑制劑,在醫(yī)療上常常用來止疼而作為麻醉劑,用來鎮(zhèn)靜而作為安眠藥,還有抗焦慮藥和中樞興昋藥物等。在醫(yī)院的麻醉科經?？梢钥吹絾岱?、杜冷丁、苯巴比妥這類藥物,在感冒和止咳的藥物中我們也可以看到苯丙胺類、罌粟殼等成分,古柯這種物質連一些功能性的飲料中都含有,所以說毒品離我們的生活并不遠。如果僅僅是出于醫(yī)療目的,這些藥物是非常重要和有意義的,但如果這些藥物的特性被不法分子利用,就可能成為腐蝕人們靈魂的“惡魔”。長期過量使用這些藥物會嚴重影響大腦的運行機制,使神經細胞之間的信號傳遞產生問題(因為這些毒品都可以充當神經遞質),讓人錯誤地認為只有吸食它們才能獲得“快樂、幸福、滿足”之類的感覺,從而將快樂寄托于這些精神藥物,進而深深依賴,欲罷不能…所以,感冒藥雖然不是毒品,但也不可隨意購買和丟棄。很多化學品在發(fā)揮重要作用的時候,可能跟罪惡只有一線之隔,使用時要避免被那些別有用心的人利用,變成毒害人的工具。還有很多事件也能表現化學藥品的價值和危害的辯證關系,有時候危險就藏在人們的不經意當中,一旦稍有疏忽,化學就會給人以慘痛的教訓!還是從我們身邊的新聞時事——發(fā)生在陜西的一起特大交通事故談起吧。這起事故因為發(fā)生在凌晨,而且車輛追尾導致了化學危險品的燃燒和爆炸,所以傷亡很嚴重,引起了社會各方面的普遍關注。普通的交通事故怎么會導致如此大的傷亡呢?我們先關注一下被追尾的貨車所裝的化學物品——甲醇。甲醇,俗稱木精,最早是由木材干餾所得。它不僅是一種非常易燃的有機液體,而且具有良好的揮發(fā)性,還具有毒性,尤其是對人眼睛的毒害相當大,10mL就可以致人失明。所以當交通事故發(fā)生時,不僅導致了大客車的燃燒,而且還可能會引起中毒,特別是引起眼睛的失明,所以能夠快速逃離現場的人少之又少。甲醇既然這么危險,為什么貨車司機還要趕著深夜運輸它呢?其實稍微查閱一下就可以知道,甲醇在化學工業(yè)上有很多重要的用途:它既是最基本的化工原料,添到汽油里可以生產具有可再生性的甲醇汽油。當然,生活中也有數不勝數的化學品與甲醇有關。另一方面,甲醇也常常是不法分子所勾兌假酒的主要成分。新聞顯示,印度某個村莊發(fā)生了飲用假酒導致的甲醇中毒事件,傷亡的數字更是觸目驚心。考慮到很多化學品跟甲醇一樣,與人們的“愛恨情仇”關系復雜,在具有重大作用的同時又蘊含著不可忽視的安全隱患,所以我們必須認真學習,并合理使用它們。最后,我想到在成龍主演的電影《醉拳2》中有這樣的片段:為了施展醉拳,他誤把工業(yè)酒精當作普通酒來飲用而失明了。我把這部電影推薦給各位讀者,希望能通過這部生動的影視作品讓你們對化學品的危險性有一個比較清醒的認識。是什么讓花兒姹紫嫣紅“花兒為什么這樣紅?為什么這樣紅?哎!紅得好像，紅得好像燃燒的火，它象征著純法的友誼和愛情”每當這熟悉的旋律響起的時候，我不禁想到很多鮮艷奪目盛開的花朵?；▋菏侨藗冃哪恐忻利惖南笳鳎彩撬囆g家筆下多姿多彩的作品?？墒钦l又會去反復追問一個看似天經地義的問題:花兒為什么如此美麗，為什么能呈現如此絢麗多彩的顏色呢?要明白這樣一個問題，必須先從化學色素談起。在我們生活的大千世界里，有很學的制色的東西，創(chuàng)如哪葉住往都是綠色的，很多動物的血液都是紅色的，顯子皮和葡筆皮都是紫色的，很多變色的情況發(fā)生，例如蝦成熟的果實和枯菱的葉子往往會呈現黃色，等等。還有會由綠交黃或變紅，切開的草國明量在黑任的過程中由青色變?yōu)榧t色，樹葉到了秋天稱為“色素”果也會產生系銷般的紅棚..這一切都和化學上被然們再熟悉不過的有色藤菜說起吧。經過非常煩瑣而精細的實驗，可以得知:西紅柿的紅色主要來自番茄紅素，而胡蘿卜的橙黃色主要來自β-胡夢卜家。這些復雜的有機化合物都被稱為天然色素。其實人們是在對這些天然色素的結構深入研究的基礎上，發(fā)明了人工合成色素，包括我們經常喝的各種飲料中加入的色素，如靛藍、日落黃、莧菜紅、胭脂紅，等等。我們可以仔細觀察一下這些色素的化學結構，它們有什么共同點呢?其實，化學家也跟大家的思維過程是一樣的:先對天然的物質進行分析和研究，找到具有特性(這里主要指顏色)的化學物質的結構特點，然后再在實驗室中合成那些類似于天然色素的新物質，這就是合成色素了?，F在人們發(fā)明和使用到的合成色素經達到了，上萬種，遠遠超過天然色素的數量，合成色素取代天然色素的歷史還有一非常有意思的科學故事呢!“無心插柳柳成蔭”這句話用來評價人類歷史上第一種合成色素一苯胺紫的發(fā)現絕對是恰當至極了。由于早先色素在工業(yè)上最主要的用途是作為服裝和布匹的染料，所以合成色素也常常被稱為合成染料。1856年，18歲的英國化學家珀金H,C、正準備合成抗瘧疾的特效藥物金雞納霜，當時這種藥物在歐洲非常稀有和珍貴。由于當時藥物化學發(fā)展得很不完善，珀金無法知道金雞納霜的分子結構，只能通過實驗來摸索。有一天，他把重鉻酸鉀加入苯胺的硫酸鹽中，結果卻生成了一一種瀝青狀的黑色殘渣，這意味著實驗又一次以失敗告終!珀金只好用酒精清洗瓶子中的殘渣，突然發(fā)生了奇怪的事情:黑色物質被酒精溶解得到了艷麗的紫色溶液!考慮到當時人們對衣物染色的效果差且牢固度也很不理想的現狀，他馬上想到:用這種紫色物質去染布，該是多么精彩的創(chuàng)意啊。可惜這種物質對于棉布的染色效果不夠理想，很容易就被洗掉了，珀金又用毛科和絲綢來試驗，結果發(fā)現這種物質非常容易染在絲綢和毛料上，而且顏色和效果都非常好，甚至用肥皂水搓洗也不褪色。這就是世界上第一種人工合成的化學染料苯胺紫(其結構見右上圖)。珀金雖沒能制造出治療瘧疾的藥物，但卻意外合成了苯胺紫。后來他還在哈羅建立了世界上第一家生產苯胺紫的合成染料廠，從此使用這種染料染色的衣服進入了千家萬戶?；氐缴厦娴膯栴}，不管是天然的還是人工合成的，仔細觀察前面提到的3種色素的化學結構式，你們發(fā)現現有什么共同點了嗎？具有什么結構特征的化學物質會產生顏色呢？細心的朋友可能已經有所察覺了，這3種色素的化學結構中的最重要共同點時含有一些“樹枝狀”的結構，其中的一根線表示化學單鍵，兩根線表示化學雙鍵，有色的物的物質或者說染科總是具有單鍵和雙健互相交替的結構，這就是潛藏在有色物質中的結構奧秘!具體什么是化學健”則是一個比較專業(yè)的問題，可以理解為把一個個原子聯結在一起的“樹枝”，這樣的樹枝有一根棍連接的——單鍵，有兩根棍連接的——雙鍵，有三根棍連接的——三鍵，甚至還有比一根棍牢固而不如兩根棍結實的特殊情況——苯環(huán)結構中的大π鍵。結構上不同的聯結意味著有機物具有許多不同的特性，當然也意味著物質的顏色會有差異。因而對于我們學習和研究化學的人來說，認清物質結構中的化學鍵是非常重要的事情，它將決定我們如何理解物質的性質以及如何來制造它們。舉個例子來說吧，左圖的有機物就同時含有單鍵、雙鍵和三鍵，但它因為沒有像上面的色素那樣的單雙鍵交替結構，所以往往沒有顏色特征而呈現無色。與此不同的是，葉綠素a和血紅素卻有著色素那樣共同的結構特征——單鍵與雙鍵的交替。下面的結構圖中非常清楚地顯示了這一點(重點觀察外圍的大環(huán)，就能明顯地感覺到這一結構特征)。因此，樹葉和大部分動物的血液就有了特征的顏色:綠色和紅色。但這里我們還要明白一點，化學物質的顏色和分子結構的關系是非常復雜的，不光與單雙鍵交替結構有關，與結構圖中心的那個金屬原子也有很大關系。換句話說，葉綠素中間的那個Mg(鎂原子)和血紅色中間的Fe(鐵原子)對于它們的顏色(綠色和紅色)也是功不可沒的。大家可能會問了:你怎么知道顏色跟金屬原子有關系呢?難道僅僅憑借化學家的猜測嗎?化學是一門以實驗為基礎的自然科學,任何結論都必須獲得實踐的檢驗才能成為科學理論。如果大家留意生活中的細節(jié)，注意認真觀察，是不難得出結論的。新鮮的蔬菜葉子往往呈現綠色，但是經過腌制的咸菜或者泡菜則看著發(fā)黃或發(fā)褐，其實就是因為我們在腌制的過程中加入了食用醋之類的酸性物質，H(氫原子)替代了鎂原子而生成了脫鎂葉綠素(這里面的變化相當復雜，嚴格來講產物應該叫焦脫鎂脫植葉綠素，顏色是褐色的)，破壞了原本的鮮嫩綠色。但是化學家們也有辦法讓葉子永遠保持著它的綠油油的“本色”，在制作標本的時候往往用醋酸銅來處理綠葉，讓Cu(銅原子)替代鎂原子生成更加穩(wěn)定而具有鮮艷綠色的銅代葉綠素，綠葉連同它的標志性的顏色都被長久保存了下來。所以說化學家從來都不會對未知的東西輕易下結論，實驗才是科學最重要的手段和途徑。各位如果不信的話，快回家去把一片綠色的菜葉泡入白醋中實驗一下吧，顏色的變化馬上就讓你驚嘆!我們接下來探討一些更深入的問題。單雙鍵交替的結構既然決定了物質是有顏色的，那么物質到底是哪一種顏色、顏色的深淺如何，等等，能否從這種結構中看出來呢?答案同樣是肯定的。首先，我們先給大家建立一套化學語言系統(tǒng)，在化學專業(yè)人士眼中，這種單鍵和雙鍵相互交替結構被稱為“共軛”體系。之所以叫共軛體系，是借用了中國古代馬車結構中的特有名詞一軛。軛是指馬車上拴馬的橫木，共軛就是指把多匹馬用同樣的橫木拴在偶氨染料共軛體系越長，吸收波長越長，顏色越深!一起的意思?；瘜W上用共軛來形容用單鍵把若干個雙鍵聯結在一起的結構，所以我們就可以說色素的基本結構特征是具有共軛體系。其實，決定顏色種類和深淺的根本因素也在共軛體系里面。共軛體系越長，物質的顏色就越深，光的波長也就越長。上圖用一類上圖用一類偶偶氮燃料的共軛體系的長度和顏色的關系清楚地說明了這個問題(共軛體系變長的同時，物質的顏色由黃色轉變成了成了橙色和紅色)。順便說一句，曾經臭名昭著的“蘇丹紅”就屬于這類偶氮染料。下面，我們針對夜言癥的深討將會教給大家更多的有關健康的化學知識，同時我們也會對上面講到的色素結構和顏色的理論做一個鞏固和提升。大家聽說過夜言癥嗎?就是有些人在光線充足的情況下視力為正常，但是進入較為黑暗的環(huán)境中則幾乎沒有看清東西的能力了。很多科普讀物中都提A或者多攝入胡蘿卜素可以有效預防這種疾病，這是真的嗎?其中的科學道理究竟是什么呢?原來，決定人在黑暗處視力的是一種叫作視紫紅質的物質，而維生素A又名視黃醇或者叫抗干眼病維生素，它是體內合成視紫紅質的最重要原料。只要有充足的視黃醇也就是維生素A，它就可以與視蛋白結合而生成視紫紅質，反之若缺乏它則會影響影響黑處的視力，也就形成了夜盲癥。但是由于維生素A是一種脂溶性維生素，也就是說它不易溶解在水中而更容易溶解在油脂中，所以它只存在于動物性食物中，如肝臟、肉類、魚類，等等。那么素食主義者豈不是極易產生夜盲癥狀嗎？不必擔心，多多攝入富含胡蘿卜素的蔬菜也可以在體內合成維生素A，進而形成紫紅質，所以素食主義者不一定就是夜盲癥，有不少飲料中添加β-胡蘿卜時常常強調它就是維生素A原也是沒有任何科學問題的，右圖就詳細描述了這些物質之間的相互關系以及它們的存在方式。需要說明的一點就是，由于很多動物也無法合成維生素，所以它們只好把維生素儲存在自己的肝臟中，所以動物的肝臟往往是維生素A等多種脂溶性維生素的“寶庫”，看來老人們讓小孩子多吃魚肝油來預防很多疾病不無道理！在上面的圖片中我們也可以鞏固下共軛體系結構和物質顏色的相