生活中的一些化學知識(1)

由於中學時理化基礎嚴重薄弱,導致這方面知識嚴重缺失;但現在卻漸漸感受到它們是我們對自身、對社會認知的一個基礎與源泉,就像哲學上的“形而下”對“形而上”、“經濟基礎”決定“上層建築”。不學習,我們的認知無法達到一種深度。

先從簡單的讀起,比如這本《帶你走進化學世界》(王強、李玲等編寫,化學工業出版社發行),分別從空氣、水、食物、色彩、酸、鹼、金屬、高分子和化學工業等與我們生活息息相關的方面來談化學在其中所起的作用。

一、元素、原子與離子。

這是化學中的一些基礎、基本概念;化學就 是在原子、離子與分子的微觀角度上,來研究物質的性質、組成、結構、變化規律並創造新物質(化分、化合)的一門科學。

一談到化學,我們就想起“元素週期表”,那麼什麼是元素?

這還要從原子說起。原子是指物質發生化學變化(實質就是原子的重新組合)的最小微粒,也就是化學反應中的最小個體。原子又是由帶正電荷的質子(原子核)與帶負電荷、圍繞它運動的電子組成。根據質子的數量,形成不同的原子。元素週期表的排序就是按照原子組成質子的個數來排列的。

元素就是擁有相同核電荷數(即核內質子數)的一類原子的總稱。那麼擁有相同質子數的原子還有不同嗎?有,這就是離子。

原子得電子或失電子後能帶上電荷,這種帶電的原子叫做離子(帶電的原子團也叫離子,如氫氧根離子OH-,硫酸根離子SO42-等)。得到電子的叫負離子(電子帶負電荷);失去電子的叫正電荷。

原子有個機理:最外層電子可以移動至相鄰的原子,也可以由兩個原子所共有。正是由於這種特性,原子才能夠鍵合形成分子或其他種類的化合物,例如離子或共價的網狀晶體。

實際上元素是直接相對“物質”範疇來說的,是一個相對宏觀概念。其實物質是由各種分子構成的,比如說,“水”這種物質是由水分子(H2O)構成的,如果電解水,水分子先分解為氧原子和氫原子,然後每兩個氧原子結合在一起構成氧分子,許多氧分子聚集在一起就是氧氣;每兩個氫原子結合成一個氫分子,許多氫分子聚集在一起就是氫氣。從本質上,我們就說水是由氫元素與氧元素構成,氫(氧)氣由氫(氧)元素構成。

二、空氣

生活中的一些化學知識(1)

空氣主要有氮、氧、和二氧化碳等組成。元素組成物質後,都有它的獨特作用,因為它們本來就是環境的產物,之後又變成新環境的組成部分,再去“化合”新的物質,跟人類、生物的演化一樣(人類有了意識,就有了一個主動認知、改造、推進的能動性)。

1、氮氣

氮氣是空氣中含量最多的氣體,化學性質不活潑,但組成氮氣的氮元素可以促進農作物的生長(氮肥)。(每個物種需要的營養不一樣,就像我們需要的是氧氣一樣;但最終又相互聯結,就像我們也以部分植物為食,氮肥又間接轉化到人體。就像植物的“光合”與人類的“呼吸”正好的個相反的過程,一個製造氧、一個消耗氧。)

由於氮氣的化學性質不活潑,因此常用作保護氣,如焊接金屬時常用氮氣作保護氣,燈泡中充氮氣以延長使用壽命,食品包裝時充氮氣以防止食物腐敗。

2、氧氣

氧是活躍的元素,氧氣是生命的支持者:空氣中有氧氣,人類得以生存、繁衍;水中有氧氣,魚類得以暢遊、嬉戲!

氧氣常與各種物質發生反應,即氧化反應,就像鐵鍋容易生鏽、食物容易發黴一樣。

3、二氧化碳

二氧化碳是植物進行光合作用必不可少的原料。在一定範圍內。二氧化碳的濃度越高,植物的光合作用也越強,因此二氧化碳是最好的氣肥(直接用)。

二氧化碳不支持燃燒(跟氧氣相反),人們因而利用它發明了各種各樣的二氧化碳滅火器

因為二氧化碳比空氣重,滅火時,二氧化碳氣體可以排除空氣而包圍在燃燒物體的表面或分佈於較密閉的空間中,降低可燃物周圍或防護空間內的氧氣濃度,從而滅火。另外,二氧化碳從儲存容器中噴出時,會由液體迅速氣化成氣體,還可以從周圍吸收部分熱量,起到冷卻的作用。

萬事萬物總是相輔相成、相生相剋、環環相扣,就像每個人的長相、性格、能力圈不一樣,但大家互補,就形成一種群體的力量、群體的演化(從微觀到宏觀)。

4、稀有氣體

空氣中還有一些稀有氣體(惰性氣體),包括氦、氖、氬、氪和氙,都有作用;比如通電後會發不同色的光(當然,永遠有很多作用未被我們認知)。就像氖燈,通電後發出紅光,這種光能穿透濃霧,增大駕駛員的可見範圍。


有時我也在想:化學世界或者說微觀世界也是個神奇的世界,宏觀世界都是從微觀世界類演而來。比如電子圍繞質子運動,就象行星與恆星、就像精神與肉體(電子的運動位置不確定、測不準、跳躍式,就像人的思維;而肉體是較穩定的,就像質子);......。

電子質量很小,大概質子的千分之一;表示活躍的、不穩定的分子總是很少。就像空氣中的氮(78%)、氧(21%),一個惰性、一個活躍,這又像二八定律,成功的總是20%、財富80%總是積累在20%人身上、......;就像“冰山理論”(一個人的“自我”就像一座冰山一樣,我們能看到的只是表面很少的一部分——行為,而更大一部分的內在世界卻藏在更深層次,不為人所見,恰如冰山);......。

當然,自我感覺這本書在原理闡述方面還不是太好,不如正在讀的另一本書《快樂化學一本搞定》。

190324


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