书城科普扑朔迷离的化学宫殿(新编科技大博览·B卷)
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第16章 化学与生活关于水水是什么?(2)

能治百病的温泉

从前,一些装神弄鬼的人把地底下冒出来的热水说成是仙人留下来的圣水,说什么喝了这种圣水能医治百病,所以有很多人去要圣水喝,甚至还烧香拜佛,祈求仙人多施舍一些。这只不过是骗子的伎俩。要说从地下冒出来的能医治某些疾病的水,倒确实是有的,那就是某些气体和矿物质含量较多、温度较高的矿泉水,也就是人们常说的温泉。

我国是世界上温泉最多的国家之一,约有2000多处,遍布全国各地。温泉可分为碳酸泉、硫磺泉、放射性泉、含盐泉、单纯泉和碱泉等类型。根据水温的高低又可分为:低温泉(20~40℃)、中温泉(40~60℃)、高温泉(60~100℃)。

因为温泉水中含有一些对人体有益的微量元素和少量放射性元素,所以我国人民在很早以前就开始利用温泉水来洗澡和治疗某些疾病。温泉水确实对人体能产生各种生理作用,如加速血液循环,促进消化,增进全身新陈代谢,有利于炎症渗出物的吸收等。总之,所有的温泉都有解除疲劳,舒畅身心,增强体质,促进健康,治疗多种疾病的功能。例如,长白山温泉,是含硫化氢的矿泉,水温在60℃以上,对治疗关节炎、胃病和皮肤病等慢性疾病都有较好的疗效;辽宁兴城温泉属热放射性食盐泉,水温在70℃左右,泉水含有钠、钾、钙、镁、硫磺等多种矿物质,还有放射性元素氡气。在这样的温泉中浸浴,可以治疗风湿性关节炎、大骨节病、神经衰弱、高血压、慢性妇科病、皮肤病等多种疾病。

石灰池里煮鸡蛋

建筑工地上,施工正在紧张地进行。升降架直插高空,起重机伸开臂膀,水泥搅拌罐响声隆隆,石灰池畔热气腾腾……这石灰池里水声鼎沸,蒸汽弥漫,仿佛池子下边有熊熊炉火在燃烧。

建筑工人打趣地说:“在这儿不用火,能煮熟鸡蛋哩!”

原来,这是生石灰和水进行化学反应,变成熟石灰,同时大量放热的结果。

生石灰的化学名字叫氧化钙,我们前面谈到干燥剂时曾说起过它。它平时就能吸收空气中的潮气,浸在水里更是反应剧烈,和水化合成氢氧化钙。这是一个放热反应。一公斤氧化钙和水反应,产生的热量可以烧开将近两热水瓶的水呢。

生石灰是石灰石在石灰窑里烧出来的。

漫山遍野的石灰石,它的主要成分是碳酸钙。它在石灰窑里经过煅烧,分解放出二氧化碳气,变成了白色的生石灰。

明代爱国将领于谦写的千古名篇《石灰吟》,生动地描述了石灰的身世:

“千锤百击出深山,烈火焚烧若等闲;

粉骨碎身全不惜,要留清白在人间。”

生石灰与水拌和后做成熟石灰膏,用来抹房间的天花板和墙壁。这些熟石灰不断吸收空气中的二氧化碳气,逐渐变硬,又变回到碳酸钙(石灰石)去了,同时还有水生成。

我们抹墙都有过这样的经验:刚抹好的墙面,慢慢地变得湿漉漉的,好像石灰墙浑身在冒汗一般。这“汗”来自熟石灰和二氧化碳的化学变化。

在新抹好石灰墙壁的房间里,常常要点上一堆火。这又是为什么呢?是想烘干房间吗?不。空气中只有万分之三(体积比)的二氧化碳。烧火可以增大房间里二氧化碳的含量,加快熟石灰硬结的速度。

熟石灰在水里能溶解一些,得到澄清的石灰水。这种石灰水用来粉刷墙壁,可以使墙壁更白。石灰水有较强的碱性,还是很好的杀菌、消毒剂。因此,园林工人在树干上刷石灰水,在垃圾、粪坑周围以及传染病菌污染的地方也洒石灰水消毒。

建筑工人将石灰和粘土以三七的重量比例混合均匀,做成“三七灰土”。用它来打地基,修简易路面,也是利用石灰在空气中能慢慢吸收二氧化碳而硬结的特性,造成一个坚实的整体。

不过,石灰石经不住溶解有二氧化碳的河水冲刷。在《讨厌的水垢》一节里曾经说起过,硬水里溶解有碳酸氢钙和碳酸氢镁等矿物质。这硬水里的碳酸氢钙便是石灰石和溶解在水里的二氧化碳发生化学变化的产物。碳酸氢钙又叫做酸式碳酸钙,在水里溶解。海水、河水都含有溶解的二氧化碳,桥墩、水渠如果用石灰石垒砌,长年累月,就会被冲刷而损坏。

这样的过程在自然界成千上万年地进行着。桂林山水、宜兴的善卷洞、北京的云水洞……那冰凝玉塑般的奇峰怪石,神话仙境似的溶洞世界,是石灰岩层被地下富含二氧化碳的水长期冲溶、“开凿”出来的;那千姿百态、亭亭玉立的石钟乳、石笋和石柱,又是天然的硬水不断蒸发、沉淀,日积月累,由水垢“塑造”成功的。

石灰石不仅在盖房筑路中当主角,在大自然的奇峰异洞中也是骨干材料呢!

饼干筒里的干燥剂

每逢南方的黄梅季节,盒里的饼干很容易返潮变软,不再松脆了。

妈妈说:“去建筑材料商店买点生石灰来,包在白布袋里,放到饼干筒里。”

果然,在这样的饼干筒里,饼干保持松脆可口。商店里的糕点和糖果,也是这样平安度过霉雨天气的。

生石灰是一种便宜易得的干燥剂。它和空气里的水汽分外亲密,有一点水分便吸收进去。这是它容易和水化合,生成氢氧化钙(也叫熟石灰或消石灰)的缘故。

常穿球鞋的脚容易得脚气,这是因为球鞋透气性差,又热又潮湿,是霉菌生长的好地方。在临睡前,把盛有生石灰的小布袋塞进球鞋里,可以保持鞋内干燥,第二天再穿就舒服多了。

潮湿的屋角、床下,放些生石灰也大有好处。

在实验室里,我们常常会看到在精密天平的玻璃柜里放着一杯蓝色的“碎石块”——硅胶干燥剂。它和生石灰一样能吸收周围的湿气,保护精密仪器不受潮生锈。硅胶没有颜色,掺进少量二氯化钴,显出蓝色。二氯化钴是著名的变色药品,和水结合后由蓝变红。硅胶吸水以后,二氯化钴显出红色,硅胶也就变红了。

如果这一杯硅胶全部变红了,说明它已经没有吸湿能力了,必须更换新的蓝色硅胶。变红的硅胶在稍高于摄氏一百度的烘箱里烘干就又变回蓝色。所以硅胶可以反复使用。

近来,国际上有一种新型的食品干燥剂——泡沫铁粉。这是将铁粉包裹在多孔泡沫塑料袋里做成的。饼干筒里有了它,铁粉吸收空气中的水分和氧气,自己变为铁锈,但食品的保存期却可以大大延长,三个月后饼干仍然松脆可口,味正如初。

馒头、饼干里的小洞洞

你参观过饼干工厂吗?只有五分硬币那么大的生面片,送到烘烤炉里转一圈出来以后,体积增大了好几倍,变得又松又脆。

掰开一片饼干,可以看到里面布满了蜂窝似的小洞洞。面包和馒头里面同样也布满了小洞洞。

油条呢,在油炸之前像一支钢笔粗,在油锅里急剧膨胀,变得比晾衣竿还粗呢!

这是谁变的魔术呢?“魔术师”是酵母菌,或者化学药品。

你一定记得,酿酒时酵母菌吃下淀粉变成的糖,吐出酒精和二氧化碳。

做馒头的情形也是这样。和面粉时揉进去的那块“老面”里,住着众多的酵母菌。它们在湿面粉里,只要温度适宜,就迅速繁殖。它们吐出的酒精使馒头有股醇香味,放出的二氧化碳气在湿面团里占据了空间,撑出一个个小洞洞。

蒸馒头的时候,小气泡受热进一步膨胀,在面粉里鼓出一个个大气孔。面粉里的蛋白质——面筋受热凝固,成为气孔的“墙壁”,将二氧化碳团团围住。最后,墙壁破裂,二氧化碳跑出来了,却给馒头里留下了无数的小洞洞。

做饼干、蛋糕和面包等食品时,常用另外一种发酵粉。这种发酵粉和酵母菌毫不相干,实际上是化学疏松剂。它包含的两种化学药粉——碳酸氢钠和磷酸二氢钠,放到湿面里,就发生化学变化,冒出二氧化碳气来,使食品里产生许多小洞洞。

炸油条的生面里预先揉进了食碱和明矾。早点铺师傅说的“一碱二矾三盐”指的是,每七斤面配上一两食碱、二两明矾和三两盐,便成炸油条的生面了。

这三种化学角色各有各的作用:盐使面有咸味并变得柔韧,明矾是硫酸铝钾,具有酸性,在滚烫的油锅里,它和食碱起化学反应,生成大量二氧化碳气泡,气泡受热急剧膨胀,使油条迅速胀大。

一两食碱和二两明矾可以生成约14升二氧化碳气,沸油二百多度的高温,又使它的体积膨胀一倍多,所以,新炸的油条疏松多孔。

更有意思的是,啤酒、汽水里的气泡也可以用食碱和酸性化学药品的反应来产生。道理和前面说的一样。

你想自制汽水吗?很简单,只要在厚壁的汽水瓶或啤酒瓶里,预先灌进加了糖或桔子汁的凉开水,不要满口。然后,迅速把二克食碱粉末和二克柠檬酸倒进瓶里,盖严瓶塞,用铁丝扎紧,再用毛巾裹住瓶子猛摇几下。反应生成的二氧化碳气逃不出瓶外,只好憋在瓶子里,暂且在汽水里栖身。

当然,工厂里生产汽水、啤酒,不必这么麻烦,而是直接将二氧化碳气加压,使它较多地溶解进水里。

当你打开汽水瓶盖时,这些在高压下溶解到汽水里的二氧化碳气便如释重负,纷纷冒出水面。你喝汽水不多会儿,肚子里就会泛出气泡,这是汽水里的二氧化碳在胃里受热又要“逃离”,它带走了人体的一部分热量,所以夏天喝汽水可以解热。一部分二氧化碳溶解在水里生成碳酸,它是弱酸,微酸可口,温和地刺激肠胃而帮助消化。

炒菜锅里的化学知识

香喷喷的一盘菜端上来,色彩悦目,鲜美可口。这一定会使你胃口大开。

中国的烹饪技术驰名世界。色香味俱佳的中国名菜,十分讲究配料和烹调艺术。

炒菜做饭,也处处有化学知识。

首先,有一个营养搭配问题。人体需要的营养是多种多样的:蛋白质、脂肪、糖、维生素、无机盐和水,缺哪一样都不行。

哪一种食物都不可能具备包罗万象的营养成分。一般说来,肉、蛋含有丰富的蛋白质和脂肪;鱼和家禽也含有较多的蛋白质;豆类和谷物含有大量的植物性蛋白质和糖;而蔬菜则是供应几种维生素和无机盐的主要来源。

所以,饭菜单打一不好,搭配起来才能获得全面的营养。

吃油条配豆浆,使不同来源的蛋白质混合起来,互相取长补短,可以更好地被人体吸收。

土豆炖肉,肉丝豆腐羹,百叶结烧肉等,这些菜品把动物性蛋白质和植物性蛋白质结合在一起,就是几份搭配恰当的菜肴。

肉含有丰富的蛋白质和脂肪。菜心的维生素含量较高。把它俩搭配起来,烹制一份“菜心烧肉”,这才是营养丰富的佳肴。

其次,在炒菜锅里,各种营养成分还会发生复杂的化学变化。例如,食物里的淀粉、蛋白质这些高分子化合物受热以后,在水溶液中被拆散,成为较小的分子。

土豆、芋头里的淀粉变成糊精,好消化,容易吸收。

鱼肉的生胶蛋白被拆开,成为动物胶,这就是鱼冻和肉冻。

煎鱼、炖肉的时候,蛋白质被拆开生成氨基酸,使味道鲜美可口。

蛋白质遇到盐会凝固、变硬,一旦凝固了,再溶解和拆散就困难了。你一定有过这样的经验:烧鱼炖肉时,如果放盐过早,鱼、肉很难煮透烧酥,道理就在这里。

同样,有人喜欢先用沸水把蔬菜焯一遍后再炒,还有人喜欢吃捞饭,这样,有些营养成分就溶解在水里,白白损失掉了。

不过,炒菠菜是个例外。菠菜先用沸水焯一遍,让它内部的草酸多溶解掉一些,免得涩嘴。再说,多吃草酸没好处,它要和钙质形成草酸钙沉淀,人体吸收不了。有些内脏结石的成分主要是草酸钙。

有人煮豆、熬粥的时候,加进一点小苏打(碳酸氢钠)或碱(碳酸钠)。这样做,很快就能煮烂。可是,碱把维生素B、维生素C给破坏了,不是好办法。改换高压锅煮,就可以很快煮烂,又不易破坏维生素。

还有一类维生素,不溶解在水里而溶在油里,如维生素A和它的前身胡萝卜素,以及维生素D等。它们对于促进身体的生长发育、保护视力,都有重要作用。油炒胡萝卜,可以帮助人体吸收胡萝卜素。所以,胡萝卜最好和肉一起炖。

各种维生素都怕热、怕氧气,烹调时间过长,温度过高,都会增大维生素的损失。因此,煎炒多用急火,快翻快出锅。有时候加点醋,酸性环境可以保护维生素C,减少它的分解。维生素C在加热时还容易被氧化破坏,炒菜时尽可能加锅盖,防止更多的氧气进入。熟菜反复的热炒,对维生素的破坏更为严重。

你看,在炒菜锅里,真有复杂多样的化学变化哩!

烧柴和烧气

有了火种,还要有燃料。

人类最早使用的燃料是木柴,直到今天,广大农村的炉膛里仍然在烧柴。在国外,有些科学家呼吁发展“绿色能源”,也就是说要多种可以当柴烧的树木。

当作燃料用的木柴,约有一半是纤维素。纤维素是由碳、氢、氧三种元素组成的化合物,其中碳元素占一少半。一公斤木柴燃烧后,发出三千多大卡热量,可以烧开三四公斤的水。

我们烧的煤是由古代的植物变来的。那时候,大量的蕨类植物死亡后,遗体沉进水里,深埋地下,由于厌氧菌(不喜欢氧气的微生物)的作用和地壳的起伏运动,氢、氧、氮的含量慢慢减少,碳的含量相对增加,植物遗体就逐渐变成了泥炭、褐煤、烟煤,以至无烟煤。

在同一地区和同样的条件下,植物在地底下埋藏得越久,水分越少,碳的含量越多。泥炭和褐煤的含碳量比较低,变成烟煤以后,碳的含量已经占到80%,无烟煤的含碳量已经达到95%左右。燃烧一公斤无烟煤可以获得八千多大卡的热量,是一公斤木柴发的热量的二倍多。