第2章 從宇宙到原子(2)(3 / 3)

溶洞的形成

聞名中外的桂林七星岩和蘆笛岩,杭州新景點瑤林仙境,以及各地各具特色石灰岩溶洞中,石筍林立,鍾乳多姿,宛如神話世界。這絢麗多姿的奇景,都是大自然化學變化的傑作。

溶洞的形成,可以從一個簡單的實驗說起。用一根塑料管,插入一杯澄清的石灰水裏,通過管子吹氣,不一會兒杯內變得渾濁。但當你繼續吹氣時,溶液又是澄清了。原來,開始吹出的氣是二氧化炭,它同石灰水裏的氫氧化鈣起化學變化,生成不溶於水的碳酸鈣,使澄清的石灰水變渾濁。這時再吹氣,呼出的二氧化碳又使碳酸鈣在水中變成可溶的碳酸氫鈣了。

這個實驗曆的化學變化,正是石灰岩溶洞產生的原因。因為地下水中含有二氧化碳,這種水經過地層,漸漸地溶解石灰石,生成碳酸氫鈣,溶解在水裏,隨著地下水的不斷流失,最後就形成一個大的深洞,在這同時,含有二氧化碳的水,像雕刻家那樣,把岩洞雕刻成奇峰異石隨處可見。另外,當含有碳酸氫鈣的液滴從溶洞上滴下時,在適當的溫度下,還會重新變成不溶的碳酸鈣。這樣的碳酸鈣在岩洞上懸掛起來,就形成鍾乳石;滴到岩洞下麵向上長起來的,就成為石筍;當鍾乳石和石筍結成一體就成為“石柱”。

脾氣古怪的二氧化碳

二氧化碳有個怪脾氣,如果它在空氣中有濃度超過5%,就會刺激人的呼吸中樞神經,使呼吸量增加兩倍,並且有不舒服的感覺。隨著現代工業的發展,從工廠排放出來的二氧化碳越來越多。人有認為,大氣中二氧化碳增加,像厚厚的棉花胎覆蓋著地麵,使地麵不斷吸收太陽光,地上的熱又無法散發出去,地球就會像一座大溫室,可能給人類造成許多災害。所以,二氧化碳常被人看作是“廢物”,甚至當作危險的“敵人”。

現在,科學家已證實,二氧化碳也可以對人類作出大貢獻。首先,二氧化碳是植物進行光合作用的原料。在光的作用下,二氧化碳加水可以轉換成碳水化合物和氧氣,因此,在廣闊的田野上施放二氧化碳就是理想的氣體肥料,這是當代生物工程中的一個重要內容。同時,科學家正在研究人工合成葉綠體,一旦研究成功,水可通過它製造出氫和氧,再用氫把二氧化碳還原成甲醛(HCHO),最後將甲醛合成為糖類(HCHO)n。此外,二氧化碳通過光合作用,還能變成羧酸、油脂、氨基酸等,這樣,宇航員利用自己呼出的二氧化碳,加上一定量的水,就可以在太空生產糧食了。其次,給二氧化碳一些電子和能量,它會是“活潑”起來,能參加許多化學反應,生產出甲醛、乙烯、甲酸、甲醇等化工廠品。例如,早在1913年,就有科學家用α射線照射二氧化碳和氫的混合氣,得到了甲醛。

科學家已經為二氧化碳找到了新用途,“廢物”也可變成有用的東西。

化學王國的“孫悟空”

乙烯出生在石油裂化爐,這個裂化爐好像《西遊記》裏太上老君的煉丹爐,乙烯就像是從煉丹爐裏逃出來的孫悟空,有七十二般變化,神通廣大。

生性活潑的乙烯,遇到其他化合物,很容易“搖身一變”成了新的“化身”。它與水結合,就會變成酒精;如果先同硫酸結合,再同水反應,也可以變成酒精。工廠裏如果用乙烯製造酒精,能節約大量的糧食。如果許多個乙烯手拉手地連接在一起,隻要有一定的壓力和一些催化劑,就會聚合起來變成聚乙烯。我們日常生活中使用的食品袋,就是一種聚乙烯薄膜。

用聚乙烯做的塑料管,不怕酸堿的腐蝕,又能任意彎曲,比用金屬管要方便得多。

聚乙烯是個大分子,在單個聚乙烯分子裏,有2000多個碳原子。這個分子像是一條又長又窄的長線。聚乙烯液體經過噴絲頭噴出,並且一邊冷卻,就成了聚乙烯纖維。乙烯和丙烯共同聚合,可以生成一種具有橡膠性質的聚合物,叫做乙丙橡膠。乙烯得到銀的“幫助”,能在空氣中氧化成環氧乙烷,再加水反應,變成乙二醇,它是製造“的確涼”的原料,也可製造防凍劑。

乙烯加上氯化氫,又“搖身一變”為鎮痛急救藥氯乙烷,如果進一步同鉛作用,生成的四乙鉛,是半個世紀來廣泛使用的汽油抗爆添加劑,但是由於鉛的毒害,無鉛汽油正在逐步頂替它的位置。乙烯也能變成氯乙烯,從而製成聚氯乙烯樹脂。它能做成各種塑料用品,或者做成聚氯乙烯纖維,再加工成具有保暖防病作用的內衣。