第三部分
穿花衣的銅
銅雖然不如鋼鐵那樣使用得廣泛，但它也有許多優點，是鋼鐵所不及的。
純銅的顏色是紫色的，它的導電、傳熱性能非常好，在金屬中除了銀以外，要算銅的導電本領最強了。在電氣工業上，電線、電開關、電扇、電鈴、電話等，都需要大量的銅。紫銅都是非常純的，一般用電解粗製鋼的方法來製得。
銅很軟，普普通通的一滴純銅，可以拉成長達2000米的細絲，還能被打壓成比紙張還薄的銅箔，甚至透明，風一吹，就飛起來。
有些樂器也是用銅做的，更確切地說，是用黃銅做的。黃銅是銅與鋅的合金。我國早在漢朝的時候，就知道製造黃銅了。黃銅是因色黃而得名的，隨著含鋅量的不同，黃銅的顏色也不同。如含鋅量為18％～20％時，呈紅黃色；含鋅20％～30％，呈棕黃色；含鋅30％～42％，呈淡黃色；含鋅42％～50％，呈金黃色；含鋅50％～60％，呈黃白色。工業上所用的黃銅，一般含鋅量在45％以下。
在一些高大的建築物前，常常矗立著莊嚴而黝黑的銅像，這是用青銅鑄造的。青銅是銅與錫的合金，有時也含有鋅。很多金屬受冷要收縮，而青銅受冷後卻會“變胖”——膨脹起來。因此，用青銅鑄造的塑像，眉目清楚，輪廓準確。青銅也很耐磨，用青銅製造的軸承，是工業上大名鼎鼎的“耐磨軸承”。
用白鋼做的器皿都是光亮閃閃的，很漂亮，而且不容易生銅綠，它實際上是在銅裏加進一些鎳製成的銅鎳合金。我國在公元前1世紀就知道製造白鋼了，到18世紀，白銅才從中國傳入歐洲。那時，德國人學著中國的方法，大量進行仿造。在過去，有人把白鋼稱作“德銀”，實在是本末倒置。
來有形，去無蹤
往小碟子裏倒一點水，過了一會兒，水不見了。它到哪兒去了呢？原來水由液態變成了氣態的水蒸氣跑掉了。水蒸氣是看不見的。
冬天，在我國的北方，河裏的水結成了厚厚的冰，那是水由液態變成了固態。
水、水蒸氣和冰是水的三種聚集狀態，它們在一定的條件下是可以互相轉化的：水在一個大氣壓下加熱到100℃沸騰時，就變成了水蒸氣，水蒸氣遇冷又變成水；溫度下降到0℃以下時，水凝結成冰，溫度升高時，冰又融化成水……這些都是常見的現象。
水是最常見和最有用處的一種物質，三種狀態的水都有很大的用處。在通常的條件下，水是三種狀態同時存在的唯一物質。鐵也是常見和很有用處的一種物質，但用到的總是它的固態。鐵能變成液態嗎？能！在煉鐵廠裏，從高爐裏流出來的紅紅的鐵水，就是液態的鐵，它流進砂模，慢慢地凝結成固態的鐵。固態鐵加熱到1535℃的高溫，才能熔化成鐵水，液態鐵加熱到2750℃才會沸騰變成氣態鐵。
大多數物質都有三種聚集狀態。即使是熔點高達3410℃的金屬鎢，當加熱到五六千度以上時，也能變成氣態。反過來，在通常情況下以氣態存在的物質，在冷卻到一定的溫度時，也會變成液態，甚至凝結成固體。例如，我們熟悉的氧氣，在冷卻到零下183℃時，就變成淡藍色的液態氧，繼續冷卻到零下218℃時，還會變成雪花狀的淡藍色固體。
物質的聚集狀態發生變化的時候，組成物質的分子並沒有改變。例如水、水蒸氣和冰的分子都是H2O。其他物質也是這樣。由於分子沒變，所以物質的化學性質也沒有改變。但是，物理性質有變化，例如密度，在三種聚集狀態下，往往是不同的，有些差別很大。
氣態、液態和固態物質有哪些特點和不同的地方呢？這裏簡單介紹一下。
氣體的基本特征是很容易擴散，在任何容器中，即使是很少量的氣體，也能向四麵八方擴散，均勻地充滿容器。在大氣中，更可以任意擴散。因此，氣體的密度很小，分子之間有很大的空隙，可以壓縮到比較小的體積。工廠裏常用的氫氣、氮氣等鋼瓶，裏麵裝的就是被壓縮的氣體。
液體和氣體一樣，也沒有固定的形狀，容易裝進容器。但是液體分子間的距離比氣體小得多，密度要大得多，在一定的條件下具有一定的體積，加壓時，也能被壓縮，但體積變化不大。
固體不但有一定的體積，還具有一定的形狀。我們通常見到的固體物質都是如此，這裏就不詳談了。
預示天氣的花
你會做一朵預示晴雨的花麼？用一種名叫氯化鈷的化學藥品的水溶液將白紙浸透，晾幹，然後隨意做成一朵花，就成了最簡單的晴雨花了。晴天時它是淺藍色的，陰雨天時它就變成粉紅色的，多有意思啊！
為什麼這種花會變顏色呢？因為氯化鈷在無水時是藍色的，吸收水汽以後，就生成了含水的晶體，它是粉紅色的。晴天時，空氣幹燥，含水的晶體自動脫水，花朵呈藍色；陰雨天，吸水變紅。氯化鈷的這種特性又被用來做變色矽膠。矽膠是一種普遍使用的幹燥劑，照相機、望遠鏡、各種化學儀器都喜歡用它來做保護劑，因為光學鏡頭最怕受潮生黴。用氯化鈷浸過並烘幹的變色矽膠可以吸收儀器周圍的水汽，使空氣幹燥，保護光學鏡頭不受潮。矽膠自己吸潮後，由藍色變成粉紅色，這時，就要更換幹燥的矽膠。把受潮的矽膠放在烘箱裏，用稍高於一百度的溫度烘去水分，矽膠便重新變藍，又可以重複使用了。矽膠作幹燥劑的一個顯著優點是：它不會分解出有毒的、腐蝕性的氣體，而且比較便宜。現在，人們已開始利用它保持食品的幹燥和鬆脆。
五彩繽紛的發光塑料
塑料是不會發光的，然而，如今人們製成了一種發光塑科，它能射出淺綠、淡藍色的柔和的光。
其實，這種發光塑料並不神秘：隻不過在普通的塑料中，摻進一些放射性物質與發光材料。常用的放射性物質有碳14、硫85、鍶90以及鈾、釷等放射性元素的化合物，放射性物質能不斷地發射出射線，不過，放射性射線是不可見的光線，肉眼看不見。人們往裏麵加入硫化鋅、硫化鈣等發光粉，這些硫化物在放射性射線的照射下，能夠被激發而射出可見的光——冷光。這，就是發光塑料能不斷發光的緣故。
發光塑料有著許多奇妙的用途。
用發光塑料製成門上的把手，夜間，人們回家時，就能很方便地找到家門；用發光塑料製成的電燈開關、電鈴按鈕、火柴盒、電話撥盤，給人們在夜間帶來不少方便。
在電影院、劇院裏，用發光塑料製成座位的號牌，遲到的觀眾可以很方便地找到自己的座位。用它製成街道路牌、航標、路標、汽車駕駛室裏的儀表，也非常合適。
在軍事上，軍用圖紙、儀表、大炮瞄準器上的刻度盤，如果都用這種塑料來製造，夜間射擊時就用不著照明設備了。
細菌克星——高錳酸鉀
高錳酸鉀是一種紫黑色的小顆粒。在水中放入幾粒高錳酸鉀，立即可得到一盆嫣紅的溶液。這時把杯、盤、碗、碟以及不能去皮的水果放在這種溶液中，隻需浸泡二三十分鍾，就能達到消毒殺菌的目的。這是因為，高錳酸鉀在水裏會發生化學反應，放出一種叫“新生態氧”的物質。這種物質十分厲害，既不“安分守己”，又“刁鑽凶狠”，遇上細菌就會纏住不放，非把它內部的結構搞得“天翻地覆”不可。細菌遇上這樣的克星，當然敗下陣來。高錳酸鉀能殺菌就是這個道理。
外柔內剛的棉花
棉花，是個斯斯文文的家夥，棉被裏有棉花，棉襖裏也有棉花，難道這些普普通通的棉花，可以變成炸藥？
棉花真的可以製炸藥。
按照化學成分來說，棉花幾乎是純淨的纖維素。它與葡萄糖、麥芽糖、澱粉、蔗糖之類的“親兄弟”——都是碳水化合物。
棉花容易燃燒，但是，燃燒時並不發生爆炸。可是人們把棉花（或棉籽絨）與濃硝酸和濃硫酸的混合酸作用後，就製成了炸藥，俗名叫做火棉。這是因為硝酸好象是個氧的倉庫，能供給大量的氧，足以使棉花劇烈地燃燒。
火棉燃燒時，要放出大量的熱，生成大量的氣體——氮氣、一氧化碳、二氧化碳與水蒸汽。據測定，火棉在爆炸時，體積竟會突然增大47萬倍！
火棉的燃燒速度也是令人吃驚的：它可以在幾萬分之一秒內完全燃燒。如果炮彈裏的炸藥全是火棉的話，那麼，在發射的一刹那，炮彈不是象離弦之箭似地從炮口飛向敵人的陣地，而是在炮筒裏爆炸了，會把大炮炸得粉身碎骨。因此在火棉裏還要加進一些沒有爆炸性的東西，來降低它的爆炸速度。
你見過液態的氧氣嗎？在極低的溫度、很高的壓力下，無色無味的氧氣會凝結成淺藍色的液態氧。把棉花浸在液態氧裏，就成了液氧炸藥了。一旦用雷管起爆，爆炸起來，威力可不小。
棉花是很便宜的東西，液態氧也不太貴，自然，液氧炸藥的成本也比較低廉。所以，液氧炸藥與火棉可算是便宜的炸藥了，被大量用來開礦、挖渠、修水庫、築隧道。經過硝酸或液氧處理的棉花，能成為人們移山填海的好助手。
防腐能手——桐油
人們常常用桐油塗東西。木器穿上一層桐油“衣服”以後，渾身上下頓時變得光閃閃的，而且不易腐爛。布匹塗了桐油後，變成了“油布”，紙傘塗上桐油成了雨傘，一點也不怕水，在大雨中也淋不壞。
桐油是我國的特產。我們的祖先很早就開始種植與使用桐油了，在唐朝以後曆代的古書上都有關於桐油的記載。直到十六世紀，桐油從中國傳入歐洲，歐洲人才第一次與桐油交上朋友。
你知道桐油從哪兒來的嗎？有一種樹，叫做桐樹，它結出一個個桃子樣的桐果。打開桐果，裏頭有五六顆種子。再把種子打開，裏頭是白色的桐仁。桐油，就是從桐仁裏榨出來的。
桐樹怕冷，在北方沒有它的足跡。桐樹的故鄉，是在那又溫暖又濕潤的南方。
桐油是一種又粘又稠的液體，有淺黃色的，也有棕黃色的。冷榨桐油為淺黃色，熱壓桐油為棕黃色。
桐油有這麼一手好本領：把它塗在器具表麵上，過兩三天以後，就凝成一層又透明、又光潔、一點也不粘手的薄膜。這層薄膜的防腐性能非常好。
其實，這是一場化學反應，全靠氧氣在幫忙。桐油的主要成分是桐油酸甘油酯。這種具有特殊結構的不飽和酯的分子善於從空氣中“抓”住氧氣，變成飽和的化合物。桐油塗在物體表麵後，被氧氣迅速地氧化或者相互間發生聚合，形成一層富有彈性的膠狀物。所以，桐油可算是一種“幹性油”。
經過加熱處理和加添幹燥劑後的熟桐油幹得更快了，它能在24小時內完全幹燥成堅韌的薄膜。
走近桐油桶，常常會聞到一股特殊的氣味。這氣味主要是桐油酸甘油酯本身的氣味，但是這並不影響它的用途。
現在，桐油大量地被用於油漆、人造革和醫藥工業。因為桐油氧化後生成的膜不導電，又能耐酸耐堿，在電氣工業、化學工業上，也常常用到它。
“不翼而飛”的樟腦
人們常常在衣櫃裏，放進白色的樟腦丸，以防止羊毛衣物被蟲蛀。
在熱帶和亞熱帶，有一種身材魁梧的大樹，叫做樟樹。樟木箱，就是用樟樹的樹幹做的。我國的台灣盛產樟樹。江西、湖南和浙江也有許多樟樹。樟樹的木頭挺香。人們把樟木鋸碎，用熱的水蒸氣進行蒸餾，製得芳香的樟油。樟油再經提純，就製得白色的樟腦。純淨的樟腦，是白色或無色透明的棱形晶體，很香。
你看見過碘的晶體嗎？它是灰黑色的結晶。在晶體四周，總是罩著一層紫色的“雲”——碘的蒸氣。原來，碘雖然是固體，但與酒精、水等一樣，很易揮發，變成蒸氣。所不同的隻是：碘可以不經液態直接變成蒸氣，這在化學上叫做“升華”。
樟腦與碘一樣，也很易升華。在樟腦丸周圍，常有一團雲——樟腦蒸氣。隻不過樟腦蒸氣是無色的，眼睛看不見罷了。然而，它具有特殊的香味，鼻子倒可以“偵察”到它的存在。
樟腦，無時無刻不在升華。在攝氏100度時，一顆樟腦丸，一會兒就“不翼而飛”了。在室溫下，要揮發得慢一些。不過，日子久了，樟腦丸漸漸地變成蒸氣飛到空氣中去，最後也就“不翼而飛”了。
在衣櫃、衣箱裏，常常暗藏著敵人——蠹魚，它專愛吃羊毛衣物，一件好端端的羊毛衣，收藏得不好，往往會被它咬成許多小洞洞。人聞了樟腦蒸氣感到很香，蠹魚聞到了就受不了。因為樟腦是很強烈的驅蟲劑。這樣，在衣櫥、衣箱裏放了樟腦丸，蠹魚就不敢來了。
同樣的，用樟木做成的樟木箱，因為樟木中含有許多樟腦，即使不放樟腦丸，蠹魚也不敢爬進去。
不過，樟樹不能在北方生長；即使在南方，樟樹的生長也較緩慢，提煉天然樟腦的樟樹，樹齡要在幾十年到一百年以上，因此，天然樟腦的產量是很有限的。而樟腦又是重要的化工原料，在製造賽璐珞塑料時，就要用它作增塑劑。聚氯乙烯塑料裏用了它，透明度就大大提高。醫藥工業上，它又是強心劑、興奮劑。在軍事工業中，它還有重要用途。這樣，隨著現代工業的發展，天然樟腦顯然就供不應求了。
第一次世界大戰期間，人們發明了合成樟腦。合成樟腦是用鬆節油作原料，經異構、酯化、皂化、脫氫等很多步化學反應製成的。由於合成樟腦的性質、氣味與天然樟腦相近，同樣具有驅蟲作用，人們就用它來代替天然樟腦。現在，市場上賣的“樟腦精”或“精製樟腦”，大多是合成樟腦做的。
最近幾年，人們又從煤焦油裏提煉出萘來作樟腦的代用品。因為萘具有近似於樟腦的氣味，易揮發，能驅蠹魚，也能防蛀蟲。大約從一噸煤裏，可提取3～4公斤萘。通常，往往還在萘中加入二氯化苯，加強驅蟲能力，這種“樟腦丸”，人們常稱它為“衛生球”，略帶黃色。萘很便宜，而且驅蟲能力強。美中不足的是由於一些萘球提煉不純，常常會在衣服上留下油跡；還有的含有一些苯酚、甲酚等，會使衣服沾上棕色斑點，因此，在使用時，萘球應用紙包好（最好用小布袋），夾在衣服中。
樟腦與萘，可用它們不用的熔點來判別：天然樟腦與合成樟腦的熔點都在攝氏170度以上，而萘的熔點僅為攝氏80度左右。此外，萘的氣味不如樟腦那樣清香。天然樟腦與合成樟腦又怎麼區別呢？兩者在物理、化學性質方麵幾乎都相同，僅有一點不同：天然樟腦是有旋光性的，而合成樟腦則無旋光性。
皮膚“衛兵”——甘油
冬天，人們為了抵禦幹燥，往往給皮膚擦上一點甘油。
甘油，誰都認得它：無色、無臭、有甜味的粘稠油狀的液體。
甘油具有甜味，這與它的分子結構很有關係：在化學上，由一個氫原子與一個氧原子手拉著手結成的基因——OH，叫做羥基。一般來說，單糖（如葡萄糖和果糖等）和雙糖（如蔗糖和麥芽糖等）裏所含的羥基越多，它就越甜。甘油跟單糖分子相象，在它的分子中含有三個羥基，所以也帶有甜味。
甘油是皮膚的“衛兵”，因為它能吸收水分，不僅能保持皮膚，不讓北方來的客人——寒流奪走水分，防止燥裂，而且還能從寒流那裏奪來水分呢。
不過，你也別以為抹甘油是一件小事情。首先你得摸透甘油的脾氣：濃的甘油，吸水性很強，它一麵從空氣中吸收水分，一麵毫不客氣地把你皮膚裏的水分奪走，這樣，擦了倒不如不擦好；要是甘油太稀了，那就同塗了水一樣。
甘油除了能滋潤皮膚，還常用於醫藥工業上，如用它製成栓劑（甘油栓），可以做通便藥。
最牢固的天然高分子化合物珠絲
在大自然中，棉、麻、絲、竹、毛、橡膠等物質都是由天然高分子化合物所構成的，它們的分子都很大、很長。從性能上看，高分子物質通常不溶於水，有較好的機械強度，還有很好的絕緣性和耐腐蝕性等。此外，大部分高分子是呈鏈狀的結構，分子的長度與其直徑之比大於1000倍以上，所以，高分子化合物又有較好的可塑性和高彈性。自古以來，人類學會了利用大自然中的這些高分子化合物，來織布、編網、造紙、產膠……這大大豐富了人類的物質生活。
在大自然中，高分子化合物的品種繁多。那麼，哪種高分子化合物最為牢固呢？對此，生物學家們曾做過多次試驗。大量測試的結果表明，蜘蛛吐出的絲是強度最大的天然高分子化合物，其強度為相同粗細的鋼絲的5倍。蜘蛛絲是由氨基酸組成的蛋白質類高分子化合物。用蜘蛛絲編的網可以粘住比蜘蛛本身還要大好幾倍的昆蟲，所以它不僅十分牢固，而且還有十分優異的粘附能力。正是由於蜘蛛絲具有超乎尋常的性質，因而引起了科學家的關注。1988年11月3日，英國的《金融時報》發表了一篇研究蜘蛛的文章，指出蜘蛛絲是自然界存在的最為牢固的天然生物高分子化合物，對其深入研究，將會得到構成這種新材料的有意義的信息；日本有一個“東亞蜘蛛協會”，正在研究蜘蛛絲的特異性能和其微觀結構；英國劍橋大學一些專家也正在利用遺傳工程，通過發酵工藝來仿造蛛絲，可望將其製成防彈背心，或者組合成牢固的複合材料，用於宇航和汽車工業。
透光本領最強的水晶
在陽光下，沙子在向你頑皮地眨著眼睛——沙子裏有不少無色透明的小顆粒，它那光溜溜的表麵像一麵麵小鏡子，強烈地反射著陽光。
那小顆粒叫做石英，化學成分是二氧化矽。沙子裏的石英通常很小，大塊的石英晶體則非常漂亮，呈六方柱狀結晶，被人們稱為“水晶”。純淨的水晶是無色透明的，閃閃發亮。如果夾有雜質，就帶有顏色，如著名的煙晶、紫晶、墨晶等。
天然的大水晶並不多見，最大的天然水晶有一個人那麼高。如四川娥眉山上的一個寺院，就是用兩塊將近2米高的巨大水晶來當廟門的。現在，人們已學會用石英製造“人造水晶”：從沙子裏選出潔淨、無色的石英，加熱到將近2000℃，使石英結成透明如水的單晶體——“人造水晶”。如果把石英熔融，就得到半透明或不透明的非晶體，通常稱為“石英玻璃”。
你知道嗎，最早的眼鏡片就是用天然水晶做的。現在很多光學儀器的鏡頭，有的是用天然水晶做的，也有的是用人造水晶做的。做一副水晶眼鏡可不容易：水晶十分堅硬，但又不能用硬東西去把它磨成鏡片，否則會在鏡片上留下許多磨痕，像塊磨砂玻璃，戴上去怎能看得清楚呢？眼鏡工廠裏是用水浸潤的金剛砂，從粗到細，慢條斯理地磨呀，磨呀，才磨成所需要的形狀，最後用呢布和氧化鐵紅粉研磨光亮，使鏡片依然晶瑩明淨、毫無瑕疵。
“水晶眼鏡”比普通玻璃眼鏡好，因為水晶的透光本領“冠蓋群雄”。戴了“水晶眼鏡”，看東西比普通眼鏡更為清晰。由於水晶具有耐高溫、熱膨脹係數極小、耐磨、不易擦毛、不易受酸堿腐蝕等性能，所以它又是製造精密儀器的好材料。
削鐵如泥的陶瓷刀
我們日常生活中接觸的陶瓷，大多是一些碗、瓶或工藝品，它們常常和“易碎物品，小心輕放”的概念連在一起。陶瓷難道可以用來做刀具嗎？能!更令人稱奇的是，用陶瓷刀來切削一些堅硬的鋼鐵零件時，簡直可以形容它為“削鐵如泥”呢！
原來，在陶瓷家屬中，有不少成員具有高硬度、高強度和耐高溫的特性，能製成切削金屬的刀具，而且品種還真不少呢！有氧化鋁陶瓷、熱壓氮化矽陶瓷等多個品種。
氧化鋁陶瓷可以耐受高達2000℃的高溫，而一般金屬到了1500℃早就熔融“癱軟”了，哪裏還有什麼硬度可言。其次，氧化鋁陶瓷的硬度要超過任何金屬，用它製造的刀具不僅可以切削堅硬的鑄鐵，還可以切削高硬度的高速鋼，而且進刀量大、切削速度也快。在高速切削時，它不需要換刀、磨刀，其工作效率可數倍於一般硬質合金刀具。另外，它的使用壽命也要比硬質合金刀具高出3～6倍。
熱壓氮化矽陶瓷，具有超強的抗彎強度，達到每平方厘米80000～100000牛，而且該強度可一直維持到1200℃的高溫而不會下降；如果在其中再添加些氧化釔和氧化鋁，則該陶瓷在室溫下的抗彎強度可達到每平方厘米150000牛，相當於優質合金鋼的強度。由於熱壓氮化矽陶瓷還具有耐高溫和高硬度的優異特性，所以用它製作的刀具在切削鋼材時，其切削速度、光潔度及自身受磨損程度，都比合金鋼刀具優越得多，難怪它被譽為“切削寶刀”。
陶瓷材料還常用於製造耐磨、耐高溫的軸承、氣輪機的葉片和轉子等等。在許多場合，這些陶瓷材料都起到了金屬材料無法相比的作用。
“塑料之王”——聚四氟乙烯
聚四氟乙烯是塑料世界中的“晚輩”，它隻是在30多年前才開始正式生產，但很快就登上了“塑料王”的寶座。這是為什麼呢？
聚四氟乙烯具有許多其他塑料所不具有優良性質：它在液態空氣中不會變脆，在沸水中不會變軟，從-2693℃的低溫（離絕對零度隻差4℃）到250℃的高溫，都不會變態。聚四氟乙烯又非常耐腐蝕，不論是強酸濃堿，還是強氧化劑，都不能動它半根毫毛。它的化學穩定性超過了玻璃、陶瓷、不鏽鋼以至金和鉑，因為玻璃、陶瓷怕堿，不鏽鋼、金、鉑在王水中也會被溶解，然而，聚四氟乙烯在沸騰的王水中煮幾十小時，仍依然如舊。聚四氟乙烯在水中不會被浸濕，也不會膨脹。此外，聚四氟乙烯的介電性能也很好，既不受電磁頻率的影響，也不隨溫度而改變。
正因為聚四氟乙烯同時具有這麼許多難能可貴的特性，因而受到人們的重視。它在冷凍工業、化學工業、電器工業、食品工業、醫藥工業等方麵，都得到了廣泛的應用。
人們用聚四氟乙烯來製造低溫設備，用來生產、貯藏液態空氣；在化工廠裏，聚四氟乙烯被用來製造耐腐蝕的反應罐、蓄電池殼和管子、過濾板；在電器工業上，在金屬裸線外包上15微米厚的聚四氟乙烯，就能很好地使電線彼此絕緣；在醫藥工業上，人們用聚四氟乙烯製造人工骨骼、軟骨與外科器械，因為它對人體無害，而且可以用酒精、高壓鍋加熱等方法消毒。另外，聚四氟乙烯還被用來製造雷達、高頻通信器材、短波器材等。
聚四氟乙烯是一種灰白色、半透明的結晶聚合物，是用四氟乙烯聚合而成的，其基本原料為三氯甲烷與氟化氫。普通的塑料都是由碳原子與氫原子及其他原子構成的，而聚四氟乙烯塑料並不含氫原子，而隻含有碳原子與氟原子。正是由於在它的分子中以氟代氫，氟原子能與碳原子緊密結合，加強了聚合物的基本碳鏈，從而使它具有一係列寶貴的性能。
我國自1964年起，開始工業化生產聚四氟乙烯塑料。現在，這種塑料之王，已經廣泛應用在我國的航空、無線電、原子能、化學、醫療器械等各部門。
“萬能膠”——環氧樹脂
膠水對我們來說並不陌生。膠水又稱膠粘劑，通常為一些高分子物質的膠液。人們最早使用的天然膠粘劑有動物性的魚膠、骨膠，植物性的澱粉漿糊等。隨著科技的發展，以合成樹脂、橡膠為主的膠粘劑紛紛湧現，膠粘劑的種類和用途都得到了廣泛的開拓，並在生產上扮演了越來越重要的角色。例如用廢棄的碎木屑加入合成膠粘劑後，即可壓製成牢固的“刨花板”，用同樣方法也可將玻璃纖維製成美觀而耐用的“玻璃鋼”。在飛機、車輛等製造業中，許多零件的連接也常用到膠粘劑，像人造衛星表麵的太陽能電池、一些導彈彈頭的裝配等等，都要用膠粘劑來連接。
不同的膠粘劑具有不同的特性和使用範圍。例如家庭裝潢時常用的白膠，主要是用於木材、紙張、泡沫塑料、人造革等的粘接。白膠的主要成分是聚醋酸乙烯酯，因為呈乳白色而得名為白膠。白膠在室溫下可固化，有較好的粘接強度，但它不宜用於膠粘橡膠、金屬、玻璃等物品。如要粘接橡膠製品，則應選用酚醛－氯丁橡膠膠水，這種膠水初粘力強，使用方便，還適合粘接多種金屬材料和非金屬材料。所以它又有“強力膠”和“百得膠”的美稱。
當你要粘補一件玻璃品或瓷器時，普通的膠水就不能勝任了。這時可選用環氧樹脂膠。環氧樹脂膠是雙組分的膠粘劑，適合家庭用的膠劑通常分別裝於兩支軟管中，臨使用時才混合。它的甲液是環氧樹脂和苯二甲二丁酯（增塑劑）的混合膠液，乙液是乙二胺（固化劑）膠液。使用時按一定體積比混合均勻，塗於物件需粘接的部位表麵，並略微施加壓力，2個小時後即可固化。
環氧樹脂膠的最大特點是粘合強度很高。由於它的分子中含有很活潑的環氧基，能與多種物質表麵的一些原子反應，從而形成很強的結合力，所以環氧樹脂不僅可以用來膠粘各種金屬、塑料及混凝土等，還可用來粘接玻璃、瓷器、陶器等物件。為此，人們給它起了個“萬能膠”的美名。萬能膠不僅在生活中頗受人們的青睞，而且在生產上也有著廣泛的應用，常被用來粘接金屬的結構件，所以又稱為結構膠。
使用萬能膠要注意保持被粘接物體表麵的清潔，如有油膩、塵土、鏽斑等，都必須預先清除幹淨。如單獨使用萬能膠的甲液或乙液，都不會有理想的粘接效果，其中的環氧樹脂呈液態，不加入固化劑，它就不會幹燥。但是一旦將甲、乙兩液混合了，就應立即用掉，因為這種混合膠體很快就會變硬而失去粘接作用。
“麵不改色”的硫化汞
在一些古代字畫中，盡管由於時間太久或者保管不善，使得畫的顏色起了變化，或紙張發黃變脆，但是留在字畫上的作者的印鑒，總還是那般鮮豔紅潤。有趣的是，質量較好的紅色的印泥無論是薄薄的印在字畫上，或者藏在印色盒裏，即使經過幾十年甚至幾百年，仍舊是“麵不改色”，紅豔可愛。
紅印泥不褪色的秘密在哪裏呢？
你先看看紅印泥是怎麼做出來的。它是用紅色的朱砂和植物油拌勻，加入某些纖維性填料做“筋骨”就成了朱紅的印泥。
朱砂就是硫化汞，它是一種鮮紅色的礦物。紅印泥所以那樣鮮豔完全是朱砂的功勞。
畫上的顏色容易褪色，主要是顏料的分子和空氣中的氧“結”了“親”，變成了氧化物的緣故。硫化汞卻不喜歡和氧打交道，始終保持它原來的麵貌，所以紅印泥“臉”色也經久不變。
不濕的水
如果有人說，除了濕淋淋的水之外，世界上還有一種幹巴巴的水，你一定會覺得奇怪，水怎麼能是幹的呢？就算水凍成了冰，用手一摸也仍然是濕的。然而“幹”的水卻真的存在，它在化學上叫做“結晶水”。
你可能見過膽礬吧？這是一種藍色半透明的石頭一樣的東西，化學名字叫做硫酸銅。用手摸一摸膽礬，一點濕的感覺也沒有，把它打碎成粉末，也看不到裏麵有半點水的影了，可是事實上膽礬裏麵含的水可多著呢，如果按分子個數計算，水竟是硫酸銅的5倍！原來這些水就是以結晶水的狀態存在的。不過這種晶體中的每一個水分子都有自己一定的崗位，彼此牽製著，當你用手去摸它時，水分子決不會擅自移動半步，跑出來把你的手弄濕。
在石膏粉（無水硫酸鈣）中加一些水，調成漿糊似的稀漿，很快地把它倒進一個人像模子裏，過一夜，打開模子一看，一個石膏人像就做好了。水到哪裏去了呢？“溜”走了嗎？這不可能，原來這時水也已經搖身一變，成為石膏中的結晶水了。水分子將散漫的石膏分子組織起來，變成了排列整齊的晶體，使石膏粉變成了堅硬的石膏像。
在家裏常用生石灰來做幹燥劑，可是在實驗室中，大家都愛用無水氯化鈣來做幹燥劑，它的外貌和石灰很相象，可是它吸收水汽的本領卻要比石灰高明得多。而且它吸收了少量水汽以後，本身還是幹幹的，因為它吸來的水分也是以結晶水的狀態存在的。當吸收過多的水汽時，才會潮解。
有些化合物有了結晶水以後，顏色會隨著發生變化。比如無水硫酸銅原是白色的，而含水的硫酸銅卻有著美麗的藍色。當我們要知道有機溶劑中是否有水時，隻要放進一些無水硫酸銅，如果硫酸銅的顏色變藍了，就說明裏麵含有水，否則就證明不含水或含水極少。
“回潮”的生石灰
生石灰（氧化鈣）是由含有大量碳酸鈣的石灰石經過鍛燒而成的。鍛燒好的生石灰是一大塊、一大塊的，象石頭一樣，可是放些日子，你再去看它，就認不得了。它變了樣，成了白色粉末。
你買來極鬆脆的餅幹，讓它隨便放在空氣裏，過不了一兩天，有時甚至過不了幾個鍾頭，你去吃它，它就不再那麼鬆脆了，甚至會變得軟軟的，我們說餅幹“回潮”了。為什麼餅幹會“回潮”？因為它吸收了空氣中的水分。
生石灰當然不是餅幹，它是氧化鈣，可是它也會“回潮”，就是說它也要吸收空氣裏的水分；不光是水分，它還要吸收空氣裏的碳酸氣哩。
生石灰的“回潮”不象餅幹那樣單純，餅幹“回潮”以後，隻是變得軟些，還不失為餅幹；生石灰“回潮”以後，連它的化學成分也變了，這時候生石灰和水反應，生成了氫氧化鈣（熟石灰），同時，還與碳酸氣反應變成了碳酸鈣。這個變化的過程緩慢而且均勻，結果使得生石灰慢慢地化開來，成為細細的粉末，體積也膨脹開了。這種變化的情況，很有點象岩石風化而成泥砂。
生石灰能吸收水分的這個特點，我國民間廣泛地應用於防止食品“回潮”，比方說餅於、香糕、茶葉、藥物等等極容易受潮的東西，把它們藏在放有生石灰的盛器裏，外界空氣裏的水分，首先被生石灰吸收了，這些東西就無“潮”可受了，甚至這些東西本身的“潮”氣，也會被生石灰吸去，而變得幹燥起來。
閃閃發光的紫藥水
紫藥水能殺菌消炎，對細胞組織沒有刺激性，並有收斂作用，因此遇有皮破化膿或傷口滲水出來時，可以搽上一點紫藥水，也可以用來治療膿皰瘡、小兒口瘡等疾患。
你會用紫藥水，你可知道紫藥水是什麼東西嗎？
紫藥水實際是一個籠統的名稱，甲基紫溶液、龍膽紫溶液和晶紫溶液，都稱紫藥水。
甲基紫、龍膽紫、晶紫又是什麼呢？提到它們的成分的名字，可真別扭極了。甲基紫的成分是“氯化五甲基對玫瑰苯胺”和“氯化六甲基對玫瑰苯胺”的混合物，以前者為主要成分。
龍膽紫也是上述兩種化合物的混合物，但以後者為主要的成分。
晶紫呢？它卻是純粹的“氯化六甲基對玫瑰苯胺”。
三種紫藥水的藥理性能，基本上是相同的，可以通用。平時用得最多最廣泛的紫藥水，是龍膽紫溶液。
使用過紫藥水的人，都知道幹後的紫藥水，表麵會發出閃閃的光輝。
為什麼這麼有趣呢？
原來它們在沒有溶入水中以前，都是深紫色有金屬光澤的粉末或片狀晶體。溶入水中後，變成紫色的溶液，這就是紫藥水。紫藥水中的水分蒸發幹了，它們就顯出原來真正麵目的特色——閃閃發光的紫色。
會“冒煙”的濃鹽酸
鹽酸是氯化氫氣體的水溶液。氯化氫氣體象個極愛遊泳的小夥子，見水就鑽。在一個大氣壓和溫度為20℃的情況下，100克的濃鹽酸中，含有42克氯化氫，這個濃度稱為42％。市場上賣的濃鹽酸，一般沒有這麼濃。比重119的濃鹽酸，濃度隻有37％。
濃鹽酸裏麵有很多氯化氫的分子，就象很多人擠在一個遊泳池裏一樣。一部分氯化氫分子，覺得不舒服，就變成氣體溜進空氣中來，如果空氣很潮濕，它們就鑽到空氣裏的水蒸汽中去。氯化氫彌漫在水蒸汽裏，就變成浮懸在空氣中的鹽酸小微粒。空氣中的鹽酸小微粒多了，就象霧一樣，人們就說：濃鹽酸“冒煙”了。
如果把濃鹽酸擺在極幹燥的空氣中，因為沒有生成鹽酸小微粒，所以就不會“冒煙”。
其實在製造氯化氫的時候，氯化氫溜進潮濕的空氣中去，同樣也會“冒煙”的。
可食的酸
化學上，酸的種類太多了，大多數酸隻能做工業原料和實驗藥品，然而，也有幾種酸是我們經常要吃的。
你一定首先想到了醋酸，是的，我們平常調味用的食醋裏含有3-5％的醋酸，還有含醋酸達百分之三十的醋精，也是調味品。醋能開胃，殺菌，適量食用對人體有益。在燒魚時，適當加點醋能去腥味，這是因為魚的腥味主要是胺（音àn）類化合物造成的，胺可以溶解在醋酸或酒精裏，隨著魚湯的蒸發被帶走後，魚就沒腥氣了。加料酒去腥，也是這個道理。
純醋酸在167℃以下會結成冰狀晶體，叫做冰醋酸。純的冰醋酸可以溶解和粘接有機玻璃。醋還有些想象不到的用途，比如在鞋油裏滴加少量醋，可以把皮鞋或皮革擦得特別亮；用醋蒸氣熏屋子，可以殺死感冒病毒，用以防治感冒。然而，醋酸在這方麵還是趕不上另一種酸——乳酸。
乳酸不象醋酸那樣家喻戶曉，但實際上，我們對它並不陌生，你如果吃過泡菜、酸菜或酸牛奶，就會記得它們酸得很可口吧！泡菜、酸菜和酸奶都是富含乳酸的食品，並且都是用乳酸杆菌發酵做成的。乳酸杆菌在生長和繁殖的同時製造出許多乳酸來，它使別的細菌無法生長，等於給食物添加了一種滅菌劑，所以，乳酸菌發酵的食物比較衛生。乳酸還對人們腸道裏的病菌有抑製作用，所以，它又是腸道的“清道夫”，多吃含乳酸的食品，有益於腸道衛生。乳酸熏蒸法消毒是防治感冒的有效辦法，在有條件的地方，當發生流感時，可以用這個辦法來控製感冒的流行；當然，乳酸蒸氣的氣味不如醋酸好聞，然而，為了防病救人，是完全可以忍受的。
還有一種食用酸，那就是檸檬酸，汽水裏少不了它。夏季人出汗多，醫生會告訴你，要補充點鹽分，還要補充一定量的酸。因為人在出汗時排出一定量的鹽，還排出一定量的有機酸，可見，在清涼飲料裏加進檸檬酸不單是為了調味。過去，檸檬酸是一種比較貴的食用酸，因為天然的檸檬酸主要存在於柑桔、檸檬和橙子裏；現在，可以用化學方法合成檸檬酸，它就成了大眾食品中一種常見的成分，水果糖裏也不可缺少。檸檬酸還是良好的殺菌劑，新鮮魚肉塗上檸檬酸，長途旅行可以保鮮防腐。
威力無比的火堿
誰都知道硫酸厲害，滴到衣服上馬上能燒穿織物，留下一個洞。然而，火堿的威力與硫酸也不相上下，如果一滴濃堿液落在衣服上，幾分鍾內也會腐蝕出一個洞。你也許聽說過，羊毛織物可以迅速通過一組燒紅的鐵輥（音gǔn）把表麵不平整的茸毛一次燒盡而使表麵光潔細勻。那麼，你有沒有聽說過，府綢是怎樣做成的？府綢是棉織品，和平紋布很相似，然而，它表麵平滑光潔，穿在身上滑爽宜人，適於做夏天的襯衫；它也是在織成以後，作過特殊處理，把表麵不整齊的棉毛一次燒盡的。不過，它不是迅速通過一組燒紅的鐵輥，而是通過火堿的溶液。
火堿又稱燒堿，苛性堿，化學名稱是氫氧化鈉，是金屬鈉的氫氧化物。我們知道，在化學上，堿就是金屬元素的氫氧化物，金屬越活潑，它的氫氧化物堿性越強；金屬鈉很活潑，在空氣中能自燃，遇水能爆炸，因此，它的氫氧化物堿性極強，有很強的腐蝕性。氫氧化鈉的很多用途都是與它的強堿性有關的。例如，在精煉石油時，石油中含有的有機酸雜質可以通過氫氧化鈉中和後用水洗去，而石油的主要成分——烷烴是不與堿反應的，因此，大量火堿用在石油精煉上。
你可以做這樣一個實驗：把一張濾紙侵入一杯氫氧化鈉溶液裏，濾紙先是浸濕了，然後變軟，最後被火堿浸爛並逐漸變透明，直至完全溶解。那麼，濾紙的纖維素跑到那裏去了呢？纖維素並沒有變成別的化合物，而是分散成細小的纖維素，變成了纖維素的粘膠。事實上，粘膠纖維（又叫人造棉）就是用類似的方法，把各種野生纖維弄碎，溶成粘膠，然後通過噴絲做成新的纖維，再織成布的。因此，在做人造棉時也要使用大量火堿。與此相似的造紙業當然也少不了它。氫氧化鈉溶液不但對皮膚、衣物這些有機物有很強的腐蝕力，而且能溶解堅硬的鋁塊。假如你把一些鋁片投進濃的氫氧化鈉溶液裏，溶液會很快發熱，並冒出大量氣泡。把這些氣體設法收集起來，點燃，證明它們是氫氣。這正是製造氫氣的方法之一，而且比較安全。由於反應須在耐壓容器裏進行，堿不腐蝕鋼鐵，而鋼鐵容易加工成耐高壓的容器，很適用。如果采用強酸和金屬鋅來製造氫，就不能使用鐵質容器了，因為酸能強烈地腐蝕鋼鐵。
火堿還用在煉鋁工業上，它把鋁土礦裏的氧化鋁溶解出來，得到純淨的氧化鋁，用這種不含雜質的氧化鋁來煉鋁，才能得到高質量的金屬鋁。有人統計過，每造一千個普通大小的鋁鍋，要消耗二十多公斤火堿。
火堿還是製造肥皂的原料，煉鋼，化工也都少不了它，所以，火堿是同硫酸一樣重要的化工原料。
名不符實的純堿
發好的麵團是酸的，放一點堿可以去掉酸味，蒸出鬆軟香甜的大饅頭來；碗筷太油膩時，用熱水也洗不幹淨，如果用點堿水，一下子就把油膩刷幹淨了。這就是我們日常使用的純堿，也叫蘇打，化學名稱叫碳酸鈉。
叫它純堿，是因為它確有堿性，誰上街買它時，都會對售貨員說：“要一塊堿。”從來沒聽人說：“請給拿一塊碳酸鈉!”看來，純堿是大家用熟了的商品名稱，但它卻的確不屬於堿類，而是一種鹽。
碳酸鈉是金屬鈉離子和碳酸根組成的化合物，是一種典型的鹽，它在水裏會跟水起化學反應，生成碳酸和氫氧化鈉。碳酸隻有微弱的酸性，而氫氧化鈉的堿性特別強，所以，純堿一到水裏就顯出很強的堿性。這也許就是把碳酸鈉叫做純堿的原因吧！
人們使用純堿比使用火堿普遍，這是因為碳酸鈉便宜，堿性適中，不燒手，製造也比較容易，原料又充足。那麼，純堿是用什麼東西造出來的呢？它是用食鹽和石灰石再加上水、空氣和煤製造出來的。我國製堿工業不但開始得較早，而且，我國化學家還對製堿工業的發展作出過重要的貢獻呢！本世紀初，我國就有了製堿業。那時，用的是德國人的老辦法，用這種辦法，雖然能得到碳酸鈉，但它的副產品氯化鈣用處不大。我國化工專家侯德榜經過多年苦心研究，改革了德國人的老辦法，創立了“聯合製堿法”。這個方法不再使用石灰石，節省了運輸能力，降低了生產成本，它的副產品氯化銨又是一種很好的化肥。這個方法早已傳遍了世界各地，被國際上稱為“侯氏製堿法”。
純堿是重要的化工原料，玻璃、紡織、造紙、製藥、化工等許多輕工業部門都要用到它，因此，全世界每年生產的純堿比火堿還要多。
純堿容易潮解變質，所以要注意保存。你大概有過這樣的經驗：一塊堿放在碗裏，時間一長，表麵就完全變酥了，用手一撚，竟成了粉沫；堿性也不如以前了。這是由於碳酸鈉吸收了空氣裏的水蒸氣和二氧化碳，變成了碳酸氫鈉，也就是小蘇打了。原來，它已經悄悄地脫胎換骨，變成了新的化合物。怎樣保存才能防止它變質呢，隻要用塑料布或者蠟紙將它包嚴實，隔絕空氣就可以放心了。
會飛的碘
你一定用過碘酒，碘酒就是碘在酒精裏的溶液，它比純酒精的殺菌能力大得多，所以，大夫在給你打預防針時，常常給你先擦上一點碘酒，這樣，皮膚表麵就徹底消毒了。在空氣中，碘酒裏的酒精先揮發，留下一片黃印，這就是碘；然而，早上的黃印到了下午往往就不翼而飛了，這是為什麼呢？因為碘是個與眾不同的非金屬元素，它能直接變成氣體跑掉，這種固體物質不經過液態而直接變成氣態的現象叫做“升華”。凡是能升華的物質，也會由氣體直接凝結成固體。利用碘的這個特性，我們可以提煉出很純淨的碘。
現在，請你看這樣一個實驗，把不太純淨的粗碘放在一個圓底燒瓶裏加熱，瓶口套進一支盛著冷水的玻璃試管，試管和瓶口之間有縫，可以剪塊硬紙板蓋住。用酒精燈加熱燒瓶，不一會兒，試管下方就開始出現紫色的有金屬光澤的碘晶體。它們長得象麥芒似的有棱有角，這就是經過升華提純了的碘，黝黑紫亮，透著精神。
純碘的蒸氣是深藍色的，不過這有一個條件，隻有不混雜空氣時才是深藍的；平時，我們不太可能見到真空中的碘，我們見到的都是跟空氣呆在一起的碘，它是紫色的；碘的希臘文原意就是紫色。碘在酒精裏是棕黃色的，這是因為溶解它的酒精和它結合成這種顏色的溶液，汽油之類的溶劑與碘之間就沒有這種結合，所以碘分散在汽油中時發出紫色的光亮。
碘的用處很大。
在農業上，常用的除草劑和農藥中，碘是不可缺少的元素之一，用含有碘化物的飼料，可以提高營養價值。用它喂奶牛，產奶量就會增加；用它喂綿羊，羊毛又密又長；用它喂雞，可以多生雞蛋；用它喂豬，可以催肥……
碘也是人體中不可缺少的元素，它能調節人的生長發育和能量供應，在人體中，它集中在一個叫“甲狀腺”的部分，碘對人身體的作用是通過甲狀腺來實現的；一旦人缺少碘，就會得大脖子病——甲狀腺腫。於是，大夫就會給這樣的病人吃一些含碘的藥；並囑咐他多吃海帶、紫菜、蔥頭、大蔥和海魚等等，因為這些食物裏含豐富的碘。
性格迥異的同胞兄弟
你也許不曾想到，黑黝黝的石墨和亮閃閃的金剛石是同胞兄弟，都是存在於自然界中的純碳，隻是它們的相貌和性格大不相同。
石墨的質地非常軟，隻要在紙上輕輕一劃，就留下灰黑色的痕跡，鉛筆芯就是用石墨製造的。金剛石是所有礦物中的硬度“冠軍”：玻璃商店的營業員用鑲著金剛石的刀來切割玻璃，無不“迎刃而解”；鑽探機的鑽頭上鑲著金剛石，這能大大加快它向地下鑽進的速度；金剛石刀具有可以用來加工最硬的金屬。
石墨和金剛石都是碳家族的成員，為什麼它們的硬度相差得如此懸殊呢？
原來，石墨分子中的碳原子是成層排列的，每層原子之間的結合力很小，就像一副疊起來的撲克牌一樣，很容易滑動、散開。而金剛石的碳原子卻是交錯整齊地排列成立體結構，每個碳原子都緊密地與其他4個碳原子直接連接，構成一個牢固的結晶體，因而顯得特別堅硬。
天然金剛石產量很少，一般都隱居在地球深處，隻有在非常高的溫度和巨大的壓力之下，地下熔岩裏的碳，才有可能經過天然結晶的過程形成貴重的金剛石。由於天然金剛石產量少，價格昂貴，所以，人們通常就利用高溫高壓來製造人造金剛石。
計算證明：碳在平常壓力下的穩定體是石墨，而金剛石必須在2000℃高溫和5065X107百帕（5萬個大氣壓）以上的高壓時，才達到穩定狀態。近年來，人們已在類似條件下，把石墨變成了金剛石。
點燃霓虹燈——氖氣
霓虹燈，也叫氖燈。氖是一種稀有氣體，在空氣中含量非常少。科學家把氖氣從空氣中提取出來，再充填到抽去了空氣的密閉燈管裏去。這時隻要在燈管的兩端通上電流，氖氣在電流作用下就會放射出美麗的紅光。
最初的霓虹燈都是用氖氣製成的紅色霓虹燈。以後人們又發明了各種熒光粉，把熒光粉塗在玻璃管的內壁上，再抽去管內空氣，充上氖氣，就可以得到粉紅色、淺藍色……的霓虹燈了。
還有一些稀有氣體如氮氣和氦氣，在電流作用下，也能發出有顏色的光。要是把它們單獨或混合起來裝進燈管，那製成的霓虹燈就更加絢麗多彩啦！
懶惰的氣體
氦、氖、氬、氪、氙、氡六種氣體，叫做惰性氣體。說實在的，它們“懶”得也的確有點出奇，它們很難與別的物質作用，生成真正的化合物。直到近些年來，人們想盡了辦法，才製出了氙、氪、氡的氟化物，以後又製得了二氧化氙、三氧化氙等化合物。1972年，甚至還製得了氙與金屬的化合物。當然，新的化合物還可能繼續被製得，但是無論如何，惰性氣體還是以“懶惰”聞名的，因為它們對多數物質仍是不理不睬的。
這究竟是什麼緣故呢？要揭開這個謎，就得從原子構造的“內幕”說起。
任何物質都是由原子組成的，原子又是由原子核和圍繞著原子核旋轉的電子組成的。不同物質的原子，它們擁有的電子數目是各不相同的。比如26號元素鐵，它所擁有的電子數目，就等於鐵元素的原子序數，它的原子也就擁有26個電子；而79號元素金，它的原子擁有79個電子；而近年來發現的107號元素，就擁有107個電子。
不過這些電子，並不是亂七八糟地堆在一起，而是有條不紊地按一定的規則，一層一層地分布在原子核周圍的。而且每一層該有多少個電子最穩定，是有規定的，最外一層該有幾個電子才最穩定，也有規定。對於多數原子來說，最外層有8個電子時是穩定結構。氫和氦以2個電子為穩定結構，還有一些其他原子是以別的數目為它們自己的穩定結構。
可是事實上，原子最外層的電子，卻常常不恰好是穩定結構，所以隻要有機會，它們總是會想出各種巧妙的方法，使最外層的電子數目能成為自己的穩定結構。比如氯原子最外層的電子是7個，而對氫原子來說，8個電子才是自己的穩定結構，因此當兩個氫原子組成分子時，每一個氯原子都拿出一個電子作為雙方公用，這樣一來，氯分子中的每一個氯原子，最外層就都成為自己的穩定結構了。
在適當的條件下，各種元素相遇時常常會彼此化合，變成化合物，其實，這也是為了滿足各種原子都能變成最外層電子是穩定結構的一種手段。比如氯原子最外層是7個電子，而鈉原子呢？最外層隻有1個電子，最外的第二層是8個電子（鈉的最外層也是以8個電子為穩定結構），因此當氯原子一有機會碰上鈉原子，氯原子就會想奪取鈉最外層的那一個電子，而鈉原子也巴不得把自己的這一電子送掉，這樣當氯和鈉一結合，就變成氨化鈉（食鹽），裏麵的氫原子和鈉原子也都滿足了自己最外層是8個電子的穩定結構。
當電子一層一層排布時，排到最外一層恰好正是自己的穩定結構的機會有沒有呢？當然有的。氦、氖、氬、氪、氙、氡這六種惰性氣體，除了氦是以2個電子為穩定結構以外，其他五個惰性氣體都是以最外層有8個電子為穩定結構的。而事實上惰性氣體最外層的電子數目，恰好氦是2個，其他都是8個，也就是說，它們原來都已經是穩定結構，當然，它們也就不大想和“別人”進行化合了。
“鬼火”是怎麼回事
在俄羅斯著名作家果戈理的中篇小說《夜晚集》裏，寫到了這樣一段故事：“一位老大爺中了惡魔的妖法，昏昏沉沉地陷入了鬼魅之境，墓地裏看到小路邊的墳堆上閃爍著點點星光。老大爺直起身子，雙手插腰，注目凝視——星光熄滅了；但是在離它不遠的地方又重新出現了。”
在我國古代，“鬼火”也早就引起人們的注意，有人還畫出了鬼火的形狀。
我國清代文學家蒲鬆齡所寫的短篇小說集《聊齋誌異》裏，常常談到“鬼火”。
舊社會裏迷信的人，還把“鬼火”添校加葉地說成是什麼閻羅王出巡的鬼燈籠。
好吧，讓我們走進化學實驗室，看看“鬼火”是什麼。先在燒瓶裏加入白磷與濃的氫氧化鉀溶液，加熱後，玻璃管口就冒出氣泡，實驗室裏彌漫著一股臭魚味兒。這時你迅速地把窗戶用黑布遮上，就會看到一幅與田野上一樣的畫麵：從玻璃管口冒出一個又一個淺藍色的亮圈，在空中遊蕩，宛如“鬼火”。
原來，這是一場化學之戰：白磷與濃的氫氧化鉀作用，生成了臭魚味的氣體——磷化氫。磷化氫在空氣中能自燃放火，就形成了“鬼火”。實驗時必須注意：磷化氫有毒，又很容易爆炸。
人類與動物身體中含有很多磷，死後腐爛了生成磷化氫，這就是曠野上出現的“鬼火”。
在田野上，不管白天還是黑夜，都有磷化氫冒出，隻不過因為白天日光很強，看不見“鬼火”罷了。
磷，是德國漢堡的煉金家勃蘭德在1669年發現的。按照希臘文的原意，磷就是“鬼火”的意思。
千年古屍之謎
1972年湖南長沙馬王堆一號漢墓出土的女屍，是我國迄今為止所出土的各類古屍中保存最完好的一具。出土時，屍體外形完整，全身皮膚潤濕，身體的許多軟組織還有一定的彈性，右大腿外側的毛孔、腳趾上的指紋以及眼瞼上的睫毛均清晰可見，左耳鼓膜完好，腦膜及胸腔內外器官外形完整，腹腔結構層次清楚，內隔膜完整，皮下脂肪豐富，心髒表麵光滑。這一切表明，馬王堆漢墓女屍雖在地下埋藏了2000餘年，仍類似於一具鮮屍，在世界考古史上實屬罕見，具有極高的研究價值。
研究表明，在對馬王堆漢墓女屍進行解剖時，研究者發現，女屍胸廓隆起，膈肌上移，胸腔空間變小，舌稍外露，直腸脫出肛門約1cm，表明女屍腸道曾發生過細菌繁殖、發酵、產氣等腐敗過程。由於屍體被多達20餘層的衣服捆紮，腹腔內所產生的大量氣體壓向隔肌，致使胸腔變小，腐敗沒有進一步發展下去，從而使得女屍能夠很好地得到保存。其原因令研究人員極感興趣。分析原因，大體上有以下幾個方麵：
（1）女屍入土前用多層絲麻織物緊裹，有助於隔離空氣和防止蚊蠅產卵。死後屍體立即入棺，內棺由六塊整木板構成，內外均用生漆刷就；中棺亦由巨大整塊木板製成；四層套棺一層套一層，每層均用油漆密封；棺外有內槨和外槨，木槨周邊用5000多千克木炭填塞，木炭外麵還用60～130cm的白膏泥封固以隔絕空氣和防止潮濕。屍體入棺後就處於幾乎是完全密封的條件下，棺內空氣所剩無幾，屍體腐敗初期以及隨葬品腐敗耗氧，導致棺內缺氧。各類有機物在厭氧甲烷菌作用下，形成具有可燃性的沼氣，沼氣的不斷產生、積累，造成棺內壓力增大，進而增強了抵抗外界滲水的能力。在長期缺氧的環境中，加上細菌本身代謝產物的積累，造成細菌的大量死亡，屍體腐敗過程也就相應地停止了。
（2）馬王堆漢墓坑深16m，加上墓口封土共深達20m，整個墓坑用粘土分層夯實。據史料記載，曆史上的長沙地區少有地震，偶有地震發生，其強度和所產生的破壞性也是極其輕微的，因而，深達20m的墓室沒有任何裂縫產生。
（3）女屍浸泡於酸性棺液中（pH=518），棺液含有乙酸、乙醇及多種有機酸，沉澱物中含有大量的硫化汞，這些物質本身都具有一定的防腐保鮮作用。屍體被上述棺液浸泡，有利於防腐和保持屍體濕潤，其原理與現代醫學用福爾馬林（5%甲醛、2%甘油、10%乙醇）保存屍體（供研究和解剖用）的原理相近。
（4）日本考古學家在研究馬王堆漢墓周圍水土環境時發現，周圍土壤中有大量的弱堿性水存在，其成分與現今風行的“活性水”相近似，這種水對水果的藥鏽和餐刀上的鐵鏽，幾乎是一衝即掉。
綜上所述，深埋、密封、防水、防腐以及周邊土壤中的弱堿性水環境，是馬王堆女屍保存完好的基本條件。
致幻蘑菇的魔力
蘑菇對人類來說並不陌生，有的能烹製佳肴，成為美味食品；有的蘑菇內有劇毒，能置人於死地。然而還有一些蘑菇，它們既不能當作食品，也不能要人性命，但卻具有一種非凡的魔力，能把人引入神奇的幻境。這類能使人產生幻覺的蘑菇，被人們稱之為“致幻蘑菇”。
其實，早在3000多年前，生活在南美叢林裏的瑪雅人就對致幻蘑菇有所認識了。但是，那時由於人們對它不太了解，認為它是能將人的靈魂引向仙境、具有無邊法力的“聖物”，恭恭敬敬地尊稱為“神之魔力”，給這種蘑菇披上了神秘的麵紗。
為了探求這種神奇蘑菇的秘密，美國生物學家舒爾茨和生物化學家霍夫曼曾經深入南美叢林進行考察。他們有時騎著車子，有時駕著獨木舟，出沒於亞馬遜河流域的草原和深山峽穀之中。一麵采集各種標本，一麵親身體驗致幻蘑菇的“魔力”，在當地土著民族中整整生活了14年。後來，又有不少科學家對致幻蘑菇進行了調查和研究，發現了24種致幻蘑菇。其中裸蓋菇是致幻蘑菇的代表，主要產於墨西哥。其次是球蓋菇，分布在亞馬遜河流域。致幻作用最強的是古巴球蓋菇。
致幻蘑菇由於它們的種類不同，其致幻成分也有差別，引起的幻覺和幻象也是各色各樣的。據說在西伯利亞，人們習慣用致幻菌浸泡的伏特加酒來強化醉意。日美兩國學者小林和沃森共同用一種蛤蟆菌作試驗發現，服用後會使服用者出現渾身發抖、精神錯亂的反應，不由自主地說叫，表情十分可笑。在服用者的眼裏，會產生出奇特的幻覺，一切景像都被放大，如一個普通人轉瞬間變成了碩大無比的龐然大物。據說，貓如果吃了這種致幻菌，也會懾於老鼠碩大的身軀而失去捕獵的勇氣。與之相反，吃了華麗牛肝菌或小美肝菌之後，卻會使周圍的一切都變得小不盈尺。褐鱗灰傘菌的致幻作用則是另外一種景象，服用者麵前會出現種種奇形怪人，或身體修長，或猙獰可怕，爾後中毒者就神智不清，昏睡不醒。大孢斑褶傘菌的中毒者會喪失時間觀念，麵前會出現色彩幻覺，時而感到四周綠霧彌漫，天旋地轉，時而覺得身陷火海，奇光閃耀……
在20世紀50年代，西方國家中曾掀起一股尋求致幻蘑菇的狂潮，尤其在青年中有不少人為了解脫現實生活中的種種煩惱，填補心靈上的空虛，不惜拋棄學業，丟失工作，跑到深山老林裏去尋求“魔菇”的精神刺激。為此，致幻蘑菇引起了科學家們的關注。
致幻蘑菇為什麼會有如此神聖的魔力呢？1961年，科學家們對“裸蓋菇”和“球蓋菇”的化學成分進行了分析和提純，結果發現，起致幻作用的物質是裸蓋菇素和球蓋菇素。它們都是吲哚環第4位羥基化的吲哚衍生物，其化學名稱分別為二甲4羥色胺磷酸和二甲4羥色胺，它們與麥角菌中的致幻物質二乙基麥角酰胺（LDS）以及著名的致幻劑墨斯卡靈、大麻精等化合物的分子結構類似，並且與人腦中的兩種化合物——S羥色胺和腎上腺素相似。這兩種化合物都是神經傳導介質，可以把外界獲得的信息從一個腦細胞傳導到另一個腦細胞。1977年，兩位叫做林科夫和米切爾的科學家在研究這兩種致幻物質時發現，正是這種結構上的相似性，才使這些致幻物質幹擾了腦細胞中S羥色胺和腎上腺素的正常代謝。由於這些致幻物質引起症狀與某些精神病患者的症狀相似，從而為研究精神病的病因、病理及其治療方法提供了重要啟示和科學依據。如今，世界各國對致幻蘑菇都禁止食用，因為科學實驗表明它們屬於毒品，不僅危害健康，而且還嚴重地擾亂了社會治安。
可怕的“毛毛雨”
1996年秋天，我國新疆維吾爾族自治區的南疆一帶，公路、鐵路多處被洪水衝斷，大批被困旅客隻好用飛機運送。當地數十萬軍民苦戰20多天，才使公路和鐵路恢複通車。
然而，當人們看到有關的報道時，則無一不連稱“怪事”。原來，地處塔克拉瑪幹大沙漠邊緣的南疆平原地區，年降雨量僅有50毫米，就憑這點“毛毛雨”，怎麼能衝垮鐵路和公路呢？
其實在南疆地區，類似這樣令人不可思議的“怪事”還有許多。如遇到大旱，內地人的正常反應是仰天企盼大雨，而南疆人卻對下雨顯得異常的害怕。盡管這裏的降雨量少得可憐，但各級政府卻每年都要認真組織力量防洪，甚至無雨也要照防不誤。
小小的“毛毛雨”，為何竟能在廣袤的南疆“橫行”，有關專家帶著這些疑問，對南疆的地理、氣候等情況進行了考察。了解到一係列有關這些“怪事”的趣聞。
橫貫於新疆中部的天山山脈，東西長2500千米，南北寬250－300千米，平均高度4000多米。山上冰峰林立，終年被厚達幾米甚至數十米的積雪覆蓋。所以盡管南亞地區的降雨量很小，甚至不下雨，但遇到大旱，當地的農民卻絲毫不放在心上。因為天山融化的積雪水，足夠他們灌溉農作物了。有一首《新疆好》的歌曲裏就唱到“戈壁沙灘變良田，積雪融化灌農莊”。甚至塔裏木盆地的阿克蘇等地區還大麵積種植了水稻，養殖了魚蝦，成為聞名海內外的“塞外江南”。這就是來自雄偉天山得天獨厚的恩賜。
不僅不盼下雨，當地人甚至還非常害怕下雨。因為南疆地區土地的鹽堿重，一下雨，很容易使大量的鹽堿滲出土地表層，致使農作物以及其他植物無法生長。有時一下雨，地麵上還會結出一層堅硬的鹽堿殼。這種鹽堿殼往往會卡死禾苗，造成嚴重缺苗，影響糧食產量，甚至絕收。所以，如果說內地人害怕天旱無雨農作物欠收的話，那麼南疆人就有些“聞雨色變”的味道了。
死海不死
在亞洲西部，約旦王國的邊界上，有一個麵積一千多平方公裏的內陸湖，它的名字叫做死海。
為什麼叫這麼個不吉祥的名字呢？原來，在這個內陸湖裏，幾乎沒有什麼生物能夠生存，沿岸草木也很稀少，一片死氣沉沉的景象，所以大家就把它叫死海了。
但是，死海裏的水並不象別的江河湖海那樣容易吞噬生命，淹死人畜。據說，在一千九百多年前，古羅馬帝國的軍隊進攻耶路撒冷的時候，軍隊的統帥狄杜要處死幾個俘虜，他讓人把這些俘虜捆起來，投到死海裏，想把他們淹死。不料，這些俘虜並沒有沉到水裏，一陣風浪，又把他們送回岸邊來了。統帥命令把他們再投進湖裏，過一會兒又都漂了回來。這位羅馬統帥以為他們有神靈保佑，隻好把這幾個俘虜放了。
不管這個傳說是否真實，死海倒的確是淹不死人的，即使不會遊泳的人，也會漂浮在水麵上，甚至還能讀書看報呢！
死海為什麼有這些奇異之處呢？關鍵在於死海的水裏含有大量的食鹽。據測定，死海的含鹽量高達25％，是一般海水中食鹽含量（約為35％）的七倍！這樣高的食鹽含量是不利於生物生長的，所以這個內陸湖成了死海；這樣高的含鹽量，使湖水的比重很大、超過了人體的比重，因此一人在湖水裏不會下沉，不會遊泳也能漂浮在水麵上。
神奇的樹皮
17～18世紀，美國和歐洲一些國家瘧疾流行。因為沒有找到特效藥，致使不少人喪命。那時的瘧疾就像現在的癌症一樣令人可怕。
可是，生活在另外半個地球上的南美印第安人，卻有很靈的辦法對付瘧疾。他們用一種樹皮煮水喝下去，常常是藥到病除。這種樹被稱作是拯救人們的“生命樹”。印第安人訂有一條禁規：誰也不準向外泄露這個秘密，否則就把他當眾砍死。
那個時候，美洲大陸已在開發，去美洲創業謀生的人日益增多。相傳有一位西班牙伯爵帶著他的夫人也去了南美洲，不幸夫人染上了瘧疾，在她生命垂危之際，有位叫珠瑪的印第安姑娘給她送來了樹皮湯。伯爵夫人喝了以後，不久病就痊愈了。從此她們結下了深厚的情誼。伯爵夫人回國前，珠瑪把這個秘密偷偷地告訴了她。她極小心地把這種樹皮帶回了西班牙。後來，這個秘密逐漸傳開了，那時凡是去南美洲的人都把這種樹皮當作珍寶帶回歐洲。
漸漸地，這種神奇的樹皮引起了科學家的重視。19世紀初，瑞典化學家納尤斯最先對這種樹皮進行研究，發現這種樹根、莖和皮之所以能治療瘧疾，是因為含有一種叫喹啉的化學物質。不久，植物學家們根據植物的分類學，把這種樹稱為“雞納樹”。化學家們發現，在雞納樹的根、枝、幹及皮內含有25種以上的堿。1820年，有兩位化學家從雞納樹皮內取得了兩種最重要的堿，即辛可寧堿和金雞納堿，它們都是類似於喹琳的化合物。
19世紀的美國，不論是在工業生產還是在科學技術方麵，都處於世界領先地位。鑒於美國沒有雞納樹，而瘧疾仍時有發生，因而美國皇家學院希望能夠用人工方法製取治瘧藥。最先進行這種嚐試的是著名化學家霍夫曼。霍夫曼是德國人，當時，被美政府邀請到美國皇家學院任教。
1856年，他讓助手柏琴從苯胺出發合成能治療瘧疾的金雞納堿，但沒有成功。
後來，化學家才知道，合成像金雞納堿這些喹啉類化合物是相當艱難的。直到1944年，武德華得與多靈兩人，經過8步反應，才完成了金雞納堿的全部合成工作。
金雞納堿對於像當年在美國流行的那些惡性瘧疾的瘧原蟲具有迅速殺滅的效能，但是對於人類普通的瘧疾，隻有抑製作用而無殺滅效能。因此，在50年代，蘇聯化學家們又研究出一些新的抗瘧藥，如撲瘧喹啉、氯喹啉等。這樣，人類便能在工廠裏“種植”這種神奇的樹木了。
神秘的可口可樂
提起“可口可樂”，可說是無人不曉。但你是否知道它是由誰發明的嗎？它的配方又怎樣呢？
100多年以前，美國有個叫約翰·斯蒂斯·彭伯頓的人，他是一家製藥公司的老板。他有個癖好，喜歡在實驗室裏擺弄蒸餾器和各種藥水，總想創造出一種有提神、解乏、治頭痛功效的藥用糖漿。1886年5月的一天，彭伯頓和往常一樣，一早就鑽進了實驗室，他在總結過去經驗的基礎上重新設計了配方。先將幾種能提神、止渴、清心的藥劑糖漿混在一起，放入一個大容器中，並加了一些從可樂果、古柯葉和一種從南美洲植物中提取的藥劑糖漿，又放了少許咖啡因、糖、磷酸，攪拌混合後發現混合劑呈現出誘人的墨綠色。一嚐味道還相當好，這就是最早配成的“可口可樂”飲料。
現在，可口可樂已成為世界上最流行的飲料之一，全世界每天要喝掉幾億瓶可口可樂。然而，可口可樂的配方卻是保密的，被珍藏在美國銀行的保險箱裏，世界上知道這一秘方的人不超過10個。其實，可口可樂中99％以上的配料是公開的：糖、碳酸水、磷酸、咖啡因、焦糖，以及少量從古柯葉和可樂果中提取的物質。它基本上是幾種物質的混合物，也許包含了很複雜的化學反應。神秘的配料“7x號貨物”在可口可樂的含量不到1％，但為了分析這個神秘的“7x”，許多化學家和競爭者運用了最先進的化學分析儀器，花費了80多年的時間，也沒有得出確切的結論，迄今仍是一個不解之謎。
明察秋毫
交通法規規定：駕駛員酒後不準駕車。因為人飲酒後容易出現神誌不清、判斷力減弱等現象。如果司機喝得醉酗酗地駕駛車輛，很容易發生車毀人亡的事故。為此，交通管理部門研製出一種能快速、準確測定司機是否酒後駕車的檢測器，這就是酒精分析器。
酒的主要成分是乙醇（酒精）。乙醇有一個重要的特性，就是容易與氧發生反應。酒精分析器內含有一種叫三氧化鉻的物質。檢測時，將分析器貼近司機嘴巴，讓司機呼出的氣體進入分析器。如果司機確實飲過酒，他呼出的氣體中一定含有乙醇蒸氣。分析器內的三氧化鉻遇到乙醇後，便由原先的橙紅色變成墨綠色。隨著顏色的變化，分析器內會發出一陣蜂鳴聲，表示已“捕捉”到了乙醇。警察根據酒精分析器發出的聲音，便可判斷出司機是否酒後駕車。
“點”汞成金
黃金是一種昂貴的金屬，更是財富的象征。因此，提煉黃金一直是人們夢寐以求的事情，“點”汞成金更是古往今來人們的追求。曾經有多少人幻想用朱砂（汞的氧化物）或汞之類的廉價金屬為原料，通過煉金藥的催化作用，使汞轉變為珍貴的黃金。
我們知道，汞和金是兩種原子結構不同的元素，用化學方法是根本不可能改變原子核結構的，因此，企圖通過煉金藥使汞變成黃金的夢想是注定不能實現的。
可是，日本傳來了令人驚奇的消息，有位科學家實現了“點”汞成金的夢想。他用γ射線對準厚12厘米、半徑50厘米、重1340千克的水銀整整照射了70天，然後經過6天的自然冷卻，終於獲得了744克黃金。
γ射線為什麼會使汞變成金呢？原來，當γ射線射到某種元素的原子核時，這個原子核就可能失去一個質子，變成元素序號少一個的新元素。而汞的元素序號是80，金的元素序號是79，因此，汞在γ射線的照射下會轉變為金。它的製取過程是放射化學研究的內容，但是，“點”汞確實成了金，γ射線就是當之無愧的“煉金藥”。
泥巴變石頭
十多年來，我國化學家征服了葛洲壩的岩石裂縫、龍羊峽的裂縫以及二灘水電站的岩石裂縫。這是怎麼回事呢？
就拿已截流發電的黃河上遊的龍羊峽水電站來說吧，那裏地質結構比較複雜，岩石破裂地帶較多，大壩左臂山嶽有一條麵臨庫區的岩石破損帶，長達1000多米，深有100多米。在這條破損帶中，布滿許多大大小小的裂縫，大的粗如手指，小的細如發絲，所有裂縫內都被泥沙或泥漿充填著。試想，對這樣的岩層若不進行加固處理，將來大壩上遊100多米深的水不斷地壓滲進去，天長日久，就有岩石塌陷、大壩崩裂的危險，後果不堪設想。
怎樣解決？用粘合劑！不過這種粘合劑除了需要有一定的粘結強度外，更主要的是要有極強的滲透性和良好的伸縮性。如果滲透性差，那些細如頭發，甚至比頭發還細的微型裂縫就不能被膠液充填，這就等於留下一個個隱患，放過了一個個“定時炸彈”。之所以需要良好的伸縮性，是因為岩石是熱脹冷縮的，而裂縫則相反，它們的寬度是熱窄冷寬。要粘結這些裂縫是相當困難的。因為像頭發絲那樣細的裂縫，不說是粘糊糊的粘合劑了，就是水也難滲透進去呀！可是，化學家們卻有辦法。幾年前，這道技術難關被中國科學院廣州化學研究所的研究員葉作舟等攻克了。他們將一種特殊的粘合劑澆灌進去，所以碎石細沙都牢牢地粘在一起，比石頭還硬，用鐵錘砸也砸不碎。不僅頭發絲細的隙縫被膠液滲進去了，就是隻有頭發絲百分之一細的“超微裂紋”也都沒有漏網。
“太空芭蕉扇”
你大概看見過流星吧，在滿天星鬥的夜晚，它拖著長長的火光，從天上飛流而下……由此，你可能會想到，一個高速飛行的物體與空氣劇烈摩擦所放出的熱量是相當大的，而洲際導彈、返地衛星和航天飛機等再入大氣層時，肯定也會發生類似的現象。那麼，它們為什麼沒有被燒成灰燼？莫非它們身上帶有“芭蕉扇”把“火焰山”的烈火扇滅了不成？
這個問題提得很有道理。
我們知道，射程一萬多公裏的洲際導彈並不是像普通炮彈那樣在大氣層中飛行，而是先依靠火箭的強大推力迅速地衝出大氣層，然後在高空拐彎，利用它的飛行慣性再入大氣層後，一直朝目標飛去。有些衛星，例如科學探測衛星、偵察衛星等，在空間完成預定任務後，它們的返回艙要重新返回地麵，因此叫返回式衛星或近地衛星。當洲際導彈的彈頭或返地衛星的返回艙重新進入（又稱再入）稠密的大氣層時，由於以幾倍乃至十幾倍聲速的速度俯衝下來，所以它們的動能非常大，1000克質量所產生的動能高達28×106焦耳。這些能量轉化成熱，足以把30公斤的鋼加熱到沸騰。動能這樣大的物體也必然會同流星一樣，同大氣發生劇烈的撞擊和摩擦，在它們前頭產生一個高達100多個大氣壓力以上的衝擊波，並將波前的大氣加熱到七八千℃。在這樣高的溫度下，任何金屬都會立即氣化。
據理論計算和實驗表明：衛星、導彈等再入大氣層時，其頭部迎風麵的熱量約占總熱量的98％，流到後身的熱量隻有2％左右。因此，要使它們安然無恙，關鍵是要解決它們頭部的耐高熱問題。
怎樣解決呢？科學家們對高溫金屬和陶瓷等試驗之後，認為走單一材料的路，都沒有辦法克服高溫和脆裂這兩道難關，唯一的出路是找複合材料。
提起複合材料，也許有人感到陌生。其實，我們日常接觸到的三合板、鋼筋水泥等都是複合材料。兩種性質截然不同的物質緊密地粘合在一起，各自發揮自己的長處，於是就得到了比它們單獨使用時性能更加優異的新材料。
50年代初，美、英等國首先開發出第一代複合材料——玻璃鋼，即用像棉花那樣細軟的玻璃纖維浸沾上像膠水一樣的環氧樹脂加熱固化製成的。其突出的優點是強度高、重量輕、耐酸堿。但是，它的主要缺點是不耐高溫。
1960年，有兩個澳大利亞的化學家：一個叫布洛克，另一個叫泰爾，把瀝青加熱時，發現在熔化的瀝青中竟然出現了許多球狀的液態晶體。在液晶中，瀝青的分子排列得十分整齊；而在球晶外麵，瀝青的分子是雜亂無章的。他們的發現起初沒有被人們注意，到了1970年才引起美國聯合碳化物公司的重視。這家公司的專家把瀝青經過精製以後，將瀝青球晶進行聚合，做成瀝青纖維。再將這種纖維在絕氧條件下進行高溫碳化，得到瀝青碳纖維。與此同時，英國皇家航空研究所等，用人造絲（尼龍）、腈綸（人造羊毛，現在不少人喜歡用它織毛衣）等，用高溫碳化方法也獲得類似的纖維。因為這類纖維分子中的骨架全是碳，故得名為“碳纖維”。其中，瀝青碳纖維性能最好。如果說，用200公斤的力就可以使腈綸和人造絲碳纖維變形的話，那麼要用600公斤的力才能使瀝青碳纖維變形。這種高強度、高模量（不易變形）的瀝青碳纖維，同有機樹脂複合經加壓和燒結之後所形成的碳／碳複合材料，比起玻璃鋼當然要好得多，因而特別適合做遠程導彈和近地衛星前沿的頭帽。它有兩大優點：
第一，不僅能耐高溫，而且比重更小。對洲際導彈來說，這意味著每減少1公斤重量，則增加300公裏射程；對宇宙飛船和航天飛機來說，每減輕1公斤自重，則可減少200多公斤的推力，大大節省火箭材料。
第二，瀝青碳纖維複合材料在超高溫和高氣流的衝擊下不可能一點不燒蝕，但是，因為它強度高，彼此結合非常牢固，所以燒蝕速度很慢，並且在燃燒後結成一層非常堅固而疏鬆的“海綿體”。這層隻有兩三厘米厚的海綿體，既可防止進一步燒蝕，又可起隔熱作用，使內部的設備儀器安然無恙。
不怕火燒的布
相傳，在中世紀有個法蘭克王國，常常受到強鄰——拉西德王國的欺侮。一天，拉西德酋長派了兩個代表到法蘭克王國去，要法蘭克王國的查理曼大帝交出一大片城市。
拉西德的代表們神氣十足、不可一世地來到查理曼大帝那裏，狼吞虎咽般吃著桌上的佳肴美酒。他們喝得酩酊大醉，把菜撒了一桌，弄髒了潔白的桌布。
查理曼大帝叫侍從們把菜盆拿走，把那塊髒桌布往火裏一扔。燒了一會兒，侍從們從火裏又把那塊桌布拿出來了，說也奇怪，那塊桌布不僅沒燒壞，而且變得既潔白又幹淨了。
拉西德的代表們見了嚇了一跳，以為查理曼大帝有什麼魔法。在談判時，他們哪裏還敢要地、要城市，隻是喏喏連聲，簽訂了互不侵犯條約，跑回去了。
其實，查理曼大帝並沒有什麼了不起的魔法，隻不過那塊桌布是用石棉做的！
石棉，長得與棉花一樣，不過纖維更粗些、短些，沒有棉花那麼結實。按照化學成分來說，石棉與棉花大不相同，石棉是礦石——鎂、鐵、鈣的矽酸鹽。
矽酸鹽一般都是能耐高溫的，不怕火燒。煉鐵工人、煉鋼工人、消防隊員常常穿著石棉衣服。乍看去，石棉衣服很象是白帆布，但是，棉花在400℃以上就會變焦、發黑，而石棉在1000℃也能耐得住。工業上，常常用石棉來製造許多耐火材料。
無形的巨手
眾所知，通信衛星是人類的“順風耳”和“千裏眼”。衛星通信比普通的無線電通信優越得多。
然而，發射通信衛星是一件非常複雜的事。首先要使衛星進入“同步軌道”，衛星在這個圓形軌道上以每秒374公裏的速度飛行，繞地球一周為23小時56分4秒，與地球自轉的速度和方向完全相同。因而，從地麵看上去，它是靜止不動的，所以又有人叫它為“同步衛星”或“靜止衛星”。
現在，發射通信衛星有兩種方法：一種是用火箭發射，例如美國曾用“大力神”火箭，英國、法國等用“阿裏安娜”火箭，我國則用“長征3號”火箭。另一種是自1984年4月14日開始，美國用航天飛機在高空發射。用火箭發射，這種火箭需要三級：第一級把衛星推出大氣層；第二級將衛星送入200公裏高的低空停泊軌道。第三級把衛星送入700～800公裏高的大橢圓轉移軌道。然後再過渡到同步軌道上去。
從大橢圓轉移軌道能否順利過渡到同步軌道上去，這是發射通信衛星的最大難關。因為大橢圓轉移軌道的平麵和同步軌道並不重合，而是有個夾角，其近地點和遠地點雖然都與赤道平麵相交，但是，隻有遠地點的高度才是同步軌道的高度。因此，要實現順利地過渡，首先必須調整好衛星的姿態，使衛星的飛行軸向與入射方向完全一致。然後，在地麵上的遙測人員準確計算好點火時機，通過無線電把點火指令輸入星內計算機中。一旦接到指揮部的“點火”命令，衛星上的火箭就立刻點火，把衛星“托舉”到同步軌道上去。否則，衛星就無法進入同步軌道，隻能繼續在大橢圓軌道上長期徘徊，直至隕落，或者像一匹脫韁的野馬，逝入冥冥太空。還有，通信衛星進入同步軌道以後，也絕非太平無事。它受太陽和月亮的引力作用，以及太陽風（從太陽發出的流向地球的、時速為160萬公裏的塵埃流）的影響，會發生上下漂移；同時，它受地球自轉方向的影響會發生左右漂移，它受上麵兩種合力的影響在空中又會作“8”字形的漂移。因此，要使通信衛星保持靜止不動，就必須對它進行姿態和位移的控製。
這種控製技術最早是采用鈦合金做的高壓氮氣瓶，使用時啟動閥門，噴出高速氣流，借助氣流產生的反作用力進行調整。但是，由於這種控製技術容量小、壽命短、準確性差，所以很快就被淘汰了。從60年代開始，美、蘇等國的化學家研究了成千上萬個化學物質的分解過程，最後發現肼（N2H4）在重金屬銥的催化作用下，能迅速分解成氮氣和氫氣，從而製造出一種新型的“肼分解姿態控製發動機”。它與高壓氮氣瓶相比有三大優點：
一、容量大、效率高。肼在常溫高壓下是液態化合物，但一旦分解可產生2200多倍於原體積的高速氣流。這樣，它單位體積的做功率比高壓氮氣瓶高得多，因而對完成同量的姿控任務來說，肼分解姿控發動機就可微型化、輕量化。
二、控製自如。顯然，這種發動機的推力大小是由流入催化劑床層的肼的多少決定的，所以控製了肼的流量就控製了它的推力，多則幾十公斤，少則幾公斤乃至幾十克，它都可噴發自如。
三、機動靈活。由於肼在銥的作用下分解速度極快，從液態轉變成氣態的時間隻需005～01秒，所以發動機每次做功時間長短皆可隨意操縱。它既可進行幾千次的冷起動（兩次起動之間相隔很長，每次起動催化劑都是“冷”的），又可進行十幾萬次以至幾十萬次的熱能動（連續起動）。
這樣，隻要通信衛星在上、下、左、右和前、後六個方向裝上這種姿態控製發動機，就可紋絲不動地“站”在天上。自從1969年7月美國“阿波羅”登月飛船使用這種姿態控製發動機以來，現在發射通信衛星的國家都采用這種技術。歐洲航天局定於1989年發射的“奧林匹克”號通信衛星，也用這種技術進行姿態控製。
現在，肼分解姿態控製發動機不僅用於通信衛星的發射和定點，而且還用於回收衛星業務。1983年6月，美國“挑戰者號”航天飛機為聯邦德國發射了“斯帕斯—01”號試驗通信衛星，但在進入同步軌道之前出了故障，末級火箭雖然脫離了星體，而遠地點發動機仍然連在星體上。另外，其遠地點為1200公裏，近地點為269公裏，傾角為282°。在通常情況下這顆衛星就報廢了，但聯邦德國方麵經過再三考慮，還是希望美國能利用航天飛機將這顆價值7000多萬美元的的衛星收回。兩個月之後，美國航天飛機再次升空，利用星體上的肼分解姿態控製發動機在衛星到達遠地點時，讓連在星體上的遠地點發動機點火，使衛星向著降低軌道的方向飛行，使衛星軌道逐漸改變成高度為300公裏的圓形軌道。最後，這顆失散的衛星終於被回收了。美國利用這類技術於1984年2月還為印度尼西亞回收了“帕拉帕乃～2號”實驗通信衛星。
值得自豪的是，我國化學家和航天專家也已掌握了這種高難度技術，並成功地用於我國1984年4月8日發射的實驗通信衛星和1986年2月1日發射的實用通信衛星。中央電視台的節目通過它可傳遍祖國各地。
“太空水”
人類自從1957年10月4日（蘇聯成功地發射第一顆人造衛星）進入太空時代以來，現在已有190多人乘坐宇宙飛船，在太空軌道站，或在航天飛機上，共逗留了7萬多個小時。其中，在天上連續生活時間最長的是蘇聯宇航員羅曼年科，他從1987年2月6日至12月29日，在“和平”號太空站生活了10個多月（326天）。美國宇航員邁克爾·柯林斯等12人乘“阿波羅”飛船登上了月球並安全返回。
人們一定會問：這些巡天攬月的英雄們不需要喝水嗎？他們喝的是“天上水”，還是從地麵上帶去的水？都不是，他們喝的是特殊的水——“化學水”。
科學家們怎麼想到製造“化學水”？這與美蘇兩大國在50年代末進行空間競賽有關。當時，蘇聯發射衛星的消息傳到美國，美國輿論大嘩，因為他們在“原子時代”（反應堆、原子彈和氫彈等）一直領先，可萬萬沒有想到在開辟“空間時代”方麵卻落在蘇聯後頭。美國總統肯尼迪對此也深感遺憾，於1961年5月25日在國會上斷然決定製造阿波羅登月飛船，爭取在10年內搶先登上月球。
這就遇到一個問題：飛船內部所用的電能從何而來？宇航員所需要的水怎樣解決呢？當時有人建議帶蓄電池或高效的銀鋅幹電池；在飛船上放個水箱，從地球上帶水上去。可是這樣一來，飛船的重量太大了，顯然這不是上策。至此，化學家們自然想起了氫氧燃料電池。
關於氫氧燃料電池的原理，早在100多年前就有人提出來了，可是，由於“生不逢時”，沒有派上什麼用場。如今卻時來運轉，有幸“補天”了。
這種航天用的氫氧燃料電池主要由燃料電極（陽極）、氧化劑電極（陰極）、電解質等組成。燃料是氫氣，氧氣是氧化劑。兩個電極之間是浸透氫氧化鉀溶液的石棉隔膜，隔膜靠陽極的一側有一層含有金屬鉑的催化劑。電子從陽極上的氫中逸出流向氧；陰極上的氧得到電子後生成氫氧根，並使陰極帶正電。然後，氫氧根通過電解質擴散到陽極，在催化劑的作用下與氫結合生成水，並且放出電子，使陽極帶負電。當在兩個電極之間接上負載時，電子從負極流向正極，從而產生電流。這樣，隻要對電池係統維持一定的溫度、一定的電解質濃度、不斷地供給燃料和氧化劑，並且不讓反應產物——水在電池內部瀦留，那麼就可從電池中源源不斷地輸出電能。同時，從電池中排出來的水經過淨化以後就可供宇航員飲用。
為了滿足宇宙飛船的實際需要，需將幾十個這樣的單電池串連起來組成一個電池組。然後，再將幾個電池組並聯起來為飛船供電。
自從1969年美國的“阿波羅11號”飛船采用這種既可發電又可供水的新型化學電池之後，美國的“天空實驗室”、“哥倫比亞號”航天飛機，蘇聯的“禮炮6號”軌道站等均采用這種先進技術。
秦始皇陵揭秘
秦始皇，名嬴政，是中國曆史上第一個中央集權製國家——秦王朝的最高統治者，也是中國封建社會的第一個皇帝。從公元前230年—公元前221年，前後曆時十載，秦始皇用武力先後消滅了東方的齊、楚、燕、韓、趙、魏六國，結束了自夏商以來諸侯割據的分裂局麵，完成了統一大業。秦始皇還遣蒙括率大軍30萬北擊匈奴並修築舉世聞名的萬裏長城，統一了文字、貨幣、度量衡和道路，其文功武治煊赫一時並永載史冊。
秦始皇在世時，征調全國的人力和物力，進行了兩項浩大的工程，一是萬裏長城，二是秦始皇陵。作為統治階級的最高代表人物，秦始皇把死後安葬的陵園視為皇權和榮譽的象征。從13歲即位起，他就開始著手修建陵園，前後曆時38年（比著名的埃及胡夫金字塔的修建時間還要長），征集的勞役最多時達70萬人，其工程之浩大、占地之廣闊、珍藏之豐富，堪稱世界陵園之最。秦始皇兵馬俑，僅僅是秦始皇陵眾多陪葬墓中的一個，雖曾經遭到戰火的毀壞，但它的發現還是令全世界為之震驚，為之讚歎不已，被譽為“世界第八大奇跡”。大凡到中國來的外國友人，位於西安東郊的秦始皇兵馬俑博物館是他們必往的，他們一定要前去領略中華民族古老文化的獨特魁力。史學家司馬遷所著的《史記》堪稱中華傳記體史書之最，有“無韻之離騷”的美譽。《史記·始皇本紀》對秦始皇陵作了精彩描繪：“九月，葬始皇驪山”，“穿三泉，下銅而致槨，宮觀百官奇器珍怪徒藏滿之”，“以水銀為百川江河大海，相機灌輸，上具天文，下具地理”。也就是說，秦始皇死後葬於驪山（今陝西省臨潼縣境內）。修建墓室時深掘至第三層後地下水湧出，秦人采用銅鑄之法堵住地下水後再將棺槨放入。地宮之中遍布奇珍異寶，並用機械方法灌入大量水銀，以象征江河大海，地宮上下還刻繪有日月星辰和地理地貌。秦始皇陵地宮之富麗壯闊由此可見一斑。
秦始皇陵距今已有2000多年，其間曆經戰亂，多遭劫掠，加之秦始皇為了避免自己死後陵墓被盜掘，修建了許許多多規模宏大的陪葬墓群（秦始皇兵馬俑隻是其中的一座），令人真假難辨。那麼秦始皇陵地宮的確切位置究竟在哪裏？地宮內部的情況究竟怎樣？大量陪葬的奇珍異寶及秦始皇本人的棺槨是否被盜掘或破壞？種種疑問一直困擾著考古界，也引起國內外各界人士的普遍關注。國內外學者對如何勘測、何時勘測秦陵，眾說紛紜，討論的核心是在不掘開陵園的前提下，如何準確地探查地宮的詳細位置。經過反複論證，最後決定利用秦始皇陵地宮內埋葬有大量水銀，應該在地表土層有所反應這一點，來進行探查。1981年，我國考古工作者對秦始皇陵中的多達125000m2的封土，利用現代痕量分析技術進行了汞含量測定，結果發現在其中大約12000m2範圍內的汞含量異常，比周圍土壤的平均汞含量高出200多倍，集中分布於秦陵內城的中央地區。這一測定結果與史料中秦陵地宮中灌有大量水銀的記載相吻合，從而進一步證實，秦始皇陵地宮的準確位置應當在秦陵地區內城的中央地帶。至此，多少年來一直困擾考古界的秦陵地宮位置之謎終於解開，而化學學科中的現代痕量分析技術對此作出了不可磨滅的巨大貢獻。這一成果堪稱化學與考古兩大學科完美結合的成功範例。
秦俑顏色蛻變的秘密
秦始皇陵位於今陝西省臨潼驪山腳下，距今已2000多年，曆經戰亂，多遭毀掠。地宮的秘密，引起了國內外學者的極大關注，對秦始皇陵園的勘查、發掘斷斷續續進行了幾十年。直到1974年在陵園東側出土了舉世聞名的秦始皇兵馬俑後，才揭開了秦文化研究的新篇章。
秦兵馬俑是秦始皇陵的組成部分，共有四坑。一號坑坑長210m，寬62m，共有武士俑、車馬6000多尊，俑士身著鎧甲，免胄或戴幘，護腿以膝縛，脛衣或跗注，手執戟、鈹矛、戈等長兵器，或者身著戰袍，腿紮行滕，足登淺屢，免胄束發，手執弓箭。坑的東西兩端各有三排武士構成“前列”和“後列”。南北兩側各有一排武士構成陣的“側翼”。陣中的士兵俑全是麵向東，使整個俑群陣具備了鋒、翼、衛的功能，反映了秦軍是一支攻擊型的部隊。它的鋒部橫列整齊，兩翼向東延伸，有六個俑包住鋒之兩端，形成“前列必方，左右之和必鉤”的形象。一旦對敵，前鋒改變隊形，左右翼彎曲如鉤地展開，形成包抄。後衛俑同前鋒俑一樣整齊，可以說是“無前無後”的配置，適應了回軍轉陣，“以前為後，以後為前”的需要（《軍誌》）。所以秦兵馬俑一號坑布陣陣表堅固，陣體雄壯，可“發於肩膺，殺人百步之外”（《孫臏兵法·勢備》）。其“強弩在前，錟戈在後”，表現了秦軍的進擊思想，執弩的前鋒在射擊之後，可隨即分開，居於兩側給主力讓路。也可和後隨的主力分開，形如犄角，夾擊敵人，隨機而變。這說明了秦軍布陣疏闊其表、隱變其內的靈活性。
秦兵馬俑二號坑的平麵呈向東的卷曲形，很像一個龐大的軍營，每個區域似是依兵種不同而安排的子營，軍營共駐紮有弩、車、步、騎四個兵種939人，馬472匹，戰車89乘。雖然缺乏出戰程序的布陣編排，卻具有布陣的組合關係。三號坑是與一、二號坑有著明顯區別的陪葬俑坑，它麵積小，形製特殊，坑內武士相向夾道式排列，與戰鬥隊形判然有別，又出有禮儀性兵器銅殳，因此有的學者把它定為軍幕，即指揮機關。有的學者則認為是立的軍社，即興師征伐，隨軍行止，祭祀而行禮儀的地方。四號坑位於二、三號坑之間，南北長96m，東西寬48m，深48m，是一個未完成的戰陣俑坑。
秦兵馬俑出土時，許多俑體表麵都有彩繪，不少還比較完整，但時隔不久，便出現顏色蛻變、彩繪脫落的現象，一時成為秦俑保護的一大難題。為了查明彩繪顏色變化的原因，文物保護科學家進行了不懈的努力，終於揭開了它的秘密。
秦俑剛出土時顏色鮮豔，但不久便發生顏色脫落和蛻化。根據實驗觀測，空氣中除CO2外，O2，N2等，對秦俑影響不大。隻是當溫度高時，顏料的穩定性有所降低。那麼什麼是秦俑顏色蛻變脫落的原因呢？紫外射線是造成彩繪顏色變化的原因之一。尤其是PbO，Pb2O3，Pb3O4等含鉛化合物，在紫外光的作用下，會變成PbO2。所以采用KH-1濾紫外光膜，可以大大延緩顏色的變化時間。而顏色的脫落主要是由於失去水分引起的，兵馬俑出土後，離開了原來潮濕的土壤環境，使天然膠層失水，發生卷曲、龜裂，造成顏色層脫落。同時水含量降低，也使顏料的色調變淡。
鈕扣失蹤之謎
傳說十九世紀中葉就發生過這樣一件事：
有一年，在俄國的彼得堡（現名列寧格勒），寒冷降臨得特別早，俄國軍隊都發下了冬裝。可是奇怪，沒有一套衣服上有扣子。一套、兩套衣服忘了釘扣子的事情是有可能的，但所有衣服都不釘扣子，這決不會是一個疏忽。俄皇知道了這件事，大發雷霆，要把負責監製服裝的大臣問罪。這位大臣向俄皇提出，讓他作一次調查。俄皇同意了。
這位大臣來到倉庫，命令拿出幾套衣服來。衣服拿來了，他打開一看，也是沒有扣子的，但是在釘扣子的地方，有許多灰色的粉末。他問下屬，這次服裝原來釘的是什麼扣子，下屬告訴他，是錫製的扣子，問題還是得不到解決。
這件事情給一位科學家知道了，這位科學家跑到愁眉苦臉的大臣那裏，對他說：包上這種灰色的粉末去見俄皇，他願意給他證明服裝原來都是有扣子的。大臣將信將疑地照著科學家的話做了，他帶著科學家膽戰心驚地去見俄皇。
俄皇聽了大臣的敘述，還是不信。這時科學家說話了，他說他願意證明大臣的話是真實的，原因在於錫製的扣子得了病，變了。俄皇要科學家做出確實的證明來，科學家要俄皇給他一點錫，俄皇給了他一隻錫盤子。於是科學家拿了這隻錫盤子，來到皇廷前的院子裏，把它擺在一條石凳上。
過了幾天，科學家再帶俄皇和那位大臣來到擺錫盤的石凳邊，科學家請俄皇把盤子拿起來，哪知道俄皇的手指碰到哪兒，哪兒就是粉末，這下子俄皇才弄明白錫鈕扣“粉身碎骨”的原因。
好好的錫怎會變成粉末狀的東西呢？原來，錫受不住低溫，一遇低溫，它的晶體結構就改變了，不再是那麼整塊整塊，而成了粉末般的東西。錫的這種變化，有人把它叫做“錫疫”。
為什麼會發生“錫疫”呢？
當你把一條錫彎曲過來時，側耳一聽，就會聽到嚓嚓的聲音，這是由於錫條裏的錫晶體，在互相摩擦的緣故。
錫有兩種晶體：在132℃以上，錫就是普通的這種白錫。然而，在132℃以下時，它會變成灰錫。灰錫與白錫完成兩樣，灰錫是粉末狀的。如果一個錫酒壺，一旦變成了灰錫，那就不再是一個酒壺了，而是一堆灰色的錫粉，看去與一堆煤灰差不多。
在溫度稍低於132℃時，這種轉變的速度是比較慢的，所以即使在冬天，錫器放在屋裏也不會變成一堆粉末。但是，溫度越低，這種轉變越快，在－48℃時，這種轉變簡直達到了最高點，一塊白錫很快就會變成一堆灰錫。
列寧格勒的冬天，氣溫很低，在那樣低的溫度下，錫當然會變成灰錫。
1912年，一支外國探險隊來到南極探險。他們所用的汽油桶都是用錫焊的，在南極的冰天雪地中，焊錫變成了粉末般的灰錫，汽油都漏光，以至使這支探險隊全隊覆沒在南極！
如果普通的錫，與已經生了“錫疫”的錫接觸，“錫疫”是會傳染的。
在博物館裏，我們可以看見有些古代遺留下來的錫器與錫質獎章表麵有許多斑點，那就是錫的“凍瘡”——灰錫。
二氧化碳與北極
二氧化碳排放量的不斷增長會使北極冰消失嗎？這一嚴重影響未來地球氣候以及人類生存環境的問題長期以來困擾著科學工作者。一部分科學家認為，21世紀大氣中二氧化碳含量的成倍增長，將使北冰洋環境溫度上升，相當於美國國土麵積的北冰洋冰層會因之全部融化，如此巨大的地球環境改變，勢必給未來世界帶來災難性影響。但也有一些氣象學家的分析表明，二氧化碳的影響未必如此嚴重。
其實，可對北極冰未來去留起直接作用的，尚遠不止二氧化碳這一個因素，諸多條件的變化究竟在今後如何影響北冰洋，科學家們正堅持不懈地進行著理論上的研究，但所得出的各種結論均有待實地觀測結果的支持。為此，美國科學基金會啟動了迄今為止規模最大的北冰洋冰層研究計劃，共彙集5個國家50餘位科學家，耗資1950萬美元，預計用1年的時間采集大量有關數據，其目的在於排除當今地球氣象預測中的一些主要不確定因素。
目前，被科學家們租用一年的加拿大海岸警衛隊“德格羅斯裏爾斯號”重型破冰船已冰封於北冰洋巨大的漂流冰塊之中，成為北冰洋表熱預測計劃執行過程中名副其實的冰上大本營。這艘破冰船停泊在阿拉斯加海岸以北大約512千米的冰層之中，1997年10月2日，它關閉了動力係統，開始執行為期一年的研究工作。同時參與行動的還有一艘護航破冰船、兩艘護衛艦、觀測飛機和探空氣球。核動力潛艇“射水魚號”也為營地提供水下支持，定期在浮冰下巡航，觀測海底情況及冰況變化。
研究小組截取30英裏範圍的洋麵，對從海底穿越冰層直到大氣的一個圓柱體範圍進行細致觀測。這一範圍包括了厚冰層、表麵融化部分、冰層斷裂、雪覆蓋等多種具有代表性的冰層現象和幾乎所有的氣候條件。以破冰船為中心擇取了一個北冰洋典型環境區域。科學家們在這一柱體範圍內安裝了上千個傳感器。水下傳感器持續監測海水溫度、鹽濃度以及不同深度的海流速度與方向。設置在冰層深孔中的傳感器會及時提供冰溫和冰層應力等方麵的變化數據。而觀測塔、探空氣球、雷達和激光設備也正穿越大氣對大氣層進行監控。盡管如此，整個研究過程仍是異常艱難，許多寶貴數據常常是在資金困難、環境惡劣、手指凍傷的情況下獲得的。
北冰洋氣象動力學方麵的實地研究，還將為氣象分析人員更好利用極地海洋衛星圖像資料提供幫助。以往科學家們在使用這些衛星觀測圖像時由於無法可靠區分雲層與冰層，因而很難正確把握氣候的變化趨勢，因為雲層與海洋冰層在氣候活動中的作用是極為不同的。根據實際地表現象對衛星圖像進行準確識別，也將是本次行動對氣象研究的一項重大貢獻。
偉大的挪威探險家和科學家弗裏奇，在1893年曾將他的“弗雷姆號”木船凍入北冰洋冰層之中進行科學考察，“德格羅斯裏爾斯號”是此後第一艘自困冰中的科研用船。北冰洋表熱預測計劃項目主任裏查德·莫裏茨稱，隻有通過觀測獲取大量準確複雜而又詳盡的數據，一些影響全球氣候的問題才有可能獲得正確答案。這項計劃將把測定結果帶入理論研究領域，並驗證其正確與否。我們都願意相信，“德格羅斯裏爾斯號”從冰海勝利返航之時，21世紀北極冰是否會全部融化等問題當有令人信服的答案。
關於真絲的遐想
俗話說：穿衣戴帽，各有所好。然而，隨著時代的發展，知識的豐富，人們正在用嶄新的眼光去審視服裝，不但追求服裝的外表美，還要求服裝更有利於人體的健康。
現在纖維的品種繁多，像天然纖維如棉、麻、絲、毛，人造纖維如人造絲、人造棉、人造毛，合成纖維如尼龍6、尼龍66、滌綸等，真是豐富多彩，琳琅滿目。
據有關資料介紹，有些纖維能引起皮膚損傷，產生皮炎。在合成纖維中，以錦綸最為嚴重，其次是腈綸、滌綸；在天然纖維中，以羊毛較重，棉纖維次之，而真絲對人的皮膚幾乎沒有影響。絲織品還以輕柔、涼爽、舒適而著稱，它不愧為纖維王國中的“女皇”。
我國是生產絲綢最早的國家，也是世界上著名的“絲綢之國”。早在四五千年以前，我國就能巧妙地生產輕薄美麗的絲綢。後來，這項發明沿著橫貫中亞、舉世聞名的“絲綢之路”傳到了西方。
棉花也好，真絲也好，都要受到自然條件的限製，其產量總是有限的，因此人們一直在尋找能生產用於紡織的纖維的其它途徑。
早在18世紀中期，人們就曾萌生過這樣一種想法：既然蠶寶寶吃桑葉能夠製成粘液吐出絲來，那麼用人工是否也能製成粘液抽出絲來呢？這一想法很有魅力，吸引著許多化學工作者為之奮鬥。
起初，人們認為粘液隻能由桑葉製得，就千方百計將桑葉溶解抽絲，結果都失敗了。後來有人對桑葉與蠶絲的化學成分進行分析，發現桑葉裏主要含有碳、氫、氧3種元素，而蠶絲裏則主要含有碳、氫、氧、氮4種元素。於是人們又想方設法在天然纖維中加入氮元素成分，以期生產出人造蠶絲來。首先，用含氮的硝酸來處理棉花，結果發明了硝酸纖維素酯。這種物質能溶解在酒精和乙醚中，並可以抽成絲，這是人類曆史上發明的第一種人造纖維。後來，又相繼發明了醋酸纖維、銅氨絲、粘膠絲……不過，它們的生產仍然要受天然纖維原料不足的影響。
到了20世紀初，為了解決糧棉爭地的矛盾，人們又另辟蹊徑，發明了合成纖維。世界上第一種合成纖維是1935年由美國杜邦公司的卡洛薩斯發明的。他模仿蠶絲的蛋白纖維的化學結構，製成了尼龍－66，開創了人類合成纖維的新紀元。1938年德國化學家也研製成功了尼龍－6。尼龍－6、尼龍－66這兩朵合成纖維之花，引來了“合成纖維大花園”的萬紫千紅。現在全世界人造纖維、合成纖維與天然纖維的產量之比已達到3：1，而且人造纖維和合成纖維的品種多得讓人眼花繚亂。
盡管人們能生產出這麼多人造纖維、合成纖維，但從選擇服裝麵料的角度看，現在所有的人造纖維、合成纖維都難以與蠶絲媲美。不過，至今人工還合成不出真蠶絲，究其原因，主要有兩個關鍵的謎尚未解開。
一是迄今沒有完全弄清楚蠶絲的結構。現在已經知道蠶絲是一種蛋白質纖維，是由春蠶分泌的絹絲液凝固而成的，生絲由“絲素”和“絲膠”兩部分組成。絲素是纖維蛋白，由12種以上的氨基酸組成；絲膠主要由5種氨基酸組成。纖維蛋白靠絲膠粘合在一起。絲膠為球蛋白，除含有氨基酸外，還含有蠟、膠質、色素等。然而，蠶絲中各種氨基酸的組成和含量並不固定，隨著蠶的品種、性別、生長季節和環境不同會有很大差別。這種複雜情況給蠶絲蛋白的深層次結構研究帶來了很大困難。因此，人們對各種氨基酸如何排列組合成絲素纖維蛋白和絲膠球蛋白，以及這些蛋白二級、三級結構等的情況都不清楚。
二是對蠶寶寶吃掉桑葉，利用絲腺分泌出絲液的複雜生物化學過程，知之甚少。我們知道，蠶是變態昆蟲。這種昆蟲為什麼能將所吃的桑葉纖維素等分解掉又重新組合成各種氨基酸，並由氨基酸再組合出纖維蛋白和球蛋白；其中大量的氮元素是從哪裏獲得的；氨基酸的合成過程為什麼在常溫、常壓下就能完成，這其中究竟有哪些奧秘，誰也說不清。
最近有的化學家別開生麵，不走化學合成的路子，設想利用含有蜘蛛遺傳基因的菌生產蜘蛛絲，從新的角度燃起人工生產蛛絲、蠶絲新的希望之火。這種新的構想能否到達成功的彼岸，人們正拭目以待。
消除“白色汙染”
1994年，美國農業部在本年度的研究計劃中把研製可降解地膜列入第一號任務。由此可以看出，治理“白色汙染”的確是一個國際性的大難題。然而北京膜科所的專家們研製開發的植物纖維膜，則有可能解決這一難題。最近，經我國權威專家評定，認為這一成果是一項世界性的新進展。他們一致呼籲有關方麵盡快組織商業化生產，以廣泛推廣使用。
塑料薄膜作為包裝材料已經廣泛用於各種食品、生活及文化用品等方麵，也大量用於農業大棚和地膜覆蓋材料。這主要是因為塑料膜具有強度較高、輕盈、透光、能防水、不透氣並且價格低廉等一係列優點。然而，人們始料不及的事情發生了，這種被稱為“白色革命”的塑料製品，又轉化成“白色汙染”。廢棄的塑料在自然條件下要經過幾百年才能降解回歸自然，因而使大量使用過的廢棄塑料膜阻礙作物吸收水分與根係生長，導致土壤劣化，嚴重時可使收成減產30％，還常被牛羊等家畜誤食，造成死亡。治理“白色汙染”也就成了一個國際性大難題，國內外眾多機構和專家學者為此開展了大規模的研究開發工作。但迄今所提出的多種可降解塑料膜一直沒能形成有推廣價值的製品。例如，美國開發的以塑料為主的澱粉膜（澱粉含量為15％－50％），被稱為“崩裂膜”，他們自己也不用。還有一種在光作用下能夠降解的塑料膜，也具有明顯的不足。比如，把它作為地膜用在棉花地裏，棉花長起來以後紫外光透不過，基本上不能分解。而且一旦分解，則成為碎片，無法回收，進入土壤失去光照條件，情況更遭。
北京膜科所的專家們所研製的植物纖維膜，經實驗檢測證明，埋入濕土在一周之內就有5％降解，經過8周有749％降解。不管是埋在地下還是留在地上的部分都可以達到100％的生物降解，並且它的降解產物還具有增加土壤有機質和微生物含量的作用，能促進作物生長，有利於保護生態環境。對其降解機理的深入研究表明，在華北地區土壤中存在的許多菌種（包括真菌類及細菌的多個菌屬）都能分解這種植物纖維膜。這種可降解性是目前已知的其他各種類型的地膜所不具備的。有關專家對此新型植物纖維膜，曾於1993年和1996年進行農田試驗，證明：纖維地膜在不同地區、不同作物上的試驗都比露地種植有明顯的增產效果，有的增產效果要好於聚乙烯地膜。研究表明，這種較好的增產效果，與植物纖維膜具有較好的透氣性，能在作物生長過程中形成優於聚乙烯膜的水、肥、氣、熱（光）綜合效應的生態小環境密切相關。
植物纖維膜有較多的可透過氣體的微細孔隙，即使經過改性和表層塗布仍然保持一定的透氣率，覆蓋膜保持一定的透氣率。對作物生長是有利的。試驗結果還說明，覆蓋聚乙烯塑料膜與覆蓋植物纖維膜的地溫升降也有不同，前者增溫快，降溫也快；後者增溫稍慢，但是散熱也慢，在5月中旬能較前者夜間地溫高出1℃多。這種溫度變化情況更有利於作物的生長發育。此外，由於植物纖維膜的通氣狀況明顯好於聚乙烯膜，為肥料的轉化和養分的釋放創造了較好的條件，使肥料的轉化率提高，從而提高了對作物的有效養分。
尤其令我國農業專家們興奮的是，具有一定透氣性的植物纖維膜更能促進作物增產，這就為在植物纖維膜基礎上開發出更為完善的膜指出了方向。據了解，目前該植物纖維膜尚有不盡人意之處，今後需要進一步研究改進。主要表現在它的撕裂強度較低和收縮率較大，成本也較高。但是專家們認為，較易撕裂也不全是壞事。例如，在棉花地使用覆膜時，在一個半月之後就應該撕開，否則將會減產。該植物纖維膜恰巧具有適時撕裂的特性，正適合種植棉花的需要。關於成本問題，據介紹該膜的起始原料易得，取自草本植物，非常有利於在大規模商業化時降低成本。在成本尚未降低之前，可作為膜中的精品用於附加值高的作物，例如草莓和煙草等。
臭氧層空洞究竟是怎樣形成的
1985年英國南極科學考察隊報告，南極洲上空臭氧層出現明顯的季節性變薄現象，特別是在每年9月～11月期間，臭氧會急劇減少，形成較大的空洞。後來又有人報告，北半球臭氧層也在變薄。臭氧層為什麼會變薄？變薄後對人類有什麼危害？這些問題，引起了世界各國的普遍關注。
人所共知，在地球表麵上空10000米～50000米的空間，含有稀薄的臭氧，這就是臭氧層。臭氧實際上隻是同溫層的一種痕量成分，在其最大濃度時，也隻占空氣成分的百萬分之幾。如果把臭氧分離出來鋪在地球表麵，它的厚度大約也隻有3厘米。