趣味化学史
课程开发负责人 课程目标 参编老师 开设年段 高一 本着遵循学生认知的客观规律，针对高中生对生活中化学现象认识的特点，培养学生科学探究的精神和用科学的方法解决生活中的一些科学现象。培养学生对高中化学的兴趣，为学生在高二阶段的选科作提供参考依据。 第一章 第1课 贝采利乌斯的“恶作剧” 第2课 稀有气体的发现 第3课 光谱的应用 第4 课 碘的发现 第5课 碲和硒的发现 第三章 第6课 从草木灰中发现钾 第 7课 元素周期表的故事 第 8课 布朗运动的来历 第9课 放射现象的发现 第四章 第10课 原子模型是怎样提出来的 第11课 苯环的结构 第12课 半导体的基础知识 第13课 半导体工业的原料——锗 第14课 材料科学——记忆Ni-Ti合金 第五章 课 程 内 容 第六章 第15课 合成氨的诞生 第16课 笑气的得名 第17课 关于氯化钠的电离 第18课 哑泉的秘密 第19课 “生命力”论的破灭 第20课 放在手中便熔化的金属——镓 第21课 古德意与橡胶 第七章 第22课 电木的来历 第23课 氦-3的超流体 第24课 检验石材放射性的高手 第八章 第25课 新型螯合剂 第26课 微晶玻璃 第27课 质子膜燃料电池 第28课 新型磁性蓄冷材料 第29课 光化学烟雾 第九章 第30课 阿伏加德罗和分子学说 第31课 侯氏联合制碱法 第32课 C60 第十章 第33课 玻璃“家族” 第二章 第34课 用焰色反应鉴定黄金的纯度 第35课 水 华 课程实施 １．将化学史知识以趣味故事的形式与现阶段的学生已有知识联系起来，在多个教师的合作前提下下编写教材。 2. 注重学以致用，培养学生理论联系实际的能力和积极向上的学习的兴趣。 l．将本课程纳入课程计划，供学生自主选择。每周1课时，一学期共18课时，考核合格可得到2课程评价 个学分。 2．本课程主要由化学教研组负责实施，并配备了一名化学教师。教师认真备课、上课，确保达成预期的课程目标。 第1课 贝采利乌斯的“恶作剧”
一天，被誉为瑞典化学泰斗的贝采利乌斯神采奕奕地站在讲台前，向新人学的大学生们介绍实验观察的重要性。
“同学们，化学是一门以实验为基础的学科。没有卓越的实验观察力，就无法研究化学。有些同学想当化学家，却又不愿意在这方面下功夫，„„”
“老师，观察实验难道比走钢丝还难吗？”一个学生有点不服气，打断了他还不太熟悉的贝采和乌斯教授的讲话，“您可以考一考我们，看看我们将来配不配当一名化学家。” 教授沉思了一下。答应了这个要求。他把一只只盛有溶液的试剂瓶发给在座的学生，然后说道。
贝采利乌斯
“我这里的一瓶溶液和大家面前放的那瓶完全一样．都是几经煮沸的无毒溶液。一会儿，我要求大家模仿我所用的方法来鉴别一下，这是一种什么样的溶液。”
说完，教授把手指伸进试剂瓶的溶液里，然后将手指拿出来并用舌头舔了一下。通过教授的神态，大家猜想这溶液或是甜的，或是咸的，至少是没有什么味道的。
随着教授一声令下，“考试”开始了。为了能最先报出鉴定结果以证实自己的实验能力，学生们争先恐后地把手指伸进试剂瓶里，并迫不及待地尝了一下。
“啊！怎么这么苦”“苦死了！苦死了！”尝了溶液的味道后，学生们个个哭丧着脸大声地埋怨着。一个学生甚至有点恼火了：“老师，尝了这么苦的溶液。您为什么装得若无其事呢？”
“我真的尝了吗？”贝采利乌斯边笑边向他的学生们问道。
咦！明明看着教授把手指放到了舌头上。怎么能说没尝呢？大家一时摸不着头脑。 聪明的读者，你知道贝采利乌斯的“恶作剧”是怎么“演”的吗？ 第2课 稀有气体的发现 第三位小数的疑问
英国剑桥大学教授雷利对气体的密度特别感兴趣，从1882年开始陆续测定起各种气体的密度来。他做事历来十分严谨、一丝不苟，因此在测定每种气体的密度时，总是通过不同的途径取得这种气体，并对其密度反复测量，以尽量减少误差。
气体的密度一个个测了出来。但在测定氮气密度时，他却遇到了一件令人费解的事。 他把空气通过烧得通红的装满铜屑的管子除去氧气，然后又通过一只只“化学搜捕器”除去二氧化碳和水蒸气，最后得到了氮气。然后在00C、1大气压的条件下，一次又一次地测量所得氮气的密度，其结果皆为1.2572克／升。
像对待其它气体一样，他又用另一种方法——分解氨气获得氮气，并测定所得氮气的密度，但其结果却是1.2505克/升。
都是氮气的密度，为什么在小数点后第三位上却出现了差异？雷利双眉紧蹙，思索着产生这0.0067克差异的原因。
“这种误差可能是某一步实验操作出现了疏忽造成的。”于是他认真地检查了实验装置，并一遍又一遍地重复着实验，结果还是如此。
“也许是用分解氨气的方法制得的氮气里混有氢气，所以密度才小了一点。”为此，他又改用其它含氮物质，分别从笑气（一氧化二氮）、一氧化氮、尿素等物质制取氮气，结果仍然差那么一丁点儿。
这0.0067克的差异把雷利折腾了2年，甚至弄得他彻夜难眠，但他一直不能忽略这微乎其微的差异，不愿使自已的判断有丝毫的草率。
终于，雷利在其他科学家的协助下揭开了其中的秘密，并完成了一个震惊科学界的重大发现！
说说看，通过这第三位小数的疑问，雷利等科学家发现了什么？
第3课 光谱的应用
太阳元素
现在问大家，光辉灿烂的太阳是用什么组成的？有的同学也许会脱口而出，圆满地做出回答。但在过去，这可一直是个谜。
太阳离地球有1.5亿公里之遥，它的表面温度又有55000C之高，人根本就无法接近它。既然这样，又怎么去探讨太阳的组成呢？不过，照射到地球上的阳光倒是太阳发来的一种“密码”，它给我们带来了太阳的信息。关键是怎样识译这些“密码”，弄清太阳的信息。 1859年德国化学家本生和物理学家基尔霍夫创制了分光镜，给太阳光“密码”的识译带来了希望。他们发现。不同的元素在高温下会发出不同颜色的光；光通过分光镜就分 解了，并在镜后的屏幕上形成特定的彩色线条。例如，钠蒸气总是产生两条紧靠在一起的黄色线条。反过来说，只要通过分光镜看到了这两条黄色线条，就证明发光的物质中一定含有钠元素。用这种方法，人们终于知道太阳大气中有60多种元素。且最多的是氢元素。 1868年8月18日，对天文学家和研究太阳的学者来说是一个好日子，因为这一天将出现一次几载难逢的日全食。这时，太阳光不太耀眼。人们利用肉眼，就可以观察到太阳表面喷射的火舌。不过。这次日全食只能在印度看到。
毕生从事太阳研究的法国天文学家儒尔·冉逊不远万里赶到印度东海岸的广都尔城，去进行一次难得的几分钟的观察。
日全食开始了。太阳被月亮遮住，从黑色月亮的背面喷射出太阳的红色火舌，那情景美丽极了。冉逊无心顾及这一切，他把分光镜对准了太阳，仔细观察着屏幕上出现的彩色线条。 在那彩虹似的线条中，一条橙黄色的线条吸引住冉逊。这可是过去从未见过的线条呀！次日凌晨。他再次把分光镜对向刚刚升起的太阳，橙黄色线条又顽皮地出现了。 “它是怎样产生的呢？”冉逊苦苦地思索着。
1868年10月26日，巴黎科学院同时收到两封来信。一封是冉逊写的，另一封是英国的天文学家洛克耶写的。信中所谈之事竟完全相同，这使正在举行的巴黎科学院会议的与会代表们大为震惊。
就这样，一种新元素诞生了，它被称为“氦”——希腊文里是太阳的意思。这种元素是至今唯一不是在地球上首先发现的元素。
第4课 碘的发现 偶然发现的元素
19世纪初，法国的拿破仑发动了一场大战，战火烧遍了整个欧洲。
战争需要大量的黑火药。用于制造这种火药的硫磺和炭粉并不稀罕。而硝酸钾就来之不易了。于是，化学家、火药商们便研究起硝酸钾的制取来，以便生产更多的黑火药。研究结果表明，海边漂浮起来的海藻，晒干烧成灰后，用水浸泡便可提取出硝酸钾。
法国的火药商兼化学家库尔特瓦也参加了制取硝酸钾的行列，而且用同样的原料得到的硝酸钾总比别人多。但他并没有为此而沾沾自喜。经过一段思索，他渐渐地把注意力转向浸泡海藻灰后倒掉的废水上，心想：“说不定这废水里还有宝贝呢！”
一天，库尔特瓦在家中简陋的实验室里做实验。一只淘气的小花猫在一旁跳来蹦去。忽然，有两只瓶子被小花猫碰倒了。瓶子里分别装着的海藻灰溶液和浓硫酸流了一地。库尔特瓦正要“处置”心爱的小花猫，却被眼前的奇异现象吸引住了，流了一地的混合液体冒出一种有难闻气味但却十分美丽的紫色蒸气，蒸气冷凝后并不形成液体，却变成紫黑色的带有金属光泽的晶体。
没想到小花猫竟干出这么一番“事业”：库尔特瓦根据这一奇特现象，在自己的小实验室里又做了许多实验，终于弄明白了这种紫色气体是由一种未被发现的元素组成的。后来，科学界朋友的鉴定也证实了这一点。库尔特瓦高兴极了，对那只淘气的小花猫也就更疼爱了。
那么，小花猫帮助库尔特瓦发现的究竟是什么元素呢？
第5课 碲和硒的发现
“地球”和“月亮”
元素碲的拉丁文原意是“地球”，元素硒的拉丁文原意是“月亮”。这两种元素真有点像孪生姊妹，它们的发现也颇为有趣。
18世纪的后半叶，人们在奥地利的七座山发现了一种奇异的浅蓝色矿石。不少人推测这种矿石里含有金子，便把它叫做“奇异金”、“可疑金”。
1782年，采矿工程师牟勒从这种矿石里提取出一种貌似“金属”的熔块。左看右看，不像是金子，倒像一块金属锑。可进一步的分析研究，又否定了是金属锑的看法。究竟是一种什么物质呢？他实在拿不准，便求教于著名的瑞典化学家贝格曼教授。可惜他带去的样品太少了，贝格曼也只能证明它不是锑，而无法拿出更明确的结论。一个还有“一步之遥”的发现，就这样被搁下了。
一搁就是15年，在这15年中没有任何人提起过牟勒的发现。直到1798年1月25日，德国著名的矿物学家、化学教授克拉普罗兹在柏林科学院宣读的一篇论文中又提到这件事，并确定牟勒发现的是一种新元素。克拉普罗兹把这种元素叫做“碲”。这样，“碲”才重见了天日。
硒也是化学家们很早就遇到过的一种元素。由于它“躲藏”在硫和碲里，一直未被发现。 1817年，瑞典化学家贝采利乌斯和他的助手甘恩在研究一种生产硫酸的方法。一次，他们在焙烧从一个矿区运来的黄铜矿时，得到了一种红色残泥，这是一种意想不到的产物。红色残泥是什么物质呢？他们饶有兴趣地研究起来。当加热这种残泥时，一股好像烂萝卜发出的臭味扑鼻而来，这使他们想到了发现不久的新元素：碲。因为这气味是碲的一种特征气味。贝采利乌斯十分高兴，以为产生红色残泥的黄铜矿是一种含碲矿物。于是，他和甘恩收集了大量残泥，想从中提炼出碲来。役想到，连碲的痕迹也没找到，得到的却是一种
莫名其妙的物质。既然来到了眼前，那就好好研究研究吧。经过反复探讨，贝采利乌斯断定这是一种新元素，便仿照“碲”，把它叫做“硒”。
硒（Se）、碲（Te）的化学性质与硫类似，例如，在加热时都能与氢气反应，生成一种类似硫化氢的有臭味的气体。你能写出硫、硒、碲分别跟氢气反应的化学方程式吗？
第6课 从草木灰中发现钾
电解创出的奇迹
1807年的一天，戴维和他的堂兄埃德蒙得一大早就来到了皇家学院的实验室，开始实施他们策划已久的实验方案。
原来戴维对电池的电解作用产生了极大的兴趣。当时有很多物质被认为是不可分解的，可戴维想：“不管物质中元素的天然电力（结合力）有多么强，总不能没有个限度。我们人造仪器的力量似乎是能够无限增大的，电解一定能把物质中的元素分开。”他从电能将水分解成氢和氧中受到了启发，决心用电来分解各种物质以发现新元素。他首先选择了常见的草木灰。为此，他和埃德蒙得把当时皇家学院所有的电池统统集中起来，这个“电池大军”包括24个大电池、100个中等电池和150个小电池。站在这支“电池大军”旁，戴维信心十足：“我一定要把草木灰分个一清二楚！”
戴维和埃德蒙得将草木灰配成饱和溶液，然后将那庞大电池组的两根导线插入溶液。顿时，溶液中气泡大作，他们高兴极了，连忙将两根导线旁跑出的气体分别收集起来检验。结果使他们十分扫兴，跑出来的气体是氢气和氧气。也就是说，被分解的只是溶液中的水，草木灰原封未动！
“水攻”不成，改为“火攻”。他们将草木灰放在一只白金勺里，用酒精灯将它熔化，然后把电池的一根导线接在白金勺上，另一根导线插入熔融的草木灰中。 “快看，埃德蒙得，它出来了！”戴维大叫起来。 “什么出来了？”埃德蒙得赶紧凑了过来。
“你看，这火！这淡紫色的火！”戴维兴奋地说。
看到白金勺里与草木灰接触的导线旁出现的闪烁着紫光的小火舌，埃德蒙得也高兴万分。可不一会，他又“凉”了下来，说： “怎么收集产生这种火苗的东西呢？”
这一问，戴维也犯了愁。看来是有新元素产生了，但它极易燃烧，在这么高的温度下，一分解出来就着火了。
水攻不行，火攻也不行！原来计划拿着发现的新元素去参加皇家学院一年一度的贝开尔报告会，现在只有40天了，几十种方案又都不见效，怎么办呢？
又焦焦虑虑地苦思了十几天的戴维，突生一计：把草木灰稍稍打湿，使它刚刚能导电，这样既没有溶液，也没有高温，不就行了吗？
真是车到山前必有路：戴维赶忙叫来了埃德蒙得。他们用一铂制的小盘盛了些草木灰，在空气中放置片刻，因吸湿草木灰的表面变得潮乎乎的。这时，他们用导线将铂制小盘与电池的负极相连，将一条与电池正极相连的铂丝插到草木灰中。
他们紧张地观察着。忽听“啪”的一声，铂丝周围的草木灰逐渐熔融，并且越来越猛烈。它终究经不起这数百个电池电流的“锥击”，开始分解了：负极铂盘周围有强光产生，出现了带金属光泽的、酷似水银的颗粒。有的颗粒刚一形成，立即燃烧起来，发出美丽光亮的紫色火焰；有的颗粒侥幸保存下来，却很快失去光泽，蒙上了一层白膜。
看到这里，戴维猛地离开实验台，如醉如狂地跳起舞来，嘴里念道着：“好极了！成功了！”他疯疯颠颠地转了五六分钟，带倒了三角架，打落了烧杯、试管，碰翻了墨水瓶，才勉强镇静下来。埃德蒙得也乐得在一旁鼓掌助兴。 戴维真的成功了：他发现了一种新的金属。
开报告会的日子到了，戴维拿着盛有自己辛苦制得的、泡在煤油里的新金属的瓶子，来到皇家学院的报告厅。在讲台上，他从瓶里取出一小块金属，擦干后用小刀轻轻地划下小小的一块，扔进一个盛满水的玻璃缸里。只见那块金属带着咝咝咝的响声，伴着紫色的火焰，
在水面上着了魔似地乱窜，且体积越来越小，慢慢地消失在水里„„这一切把台下的人都惊呆了．这真是一种神奇的金属！
一种新元素诞生了。故事讲到这里，你大概已知道这种元素的名字了吧？
第7课 元素周期表的故事 门捷列夫玩“纸牌”
门捷列夫是俄国彼得堡大学的化学教授。他身材修长、眉清目秀，一看就是那种才华横溢、精力过人的青年学者。他的化学课讲得妙极了。精彩的实验、生动的表述、恰当的手势，听他讲课，简直是一种高级的艺术享受，学生们对他佩服得五体投地。但是，他们也发现这位受人尊敬的老师有一个很古怪的爱好——把自己关在书房里玩纸牌，而且，从不邀牌友。
门捷列夫真的在玩纸牌吗？不是！他是在研究元素的分类。
原来在19世纪，化学领域捷报频传，化学元素陆续被发现。但元素越多，化学就越混乱。因为每一种元素就是一个“独立王国”，元素间好像没什么联系。这样，无论是在课堂上讲这些元素，还是在实验室里研究它们的性质，都得一个一个地来，十分麻烦。虽然有些科学家想按类来研究这些元素，但由于没找到科学的分类方法，众多的元素仍像一团乱麻，理不出头绪。
门捷列夫很想理清这团乱麻，找出化学元素间的内在联系。于是，他一头钻进了“元素堆”里。
苦苦的思索，使他十分疲惫。有一次，他伏在办公桌上睡着了，并很快进入了梦乡。他梦见自己在打牌，但手里拿着的不是扑克牌，而是一张张纸片，每张纸片上写着一种元素。玩了一会儿，竟把元素分成类，并制成一张元素分类表。他高兴得笑了起来。这时，他醒了，只见一大堆口水把眼前的稿纸都弄湿了。这会儿，他真的笑了，并真的找来了63张纸片，每一张上写一种元素的名称、性质、原子量„„
有了纸牌，他研究元素的分类、寻求元素间的联系就方便多了。他根据元素的金属性、非金属性排列纸牌，不行；收起牌来，再按元素的活泼性排列，还不行；又收起牌来，再按化合价排列，仍然不满意„„就这样，一连玩了几个月的牌，也没搞出什么名堂来。 门捷列夫有一股韧劲，不达目的，他是不会善罢甘休的。经过反复地思考，他把着眼点又放在原子量上。他根据原子量由小到大的顺序排列着纸牌，寻找着规律。尽管当时听发现的63种元素的原子量，有很多测得不够准确，甚至有错误，但他在“玩”牌中还是发现了“元素的性质与原子量呈周期性关系”的秘密。也就是说，当按照原子量由小到大的顺序排列元素时，在每一种元素之后，每隔7种元素，便会出现与该元素性质十分相近的元素。这使门捷列夫高兴万分，并把所发现的“按照原子量的大小排列起来的元素，在性质上呈现明显规律”用一张表形象地表示出来。
门捷列夫的发现轰动了整个科学界！“玩牌”给他带来了好运：他所发现的规律，被称为元素周期律；他所排成的表，被称为元素周期表；他在这方面的论文被誉为“化学史上划时代的文献”！
现在我们知道，元素的性质不是由原子量，而是由与原子量有着密切关系的元素的核电荷数（核内质子数）来决定的，且与原子最外层的电子数有着密切的关系。那么，你能根据1～20号元素原子最外层的电于数，来说明元素周期律产生的原因吗？
第8课 布朗运动的来历
花粉与分子
1827年夏天，著名的植物学家罗伯特·布朗正在探讨花粉在植物受精过程中的功能。布朗从一朵硕大的鲜花中，小心翼翼地取下花粉。为了不让花粉吹散，他把花粉浸泡在水中，然后放到显微镜下观察。
显微镜下花粉分裂出的微粒中，有些是圆筒形的。布朗觉得这些圆筒形的微粒可能与植物受精有关，便注视着它们，以便弄清受精的秘密。
“咦！这些微粒怎么全在颤抖、运动？”布朗对这一现象迷惑不解。
为了搞清这究竟是怎么一回事，布朗又将熟透的花粉囊中的花粉取出来，把它们浸泡在水中，放在显微镜下观察。这一次观察到的现象使他更为惊奇：比圆筒状微粒更小的圆形微粒，运动得更为剧烈！
意外的发现使布朗把研究方向转向花粉微粒的奇异运动。
“其它微粒也能发生这种现象吗？”布朗产生了这样的疑问。他把苔类的叶子弄碎，泡在水里，在显微镜下同样看到了微粒的运动。他又把可以取得的有机物都作为观察的对象，结果还是一样。这使布朗十分兴奋。
“有机物是这样，那无机物也不会例外吧？”布朗推想着。
他把玻璃片弄碎，把一些岩石磨成细粉，又取来石墨等，将它们分别悬浮在水中，一一放在显微镜下观察，发现所有微粒在水中都在杂乱无章地运动着。
布朗的发现震动了科学界，微粒在水中的运动被称为“布朗运动”。当然，受当时科学水平的限制，这一现象是无法解释的，但它却吸引着科学家们去探讨其中的奥秘。 功夫不负有心人。36年后德国科学家维纳指出布朗运动与水分子的存在有关。这使科学家们研究的兴趣更加浓厚。就连爱因斯坦这样著名的科学家也参与了关于布朗运动的研究。1908年，法国物理学家佩林根据爱因斯坦的研究成果，算出了水分子的大小，并因此而获得1926年的诺贝尔物理学奖金。
人们终于跨过“布朗运动”所架起的“宏观”与“微观”之间的桥梁，证实了分子的存在。 花粉的运动竟打开了微观世界的大门！那么，花粉等微粒为何会做“布朗运动”呢？这与水分于的存在又有何关系呢？
第9课 放射现象的发现
底片怎么感光了
人们早就发现，不少物质在阳光的照射下会发出“磷光”。许多科学家都研究过这种现象，但佼佼者之一却是法国的科学家安东尼·亨利·贝克勒尔。他通过对“磷光”的研究，成为世界上第一个发现自发放射现象的人。
在众多的“磷光”物质中，贝克勒尔选中了氧化铀作为主要研究对象。为了实验铀的化合物在阳光下所产生的“磷光”能否使照像底片感光，他用黑纸把一张感光底片包严，在包有感光底片的黑纸上放几块含铀化合物的晶体，中间还夹放了一枚银元。不过天不作美，一连几天乌云密布，不见太阳露脸。满心不高兴的贝克勒尔只好把准备实验的东西，原封不动地放进抽屉里。
天总算放晴了，实验可以继续进行了。贝克勒尔是个非常细心的人，他并没有马上把实验材料放在阳光下，而是先检查一下，放了几天的感光底片会不会有什么变化。他小心翼翼地打开包着感光底片的黑纸包。奇迹出现了，密封的感光底片竟然已经感光，而且留下的影像不是别的，恰恰是那几块含铀化合物晶体的影像。贝克勒尔惊喜万分。 善于思索的贝克勒尔对这一奇异的现象穷追不舍，终于取得了划时代的杰出成就。 现在大家来想一想，感光底片是密封的，没有阳光照射，抽屉里又是暗暗的，底片怎么会感光呢？
第10课 原子模型是怎样提出来的？
原子探秘
自公元前450年左右古希腊的德漠克利特提出“原子”的概念之后，科学家们一直在捕捉关于这种神秘莫测的微粒的信息。道尔顿、阿佛加德罗、康尼扎罗等可谓研究原子的大师，但他们也只是说明了原子的存在，对原子的内部奥秘仍不清楚。直到1900年，科学家们才发现原子并不是一种简
单的、不可分割的粒子，它至少含有一种亚原子粒子，那就是英国物理学家汤姆逊识别出的电子。
原子是电中性的，电子是带负电荷的，由此看来，原子中一定还有带正电荷的部分。于是，富于想象的汤姆逊提出了一个“西瓜模型”：带负电荷的电子像西瓜籽似地镶嵌在带正电荷的西瓜瓤里。这种模型似乎很有道理，但与好多事实相悻，当然不能成立。 那么，原子内部到底是什么样呢？
汤姆逊有一个学生叫卢瑟福，他想用一种特殊的“子弹”去打击原子，以此来探索原子的结构。他所选用的子弹是a粒子。这种粒子带2个单位正电荷，质量为氢原子质量的4倍，能高速飞行，有一定的穿透能力。
实验开始了，卢瑟福用a粒子轰击一块金属箔。这时他发现，大部分a粒子顺利通过了，但有少数a粒子发生了角度较大的偏折，个别的好像碰到了坚硬的、不可穿透的东西，完全被弹了回来。
卢瑟福对此十分惊奇：“这是多么难以置信的事实！正好像用15英寸的枪射击一张薄纸，而枪弹居然被反弹了回来，然后把你打中了一样。”
他一遍遍地实验着，眼睛紧紧盯住那被反弹回来的a粒子，冥思苦想着„„噢，原来是这样：他终于想象出原子内部的结构情况，并由此建立起著名的原子结构模型。他的这一成就震动了当时的科学界。
关于原子结构的情况，大家知道的当然要比当年卢瑟福知道的多得多。那么，你能解释一下，用a粒子轰击金属箔时所发生的现象吗？
第11课 苯环的结构
梦中的发现
1825年，法国科学家法拉第用蒸馏法从煤气钢筒底部的油状凝聚物里，分离出一种芳香四溢的碳氢化合物——苯。后来，日拉尔又推测出苯的分子式是C6H6。
没想到，化学家们在探讨苯的分子结构方面遇到了麻烦。顺便说一句，所谓分子结构，就是分子里原子间的排列顺序。碳的化合价是4价，氢的化合价是1价。甲烷的分子结构可
用 式子表示，乙炔的分子结构可用 式子表示。这些式子中，直接与碳原于连接的短线有4条，直接与氢原子连接的短线有1条。也就是说，这些式子都满足了碳和氢的化合价的要求。那么，6个碳原子和6个氢原子是怎样结合成苯分子的呢？化学家们百思而不得其解。 德国化学家凯库勒决心攻克这个难关。他曾先后考虑过几十种6个碳原子和6个氢原子结合的方式，还经常闭上眼睛想象在碳原子组成的长链上添加或去掉原子后一个分子奇妙地变成另一个分子的图象，但仔细推敲后又摒弃了它们。
凯库勒被这种思考弄得疲惫不堪。一天夜晚，他执笔写《化学教程》，但思维总是不断地转向，写得很不顺利。他搁下写满宇的厚厚的一叠纸，把安乐椅移近壁炉，想休息一下。这时他感到周身暖洋洋的，便朦胧地入睡了，并渐渐进入梦乡。在梦中他看到一群原子旋转起来。碳原子形成的长列像一群蛇一样，互相缠绕，边旋转边运动。突然间，一条“蛇”像被什么东西激怒似的，狠狠咬住自己的尾巴，后来便衔住尾巴不动了。这幅图象在凯库勒的眼前嘲弄般地旋转不停。他哆嗦了一下，苏醒过来。
尽管梦只一瞬间，但是个多么有趣离奇的梦啊！凯库勒记住了梦中看到的“蛇”中各原子的结合顺序，并匆匆记在纸上。这样，苯的环状分子结构终于被他弄清了。梦中的发现使他在科学界一举成名。
请根据苯的分子中的某些原子结合成环的特点，参考表示甲烷和乙炔分子结构的式子，写出当时凯库勒用以表示苯分子结构的式子。再提醒一句，式子中每个碳原子都有4条短线与其相连，每个氢原子只有1条短线与其相连。
第12课 半导体的基础知识 导体、绝缘体和半导体
大家知道，在日常生活和生产实践中，银、铜、铝、铁等金属材料是很容易导电的，它们叫做导体；而塑料、陶瓷、橡皮、玻璃等都很不容易导电，尽管加很高的电压，仍然基本上没有电流，所以通常称为绝缘体。
半导体的导电性能则介于导体和绝缘体之间。
物质的导电性为什么有这样的差异呢？根本原因在于物质内部原子和原子的结合方式和原子本身的结构。我们知道，原子是由带正电的原子核和带负电的电子组成的，而电子又分成几层围绕着原子核不停地运动。
导体。比较起来，金属材料的外层电子受原子核的束缚力很小，有大量电子能够挣脱原子核的束缚而成为自由电子。这些自由电子就成为运载电荷的载流子，它们在外电场的作用下作定向运动，从而形成电流。所以金属的导电性能很好。
绝缘体。绝缘材料中，原子的外层电子受原子核的束缚力很大，很不容易挣脱出来，因此形成自由电子的机会非常少，所以导电性能很差。
半导体。半导体材料的原子结构比较特殊。其外层电子不象导体那样容易挣脱。也不象绝缘体束缚得很紧，这就决定了它的导电性介于导体和绝缘体之间。
纯净半导体称为本征半导体。在本征半导体中，不仅有电子载流子，而且还有一种叫做空穴的载流子。为了弄清什么叫空穴，首先让我们看看半导体材料锗和硅的原子结构，如图所示，它们共同的特点是最外层的电子都是四个，一股，原子的外层电子叫价电子，有几个价电子就叫几价元素，所以锗和硅都是四价元素。 硅 锗
当把硅、锗等半导体材料制成单晶体时，其原子排列就由杂乱无章的状态变成了非常整齐的状态。其中，原子之间的距离都是相等的，约为2.35×10-4μm。每个原子最外层的四个电子，不仅受自身原子核的束缚，而且还与周围相邻的四个原子发生联系——每两个相邻原子之间共有一对电子。电子对中间任何一个电子，一方面围绕自身原子核运动，另一方面也时常出现在相邻原子所属的轨道上，这样的组合叫做共价键结构，如图所示。 硅晶体结构的共价键示意图 本征半导体晶体结构示意图
在一定温度下，由于热运动，少数共有电子会挣脱原子核的束缚而成为自由电子——电子载流子。值得注意的是，共有电子挣脱束缚成为自由电子后，同时就留下一个空穴，见右图。有了这样一个空穴，附近的共有电子就很容易移过来进行填补，从而形成共有电子的
运动。这种运动，无论是效果上还是现象上，都好象一个带正电荷的空位子在移动，为了区别于自由电子的运动，就把这种运动叫做空穴运动，空位子叫做“空穴”。
由此可见，空穴也是一种载流子。当在半导体上加电压时，通过半导体的电流可看作是由两部分组成：一部分是自由电子定向运动形成的电子电流；另一部分是共有电子递补空穴所形成的空穴电流。两者的区别是，由于电子电流是带负电的电子的定向运动，空穴（它的运动方向和电子相反）电流是带正电的空穴的定向运动。所以，在半导体中，不仅有电子载流子，而且还有空穴载流子，这是半导体导电的一个重要特征。
由于物质总是在不停地运动着，这就使得半导体里因为热运动而不断产生自由电子，同时也出现相应数量的空穴。因此，自由电子和空穴总是相伴而生、成对出现的。我们称之为电子一空穴对。另一方面，自由电子在运动中又会与空穴重新结合而消失，这是一种相反的过程，叫做复合。电子一空穴对又产生、又复合，在一定温度条件下，实现相对平衡，这时，产生与复合的过程虽然仍在不断地进行，但电子一空穴对却维持一定的数目。 杂质半导体申的导电情况
上面分析的是纯单晶半导体。在这种半导体中，虽然多了一种空穴载流子，但是，载流子的总数仍然很少，导电能力较差，所以本身的用处不大。然而人们能够利用在单晶半导体中掺入有用杂质的方法，精确地控制半导体的电学特性。例如，硅单晶中掺入少量的硼，就能使半导体中空穴载流子的数目剧增，导电能力大大加强。因此半导体获得了极为重要的用途。
P型半导体。图a所示，是在硅单晶中掺入硼原子后，由硼原子和硅原子组成的共价键结构的示意图。由于硼原子的数目比硅原子要少得多，因此整个晶体结构基本不变。我们知道硼是三价元素，外层只有三个电子，所以当它与硅原子组成共价键时，就会形成空穴，掺入的硼杂质，每一个原子都能够提供一个空穴，从而使硅单晶中空穴载流子的数目大大增加。在这种半导体中几乎没有自由，主要靠空穴导电，所以叫须知空穴半导体，简称为P 型半导体。在这种半导体中空穴很多很多，自由电子很少很少，空穴浓度远远大于自由电子的浓度，所以把空穴叫做多数载流子，把电子叫做少数载流子。
N型半导体。如果硅单晶中掺入的是磷、锌等五价元素，那么情况就又不一样了。硅原子和磷原子组成共价键后，磷原子外层的五个电子中，四个电子组成了共价键，多出的一个电子受原子核的束缚很小，因此很容易成为自由电子。所以，在这种半导体中，电子载流子的数目很多，是多数载流子，空穴载流子的数目很少，是少数载流子，主要靠电子导电，故叫做电子半导体，简称N型半导体，如图b所示。 a b
第13课 半导体工业的原料——锗
锗，是德国化学家文克列尔在1885年用光谱分析法发现的——也就是门捷列夫在1871年所预言的元素“亚娃”。不过，直到1942年，人们才发现锗是优秀的半导体材料，可以用来代替真空管，锗这才有了工业规模的生产，成了半导体工业的重要原料。
锗在周期表上的位置，正好夹在金属与非金属之间。锗虽属于金属，但却具有许多类似与非金属的性质，在化学上称为“半金属”。就其导电的本领而言，优于一般非金属，劣于一般金属，在物理学上称为“半导体'。
锗是浅灰色的金属。据X射线的研究证明，锗晶体里的原子排列与金刚石差不多。结构决定性能，所以锗与金刚石一样，硬而且脆。
锗在地壳中的含量为一百万之七，比之于氧、硅等常见元素当然是少，但是，却比砷、铀、汞、碘、银、金等元素都多。然而，锗却非常分散，几乎没有比较集中的锗矿，因此，被人们称为”稀散金属“。现在已发现的锗矿有硫银锗矿（含5—7%）、锗石（含锗10%），硫铜铁锗矿（含锗7%）。另外锗还常夹杂在许多铅矿、铜矿、铁矿、银矿中，就连普通的煤中，一般也含有十万分之一左右的锗，也就是说，一吨煤中含有10克左右锗。在普通的泥土、岩石和一些泉水中，也含有微量锗。
由于锗非常分散，这就给提炼锗带来很大的困难。不过，人们仔细研究，却发现一个重要的秘密——在烟道灰中，竟然含有较多的锗 。这是怎么回事呢？原来，煤里所含的微量锗，
是以氧化锗或硫化锗的形式存在。煤燃烧时，这些锗化合物一受热，便挥发了，而进入烟道或，却又受冷凝结与烟道灰中。据测定，烟道灰中的含锗量可达千分之一，有的甚至可达1-2%，比煤中含锗量高一百倍到一千倍。现在，我国在各工厂普遍推广烟道除尘技术，一方面可以变冒黑烟为冒白烟，净化空气，清洁环境；另一方面又可以从烟道灰中提取锗。我国每年产煤几亿吨，从中可提取几千吨锗！北京、上海以及在东北的不少工厂，现在都已从墨黑的烟道灰中，提炼出银灰色的锗锭。另外，我国的一些铅锌矿、铜矿中也含锗，在提炼铅、锌、铜的同时，也从“杂质”中提取锗。
从煤灰或各种金属矿中提取的锗，一般是氧化锗或硫化锗。用碳、氢或镁进行还原，即可制得金属锗。不过，用作半导体材料的锗，必须非常纯净。一般的物质如果纯度达到99.9%，已算够纯的了，而用作半导体的锗的纯度，必须在99.999%以上。现在，用于制造收音机的半导体锗，纯度高达99.999999%——99.9999999%，也就是八个“9”到九个“9”的纯度。最近，人们还甚至制得纯度高达十一个“9”的纯锗，其中杂质含量只有一千亿分之一。这样少的杂质，用一般的光谱分析还查不出来，要用催化蒸发发光谱分析或其他超纯分析方法，才能进行测定。在工业上，是用区域熔融法来制取纯锗——把锗锭放在石墨舟（或石英舟）里，装进石英管，抽成真空，然后用电炉在管外从这端逐渐从溶液中结晶出来，而杂质逐渐集中到锗锭的末端。这样，便可制的3几个“9”的纯锗。近三十年来，纯锗大量地用来制造晶体整流管（即二极管）和晶体放大管（即三极管）。这种锗晶体管很小，构造简单，耐震，耐撞，比电子管的寿命长，耗电量小，成本低。据统计，现在全世界年产的锗晶体管已超过五亿个。
由于温度改变时，锗的电阻也立即随之发生灵敏的变化，所以锗又用来制造“敏电阻”，即利用锗的电阻随温度升降的变化，来测定温度的高低。它甚至可觉察一公里外人体所射出的红外线。
此外，锗还被涂在玻璃上、石英上，制成电阻，用于制造光电管、热电偶等。
由于半导体锗的发现和应用，开辟了电子微型化的道路，是无线电技术发展中的一大进步。
二氧化锗，用来制造某些折射率很强的玻璃。在医学上，由于锗能刺激红血球的生成，所以锗的化合物可用来治疗贫血病与嗜眠症。
第14课 材料科学——记忆Ni-Ti合金
神奇的金属
20世纪60年代，美国的一个海军研究所正在研制一种新式装备。
试验需要一些镍钛合金丝，一位研究人员便去仓库领取。可他领回来的合金丝都是弯弯曲曲的，使用起来很不方便。于是，研究人员们把这些合金丝一根一根地拉直，然后安装在试验装置上。
试验开始了，装置的温度不断上升。突然，被拉直的镍钛合金丝全部恢复到原来弯弯曲曲的形状，而且一丝不差。这使研究人员大为惊奇，决心探讨一下这一奇异现象。多次试验的结果证明，被拉直或做成其它形状的镍钛合金丝，只要遇到一定的温度，便立即恢复到原来那弯弯曲曲的样子。也就是说，镍钛合金丝能“记住”自己原来的模样。后来，他们又发现，很多合金都有这种奇特的本领。
这可是个了不起的发现！科学家们将这种现象叫做“形状记忆效应”，将具有“形状记忆效应”的合金叫做“形状记忆合金”。 这类合金一被发现，立即被派上用场。你看——
一天，一辆小轿车在一条平展宽阔的公路上飞驶。开车的是一位年轻小伙子，他手握方向盘，轻松地吹着口哨，眼睛还不时地望着路两旁那迷人的景色。好不惬意：
突然，前面出现了一个急转弯，小伙子猛一打方向盘，没想到接着又是一个急转弯，他立即再打方向盘，但为时已晚，小轿车直向路旁的一棵梧桐树冲去。车熄火了，小伙子下车一看，车的前挡板和前外壳被撞扁了一大块，漂亮的小轿车刹时变得十分难看。 小伙子好像并不伤心，又轻松地吹起口哨。只见他从驾驶室里取出一个大热水瓶，拔下瓶塞，把热水浇到被撞扁的地方。随着水蒸气的消失，伴着小伙子的口哨声，奇迹出现了：
被撞扁的地方慢慢地向外凸出，不一会，就恢复了原状。小伙子用布擦了一下前挡板和前外壳上的水，回到驾驶室，又上路了。 这一切就像一场精彩的魔术表演！
我想，你不应该被这个“魔术”迷惑住，是吗？
第15课 合成氨的诞生
氮肥和氮气
空气中的“隐身人”氮气被发现了，使人们对空气组成的认识大大前进了一步。可它又被看成是“不能维持生命”的东西，这实在又有点冤枉。你想想，构成生命的蛋白质，除了含碳、氢、氧外，一般都含16.5％的氮元素。没有氮就没有蛋白质，又怎能谈得上生命呢？可在19世纪40年代以前，还没有人知道这以点。
1840年，杰出的德国化学家李比希发现，氮元素是动植物生命所必需的元素；植物每年从土壤中带走大量氮素，使欧洲的土地正在一年年贫瘠下去。怎么办呢？为了解决这一问题，李比希亲自从南美洲的智利运来了硝石。可是，他的作法并役有得到人们的支持，谁也不愿意花钱买“石头”撒到地里。因此，第一批运来的硝石只好倒入海中。难道土壤里的氮不需要补充？不是的！事实教训了人们，要夺高产必须施用氮肥。于是，硝石又成了抢手货。
“空气中不是有很多氮气吗，怎么会发生'氮荒'呢？”使用了一段硝石后，人们又把注意力转向空气里的氮。
的确，空气里含有大量的氮，其总量为4×1015吨，也就是说，每平方公里地面的上空就有1000万吨氮。但遗憾的是，除了有根瘤的植物外，绝大多数植物无法直接吸收利用氮气。于是，把氮气变成可被植物直接吸收利用的氮的“攻坚战”开始了。
人们很快把目标集中到氮气和氢气的反应上。1900年，法国化学家勒·夏特里根据理论推算，认为这一反应能在高温下进行，但在实验中，发生了爆炸，便草率地停止了这种“冒
险”行为。德国化学家能斯特虽注意到氮气、氢气反应能生成氨气，但通过计算，又认为这个反应没有多大前途，使氨的合成反应又遭夭折。
德国化学家哈伯和他的学生却是氨合成反应的执着探索者。经过艰苦的试验和复杂的计算他们发现，在175～200个大气压和500～600℃时，氮气和氢气反应，可获得浓度高于60%的氨；锇和钠对这一反应有较好的催化活性。
德国巴登苯胺和苏打公司对哈伯的研究工作十分感兴趣，决心不惜耗巨资并投入强大的技术力量，将这个研究成果付诸于工业生产。化学工程专家波施受命继续试验。他花了整整5年时间，经过20000多次尝试，终于找到更有效的催化剂——含有镁、铝促进剂的铁。 氨的工业生产实现了。但人们并不甘心花费这么高的代价。在这一点上，人们是多么羡慕根瘤菌啊，它们在常温、常压极其温和的条件下，就能把空气里的氮气变成氨！ 十几年前，英国著名生物化学家瓦丁顿博士曾对他的老朋友——瑞典斯德哥尔摩微生物应用技术研究所海登博士，半开玩笑地说：“如果我有幸遇到一位有求必应的仙女，我将以全人类的名义向她祈求利用生物酶合成日前难以合成的化合物，也能像大豆的根瘤那样，以取之不尽、用之不竭的空气为原料，源源不断地生产出可以作为肥料和化工原料的合成氨。”显然，他的“玩笑”一旦实现，整个“氮肥世界”就会发生一场划时代的革命。目前，化学家和生物学家们正在携手合作，寻找“人工模拟固氮”的方法，但困难毕 竟不小。
氮气如此“顽固不化”，你知道其中的原因吗？
第16课 笑气的得名
有趣的气体
这是一个关于气体的有趣故事。由于这段故事，这种气体得到了一个有趣的名字，也被派上了一个重要用场。
故事发生在1799年。那时，被称为“小化学家”的、年仅21岁的戴维正在托马斯·贝尔兹医生的医用气体研究所里工作。这个研究所的主要任务是研究化学家们相继发现的各种气体是否也能应用在医疗上。
戴维首先研究的是一氧化二氮气体。他很快制得了这种气体。但人们对这种气体的看法不一，有的说有害，有的说无害，究竟怎样试验它对人的生理的影响，始终拿不出方案。因此，制得的一氧化二氮只好装在玻璃瓶里备用。
一天，贝尔兹来到实验室，看到戴维制得那么多一氧化二氮，十分高兴，夸奖地说： “干得不错，小伙子！”
不料，贝尔兹一转身，用手将一只盛有一氧化二氮气体的玻璃瓶打碎了。且玻璃片划破了他的手指。
“不要紧吧？贝尔兹先生。”戴维赶忙扶住贝尔兹的胳膊。
“不要紧！您看，„„哈哈哈哈„„”贝尔兹话还没说完，却大声笑了起来，“哈哈哈哈„„我的手指一点也不痛„„”
“哈哈哈哈„„”刚才还被贝尔兹医生的反常表情弄得惊慌失措的戴维，这时也不由自主地大笑起来。
两位科学家的笑声，惊动了隔壁房间的人，他们跑过来想看个究竟，不想进屋不一会，也身不由己地大笑起来。
一阵狂笑之后，大家才渐渐平静下来。戴维认识到，刚才这一切，都是一氧化二氮在作怪。 事隔不久，戴维到医院拔牙。那时根本没有什么麻醉药，医生硬是把坏牙拉了下来，疼得戴维浑身冒汗。这时，他又想到了一氧化二氮，便急忙到实验室拿过装有一氧化二氮的瓶子连吸了几口。果然，他的牙不痛了，但又哈哈大笑了一番。
这一消息很快传遍了欧洲。外科医生们纷纷用一氧化二氮做麻醉药，来解除做手术病人的痛苦。当然，随之而来的是，笑声代替了刺耳的叫喊声。 就在这一片笑声中，使用麻醉药的新时代开始了。
你看，一氧化二氮这种气体多么有趣。那么。你能根据上面的故事，给一氧化二氮起个“别名”吗？比比看，谁起的名字最形象。
第17课 关于氯化钠的电离
向传统观念的挑战
瑞典化学家阿累尼乌斯自幼就显示出非凡的才华和孜孜以求的品质。17岁他考入乌普沙拉大学后对化学产生了极大的兴趣。
当时，化学界对电解质电离的认识，停留在法拉第的理论上。法拉第这位化学大师在研究电解反应时。把电解以前未被分解的物质叫做电解质，意思是这种物质是可以用电流分解的，它们在溶液里受到外加电压的作用会分解成正、负离子。可是，他的理论也受到了严重的挑战：在溶液中加入水，溶液变稀了，照理，溶液的导电能力应该变差了，可实际上溶液的导电能力反而增强了。
这究竟是怎么一回事？正在攻读博士学位的阿累尼乌斯决心弄个明白。他在测定了多种盐、酸、碱等的稀溶液的导电度并反复研究后，突发一种大胆的想法：电解质在溶液中，即使外部不给电压，其中相当部分也已分解成离子了；这些离子在溶液中像分子一样，是可以自由移动的。他自信已找到解决问题的钥匙，因此兴奋得彻夜难眠，并就此写成一篇论文。 阿累尼乌斯怀着激动的心情来到他的老师克利夫教授那里。
“教授先生，我有一种新的看法，能够解释溶液的导电度问题。”阿累尼乌斯有点喜形于色。
“是吗？”惯于墨守成规、对阿里尼乌斯早有反感的克利夫教授冷冷地吐出两个字。还没等阿累尼乌斯讲出自己的看法，便挥了挥手说：“再见！”
阿累尼乌斯吃了闭门羹，但却没有心灰意冷。“决心抱定了。就用这篇论文作博士学位的答辩论文！”为此，他做好了一切准备。
1884年5月的一天，论文答辩开始了。那是一场激烈的论战。
“纯粹是空想！无法想象氯化钠在水中会自行分解。钠在溶液中能存在吗？不会的！它遇水就会发生猛烈的反应。氯呢？它是种淡绿色的有毒气体，可氯化钠溶液、既无色又无毒，其中又怎么会有氯呢？”克利夫教授的质问咄咄逼人。
阿累尼乌斯耐心地做着解释，但克利夫教授根本听不进去，其他人对这种认识也一时难以接受。
阿累尼乌斯的论文艰难地通过了，级别当然不高，乌普沙拉大学也未授予他渴望已久的物理学讲师一职。但深信论文价值的阿累尼乌斯，自然没有失望。他将这篇论文分送给有判断能力的各国权威学者，请他们审阅。
真理总归是真理：阿累尼乌斯的电离学说终于得到科学界的承认。他也因此而荣获1903年的诺贝尔化学奖。
第18课 哑泉的秘密
诸葛亮四释孟获后，孟获逃至秃龙洞。秃龙大王对孟获夸下海口，要借用四个毒泉来消灭汉军。这四个毒泉中有一个是哑泉，这泉里的水“人若饮之，则不能言，不过旬日必死”。 不久，汉军先锋王平率数百军士探路来到哑泉边。因天气炎热，军士们口干舌燥，便争先恐后地喝起泉水来。凉丝丝的泉水既解渴又消暑，军士们个个喝了个痛快。
回到大营，军士们渐渐腹痛起来，而且越来越厉害，欲言而无声，治疗又无法。眼看着军士们个个危在旦夕，诸葛亮心乱加麻，不知如何是好。
正在这危难之时，遇到了一个老叟。经老人家的指点。众军士又饮安溪安乐泉的水，“随即吐出恶涎，便能言语”。后来，又找到一种薤叶芸香”草，每人口含一叶，这才“瘴气不侵”，终于转危为安。
哑泉水为何能使人哑语得病？安乐泉水和“薤叶芸香”草又为何能使人转危为安？这一直是个谜。直到当代的化学工作者实地考察及分析研究后，才揭开了其中的奥秘。
原来，哑泉水中含有大量的硫酸铜，安乐泉水中含有较多的减，“薤叶芸香”草中含有较多的生物碱。
第19课 “生命力”论的破灭
大自然里，到处都是有机物。可以说，人类自诞生之日起，就与有机物结下了不解之缘．但直到19世纪初，人们对有机物的来源仍然不清楚。当时有一种理论认为，动植物体内有一种生命力，只有生命力才能制造出有机物来。这种“生命力”论统治着化学界。但当有人问“生命力”论的信奉者、著名的瑞典化学家贝采利乌斯：“什么是生命力呢？”他也只是双手一摊，回答道：“神秘，不可捉摸！”
没想到，首先对“生命力”论产生怀疑的是贝采利乌斯的弟子、年轻的德国化学家维勒。事情是这样的——
1824年，维勒想制得氰酸铵，以便研究这种盐的性质。他把氨水和氰酸溶液在一个大瓷盘子里混合，再将瓷盘放在水浴锅上蒸发。蒸发进行得很慢。傍晚，液体表面出现一层薄薄的硬皮，说明溶液的浓度已相当大了。他便从水浴锅上取下瓷盘，让溶液冷却。第二天清晨，他发现盘子里形成了好多透明的白色晶体，便把晶体分离出来，进行分析。 本来这种晶体应同时显示铵盐和氰酸盐的性质。但维勒将它与苛性钾溶液一起加热时，却不见氨气放出；他又做了多次实验，也不见氰酸盐的特征反应。 “得到的晶体到底是什么呢？”维勒趴在桌于上想着。
受当时条件的限制，他的实验未能继续下去，但这件事却一直挂在他的心头。
4年后，维勒在条件好得多的实验室里又研究起这种晶体。他惊奇地发现，这种晶体不是别的，竟然是人尿中的尿素。也就是说，氨和氰酸经过化学反应，产生了有机物尿素。 维勒怀着极其喜悦的心情，写信向他的老师报告这一好消息：
“我要告诉您，我可以不借助人或狗的肾脏而制造尿素。可不可以把尿素的人工合成看作人工制造有机物的先例呢？”
贝采利乌斯的答复异常冷淡，他问维勒：
“照此下去，能不能在实验室里制造出一个小孩来？”
但是，事实胜于雄辩。自1828年维勒公布了合成尿素的成果后，一系列有机物用化学方法合成出来。尤其令“生命力”论者膛目结舌的是，1845年人们居然用木炭、硫黄、氯气和水制造出醋酸。
贝采利乌斯终于被折服了，他感慨万分地说．
“谁在合成尿素的工作中奠下自己永垂不朽的基石，谁就有希望借此走上登峰造极的道路。维勒因此博得了不朽的声誉。”
“生命力”论犹如胀破了的肥皂泡宣告结束，一个新的有机化学的时代开始了！
第20课 放在手中便熔化的金属——镓
好端端的一块银白色的金属，如果你想放在手心看个仔细，唷，却一下子熔化了，成了一颗银白色的液滴，在手里滚来滚去，犹如荷叶上滚着的水珠。
这奇妙的金属，就是镓。它的熔点只有29.80C，低于人的体温——370C因此，放在手心，很快就熔化了。在常温下，镓是固体，很软，用小刀便能切开，可以拉成细丝或压成薄箔，也可以煅轧。更奇妙的是，当镓从液体凝成固体时，体积要膨胀百分之三，这样，镓平常都是装在富有弹性的塑料袋或橡胶袋里，以防镓凝固时胀破容器。如果装在玻璃瓶中，千万别装满。
镓的熔点虽低，沸点却很高，竟达2000——21000C！这也就是说，从29.80C到20000C之间，镓一直是液态，而水银在3600C就沸腾了。这样，镓被用来制造高温温度计，因为水银只能测3000C以下的温度，而镓可测15000C以下的温度。镓温度计的外壳，常用耐高温的石英玻璃制成。另外，液体镓也常被用来代替水银而用于各种真空泵或紫外线灯泡。原子能反应堆中，用镓作为热传导介质，把反应堆中的热量传导出来。
镓能紧紧地粘在玻璃上，因此可以制成很好的镜子。镓镜的反射光的本领很好，在光学上有着特殊的用途。放射性的镓，用来诊察癌症。
镓被制成各种合金。镓熔点低，可与锌、锡、铟等制成易熔合金，制成自动救火龙头——当失火时，温度一升高，易熔合金熔化了，水便从龙头自动喷出。镓“热缩冷胀”，被用来制造铅字合金，使字体清晰。在镁中加入少量镓，可提高镁的耐腐蚀性。镓也常被用来制造镶牙合金。在原子能工业上，镓和它的合金，被用作载热剂。镓在地壳中的含量约为百万分之四，与锡差不多（锡为百万分之六），不算太少，然而，锡却为“五金”之一，锡器十分普遍，而一般人对镓却是十分生疏。这是为什么呢？主要由于在大自然中，镓非常分散，几乎没有什么“镓矿”，和锗很相似。现在，人们大都从煤灰中提取镓——煤灰中含镓量甚至比煤中高好几倍。在锗石中，含镓最多，达0.5——1.8%。此外，在有些铁矿、含铜页岩、铝矾土、云母、锰矿、锑铅矿及海水中，也含有少量的镓。镓在大自然中，一般以氧化镓的形式存在。现在，人们都在炼制某些铜矿、铅矿时从尾矿中提取镓。 镓是法国化学家布瓦博德朗在1875年发现的。为了纪念自己的祖国，布瓦博德朗把它命名为“镓”（即法国的古名“家里亚”）。然而，早在发现镓的四年前——1871年，著名的俄国化学家门捷列夫便根据他发现的化学元素周期律，精确地预言了镓的存在和它主要的性能。门捷列夫称镓为“亚铝”。后来布我瓦博德朗的发现，完全证实了门捷列夫的预言。镓，成了化学元素周期律的第一个见证者。
第21课 古德意与橡胶
古德意是美国一位农民发明家的儿子，后来他也成了一位著名的发明家。
1834年，古德意对橡胶发生了兴趣。那时的橡胶制品是用生橡胶制成的，冷则变硬，热则发粘，其性能受温度的影响很大。就拿防水胶布邮包来说吧，夏天粘乎乎的，冷天又硬得裂，用起来十分不便。古德意决心攻克这一难题。
从哪里入手呢了炼钢时向生铁里加炭以改变钢铁性能的技术给了古德意很大的启发。“如果在生胶中加入少量的其他物质，是否也可以改变橡胶的性能呢？”古德意想。于是，他开始了在生胶中加各种物质的尝试，探讨这些物质对生橡胶性能的影响。他夜以继日地忙活着，但却屡遭失败，以至弄得他贫困不堪。尽管如此，他仍没有灰心。
1839年的一天，古德意用硫磺做实验。他把生胶放在反应器里在火上加热变软，然后将硫磺粉倒进反应器里。不想，反应器里立即发生了剧烈的反应，放出大量令人窒息的臭气，呛得人连气都喘不上来，实验被迫停下来。
又失败了！古德意只好把反应器里的物质倒入垃圾箱。他心情沉闷地坐在火炉旁，想着下一步该怎么办。无意中，他捡起炉边一块没有烧得太焦的橡胶，用手一掰，弹性很好。他赶紧站起身来，进一步检查这块橡胶的性能，发现它在冷时不失去其柔软性，热时不失去其干燥性，在高温下依然保持良好的弹性。古德意兴奋极了，赶紧找回抛弃的“垃圾”，继续进行研究。
原来，橡胶与硫磺确实发生了反应，但并没有放出什么气体，那令人窒息的臭气是硫磺燃烧产生的。
古德意终于找到了能改进橡胶性能的物质——硫磺，并于1844年获得了硫化橡胶的专利权。 生橡胶的分子是线状分子，平时它们是蜷曲着的。当受到外力作用时，蜷曲的分子会伸直；外力消失时，伸直的分子又会蜷曲，因此橡胶具有弹性。线状分子虽相互缠绕在一起，形成一个个小团团，但彼此间没有什么交联，因而没有经过特殊处理的生橡胶的性能并不好。古德意的硫化橡胶里有硫，使橡胶的性能大大改善。 那么，硫在橡胶中的作用是什么呢？
第22课 电木的来历 一种塑料的由来
这个故事是由猫引起的。
猫自古以来就以善于捕鼠而成为人们的宠物。然而，事情总有例外。德国化学家贝耶尔家的猫却好吃懒做，眼看着老鼠在实验室里“胡作非为”，它竟无动于衷。贝耶尔被老鼠弄得坐立不安，哪里还有心思做实验，“不能再指望猫了，我一定要把这群老鼠收拾干净：”贝耶尔终于下了决心。 经过一番筹划，一天晚上，贝耶尔在实验室的桌子上放了一架捕鼠机，捕鼠机里放着一块喷香喷香的、松软的奶酪。他想用这种方法，引老鼠上钩，把它们一只只地消灭掉。
第二天清晨，贝耶尔兴冲冲地向实验室走去。他边走边想象着老鼠在捕鼠机里痛苦挣扎的情景，脸上不觉露出了一丝得意的笑容。但当他打开房门时，脸色立即又沉了下来，原来捕鼠机里空空如也！“难道老鼠识破了我的计谋？不会的！那香喷喷的奶酪可是老鼠的美肴呀，它们绝对不会放过它的！”贝耶尔边想着，边走近捕鼠机。
“咦！奶酪怎么会变成这个样子了呢？”贝耶尔拿出捕鼠机里的奶酪一看，它已变得像石头一样坚硬，且有一种刺激性气味。这种诱饵当然不会使老鼠上当了。他仔细地看了看捕鼠机周围，只见一只盛有乙醛的玻璃瓶子被打翻了，乙醛流了一桌子，当然也碰到了奶酪。 “这么大的瓶子，老鼠是碰不倒的。这究竟是谁干的呢？”贝耶尔正要进一步分析“案情”，只听得“瞄”的一声，他家的猫从他脚边窜了出去。
“肯定是这个坏家伙干的！”贝耶尔气得将拿在手里的硬梆梆的奶酪向猫扔去。
听到奶酪落地的响声，贝耶尔眼前一亮：松软的奶酪遇到乙醛变得像石头一样，多有趣呀：他的脸色顿时“由阴转晴”。从此，他便兴致勃勃地研究起醛类物质与其它常见物质的反应来。有一次，他在烧瓶里做甲醛跟石炭酸的实验。实验结束时，发现烧瓶里的一块粘稠的深棕色物质，用水洗不掉，用酒精也不行，十分棘手。他向烧瓶里加了些锯木粉，并加热看看这样做能否去掉它，没想到这块“令人讨厌”的物质发生了变化，变成了一种能塑制各种形状物体的材料。这使贝耶尔十分高兴。
当然，贝耶尔的这一发现在当时不可能弓！起人们的重视，因为那时在反应过程中所生成的粘稠的树脂状的物质一直被看作是合成物质的严重障碍。但30年后，情况不一样了，美国化学家贝克兰继续研究甲醛与石炭酸的反应时，制成世界上第一种得以广泛应用的塑料。
这种塑料一诞生就被用来制造电灯开关、灯头、接线住等电器零件，直到现在，仍广泛地应用于电器行业，并深入到家家户户。大家对它一定十分熟悉。那么，你知道它叫什么名字吗？
第23课 氦-3的超流体现象
说起流体，人们很快就会想到日常生活中离不开的空气和水。凡是能流动的物质都可以称为流体。液体和气体都是流体，但是液体和气体的流动状况还是不太一样。例如装有氦气的气球上有一个很小的孔，里面的氦气就会马上漏出来，很快气球就瘪了。如果用这个气球装水，水就不会像氦气那样很快就漏光。这说明液体和气体内分子的运动状况不同，液体里分子喜欢紧密地拉在一起，不像气体分子可以自由行动。这些普通的流体被称为常流体，而具有超常流动能力的流体则被称为超流体。
科学家很早发现了超流体的超流现象。物理学家开塞姆1927年在荷兰翁纳斯实验室工作时和华尔夫克一起研究液氦特性时发现液氦经过减压由4.2K降到2.17K时，发生了状态的变化，物理学上称相变。这时氦膜会沿容器壁上爬，如在绝热容器盖上装一毛细管立即会发生喷泉现象。这一现象称之为超流现象。
自然界的氦主要是氦-4，开塞姆等人发现的超流现象是指氦-4的超流现象。氦-3是氦-4的同位素，原子核中有两个质子和一个中子，比氦-4少一个中子。氦-3在自然界中非常少，每一万个氦原子中只有一个氦-3原子，所以多年来无法找到足够量的氦-3来观察官的性质。第二次世界大战之后，氦-3才由氚的衰变产生。氚是氢最重的同位素，从核子反成堆里产生。到了1949年，已经能够获得足够数量的氦-3，并液化成少量的液态氦-3。 由于核子反应能产生大量的氦一3，对于氦-3是否具有超流性质就可以深入研究了。1950年，实验证明在2.2K左右，氦-3并不超流。有的科学家从理论研究的结果指出，在0.1K左右可能出现异常现象，但是达到这个温度时，什么也没有发现。此后，理论工作者和实验工作者之间展开了竞赛。根据理论研究提出的更低温度，而实验工作者千方百计达到这
个温度之后却什么也没有发现。是理论研究有错误，还是实验技术不过关，人们众说不一。1964年，彼西科夫在莫斯科宣布，他在0.005K时发现了异常情况，但是这一研究结果遭到了其他一些科学家的否定。
8年之后，1972年氦-3的超流性质终于被发现了。美国康耐尔大学的一个研究小组完成了这一历史使命。他们采用的冷却方法是玻莫朗丘克冷却法。在这一方面康耐尔大学居世界领先地位。
玻莫朗丘克1950年在莫斯科提出了绝热压缩液态氦-3成固相，将产生致冷效果。当时他曾预言，使用此法制冷在实践中会遇到相当大的困难，15年后阿努福利耶夫首次用玻莫朗丘克法致冷成功。
研究小组的奥谢洛夫、理查森和李在研究固体氦-3的磁性质时意外的发现了超流相变。正如诺贝尔奖评选委员会所说的那样，奥谢洛夫的“警觉”在这一发现中起到了关键作用。当时实验装置里的液氦-3，只不过是致冷过程中一个主要成分。这种致冷方法是采用对液体和固体氦-3混合体进行压缩，当部分液氦-3被压成固氦-3时，热被吸收，混合体的温度跟着下降。氦-3的超流相变首次在0.0027K时被发现。这个温度是氦-4的超流相变温度的1/1000。但比一些人预测的相变温度高1000倍。60年代中期一些持悲观论点的研究者曾预言氦-3的相变温度在百万分之一度（K）
左右发生。这一论调几乎断送了氦-3超流的研究工作。
奥谢洛夫在进行实验时不断地对氦-3的固体和液体混合物加压，他加压的过程是连续的，但是测得的压力改变却在几个时刻发生突然变化，压力改变率的突然变化引起人们的注目，一些物理学家以为它来自固态氦-3（实验容器里有固氦-3，也有液氦-3）。经过一系列的实验证明，它只与液态氦-3有关。
这个反常现象的发生，被许多物理学家认为是寻找已久的氦-3的超流现象。
在实验中发现的超流相不是一个而是两个：当压力为3445千帕时，一个在0.0027K，一个在0.002lK。一般称较高温的超流相为氦-3A，较低温的为氦-3B。
氦-3超流现象的发现，在超导研究中具有重大意义，是对低温物理学的突破。
为表彰这一重大发现，1996年10月9日，瑞典皇家科学家院宣布，本年度诺贝尔物理学奖授予氦-3超流体现象的发现者：美国康奈尔大学教授戴维·李、斯坦福大学教授道格拉斯·奥谢洛夫和康奈大学的另一位教授罗伯特·理查森。
第24课 检验石材放射性的高手
在近几年的装修用材中，天然石材因其色彩丰富、自然、材质坚固耐久，而被越来越多的运用在各种公共设施中。
石材因然会使满堂生辉，但也和自然界的其它物质一样，含有天然放射性元素——伽玛射线粒子。人们长期接收超高的伽玛放射性辐射，会引起辐射损伤、皮肤病，还会使肺癌、白血病发病率增高。
为了防止放射性元素含量过高的石材进入我们周围环境，我国早在93年就制定了《天然石材放射性防护分类控制标准》，可是如何执行标准，正确、快速地测量岩石放射性核素，并且根据结果划分类别却十分困难。
以往传统的划分石材放射性类别的方法是将大块石材先粉碎，取重量300克左右的样品封存20天，然后进行伽玛放射性元素含量的测量划分。根据伽玛元素含量的高低，综合确定石材放射性类型，最快也要1个月时间，而且必须在实验室进行，不能广泛推广。既费时、费力分析样品的费用也很高。
为了弥补过去方法的不足之处，科学家发明了现场快速石材放射性检测仪。说到它的发明，还得收益于光电效应的启示。爱迪生发明的电灯是把电能转化成光能，同样光能也可以转变为电能，这就是光电效应。而快速石材放射性检测仪就是利用了光电效应这一特性使检测过程和结果既快又准确。伽玛射线类似于光线，它带有一定的能量。石材中产生的伽玛射线大部分能穿透石材本身进入探测仪中的探测器碘化钠晶体中并与之发生作用，射线的能量转化成光，光通过探测仪中的光电倍增器时被放大成电流信号，电流信号被传到主机，主机将信号进行处理，最终在液晶上显示石材放射出的射线量。
通过实验，我们看到检测能够快速准确地测出石材的放射含量。采用了这种石材检测仪后，我们在进行装修时就可以放心大胆的选择我们喜欢并且对身体无害的石材来美化我们的居室。而我们的居室也将在石材的映衬下，充满自然典雅气息，成为美丽、温暖、安全的爱巢。
第25课 新型螯合剂
我们通常用于造纸的原料是植物黏轩、木材等，经过高温蒸煮后提取出很少部分用造纸的纤维素，其余大部分有机物溶进碱水后便形成黑色液体，而这种刺鼻的黑液给我们造成的后果是：水资源直接遭到污染，土地形成板结、碱化，排入到江河的黑液又使鱼虾死亡等等，由于一直都没有理想的治理方法或因治理方法或因治理投资过人，运行费用过高而无法实施。
我们的工作人员经过长期的研究认为，如果有一种材料能像水点豆腐那样，将造纸黑液中的有机制和碱进行分离处理，说不定会变废为宝呢。
我们发现造纸黑液带有负电荷，如果能找到一中带有强烈正电荷的东西，正负吸引会怎么样呢？
科研人员研究出一种主要成分为腐植酸铝的有机物，这种物质大量携带正电荷，造纸黑液主要携带负电荷，带有正电荷的有机物倒入黑液中，我们会看到正在互相吸引，于是黑液中的污染物凝聚沉淀。这种吸引凝聚现象就是聚合现象，这种物质就是憋合剂。 现在我们就在造纸厂做这样一个实验：取一杯造纸黑液，滴入螯合剂，经过两分钟过滤，就变成了我们现在看到的这种茶色液体，再在茶色液体中加入少量石灰，两分钟过滤后，现在我们看到溶器上面的液体就是无色碱液，它可以重新用于造纸。新型螯合剂的研制成功，使一些停止生产的造纸厂又重新恢复了生产。
另外，滴入螯合剂后的黑液沉淀物，经过加工还可以做成人造版黏合剂，磨擦材料、热固性材料等等，而且因其来源于木材又还原于木材，所以不会对人体产生任何伤害。
第26课 微晶玻璃
微晶玻璃是一种我国刚刚开发的新型的建筑材料，它的学名叫做玻璃陶瓷。微晶玻璃和我们常见的玻璃看起来大不相同。它具有玻璃和陶瓷的双重特性，普通玻璃内部的原子排列是没有规则的，这也是玻璃易碎的原因之一。而微晶玻璃象陶瓷一样，由晶体组成，也就是说，它的原子排列是有规律的。所以，微晶玻璃比陶瓷的亮度高，比玻璃韧性强。 现在，我们做一个微晶玻璃与天然石材的对比实验。我们把墨水分别倒在大理石和微晶玻璃上，稍等片刻，微晶玻璃上的墨汁可以轻易的擦掉，而大理石上的墨迹却留了下来。这是为什么呢？大理石、花岗岩等天然石材表面粗糙，可以藏污纳垢，微晶玻璃就没有这种问题。大家都知道，大理石的主要成分是碳酸钙，用它做成建筑物，很容易与空气中的水和二氧化碳发生化学反应，这就是大理石建筑物日久变色的原因，而微晶玻璃几乎不与空气发生反应，所以可以历久长新。
专家介绍说，这项发明的突破点主要有两个，分别是原料的配比和工艺的设计。其中，工艺的设计是技术的关键。置备微晶玻璃首先要把原材料按照比例配好，放到窑炉里烧熔，等全部融化之后，把熔液倒在冰冷的铁板上，这叫做淬火，淬火之后，原料已经变成了一块晶莹的玻璃，这一步是烧结的过程。现在，我们把玻璃捣碎，装入模具，抹平，再次放入窑炉，这次煅烧使它的原子排列规则化，是从普通玻璃到微晶玻琉的过程。
一般的废渣土中都含有制作微晶玻璃的大多数成分，我们通过电脑检测，确定现有原料的化学组成，添加所缺部分，大大降低了成本。微晶玻璃利用废渣、废土做原材料，有利于环境治理，可以变废为宝，与各地环保工作同步进行。
第27课 质子膜燃料电池
科学证明氢会放出电子，氧会吸收电子，放电后氢和氧会生成水。为了利用放电过程，人们在氢和氧之间架起一座桥梁，只允许放电后的氢过去，再接一根导线，放电过程就产生了能够应用的电流，生成是水气，这就是燃料电池。
以往的燃料电池用酸、碱液作桥梁，现在，科技人员研究出改用质子膜。让我们一起来看一看，这种电池的心脏——质子膜电堆。它由十几片质子膜组成。质子膜是一种高分子制造的薄膜，内部有许许多多微小孔隙，科技人员利用它具有单向通行功能，它只允许放电后的氢通过这种薄膜，去和氧结合，也就是说电池中的质子膜为氢、氧这两种气体提供了反应场地。氢放出电子，电子通过导线传到氧那一端，产生电流。
用质子膜替换传统的酸碱液的好处十分明显，它无腐蚀性、无污染，而且缩小了电池的体积，重量又轻。
每一片质子膜的电压实在是太低了，要获得足够的电压，就要把十几片质子膜串联，这在工艺化生产中有许多技术问题。这些技术包括：气流的分配，密封技术，温度、湿度控制等。解决这些问题，真正实用的质子膜燃料电池就产生了。目前已成功制造出100瓦的质子膜燃料电池。
科技工作者认为，质子膜燃料电池将在解决城市无污染电动汽车的动力源方面发挥作用。
第28课 新型磁性蓄冷材料
做为现代人，大家一定听说过磁悬浮列车、核磁共振仪等高科技产品。在这些高科技产品研制和工作的过程中，都需要制冷机创造高灵敏度仪器所需要的低温环境，这些高科技产品离开了制冷机就不能正常工作。
制冷机中的蓄冷材料十分关键，它在低温条件的吸热、放热能力决定着制冷机所能制冷的最低温度。以往采用的蓄冷材料主要是金属铅，但是，它在到达一定的低温后蓄冷能力急剧下降，使制冷机无法继续工作。在这种情况下，就只能放弃制冷机，改用灌制液氦
的方法来创造更加低温的环境。我国氦资源十分紧缺，仅在四川一地的天然气里有比较容易提取的氦气，因此最实际的办法还是设法提高制冷机的效率。
为了提高小型制冷机在低温下的效率，最重要的是要寻找到在低温下吸热、放热能力特别强的蓄冷材料。经过科学家的努力，终于发现磁性材料的某些特点正好符合这一要求。 磁性材料最显著的特征就是可以被磁铁吸引，而它的磁性来自于它内部规则排列的微小磁矩。当周围环境达到某一温度时，这些磁矩就会变为混乱、无规则的排列，使磁性材料内部稳定的磁结构被破坏，材料就会失去磁性。然而，也正是在这个过程中，磁性材料会产生一个很大的吸热和放热的过程，它吸热和放热的能力在这时出现高峰。
利用了磁性材料这种特性，科学家们开始研制新型的磁性蓄冷材料。经过上万次的实验，科研人员发现稀土类磁性材料在传统蓄冷材料已经不能工作的低温下却正好拥有极强的吸热、放热能力，使用它作为蓄冷材料，可以使制冷机的最低制冷温度达到高灵敏度仪器工作的要求。
使用新型的稀土蓄冷材料，不需要改变目前制冷机的结构，只需要简单的用它代替铅装入制冷机，就可以明显提高制冷效率。新型磁性蓄冷材料的研制成功为其他需要低温环境的高科技产品的研制提高了先决条件。
第29课 光化学烟雾
氮氧化物(NOx)主要是指NO和NO2。NO和NO2都是对人体有害的气体。氮氧化物和碳氢化合物(HC)在大气环境中受强烈的太阳紫外线照射后产生一种新的二次污染物----光化学烟雾,在这种复杂的光化学反应过程中,主要生成光化学氧化剂(主要是O3)及其他多种复杂的化合物,统称光化学烟雾。
经过研究表明,在60( N(北纬)～60( S(南纬)之间的一些大城市,都可能发生光化学烟雾。光化学烟雾主要发生在阳光强烈的夏、秋季节。随着光化学反应的不断进行,反应生成
物不断蓄积,光化学烟雾的浓度不断升高,约3 h～4 h后达到最大值。这种光化学烟雾可随气流飘移数百公里,使远离城市的农村庄稼也受到损害。
1943年,美国洛杉矶市发生了世界上最早的光化学烟雾事件,此后,在北美、日 本、澳大利亚和欧洲部分地区也先后出现这种烟雾。经过反复的调查研究,直到1958年才发现,这一事件是由于洛杉矶市拥有的250万辆汽车排气污染造成的,这些汽车每天消耗约1600 t汽油,向大气排放1000多吨碳氢化合物和400多吨氮氧化物,这些气体受阳光作用,酿成了危害人类的光化学烟雾事件。
1970年,美国加利福尼亚洲发生光化学烟雾事件,农作物损失达2500多万美元。 1971年,日本东京发生了较严重的光化学烟雾事件,使一些学生中毒昏倒。同一天,日本的其他城市也有类似的事件发生。此后,日本一些大城市连续不断出现光化学烟雾。日本环保部门经对东京几个主要污染源排放的主要污染物进行调查后发现,汽车排放的CO、NOx、HC三种污染物约占总排放量的80%。
目前,由于我国内地汽车油耗量高,污染控制水平低,已造成汽车污染日益严重。部分大城市交通干道的NOx和CO严重超过国家标准,汽车污染已成为主要的空气污染物;一些城市臭氧浓度严重超标,已具有发生光化学烟雾污染的潜在危险。据国家环境保护局《一九九六年环境质量通报》: 我国大城市氮氧化物污染逐渐加重。1996年度污染较严重的城市分别为:广州、北京、上海、鞍山、武汉、郑州、沈阳、兰州、大连、杭州。从总体上看,氮氧化物污染突出表现在人口100万以上的大城市或特大城市。 (摘编自《中国环境报》,1997年8月10日)
第30课 阿伏加德罗和分子学说
1776年8月9日阿伏加德罗生于意大利都灵市。从1800年起，他从事数学和物理学研究。1811年阿伏加德罗发表了他的分子学说，即：同体积的气体，在温度相同、压力相同时，含有同数目的分子。阿伏加德罗的这一学说使分子理论获得了很大发展，但那都是五十多
年之后的事。在当时，由于化学权威疏忽或轻视这一学说，阿伏加德罗的贡献没有受到重视。直到五十多年以后，1864年德文的《近代化学理论》一书出版，许多科学家从这本书里懂得并且接受了阿伏加德罗理论，但此时阿伏加德罗已经病故。
现在阿伏加德罗理论已被视为定律，为全世界科学家所正式承认。阿伏加德罗常数已被人们用许多方法所测定，6.02×1023是科学上一个十分重要的数据，它将永远与阿伏加德罗及其对科学的贡献联系在一起。
第31课 侯氏联合制碱法
在工业上纯碱用途极为广泛。而在古代，人们虽曾先后学会了从草木灰提取碳酸钾和从盐碱地及盐湖等天然资源获得碳酸钠，但这远远不能满足工业生产的需要。
1791年和1862年，分别由法国医生路布兰和比利时人索尔维先后开创了以食盐为原料制取碳酸钠的“路布兰制碱法”和以食盐、氨、二氧化碳为原料制取碳酸钠的“索尔维制碱法”(又称氨碱法)。“索尔维法”以其能连续生产、食盐利用率高(70%左右)、产品质量纯净且成本低廉等优点，逐渐取代了“路布兰法”，致使纯碱价格大大下降。英、法、德、美等国相继建立大规模生产纯碱的工厂，并发起组织索尔维公会，对会员国以外的国家实行技术封锁。
第一次世界大战期间，欧亚交通梗塞，我国所需纯碱由于均从英国进口，一时间纯碱非常短缺，一些以纯碱为原料的民族工业难以生存。1917年，爱国实业家范旭东在天津塘沽创办永利碱业公司，决心打破洋人的垄断，生产出中国造的纯碱。并于1920年聘请当时正在美国留学的侯德榜出任总工程师。
为了发展我国的民族工业，侯德榜先生于1921年毅然回国就任。他全身心地扑在制碱工艺和设备的改进上，最后终于摸索出了索尔维法的各项生产技术。1924年8月，塘沽碱厂正式投产。1926年，中国生产的红三角牌纯碱在美国费城的万国博览会上获得金质奖章。产品不但畅销国内，而且远销日本和东南亚。
最为难能可贵的是，在范旭东先生赞同下，侯德榜先生毅然将他摸索出的制碱方法写成专著，公诸于世。该书1933年由美国化学会出版，轰动了科学界，被誉为首创的制碱名著，为祖国争得了荣誉。
接着侯德榜先生为进一步提高食盐的利用率、改进索尔维制碱法在生产中生成大量CaCl2废弃物这一不足，继续进行工艺探索。1940年完成了新的工艺路线，其要点是在索尔维制碱法的滤液中加入食盐固体，并在30 ℃～40 ℃下往滤液中通入氨气和二氧化碳气，使它达到饱和，然后冷却到10 ℃以下，结晶出氯化铵(一种化肥)，其母液又可重新作为索尔维制碱法的制碱原料。新的工艺不仅提高了食盐的利用率(达98%)，由于把制碱和制氨的生产联合起来，省去了石灰石煅烧产生CO2和蒸氨的设备，从而节约了成本，大大提高了经济效益。1943年，这种新的制碱法被正式命名为“侯氏联合制碱法”。 侯德榜先生(1890-1974)简介
侯德榜先生1890年8月9日生于福建省闽侯县坡尾村。曾就读于福州英华书院和沪皖两省路矿学堂，1910年考入清华留美预备学堂，1913年公费赴美留学，先后获得化学工程学学士、硕士和哲学博士等学位。1921年应邀回国任职。建国后历任第一、二、三届全国人大代表、政协委员、中央经委委员、化工部副部长等职。
第32课 C60
除金刚石、石墨外，近年来，科学家们又发现了一些以新的单质形态存在的碳，其中比较重要的是1985年发现的C60。C60是一种由60个碳原子构成的分子，形似足球。目前，人们对C60的研究已经取得了很大的进展，将C60应用于超导体、材料科学等领域的探索正在不断地深入。我国在这方面的研究也取得了重大的成果，如北京大学和中国科学院物理所合作，已成功地研制出了金属掺杂C60的超导体。可以说，C60的发现，对于碳化学甚至整个化学领域的研究具有非常重要的意义。 C60结构示意图：
第33课 玻璃“家族”
1．普通玻璃：又称钠玻璃，是由纯碱、石灰石和石英熔炼而成的玻璃态物质，无一定熔点，性脆而透明，最惧氢氟酸，常用于门窗等。
2．特种玻璃：具有特殊性质的玻璃，如硼酸盐玻璃耐热；铅玻璃折光率 强，用于制作光学仪器。
3．有色玻璃：在普通玻璃的配料中掺入0.4％～7％的金属氧化物作着色剂，使玻璃里特殊颜色。如蓝色钻玻璃（含Co2O3）等。常用于制作交通信号灯，节日装饰用彩灯。 4．变色玻璃：在制造过程中掺进微量光敏感物质如AgCl、AgBr等及极微量的敏化剂如CuO，在阳光照射下，卤化银分解产生许多黑色银粒均匀分布于玻璃中，玻璃变暗；当光线减弱时，在CuO的催化作用下银和卤素童新结合成卤化银，又恢复原色。它可吸收对人体有害的紫外线。常用于制造变色眼镜和“自动窗帘”。
5．钢化玻璃：又称淬火玻璃，是安全玻璃的一种。将普通玻璃加热到接近软化温度后急速冷却而成。其机械强度比普通玻璃大4～6倍，不易破碎，破碎时碎块无棱角，不易伤人，常用于汽车和火车的车窗。
6．有机玻璃：具有高度透明性（能透过91%～92%的光线），不易碎裂。是由甲基丙烯酸甲酯经聚合而成的高分子材料，常用于制造钮扣、牙刷柄，光学仪器和照明仪器等。 7水玻璃：工业上称为泡花碱，是硅酸钠的水溶液。它是铸造工业上优良的粘结剂和制皂工业中最好的填料，还可作为防腐剂。
8．玻璃丝：由熔融的玻璃（俗称玻璃水）拉成的长玻璃纤维，直径几微米至几十微米。性脆而易折断，强度大，可纺成玻璃纱，也可织成玻璃布（非常好的电绝缘材料），还可与塑料制成玻璃钢。
9．玻璃棉：由玻璃液吹成的短玻璃纤维。洁白如雪，柔软轻盈，是良好的隔音、绝热材料。
10．玻璃钢：以玻璃纤维为筋骨，合成树脂为肌肉，让其凝成一体而制成的增强塑料，其抗拉强度可与钢材媲美，且比钢材轻，故得名玻璃钢。常用于造氧气瓶、导弹的雷达罩（因无磁性）及现代撑竿跳高用的撑竿。
11．玻璃纸：由纤维素制得粘胶纤维，再将粘胶纤维通过狭缝压人稀酸中制得的无色、透明的薄膜。常用于包装行业。
12．硬质玻璃：制作的主要原料是:SiO2、K2CO3、Na2CO3、硼砂、ZnO、Al2O3等。可用于直火加热，具有耐腐蚀及抗击性好等优点。常用于制“烧”字的仪器及不带“烧”字的试管、蒸馏器、冷凝管、曲颈甑等仪器。
古代“宝刀”的秘密
我国古代很讲究使用钢刀，优质锋利的钢刀称为“宝刀”。战国时期，相传越国就有人制造“干将”、“莫邪”等宝刀宝剑，那真是锋利无比，“削铁如泥”，头发放在刃上，吹口气就会断成两截。当然，传说难免有点夸张，但是“宝刀” 锐利却是事实。过去只有少数工匠掌握生产这类“宝刀”的技术。现在我们通过科学研究知道，制造这类“宝刀”的主要秘密就是其中含有钨、钼一类的元素。
事实上，往钢里加进钨和钼，那怕只要很少的一点点，比如百分之几甚至千分之几，就会对钢的性质产生重大的影响。这个事实直到十九世纪中叶才被人们所认识，接着大大地促进了钨、钼工业的发展。有计划地往普通钢里加进一种或几种象钨、钼一类的元素---合金元素，就能制造出各种性能优异的特殊钢材--- 合金钢。
第34课 用焰色反应鉴定黄金的纯度
黄金的纯度在我国亦叫做成色，十份黄金中含几份纯金，通常就称黄金的成色是几。 鉴别黄金的方法有多种，古希腊的阿基米德就曾用浮力的方法为国王莱洛内二世的金冠鉴别真伪；而古罗马人则用试金石来鉴别黄金的纯度。
在我国有“七青八黄九紫十赤”的“成色识金法”，“金入猛火、色不精光” 和“黄金入火，若生五色气者则内有铜也”等。这实际上就是利用灼烧黄金时产生的火焰颜色来鉴别黄金的纯度。我们知道，多种金属或它们的化合物灼烧时能使火焰呈特殊的颜色，在化学上叫做焰色反应。例如常见的几种金属或离子的焰色：钾--紫色，钠--黄色，锂--紫红色，钡--黄绿色，铜--绿色等。上面说到的用灼烧黄金的火焰颜色来鉴别黄金的方法，就是利用了焰色反应的原理，黄金纯度不同，其焰色亦不同。有兴趣的朋友不妨一试，只要把黄金用浅色火焰灼烧即可。
第35课 水 华
入春以后，江汉平原气候反常，气温明显高于近几年，加之去冬今春长江水位高于以往，使汉江注入长江水流减缓，而且下游几百公里汉江江段水体中氨、氮、磷含量增长过猛。这种流速、气温及污染给江水中的藻类疯长提供了良好条件，使水质发生急骤恶化，“水华”也就由此发生水华
浮游性藻类明显增加的现象称之为水华(出典:[蓝藻类(Waterbloom)以及其出现和毒素]渡边真利代，原田健一，藤木博太著 )。该浮游性藻类主要是指蓝藻门（Cyanophyta）中的微胞囊藻属（Microcystis）；项圈藻属(Anabaena)等。一般把蓝藻门的具有代表性的微胞囊藻属称为蓝藻。
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