第三节 混乱的化学

厨房里的化学

你们去过自己家的厨房吗？去拿过碗，去洗过苹果吗？你们能说出厨房里都有什么东西吗？对，有锅，还有精盐、味精、白糖等各种调料。你们知道这些东西都是干什么的吗？

在做菜的时候，我们都会放少量的味精，因为这可以使菜的味道更鲜美。

放了味精的菜为什么会特别鲜美呢？这主要是因为味精中含有可以提鲜的化学成分——谷氨酸钠。其实，如果你留意味精的包装袋，就会发现味精还有另一个名字，那就是谷氨酸钠，我们能够吃到鲜美的菜肴可都是它的功劳。味精在进入人体后会马上变成很容易吸收的谷氨酸，它可以除掉人体内多余的氨，不仅预防了肝昏迷（是严重肝病引起的、以代谢紊乱为基础的中枢神经系统的综合病征）的发生，而且还满足了大脑的需要。

说完了味精，我们再来说说另一种调味品——糖。很多人都喜欢吃甜食，所以糖也是每个家庭都不可缺少的。我们平常所食用的白糖，是从甘蔗或甜菜中提取出来的，因为纯度比较高，所以呈白色。但是在白糖的制作过程中，会产生多种带色的有机化合物，白糖是经过多次脱色处理的，但其中还会存有少量的有色非糖成分。所以，白糖如果存放的时间过长。这些有色非糖成分就会重新渗透出来。不过即使出现这种情况也不必担心，因为这些成分对身体是无害的，所以并不影响我们食用。

说完了调味品，我们最后再说说这炒菜用的锅。你们知道用什么样的锅炒出来的菜最好吃，而且最有营养吗？我们所用的锅最常见的有两种，一种是铁的，一种是铝的。那么这两种锅哪一种更适合我们呢？铁和铝都是化学元素，但不同的是，铁对人体有益，而铝却对人体有害。我们人体是需要铁的，因为铁既可以制造血红蛋白，又是血红蛋白的核心。如果体内缺铁，就会造成贫血等疾病。而铁锅可以为我们提供更多的铁，用铁锅炒菜，用油加热以及加上盐和醋后加热，都可以使菜肴本身的含铁量加倍。所以说，为了身体的健康，我们还是应该选择铁锅。

生活中的化学

在日常的生活中，化学现象及其应用也是随处可见的。刷牙用的牙膏、洗衣服用的肥皂以及防蛀虫的樟脑丸等，都跟化学有着密切的联系。其实，我们还是应该感激化学家的，因为他们利用化学知识为我们创造了很多物品，而这些物品又为我们的生活提供了极大方便。

比如说牙膏。你们知道防蛀的牙膏为什么可以防蛀，加氟的牙膏又为什么要加氟吗？

防蛀的牙膏能够防蛀就是因为里面加了氟化物，而牙膏之所以要加氟当然也就是为了防蛀了。那为什么加了氟化物的牙膏就可以防蛀呢？这是因为氟化物与我们的牙齿有很强的亲和力，它们相互作用以后可以使牙齿的保护层更坚硬，耐酸和耐磨的性能也有所提高，这样就保证了牙齿不易被腐蚀，所以加了氟化物的牙膏可以有效地防治蛀牙。

我们在洗衣服的过程中，会用到肥皂。你们也许会有这样的疑问：洗衣服的时候为什么一定要用水和肥皂呢？我只用水或只用肥皂行不行呢？

肥皂的主要成分是硬脂酸钠盐，既具有亲水性，又具有亲油性。也就是说，肥皂的一部分溶于水，而另一部分溶于油。将衣服的油污处涂抹上肥皂，肥皂中的亲油部分就会跑去与它互溶。但如果没有水，这些油污就还是会停留在上面。而有了水就不一样了，肥皂中的亲水部分也会随着亲油部分在油污外面的水里溶解。这样，油污就从衣服上被溶解到水里面，衣服上的油污也就去除了。所以说，只有在水和肥皂共同作用的情况下，才能彻底消灭污渍。

在生活中，你可能会遇到这样的麻烦：本来是好好的毛料衣服，在柜子里放了一年之后却忽然出现很多小洞，连穿都没法穿了。更让人生气的是，你根本就找不到这件事情的罪魁祸首，更没有办法惩罚它。看着好好的衣服变成这样，现在连“凶手”都抓不到，谁能不恼火呢？不过现在好了，自从人们发明了一种叫做樟脑丸的小丸子，这样的现象就很少出现了。只要在柜子里放上樟脑丸，保证你的衣服完好无损。衣服上的小洞是被一种叫做蠹鱼的家伙咬出来的，它们经常躲藏在衣柜里，而且专门偷吃羊毛衣物。但是它们却非常害怕樟脑的蒸气，所以在放了樟脑丸的衣柜里，这些小虫就不敢再兴风作浪了。

樟脑是一种天然产物，产量非常有限，需求量又很大，所以我们是很难买到的。而我们在市场上买到的樟脑丸，其实并不是樟脑做的，它是用从煤焦油里面提炼出来的荼制成的。荼也可以用来驱逐蛀虫，所以也有人将它叫做荼丸或卫生球。

食物中的化学

化学真的是无处不在，就连我们的食物也与其息息相关。如果你觉得自己的生活已经很乱了，那么化学一定会让你的生活更乱，因为它实在是太多变了，这让我们多少有些招架不住。比如说当你决定和朋友开怀畅饮的时候，化学就来捣乱了，在你开启啤酒的那一刻，它会喷出大量的泡沫，喷得你满身都是，让你在朋友面前出尽了洋相。再比如说当你决定为家人熬一碗绿豆粥的时候，却发现这些讨厌的绿豆怎么也煮不烂，正在你为此而焦头烂额的时候，化学却在一边偷笑呢！它就是喜欢把我们的生活搅得乱七八糟。啤酒为什么会喷沫呢？这个问题说来话长，具体还要追述到啤酒的生产原料。我们知道，啤酒是用大麦芽制作而成的。如果用来制作啤酒的大麦在成长、收割、储藏的时候雨水较多，就很容易使大麦在脱粒时受到微生物的感染，致使霉菌繁殖，这样生产出来的啤酒就比较容易喷沫。科学家们经过研究发现，霉菌的代谢物就是造成啤酒喷沫的主要原因。

为什么有些绿豆怎么都煮不烂呢？你可能已经猜到了，是坚硬的表皮造成的。绿豆是由种胚和种皮组成的，种皮又可分为内外两层。在这两层种皮之间，有一种栅栏细胞，其主要成分是钙盐和酸盐。如果这两种成分过多，表皮就会很坚硬，这样的绿豆就煮不烂。另外，还有一种绿豆表面被一层厚厚的角质层包着，这种角质层是一种难溶于水的蜡质，所以这样的绿豆也是煮不烂的。当然，化学也不是每次都给我们制造麻烦，有时它也会良心发现，给我们提供一些方便。比如说在蒸馒头的时候，有了它的帮助，我们就可以蒸出松软可口的馒头了。如果你也十分讨厌那些硬邦邦的馒头，那么不妨请化学来帮帮你的忙。其实，你需要做的事情很简单，只要到超市去买一袋酵母就行了。

为什么使用了酵母的馒头会又松又软呢？这主要是因为酵母中含有酵母菌，而酵母菌又会随身带着很多酶，这些酶在糅合到面团里以后，就会使面团发生一系列的化学变化，最后等到馒头出锅的时候，我们就可以吃到香喷喷的馒头了。听起来是不是有些像变魔术？也许你会觉得有些不可思议，不过这就是神奇的化学。如果你不相信，那就亲自试一试吧！

除了这些，生活中还有很多有趣的化学现象。比如说煮熟的螃蟹变成了红色，是什么原因造成的呢？这其实是因为在螃蟹的甲壳真皮层中，分布着各种颜色的色素细胞。当螃蟹被煮熟时，这些色素细胞在高温的条件下就会被分解破坏掉，而红色素细胞比较稳定，所以就留了下来。

元素、原子和分子

也许曾经有人告诉过你，世界是由物质组成的。那么物质又是由什么组成的呢？经过不断地研究，科学家们又告诉我们，物质是由不同的化学元素构成的。那什么又是元素呢？又有人给元素下了这样的定义：元素是具有相同核电荷数的一类原子的总称。其实，元素指的就是自然界中118种最基本的金属和非金属物质，就是元素周期表上所列的那些元素。

不要觉得元素周期表只是化学元素的一种简单排列，其实，这样的排列是有一定的道理的。首先，元素周期表上的元素是按照原子量从小到大依次排列的，而且这些元素的性质是具有明显的周期性的。那么是谁那么聪明发现了这个规律呢？那就是俄罗斯的著名化学家门捷列夫，元素周期表和元素周期律都是他在1869年发现的，可以说他的发现在化学发展史上是一个非常重要的里程碑。

目前，我们已经确定的化学元素有118种，每确定一个化学元素，都会给它一个名称。比如说氧、碳、钠、碘等，都是化学元素的中文名称。体现这些元素的最小微粒是原子，原子是构成元素的最小单元，它非常非常小，所以我们用肉眼是看不见的。不同的原子之间可以发生化学变化，重新进行组合，形成新的物质。

既然原子是化学元素的最小组成单元，那是不是说明原子就是不可分割的呢？事实并不是这样的，原子也是可以再分的。原子可以分为中间带正电的原子核以及周围带负电的电子，所以说原子的内部其实是一个非常丰富的世界。但是，如果原子发生了变化，它就会变成另外一种元素。所以，原子并不一定能保持物质本身的特性。原子核还可以再分吗？当然可以。原子核是由质子和中子组成的，不过中子是不带电的，只有质子带正电荷。在原子核里面，质子和中子是紧紧地堆在一起的，所以原子核的密度很大。如果就质量来说，质子和中子是差不多的，不过中子还要略重一些。

原子核是非常小的，即使跟已经很小的原子相比，原子核也是非常小的。所以原子的大小主要是由最外层电子的大小决定的。其实原子的大部分空间都是空着的，如果把原子想象成一个足球场，那么原子核就只是足球场中的一颗绿豆，而剩下的空间则全部被电子霸占着。

原子中的电子非常淘气，它们总是喜欢到处乱跑，所以原子是很不稳定的。当遇到其他的原子时，它们之间就会发生化学变化，从而形成一种新的分子。分子是由原子构成的，与原子不同的是，分子一般都比较稳定，所以分子可以表现出各种物质的特性。比如说两个氧原子可以结合为一个氧气分子、两个氢原子和一个氧原子可以结合成一个水分子等。但是也有的分子是由单个原子构成的，比如说碳和金属元素。

既然原子和原子可以互相结合为分子，那么分子和分子是不是也可以相互结合呢？答案是肯定的。分子虽然比较稳定，但是它们也不甘心总是停留在一种状态，所以当有其他的分子到来的时候，它们也会试图改变一下自己。比如说当一个氯气分子遇到了两个钠分子，它们就会化合成两个全新的分子——氯化钠分子。

奇妙的化学变化

我们所生活的世界每天都在发生变化，这其中包括物理变化，也包括化学变化。物理变化就是只改变物体的大小、位置、形状等因素，比如，把书包从学校带回了家，书包的位置发生了变化，就是物理变化。把一块橡皮掰成两半，是它的大小和形状发生了变化，也是物理变化。

而化学变化则要求物体本身性质的变化，并且在化学变化的过程中，必须要有新物质生成。比如，如果将铁锨长时间放在外面，被雨淋到以后，上面就会长出铁锈，这其中有新物质生成，所以就属于化学变化。

其实在我们的生活中，化学变化的例子非常多，从最高等的动物——人类，到大自然中的植物，再到我们的日常用品，都可以找到化学变化的踪迹。比如说我们食用食物来为我们提供能量，这就是发生在我们体内的化学变化；植物通过吸收空气中的二氧化碳来进行光合作用，并释放出氧气，这就是发生在植物体内的化学变化；还有我们经常用到的洗涤剂、肥皂，包括我们小时候的玩具等，都是通过化学变化制成的。

化学变化不仅在我们的生活中非常重要，在现代化的工业生产中也是必不可少的。比如说金属的冶炼、合成橡胶以及合成纤维的制作、塑料、水泥、涂料、燃料、现代化的玻璃等，都离不开奇妙的化学变化。但是，我们也应该清楚，化学变化必须是在一定的条件下才能进行的。比如说植物要进行光合作用，就必须在光照的条件下进行，如果没有阳光，这种化学变化也就无法进行。再比如说金属的冶炼，必须在很高的温度下才能进行，如果达不到这个温度，也是无法进行冶炼的。

有一种物质可以促使化学反应的发生，这就是催化剂。催化剂是非常神奇的，它可以使在正常情况下反应缓慢甚至不能反应的两种物质发生剧烈的化学反应。很多物品都是在催化剂被发现以后才生产出来的，比如说合成纤维、合成橡胶、塑料、农药等。催化剂不是只有一种，不同的化学反应，所需要的催化剂也不同，而且也不是所有的反应都需要催化剂。

物质的状态

既然我们所生活的世界是由物质组成的，那么物质在地球上存在就必然有它的存在形式。物质的存在形式有很多种，但是总体来说，都可以归结为三种表现形态，那就是固态、液态和气态。对于物质的这三种状态，我们应该并不陌生，在前面的物理科学中我们也曾提到过，而且在我们的生活中，这三种状态的物质也是随处可见的。

你们能说出在周围的物质中，什么是固态、液态和气态的吗？

我们的桌椅、书本都是固态的，水是液态的，水蒸气就是气态的。

那你们知道它们之间的区别吗？气体和液体都是流体，它们都是可以流动的，而固体不能流动。

确实是这样的。气体是最不安分的，它不仅非常容易流动，而且它没有固定的形状，你把它装入什么容器，它就是什么形状，因为它总是可以充满整个容器。液体则要稳重一些，它虽然也容易流动，但是对于一定量的液体来说，它的体积是不变的，它不会像气体那样充满整个容器。不过液体也没有固定的形状，它总是随着容器的改变而改变自己的形状。最稳重的还是固体，因为它不能流动，所以它总是安安分分地呆在那儿，如果你不去挪动它，它是绝对不会自己跑掉的。而且固体也都有自己的形状，只要你不去破坏它，它就永远都保持原形。幸好世界上还有固体，否则真是要天下大乱了。如果我们的房屋、学校、马路等全都变成液体或气体的，那我们应该怎样生活呢？

固体、液体和气体这三种物质之间还有一个非常明显的区别，那就是分子间的距离。气体分子之间的距离最大，所以气体很容易被压缩；液体分子之间的距离次之，表现为凝聚状态；固体分子之间的距离最小，它们排列得很紧密，而且固体分子之间的吸引力要比液体和气体大得多。所以要破坏固体本来的形状，我们需要对它施加很大的外力。

当然，固体也不是一成不变的，只是它并没有液体和气体那样善变。但是在一定的条件下，固体也会发生变化，而且还可以变成液体，甚至是气体。

虽然说固态、液态和气态是物质的三种主要表现形态，但这并不能说明物质除了这三种状态，就没有其他的状态。等离子体就是一种不同于这三种状态的物质状态，所以也将它称为物质的第四状态。它是由带正电和带负电的离子组成的，其中也包括一些中性的原子和分子。我们前面所提到的极光现象，就是天然的等离子体辐射现象。日光灯中发光的电离气体，则是人造等离子体。

晶体和非晶体

固体可以分为晶体和非晶体两类。晶体有一定的熔点，它的分子结构是十分规则的立方体结构；而非晶体则没有固定的熔点，它的分子结构有点像液体的分子结构，所以也有人叫它流动性很小的液体。在20世纪80年代，人们又发现了一种人工合成的固体——准晶体，它的结构介于晶体和非晶体之间。

晶体可以在固定的温度下融化成液体（晶体融化时的温度就叫熔点），而非晶体是没有这样的温度的。随着温度的升高，非晶体逐渐变软，最后完全变成液体。因为非晶体在加热之后很容易变形，所以我们可以用玻璃、塑料等非晶体制造出各种各样的工艺品。

金属元素

打开元素周期表，你就会发现，在众多的元素中，金属元素占了绝大部分。如果你不认识哪些是金属元素，那就教你一个最简单的办法，一般来说，带有金字旁的元素都是金属元素。在已经发现的118种化学元素中，金属元素就占了80多种。而且，金属元素在我们的生产生活中也占有非常重要的位置。

仔细观察身边的事物，你就会发现金属真的是无处不在。比如说工厂里的机械设备，都是用钢铁制成的；在城市中随处可见的铁皮房，是用镀了锌的铁板制成的；我们房屋里面的门窗，是用铝合金制成的；我们厨房里的菜刀，是用不锈钢制成的；电路中的导线，一般都是用铜制成的；还有现代的超音速飞机，也是用金属钛的合金制成的。

为什么金属元素会得到如此的厚爱呢？这当然是因为它们良好的性能了。大多数金属都具有延展性，所以你可以把它拉成一根金属丝，也可以把它压成薄片；金属也具有很强的可塑性，在一定的条件下，你可以把它塑造成各种各样的金属制品；金属还具有良好的导电性和导热性，所以我们生活中的锅、导线等物品都是金属的。为什么金属具有导电性和导热性呢？因为金属里面的自由电子在外加电场的情况下，就可以定向移动，形成电流，这就是金属导电的原因；而且自由电子还可以与周围的金属原子和离子进行能量交换，所以当金属的一部分受热时，自由电子会很快将热量传递给周围的金属原子和离子，使整块金属都热起来，这就是金属导热性好的原因。

有一类金属非常特殊，它们具有很强的放射性，所以必须要在特殊的容器内进行保存。这类金属可以自己放射出α、β和γ射线，或者是发生核裂变反应，这样的金属我们就叫它放射性金属，比如铀、镭。它们所放出的射线在石油勘探等领域有很广泛的应用，而且还可以用来治疗恶性肿瘤。但是这种射线对正常人是没什么好处的，因为它会破坏人体的正常细胞，所以你最好离它远点儿。说起放射性元素，我们就必须要提起一个人，因为她不仅是放射性元素的发现者，而且更是将自己的一生都放在了放射性元素的研究工作上，她就是伟大的法国化学家——居里夫人。这是一位非常了不起的女性，她曾经两次获得诺贝尔奖，这在历史上是非常少见的。而这两次获奖，都与放射性元素有关。第一次是她与丈夫和另一位研究者共同发现了放射性元素而获得诺贝尔物理学奖；第二次是她经过不断的研究和实验，终于在沥青铀矿中提炼出了钋和镭而获得诺贝尔化学奖。

金属元素不仅遍布我们生产生活的各个领域，就连我们人体本身，也是离不开金属元素的。有一些金属元素是我们人体不可或缺的，如果缺少了这些元素，就会直接影响我们的健康，导致疾病的发生。比如说缺铁会导致贫血，缺锌会影响儿童发育，缺钙会损害骨骼健康，等等。所以我们可千万不能忽略了这些金属元素，虽然我们对它们的需求量很小，但却依然是不可或缺的。

非金属元素

与金属元素相对的，那就是非金属元素。别看非金属元素的种类没有金属元素那么多，可是它的成员却非常多。毫不谦虚地说，非金属元素是我们所生活的世界最重要的组成部分，它的质量占地球上所有元素总质量的76%。如果没有了非金属元素，不仅地球上的大部分物质都会消失，就连人类和其他的一切生命物质也都会不复存在，因为构成生物体的主要元素就是碳、氢、氧、氮、磷等非金属元素。

在我们的生活中，非金属元素也发挥着十分重要的作用。我们饮用的自来水，必须要经过氯气的消毒处理才能饮用；我们所摄入的食物，主要是绿色植物以及以绿色植物为食物的家禽和家畜，而绿色植物生长所必需的养料就是氮肥和磷肥；我们身上的衣服，之所以有这么多鲜艳的颜色，就是以硫做染料染成的；我们平常所用的电脑，它的集成电路芯片也是用非金属元素硅制造的。

我们的生命是由非金属元素构成的，我们要延续生命，同样离不开这些非金属元素。比如说我们赖以生存的氧气，是我们一刻也离不开的。我们每时每刻都要从外界吸入氧气，没有氧气，我们就无法生存。硒元素也是人体所必需的微量元素之一，硒对癌症的预防也是非常重要的，它可以破坏人体内的致癌物质。还有一种非金属元素也是我们必不可缺的，那就是碘。缺碘会导致儿童智力低下，并引起地方性甲状腺肿等疾病。

在所有的元素中，氢是最轻的，也许当初给氢元素命名的人就是出于这方面考虑，所以才取名为“氢”的。别看它质量很轻，可是它的地位却一点儿也不轻。因为氢比空气要轻，所以用氢气充满的气球和飞艇可以飞上天。而且氢还是一种很环保的能源，因为它燃烧后会生成水，并不会对环境造成污染。氢在地球上的储备是很丰富的，如果我们能够好好利用，就一定会受益无穷。

在众多的非金属元素中，最活泼的一个就是氟了。在常温下，它就可以和几乎所有的元素化合。就连受热以后的黄金也可以在氟气中燃烧。由于氟的化学性质实在是太活泼了，所以在自然界中，我们看不到单体氟，它总是以离子或化合物的形式出现。加氟可以提高产品的性能，比如说含氟的塑料和含氟的橡胶，都具有特别优良的性能。

形式多样的碳

虽然每一种元素只有一个化学名称，但是你可千万别以为它们长得都是一个样子。比如说碳元素，它的家族成员就很多。不要觉得碳只能是那种黑乎乎的样子，其实碳也是爱美的，有时也会把自己打扮得很漂亮。虽然它没有孙悟空那么大的本事，有七十二般变化，但是碳的形式也是多种多样的。

铅笔是我们再熟悉不过的东西了，因为我们每天都在用。你们是不是在想，铅笔和碳有什么关系呢？铅笔应该是铅做的才对呀！事实上，铅笔的笔芯是用石墨做成的，而石墨就是碳的存在形式之一。晶莹璀璨的金刚石，单从外表看真的很难把它和碳联系在一起，因为它和我们印象中的碳相差得实在是太多了。不过事实却告诉我们，金刚石就是由碳原子构成的。

石墨的分子结构是一种层状的结构，在同一层中的碳原子结合力比较强，而层与层之间的结合力却比较弱，可以自由地滑动。正是因为石墨具有这一特点，所以我们可以用石墨来制作润滑剂。我们家中很久不用的锁，倒点铅笔屑进去就会特别好开，就是这个道理。而在金刚石分子中，每一个碳原子都被另外的四个碳原子紧紧包围，它们之间以很强的结合力结合在一起，所以金刚石非常坚硬。我们可以用金刚石来切割玻璃，甚至可以在最坚硬的岩石上钻孔。

在碳的家族中，还有一个非常重要的成员，那就是C60。看它的名字就知道了，它的分子一定是由60个碳原子组成的。从外观上看，C60的分子结构特别像一个足球，所以人们也叫它足球烯。它也可以用来做润滑剂，而且在一定的压力下，它的耐压程度甚至比金刚石还要高。更为重要的是，如果在它的球体内部放入一个钾原子，它又可以成为一个新型的超导体。

还有更加不可思议的，那就是我们平常所用的高强度的钓鱼竿和网球拍，其实也是由碳制成的。这种碳是纤维状的，所以我们也叫它碳纤维。别看它那么轻，但是它的强度却非常大，据说可以达到钢丝的8倍呢！另外，在爱迪生最开始发明电灯的时候，里面的灯丝就是由碳纤维制成的。现在你对碳应该另眼相看了，或者说该为它的神奇多变而鼓掌喝彩了吧！

高分子化合物

高分子化合物是什么？它与一般的化合物又有什么区别呢？如果从字面上看，它应该就是一种由高分子组成的化合物。可问题是我们并不知道什么是高分子！这个所谓的高分子，它又比一般的分子“高”在哪里呢？

我们已经知道，分子是由原子构成的。构成分子的原子可以是一个单原子，也可以是两种或两种以上的原子。那么高分子是不是由很多种原子构成的呢？事实并不是这样的。构成高分子的原子种类并不多，但是原子的数量却非常多，可达到100个以上。所以，高分子要比一般的分子更大，分子量也更大，这就是它的高明之处。

高分子其实是由很多分子量很小的单体聚合而成的，比如说许多乙烯分子聚合在一起之后，就形成了聚乙烯高分子。高分子的聚合有很多种形式，可以是同一种分子聚合在一起；也可以是相同数量的不同单体聚合在一起；还可以是不同数量的不同单体聚合在一起。分子聚合以后，所形成的高分子兼具各种单体的优点，所以高分子的用途很广。金属合金的性能要比单一的金属好得多，原因就在于此。

由高分子所组成的物质，我们就叫它高分子化合物。生活中有很多天然的高分子化合物，比如说纤维素、蛋白质、蚕丝、淀粉等，也有很多以高分子化合物为基础的合成材料，比如说塑料、橡胶、尼龙、涂料等。高分子化合物对我们人体的贡献也是很大的，它可以制成人工角膜、人工骨骼、人工皮肤等，这样就可以替换人体内损坏的组织和器官了。

高分子的内部结构是什么样的？与一般的分子又有什么不同呢？如果说一般分子的结构像一个小球，那么高分子的结构就像是一条长链，将这些小球连在了一起。高分子之间存在引力，每条长链不仅各自卷曲，而且还与其他的链互相缠绕，所以高分子化合物既有一定的强度，又具有不同程度的弹性。

我们所用的高分子化合物是怎么制成的呢？作为材料的高分子化合物是由低分子化合物聚合而成的。这些低分子化合物是以煤、石油、天然气等为原料制成的，它们形成高分子化合物有两种方式：一种是加聚，一种是缩聚。加聚就是将这些单体相互加成，结合为高分子化合物；缩聚是这些单体相互缩和，在生成高分子化合物的同时，还会生成其他的低分子化合物。

爆炸和燃烧

爆炸和燃烧也是化学反应吗？没错，化学就是喜欢到处捣乱，时不时还会给我们制造一些麻烦。爆炸就是一种非常可怕的现象，因为它会夺走我们的生命，即使是轻微的爆炸，也足以把我们吓得半死。如果你不幸见识到这种场面，保证你会终生难忘。

不过，我们也不能把所有的爆炸都算到化学的头上，因为有些爆炸跟它并没有什么关系，而是由物理变化引起的。比如说压力容器由于压强突然增大，使高压气体迅速膨胀，就会造成爆炸，这样的爆炸就是物理爆炸。而化学爆炸则是由化学反应所释放的能量引起的，比如说炸药的爆炸。还有一种爆炸，它的杀伤力更强，它甚至可以将一座城市在顷刻间夷为平地，这就是更为可怕的核爆炸。核爆炸是由于物质核能的释放所引起的，比如说原子弹的爆炸就是核爆炸。

如果有人告诉你说，面粉也会爆炸，你可能会觉得这是一件非常不可思议的事——我们平常所吃的面粉怎么可能爆炸呢？而实际上，面粉厂的爆炸却是屡见不鲜的。实验证明，当干燥的面粉悬浮在空气中，并且周围的环境达到激烈燃烧的条件时，就会发生爆炸。首先，面粉在空气中需要达到一定的浓度；其次，要达到一定的温度。面粉的爆炸温度只有400℃，相当于一张易燃纸的点火温度。所以在面粉车间，是很容易发生爆炸的，必须要严禁烟火。

燃烧虽然不像爆炸那样猛烈，但它也是一种剧烈的化学反应，而且燃烧所持续的时间更长。说起燃烧，我们就会想起那熊熊的烈火。大火对我们的生命和财产安全都构成了极大的威胁，所以我们一定要安全用火，避免火灾的发生。

物质为什么会燃烧呢？燃烧必须要具备一定的条件，只有这些条件都具备了，燃烧才会发生。首先，必须要有可燃物，也就是可以燃烧的物质；其次，必须要有助燃物，也就是燃烧的环境；最后，必须要使可燃物达到燃点，也就是可以燃烧的温度。这三者缺一不可，少了任何一个条件，都无法燃烧。通常所说的助燃物指的都是氧气，因为一般的物质都是在氧气中燃烧的。但是也有例外，比如说氢气可以在氯气中燃烧，镁条可以在二氧化碳中燃烧。

庞大的有机家族

有机家族指的就是有机化合物的大家庭，这可是一个十分庞大的家庭，目前已知的成员就有将近600万种。那么，这个大家族中的成员都有什么共同点呢？我们又怎么判断它是不是有机家族的成员呢？其实，有机化合物都含有碳元素和氢元素，此外，还通常含有氧、氮、硫、磷等元素。在我们的生产和生活中，到处都可以见到有机物，像我们所熟悉的蛋白质、淀粉、脂肪、石油、橡胶等都是有机物，所以说它和我们的关系是非常密切的。下面就给大家介绍几个有特色的有机家族成员吧。

1．有毒的甲醇

甲醇是一种无色透明的液体，能够溶于水等有机溶剂，且带有类似酒精的气味。你可千万不要被它的表象所蒙蔽，其实甲醇是有毒的，不管是吸入还是误服，都会使人产生中毒反应。中毒者可出现头晕、恶心、视力下降等症状，严重者甚至可以造成失明。我们所听到的假酒中毒事件，其罪魁祸首就是甲醇。有些人为了追求经济利益，用工业酒精兑水来冒充饮用酒，而工业酒精中是含有甲醇的，结果使很多无辜的人受到了伤害，造成了无法挽回的损失。

2．真正的酒——乙醇

乙醇是以谷物、薯类、果类等物质为原料，经过发酵而酿成的。乙醇也就是我们所说的酒精，食用乙醇经过加水勾兑以后就可以成为醇香的美酒。但工业乙醇却完全是另外一回事，它是以低级烃为原料，在不同的条件和催化剂作用下合成的，成本比较低廉。工业乙醇虽然是重要的工业原料，但是却不能用来配制饮用酒，因为其中都含有不同浓度的甲醇。

3．神通广大的乙烯

大家对于乙烯一定不陌生，因为我们在前面曾经提到过它，就是那个催熟果实的气体。乙烯非常活泼，所以它也最善于变化，也有人戏称它是化学王国中的“孙悟空”。当它遇到其他的化合物时，很容易与它们发生反应，转变成另一种化合物。比如说乙烯在遇到水的时候酒会变成酒精，与氯化氢相遇又会变成一种镇痛药，乙烯分子之间也可以聚合成聚乙烯，等等。总之，乙烯的各种化身都可以为我们所用，所以我们说它神通广大也是名副其实的。

4．芳香的苯

苯是一种无色、带有芳香气味的液体，所有与苯结构相似的有机化合物都带有强烈的芳香味，所以也将它们称做芳香族化合物。不过你可千万别贪恋苯的香味，虽然它不会像迷香一样把人迷倒，但是它也是有毒的，而且对人体的危害更大。如果经常接触苯，就会使皮肤因为脱脂而变得干燥，还有可能出现过敏性湿疹，长期吸入苯甚至可以造成再生障碍性贫血。由于苯具有挥发性，所以我们一定要注意远离它。

无色无味的空气

我们人类要生存下去，就不能离开空气。也就是说，你必须一天24个小时都让它紧紧跟着你，一刻也不能离开，即使在你睡觉的时候，也绝不能给它放假。我们的地球之所以有这样舒适的环境，空气的功劳绝对要记上一大笔。没有了空气，地球也会变得一片荒凉，地球上的所有生命也就全都不存在了。

虽然我们每个人都知道空气对于我们的重要性，可是却没有人见过它的真实面目，也没有办法跟它说一声谢谢。我们每天都生活在空气之中，可是我们既看不到它，也摸不着它。也就是说，我们根本就感觉不到它的存在。

意大利的科学家伽利略曾做过一个实验：用天平称出一个灌足了空气的玻璃瓶的重量，然后再把玻璃瓶上的活塞打开，他发现玻璃瓶的重量变轻了。这个实验就说明了空气是有重量的，也说明了空气其实也是一种物质。后来，他的学生也用实验证明了空气是有压力的。

既然空气是一种物质，可为什么它的重量和压力我们都感受不到呢？难道它没有对我们产生压力吗？当然不是。事实是这样的：空气不仅对我们的身体产生了压力，而且还产生了很大的压力，但是由于它压在我们身体外部和身体内部的力是相等的，所以我们是感觉不到这种力的存在的。

空气的主要成分有氧气、氮气、二氧化碳、水蒸气、氢气和稀有气体，其中氮气和氧气差不多占99%，剩下的气体共占1%。

为什么氮气和氧气占那么大的比例呢？这主要是由自然界经过长期的变化所形成的。在很久以前，地球上是没有绿色植物的，大气的主要成分是一氧化碳、二氧化碳、甲烷和氨。后来，出现了绿色植物，它们要进行光合作用，就要吸收二氧化碳，并释放出氧气，而氧气又可以将一氧化碳氧化成二氧化碳，将甲烷氧化成水蒸气和二氧化碳，将氨氧化成水蒸气和氮气。这种化学反应一直进行下去，空气中的二氧化碳越来越少，氧气逐渐增多，最后就变成了现在的样子。

生命之水

水是地球重要的组成部分，也是地球上分布最广的物质，70%以上的地球表面都是被水覆盖着的。而且你们知道吗？人体内也含有大量的水，如果没有水，人类以及其他的生命物质都没有办法生存。我们可能都有这样的体会，没有水喝比没有饭吃更让人难受。如果我们体内缺水，还会导致各种疾病呢！所以说人们经常把水称为“生命之水”。

我们在前面已经提到过，水有三种状态。常温下的水是液态的，当温度到达0℃时，液态的水就会转化成固态的冰；当温度达到100℃时，液态的水又会转化成气态的水蒸气。正是因为水有这三种存在形式，所以大自然中的水才可以循环利用。太阳的热量使江河湖海中的水变成水蒸气蒸发到天空；在天空中，水蒸气遇冷又凝固成云；云不断聚积便形成了降雨，这样就又使水回到了地面，完成了水的循环。

一个水分子是由两个氢原子和一个氧原子所构成的，但是在自然界中，却很少存在真正纯净的水。我们通常所说的水都是酸、碱、盐等物质的溶液，人们经常把蒸馏水看成是纯净水，但实际上，蒸馏水也不过是相对意义上的纯净水，其中也是不可能绝对没有杂质的。纯净水之所以罕见，是因为水是一种非常好的溶剂，很多物质都可以溶解在水里，这也是水容易被污染的主要原因。不过，水良好的溶解性也给我们的生活带来了很多方便，我们可以用它冲咖啡、泡茶、做汤等。

水可以分为重水和轻水，它们之间的主要差别就在于组成水分子的氢原子不同。组成重水的氢原子比普通的氢原子多一个中子，所以比较重，称为重氢，由它与氧结合成的水就是重水。普通的水就是轻水。重水的价格十分昂贵，是原子反应堆中最好的减速剂。但是在重水中的鱼类是不能生存的，用重水浸过的种子也不能发芽。

还有一种水，其中含有较多的钙、镁离子，我们叫它硬水。硬水是不能直接饮用的，必须要经过软化处理，才能转变成生活用水。硬水是怎么软化的呢？这就需要让硬水流经一种叫做沸石的矿物质，使其中的钙、镁离子与沸石中的钠离子互相交换，这样就可以使水中的钙、镁离子大大减少，达到了硬水软化的目的。我们家中的自来水，则是将自然界中的水经过过滤、消毒等处理以后才送入自来水管道的。

此外，我们所喝的矿泉水是一种非常有益于人体健康的饮用水。因为在矿泉水中含有很多种人体所必需的微量元素，如果人体缺乏这些元素，就会导致各种疾病。矿泉水可以为人体提供这些必需的元素，所以具有很好的保健效果。