1、中学化学课程资源丛书化学新看台龙菲许晓编远方出版社图书在版编目（）数据化学新看 台龙 菲，许 晓 编呼 和 浩 特：远 方 出 版 社，（重印）（中学化学课程资源丛书）化 龙许 化学青少年读物 中国版本图书馆 数据核字（）第 号中学化学课程资源丛书化学新看台编者龙菲许晓出版远方出版社社址呼和浩特市乌兰察布东路 号邮编 发行新华书店印刷廊坊市华北石油华星印务有限公司开本 印张 字数 千版次 年 月第版印次 年 月第次印刷印数 标准书号 远方版图书，版权所有，侵权必究。远方版图书，印装错误请与印刷厂退换。书书书前言化学是自然科学的重要组成部分，它是研究物质的组成、结构和性能之间的关系，以及物质转化
2、的规律和调控手段的一门科学。今天，化学已成为材料科学、生命科学、环境科学和能源科学的重要基础，成为推进现代社会文明和科学技术进步的重要力量，并为解决人类面临的一系列危机，如能源危机、环境危机和粮食危机等，做出极其重要的贡献。作为科学教育的重要组成部分，新的化学课程倡导从学生素质的培养和社会发展的需要出发，发挥学科自身的优势，将科学探究作为课程改革的突破口，激发学生的主动性和创新意识，促使学生积极主动地去学习，使获得化学知识和技能的过程也成为理解化学、进行科学探究、联系社会生活实际和形成科学价值观的过程。化学教育是提高国民素质和培养新世纪化学人才的重要手段。为全面提高化学教育的质量，为了更好的贯
3、彻“十一五”精神，更好的面对目前我们探讨的一系列化学方面的问题，我们特推出本套丛书。其中涉及了中学化学教育、新世纪化学动向、化学常识等多个方向，能够帮助教师在化学教学过程中形成良好的教学体系，引导学生对化学这一学科有一个更全面的了解。本套丛书集知识性与实用性于一体，是学生在学习化学知识及教师在进行引导的过程中不可或缺的一套实用工具书。在本套丛书的编写过程中，我们得到了许多化学方面的专家及学者的指导和帮助，在此表示衷心的感谢。编者书书书化 学 新 看 台目录物理化学篇物质有几态是否存在五重对称性晶体电荷是如何通过界面的 为什么不能达到在常温下可以实现核聚变吗未来宇宙航行的燃料是什么生物化学篇 生
4、命能人工创造吗 核酸与蛋白质在生命形成过程中谁为先 葡萄糖核酸是否具有遗传信息功能 抗维生素怎样“抗”维生素 生物毒素的中毒机理何在 花朵为什么开放 花激素为什么能促使植物开花 为什么植物体内有动物激素 植物有血型吗 中学化学课程资源丛书 促使植物变色的“法宝”是什么 味精为什么特别鲜 太空是生产干扰素的理想宝地吗 人为什么会睡觉 蜜蜂毒汁为什么能治病 萤火虫为什么会发光 人类如何“察颜观色”甜味物为什么呈现甜味 人类如何区分花香粪臭 气味对人的情绪有影响吗 吃糖过多会引起人的性格暴躁吗 指甲的变化与人体健康有关吗 为什么被动吸烟受害更大 人为什么会得肾结石病 米糠能治结石病吗 理想的“人造血
5、液”在哪里 记忆的化学物质是什么 针刺麻醉的化学机理是怎样的 悲伤的眼泪中有什么物质 生物体内有核反应吗 组织再生的化学机制是什么 生物磁的强度为何与人体健康相关 氮在生物体内是如何代谢的 药物导弹的化学原理是什么 生物电从何而来 化 学 新 看 台无机化学篇 金属氢能制取成功吗 氦能形成分子吗 氧气是谁发现的“谁”威胁地球保护层 锂、铍、硼从何而来 镁是必需元素吗 铝元素对人体有害吗 锗元素能征服癌症吗 铜有毒吗“月亮”有毒吗 铂为什么可抑制细菌生长 未来的能源是什么 为什么说重水是“潜在的能源”如何开发沉睡的可燃冰能源 海水提铀的前景如何 二氧化碳能再生吗 玻璃和陶瓷为何能合二为一 “笑气
6、”为什么会使人发笑 有机化学篇 旋光物的奥秘何在 乙烯为什么能催熟 尿酸为什么有“青春卫士”的雅号 阿司匹林新效用的机理何在 氨糖为什么能杀菌 中学化学课程资源丛书 为什么甲壳素被人称作材料的明星 氨基酸添加剂有何妙用 氨基酸农药有哪些作用 氨基酸是怎样进入抗癌序列的 角蛋白为什么异常坚硬 熟鸡蛋为什么孵不出小鸡 蛋白质有遗传信息作用吗 人体有防锈剂吗 泛素在生物体内的作用是什么 胰岛素为什么能治糖尿病 酶催化的奥秘何在 分析化学篇 化学在考古学上有哪些应用 四环素萤光法为什么可以查胃癌 多聚胺法为什么可诊断癌症 为什么可以探索大脑活动 书书书化 学 新 看 台物理化学篇物质有几态物质三态 气
7、态、液态和固态，是众所周知的。但是随着科学技术的发展，科学家早已侦察到物质并不只有三态了。下面看看科学家发现物质三态以外的状态。等离子态：当温度升高到数百万度或更高时，物质组成的基本单元 原子的核外电子，都会全部变成游离态，此时气体就成为自由电子和裸露的原子核的混合物了。在这样的气氛中，电子和离子所带电荷相反，电量却完全相等，而呈中性的状态。这就是常说的等离子态。据物理学家和化学家研究，在一定条件下，任何物质都能成为等离子态。在水银灯里，在天空的闪电中，都有等离子态。研究等离子状态，已变成一门专门的学问，它已应用到核聚变、原子能、中学化学课程资源丛书 激光等工业中去了。超固态：人如对某物质加上
8、 万个大气压时，原子的核外电子就会被压垮，使带负电的电子和带正电的原子核挤在一起。这样的物质就会突然变得十分稠密，其密度大得吓人，每立方厘米可以有几万吨。人们把这种密度大得吓人的物质叫做超固态。天文学家最早发现超固态，在宇宙中的矮星，中子星等，它们的密度就处于超固态。当今超固态物质也在地球上制得。人们发现它硬度很大，是制作钻探和切割用具的好材料。最新资料表明，科学家除发现等离子态 物质第四态和超高压态 物质第五态外，还发现超离子态 第六态和辐射场态 第七态。那么，是否还有第八态、第九态呢？超离子态和辐射态又有哪些特性和用途呢？是否存在五重对称性晶体早在 世纪，研究结晶体的科学家就确定了晶体的分
9、类体系，按照他们制定的规则，晶体绕固定的晶轴旋转时，允许每转周、周、周、周或周产生相同的化 学 新 看 台原子分布，它们分别被称为一重、二重、三重、四重或六重对称性；然而却不允许转周、周即产生自然重复的，于是他们断言，自然界中不可能存在五重、七重对性称的晶体，这似乎成了晶体学领域中的约定俗成。事实是不是如此呢？年，科学家在一次偶然的机会里发现了五重对称这种不可思议的结晶体。事情的经过是这样的：年，美国国家标准局的一个科学家小组正在为国防高级研究计划局研究新的超高强度的铝合金，这种用途独特的铝合金中含有锰、铁、钴、铬等元素。在通常条件下，铝是不能与这些金属熔合的，只有将铝和这些金属的熔化混合物以
10、每秒几百万摄氏度的速率冷却，才能合成这种铝锰合金。电子显微镜专家谢克特曼对这种合金进行了衍射测量，惊奇地发现它具有五重对称的二十面体。起初他以为自己测量有问题，或是实验装置出了差错，因此，并不相信这一结果。然而，经过反复地测量，谢克特曼得到的总是同一个结果，为慎重起见，他还是没有立刻发表论文，直到请其他专家鉴定后，才将五重对称结晶体的发现公布于世，时间是 年 月。谢克特曼的这一惊人发现，引起了众多学科科学家的兴趣。这对于结晶学界来说，是破天荒的第一遭，它无情地冲破了传统的结晶学规则。其实，这种结构的物质，对医学界来说，并不陌生，比如，引起扁桃体腺炎和小儿麻痹中学化学课程资源丛书 症的病毒，它们
11、的蛋白质衣壳就是这种二十面体。科学家们已经开始用六维的超空间几何学来分析这种结构，并准备用先进的原子探测器来研究这种结构中各种原子的相互位置。有的科学家认为，这项发现对物理学有关领域的影响就像欧几米德几何对数学的影响一样，它对生命化学也将产生重大的作用。电荷是如何通过界面的在 世纪时，电化学发展是很快的。年发明了伏打电池。年，法拉弟发明著名的电解定律，给电化学定量工作立了汗马功劳。年格拉夫构想了燃料电池然而，世纪后，电化学进展缓慢，如果跟核化学，激光化学和生物化学等相比，真是相形见拙，令人嗟叹。那是什么原因呢？关键问题在于电极。虽然，涉及电极学的问题很多。其中一个难题则是电荷通过电荷界面的机制
12、问题。也就是说一切电化学反应必须有带电物质如电子或离子在电荷的电极和溶液界面上传递，这个传递过程是如何进行的呢？早在 世纪就有人用渗透理论进行解释，他们认为金属有一种溶解压力，而溶质又具有渗透压力。当两者压力化 学 新 看 台不等时，界面就会发生离子交换从而有电荷传递。但是，这个理论破绽甚多，例如对金属溶液压力是什么？电荷是怎样随压力交换的？这些本质问题均无法自圆其说。世纪初有人从金属离子溶剂化的角度对上述理论作补充，但依旧拿不出更多实验证据，许多问题仍然不能解决。近年来，随着量子化学的发展，有许多化学家力图用量子化学来建立电荷通过界面的理论。因为电极发射电子时，作为电极金属是不发热的，也就是
13、说，这里电子的发射并不伴随任何电磁辐射，这跟原子和分子内电子跳跃有根本区别。在这里电子越过的距离只有千分之一毫米，不能用常见的电荷传递理论来解释。因此，化学家们提出一种新观点 隧道效应理论来解释。隧道效应是把量子化学的原理，应用到无辐射的电子传递中，只要电子和水化离子结合时放出能量，等于电子脱离出去的功，电子就可以用隧道传递方式进行，即电子从电极传递给溶液离子时，而无需逾越电极和溶液界面的堡垒。因为，这种电子传递方式像人开的隧道那样，所以人称这种电子传递方式为隧道效应。但是，隧道效应本质何在？从“隧道”传递出来的电子会不会水化呢？离子在离开电极表面多少距离才可能接受隧道传递出来的电子？按隧道效
14、应理论应如何去解释一系列从电极发生的现象，如超电位、传递系数、交换电流密度中学化学课程资源丛书 等参数呢？这些都是既有趣又实际的问题，人们期待物理化学家们做出科学的回答。为什么不能达到 称作绝对零度。在热化学里，有一条叫热力学第 三 定 律：绝 对 零 度 是 不 能 到 达 的，它 告 诉 人 们，是不可能得到的。历史上，难道没有人想冲破 的界限吗？答案是有的。当今世界上科学家的共同努力，已把最低温度降到跟绝对零点只相差三千万分之一度。但始终还无法突破 。原来，低温的获得，跟气体的液化分不开的。气体液化就是要降低分子热运动的动能，通常使气体液化的方法是先将气体液化，使它在低温下蒸发，使其自身
15、的温度降低，再用这一种低温物质来使另一种低温气体冷却，这样，一种接着一种气体连续下去，不断地得到了更低温度。这样看来，低温似乎也可像高温那样，无限地升级。但是，温度是分子平均动能的标志，温度愈低，分子平均动能愈小，如果到达 ，那么，分子平均动能就等于零，那就是说化 学 新 看 台分子停止运动了。这个时候，哪还有什么蒸发现象呢？物质是永恒运动的，分子动能不可能是零，因此，是不可能到达的。那么，为什么物质都在永恒运动呢？目前，科学家还未找到谜底。在常温下可以实现核聚变吗核聚变通常要在高温和超高压下进行，这是大家知道的。然而，现代科学技术的发展使核聚变也可在常温下进行，这真是核化学的一大奇迹。那么，
16、在常温下科学家是怎样实现核聚变的呢？是核化学家和核物理学家巧妙地利用基本粒子之一 缪子来实现的。提起缪子，它有带正电和带负电两种，通常在加速器中可制出带负电的缪子，然后，将它加速打进氘和氚等核聚变燃料气体中。在常温下就可进行核聚变了。缪子核聚变原理是，缪子作为聚变的调节者，打进氘氚中，使氘和氚形成分子，这种分子比电子重 倍，连结极其紧密，结果使氘和氚的原子核紧紧粘在一起，从而引起核聚变反应，反应后缪子又转移到别的分子上，可连续地引起核聚变，虽然缪子的寿命仅 秒，但在这一瞬间可引起中学化学课程资源丛书 次核聚变。常温核聚变虽然已经成功，但它在技术上未达到实用阶段，因为，在上述常温核聚变中，缪子常常是被消耗掉，也就是说，缪子在实现核聚变后，奔向他方，常常不能继续起核聚变引发作用，所以，对这项技术的实际应用还非下一番功夫不可。未来宇宙航行的燃料是什么宇宙飞船在飞行时，需要消耗大量的能量。当前，航天飞机，宇宙飞船所用燃料常借助液态氢、氧来实现。但是，如果要到更远的星球去，例如离开太阳系去航行，那么，目前宇宙航行所用的一切能源都无济于事了。据美国布鲁克里文实验室的詹姆斯博士估计，如果人类离开地球