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1化学趣味小故事（三十）故事九十九：二氧化碳的光合作用郁郁葱葱的大地,绿色植物千姿百态;波光粼粼的水面,各种藻类生长繁衍，这一切都离不开光合作用。光合作用,一般指在日光照射下,借植物叶绿素的帮助,吸收光能将二氧化碳和水合成碳水化合物的过程，用方程式表示就是:6CO2+6H2O光照C6H12O6+6O2↑叶绿素。我们今天所吃的粮食、蔬菜、水果,所用的木材、棉花都是光合作用的直接产物;所用的煤、石油等燃料,也是光合作用所留下的遗产，即使鱼虾鳖蟹,飞禽走兽也都直接或间接地依赖光合作用而生存。光合作用的主要原料是二氧化碳和水,能源就是太阳光。据科学研究表明,太阳能每年射到地面上的约3200夸特(1夸特等于2.52×1014千卡),这样多的太阳能,相当于燃烧11400亿吨煤所放出的热量,太阳能可以说是用之不尽的。而二氧化碳在大气中约有2300亿吨,有约60亿吨供植物进行光合作用,这个原料也是不用发愁的。但是,由于人们对森林大肆砍伐,对草地的无端破坏,使地面上的二氧化碳和光合作用放出的氧气失去平衡,长此下去,光合作用遭到破坏,倒有使人类面临灾难的危险。近几十年,人们对光合作用的机理已有所了解,已经知道光能、水、二氧化碳、硝酸盐、硫酸盐在植物叶子的叶绿2体内结合,产生有机物质。幼叶的功能主要是合成蛋白质的基本原料—氨基酸;比较成熟的叶子则集中制造植物其他器官营养所需的碳水化合物，而叶绿素及其他色素分子起着吸收光的作用,它们吸收太阳能,并把太阳能传递到产生氧和有机物的植物细胞的反应中心。人们根据光合作用原理,设计了人工模拟光合作用，如果模拟成功,将对人工合成食物打下基础,而且对研究生命起源和光合作用的真实机理都有重要的意义。如果在实验室中,能在光合作用下把水中的氢和二氧化碳结合,使之成为碳水化合物,进而转化为糖、淀粉、脂肪等,还可进一步转变成氨基酸、蛋白质，这样,人类所需的食物,就有可能用人工的方法来获得，这是多么美妙的理想啊!顺便谈一谈二氧化碳的物理性质。由于二氧化碳不能供人类和动物呼吸，在岩洞、地窖里所存的二氧化碳,常不能很好地散发出去,所以通常人进入时,要用火引路,一旦火熄灭了,人就不能上前,否则易窒息而死。此外,固体的二氧化碳叫干冰,用氢气球将它和碘化银一起带到空中,就可进行人工降雨。故事一百：化学和医学奇迹血液循环对人类来说一直是个谜，直到17世纪中期,这个谜才被英国医生哈维经过长期努力揭开。他证实了人体的血液通过血液循环进行周身循环,它把从肺部摄取的氧气3和从小肠的绒毛壁上得到的营养物质源源不断地输送到身体各个组织,同时又把身体各个组织所产生的废物,如二氧化碳、有机酸等通过肺和肾排除体外,使人吐故纳新,充满活力。如果用现代检测技术观察人体血液循环的话,血管里的血,就像春天的江水一样,汹涌澎湃,源源不断，之所以会这样,一是靠心脏的收缩和舒张,二是靠体内有足够的。一个成年人,体内血液总量约为5000ml,占体重的8%，一旦血容量降低到500ml以下,血液循环就会中止，如果不立即输血,人很快就会死亡。1902年以前,人们还不知道人有血型之分,随便输血,导致了许多人命案，幸亏这年病理学家兰斯坦纳发现了A、B、AB、O四种血型，此后,医学上的输血技术便得以安全地推广应用。然而,世界上所有血库里的血都是从健康人体抽取的,血源量极为有限,远远不能满足需要，于是科学家们便在本世纪40年代,开始了人造血的研究。他们首先对“人血液”的成分和运行机制进行了一番系统地探讨:血液是由血细胞和血浆组成，血细胞包括红细胞、白细胞、血小板，其中红细胞含有丰富的血红蛋白,主要功能是携带氧气和二氧化碳，血浆主要功能是运送营养物质和维持血容量,使血液循环得以正常进行。美国化学家们当初曾进行模仿红细胞构造的研究,但由于难度太大未能成功。50年代末,医务工作者4和化学家合作,用羟乙基淀粉等作为血浆在临床应用，它们能起到维持血压和补充血容量等作用,但是不能运送氧气和携带二氧化碳,所以只适用于失血较少的患者1966年7月,奇迹般的事情出现了:美国辛辛那提医院的小儿科教授克拉克在做实验时,不知什么时候一只老鼠掉进一种白色溶液里,他当时并不知道，几个小时之后,他回到实验室时,竟然看到老鼠像鱼一样在液体中欢蹦乱跳地活着，他高兴极了,意识到这种液体很可能成为“人造血”。其后,日本科学家也得知了这种物质,组织150多名专家进行突击研究，经过不懈的努力,花费11年时间,终于在1979年4月宣布首先研究成功“人造血”，克拉克教授意识到的那种白色“人造血”是全氟三丙胺等，因为在这引进化合物的分子中只有氟原子和碳原子,故又名“氟碳人造血”具体制造过程是:先将全氟三丙胺等经雾化处理,制成直径只有0.1微米的微球体，然后加入少量葡萄糖、钾、钠、钙、镁等电解质，于是,就成为白色的人造血了。“人造血”同人血相比,比重高于人血,但粘滞性基本差不多，它有许多的优点:首先对人体无害，因为“人造血”不需要肝脏化解代谢,也不会产生有毒的物质损坏肾脏，在病人自身的造血机能开始恢复时,它能自动地通过肺部的呼吸和尿液排出体外。其次化学稳定性好，“人造血”可存放二至三年时间也不会变性,而血库里的血一般只能放二三个月。另外“人造血”还有优良的5运载氧气和二氧化碳的能力，它输给病人时,由于没有血型之分,所以无论何人何时均可输注,十分安全和方便。此外“人造血”还有一种奇妙的功能，当人煤气中毒(即一氧化碳)以后,只要注入“人造血”它便可把血液中的一氧化碳夺过来,让红细胞复活,使中毒者起死回生。“人造血”正以它的巨大作用,成为失血者的“救星”，科学家们充满信心地预言,不久的将来,血库依靠献血的时代将宣告结束,取而代之的将是“人造血”。化学对医学的作用还远不止这些,现代研究表明,人的健康与人血液中各种化学元素的含量密切相关。在人体中,不管缺少哪一种元素,人的健康都会受到影响。本世纪60年代,英国科学家汉密尔顿通过测定人体血液中各种化学元素的平均含量,把人体中的各种元素分为两类，他把含量较高的称作“生命结构元素”，含量较低的称作“微量元素”，这两类化学元素在人体中共有25种以上，例如缺碘就会得甲状腺肿,又叫“粗脖子病”，缺锌就会引起贫血,缺钙就会侏儒症等等。化学元素在人体中的作用,并不是以含量多少来论高低,而是看它在生命过程中是否起决定作用。如锌,在人体中它属“微量元素”，它与人体中100多种酶有关,它能激活生殖细胞,影响人的先天遗传,如缺乏锌,则会导致胎儿畸形,智力低下,精力不足等等症状,因而被人们称为“活力元素”。又如硒,在人体中的含量也不多,但它的作用却非同小6可，现已证明,硒在体内是辅助因子,因而在抗肿瘤、抗衰老和防治大骨节病的药物中,有时要补硒剂。在现代,随着科学技术的发展,只要对人体的化学元素进行普查分析,不仅能诊断出许多常见病、多发病和地方病的病因,而且能通过进补化学元素的方法给予有效的治疗，这是化学对人类健康的一大贡献。外科医生在实行外科手术之后,通常过一段时间还要拆线，这个手术后的拆线过程,能不能省去呢?这就要看化学家的本领了。医用高分子的研究人员终于找到一种材料,它是以聚乳酸纤维为基本材料,并涂有蔗糖脂肪酸酯的缝合线，这种缝合线的试验效果很好,不仅具有一定强度和伸缩性,易于缝合,而且在体内可维持3个月时间不分解，3个月后,开始分解并逐渐被吸收。有了它,在实行缝合手术之后,就无需再拆线了，这是化学对医学的又一贡献。故事一百零一：化学，生活中的百宝箱二十世纪，日新月益得让人瞠目结舌、眼花缭乱，展望未来更是缤纷五彩、全面开花。夜晚五颜六色的灯光,是化学家们玩的“魔术”，恋爱中的人,为什么总爱恋着对方？月球上具备人类生存的化学条件吗？还有其他等等。化学真是一个“百宝箱”，充满神奇的色彩，在科学园地里,化学是一位神秘的使者，它一时如迷雾,遮住了美丽的风景;它一时像星星,令我们心弛神往,魂牵梦绕。化学,正以它的神奇、诡秘在7现代生活中发挥的巨大作用。闪烁着科技之光。先从气体说起。每当盛大节日,人们总会放出各种气球,它们五颜六色、缤纷绚丽,在空中高高地飘扬,把欢乐和喜悦带给远方的朋友,带给全人类!要使气球飞起来,里面要充满最轻的气体—氢气。难道不可以制造一种飞艇,里面充满氢气让它具有真正的实际用途吗？1900年,德国工程师齐柏林真的造了一艘这样的飞艇,里面装有九千多立方米氢气。1937年,美国的一艘氢气飞艇,在空中突然着火爆炸,乘客遇难,于是氢气飞艇便开始被冷落。这时用氦气制造的氦气飞艇,便受到人们的欢迎。由于氦气密度比氢气重一倍，它不会着火燃烧,也不与任何东西化合,所以非常地安全。飞艇运载量大,耗费燃料少,它可以垂直起飞,垂直降落,不像飞机那样需要专门的跑道;它还能在空中停留一段时间，这些给地质勘探、摄影和空中侦察带来很大的方便。每当夜暮降临的时候,我们能看到五颜六色的各种灯光，这也是化学家们玩的“魔术”……将惰性气体充入电灯泡里,灯亮时,惰性气体受到激发,便发射出它们的特征谱线,这就是人们常说的霓虹灯。第一盏霓虹灯是法国化学家发明的，他们用氖气充填到灯泡里,氖在电场激发下,发射出红光,氖灯的红光穿透力很强,可穿过浓雾。因此,机场、码头以及水8陆交通线的灯标就常用氖灯。氩在电场激发下会发射浅蓝的光,也用来制造霓红灯。氦制的霓红灯发射淡红色的光。有的灯泡里可以充进水银蒸气,就成了高压水银灯,它射出的光线是绿紫色的。有的人甚至把氦、氖、氩和水银四种气体,或两种或三种混和气体装进灯泡里,就得到了色彩绚丽的霓虹灯。氙在电场激发下,可以射出类似太阳光的连续光谱,在灯管里装进氙气(灯管要用石英玻璃制造),就可制成“人造小太阳”。它的功率可达2万瓦,照明1千多个小时。一盏6万瓦氖灯的亮度,相当于900只100支光的灯泡，这种灯泡是本世纪60年代才发展起来的新型光源。