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這一刻,書中的化學(xué)之美在深圳灣具象

科普平羅
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多彩世界

前不久,在《科普時(shí)報(bào)》1月科普書榜上,看到了英國學(xué)者菲利普·鮑爾著的《化學(xué)之美:物質(zhì)的視覺奇觀》,我一下被“種草”了。于是,我很快買來并讀完了這本科普書籍。接下來的周末,爸爸驅(qū)車帶我去了深圳紅樹林海濱生態(tài)公園。沒成想在大自然中,我竟尋覓到了隱藏的“化學(xué)之美”,這本書和生活快速“閉環(huán)”了。

可樂氣泡與深海潛水

早春的深圳,陽光明媚。沿著深圳灣走了不一會(huì)兒,我們感到有些熱,幸虧帶有可樂。打開瓶蓋,伴隨“砰”的一聲,許多泡沫冒了出來。為什么可樂瓶里會(huì)產(chǎn)生那么多氣泡?

我瞬間想到,鮑爾在《化學(xué)之美:物質(zhì)的視覺奇觀》一書中提到,這是因?yàn)槎趸寂c水結(jié)合形成了碳酸。如果將二氧化碳?xì)怏w加壓打入水中,并密封在可樂瓶中保持高壓,這時(shí)水中溶解的二氧化碳超出常壓下能溶解的量,處于過飽和狀態(tài)。打開可樂瓶,壓強(qiáng)降低,原本溶解的二氧化碳從溶液中逸出,就形成了很多氣泡。平時(shí)習(xí)以為常的氣泡,因?yàn)轭^腦中有了化學(xué)知識(shí)的加持,讓我經(jīng)歷了化學(xué)知識(shí)和生活實(shí)踐結(jié)合的奇妙體驗(yàn)。

漫步海邊,爸爸說到現(xiàn)在很多人喜歡潛水??扇嗽谏詈撍畷r(shí),為什么一定要緩慢地浮出海面?這個(gè)問題猛然難住了我。爸爸說:我們身體里有沒有像可樂瓶中溶解的二氧化碳呢?

對(duì)呀,生物老師講過,因?yàn)樯眢w在利用氧氣燃燒糖類獲取能量的過程中,會(huì)產(chǎn)生二氧化碳。正常情況下,這些二氧化碳會(huì)隨血液循環(huán)到肺部釋放并被人體呼出。如果在高壓環(huán)境的深海,血液中必然會(huì)溶解更多的二氧化碳。如果深海潛水之后,貿(mào)然快速上升,隨著壓力的急劇減小,我們身體中溶解的二氧化碳?xì)怏w就會(huì)如同打開的可樂瓶,冒出大量氣泡,這些氣泡很容易堵塞我們狹窄的毛細(xì)血管,輕者會(huì)導(dǎo)致關(guān)節(jié)痛、眩暈等癥狀,重者可能危及生命。

“樹枝石”與雪花之美

正值海水退潮,我們繼續(xù)深圳灣海灘漫步。突然,我無意中發(fā)現(xiàn)一塊有許多小細(xì)孔的石頭。石頭中間夾雜個(gè)精致的復(fù)葉狀結(jié)構(gòu)?!巴?,我發(fā)現(xiàn)了化石!”隨著我興奮的喊聲,不少游客也圍攏了過來。大家七嘴八舌地討論,這是什么植物化石呢?

這時(shí),一位教師模樣的老者走了過來,看了看我手中的石頭。他說,這不是化石,是礦物枝晶??粗颐悦5难凵?,他解釋道:所謂礦物枝晶其實(shí)就是巖石中滲入的深色無機(jī)礦物,這種無機(jī)礦物主要是海水中沉淀而成的錳鹽。錳鹽粒子在海水中隨機(jī)漂流,一碰到巖石表面就會(huì)被黏住。如果巖石表面有小凸起,那么落在這里的錳鹽粒子就比別的地方稍多一些,積累的速度也會(huì)加快,如同北方冬天里不斷生長的雪花一樣。這就是礦物枝晶,俗稱“樹枝石”,是大海造就的化學(xué)奇觀。

對(duì)了,《化學(xué)之美:物質(zhì)的視覺奇觀》這樣描述,雪花能分出繁茂的“枝杈”,是晶體的枝狀生長不穩(wěn)定現(xiàn)象。天氣越寒冷,雪花的“枝杈”長得越快。

“水的行星”與“渾水摸魚”

望著一望無際的大海,我不禁想起地理課本說地球有“水的行星”之稱。鮑爾在書中講過:由于電子帶負(fù)電,吸引其他水分子上帶微正電荷的氫原子,形成氫鍵。每個(gè)水分子可以形成4個(gè)氫鍵。氫鍵給了水分子額外的凝聚力,幫助水分子形成三維網(wǎng)絡(luò),在地球這樣的溫度和壓力下,水就呈現(xiàn)液態(tài)。如果沒有氫鍵,水在地球這樣的溫度壓力條件下就會(huì)成為氣體。因此,是氫鍵讓地球成為“水的行星”。

在深圳灣,我看到海水并不清澈,甚至很渾濁,但有不少彈跳魚等生物在覓食。原來,深圳紅樹林海濱生態(tài)公園位于潮間帶。這里是陸地生態(tài)系統(tǒng)與海洋生態(tài)系統(tǒng)的過渡地帶。

隨著海水的周期性漲落,這里有機(jī)質(zhì)豐富。來自陸地的很多細(xì)小沉積物顆粒,如黏土顆粒,表面附有離子,因而帶有電荷,這些電荷互相排斥。可是海水中的鹽離子也帶有相反電荷,這些相互吸引的電荷能夠讓來自陸地與海洋的小顆粒聚集,并粘結(jié)在一起,讓靠近陸地河口的海水變得渾濁。這些聚集的小顆粒呈絮凝狀,對(duì)魚類等海洋生物來說,是寶貴的營養(yǎng)物質(zhì)。原來,“渾水摸魚”“水至清則無魚”都是有科學(xué)道理的。

化學(xué)之美,藏在可樂瓶中,藏在礦物枝晶中,藏在河海之間的絮凝顆粒中……只有將我們的感官感知與科學(xué)知識(shí)融成一個(gè)有機(jī)整體,才能發(fā)現(xiàn)更加奇妙的化學(xué)之美。

(作者系廣東省深圳市深圳中學(xué)高二20班學(xué)生 )