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第16章 化学和美好生活

随着人们生活水平的提高与消费价值观的改变,追求聪明、健康与长寿的人越来越多。怎样才能获得健康,这是大家最关心的话题。

随着人体内化学元素含量和人体关系的研究一步步深入,生命科学有了长足的进展,以前原因不明的不治之症通过对体内化学元素含量的研究找出了病因。

现今公认的人体必需元素有:铁、铜、锌、钙、镁、磷、钾、钠等多种。根据科学家的研究发现,人体化学元素通过各方面影响人们的健康与寿命,有的是慢性,积累到一定程度就会发病,有的不一定有临床症状,但能缩短人的寿命。

通过上面的介绍,我们了解到某些化学元素还和癌症相关。化学元素尤其和儿童健康有着密切的关系,元素在体内缺少或过量积累,都会影响儿童的生长发育,智力水平与免疫机能,甚至导致疾病的发生。

例如:人体缺钙容易引起骨质疏松、抽筋、手足麻木、腰腿痛、骨折等。缺锌容易引起生长发育迟缓,个子矮小、智力差、免疫力低下、性器官发育不良等。钾在人体内含量高则容易引起子宫乳腺癌等。缺铁容易造成贫血、免疫力低、容易感冒。而铜,镁在体内积累到一定量都能产生慢性中毒。可见化学元素和人的生命息息相关,过多或太少都能引发疾病,影响健康与寿命。

正因人体化学元素如此重要,一些保健品生产厂商据此大做广告宣传,夸大其效,部分人群(尤其是儿童与老年人)盲目进补,不仅在不知不觉中严重地损伤了身体而且承受了不必要的经济负担。那么如何科学有效的进行化学元素的补充清除呢?首先要了解自身体内各种化学元素的含量,然后和正常参考范围进行比较,主要通过日常饮食习惯的改变与各种保健品的辅助补充,有目的的进行调整,对体内含量高的元素进行清除,对含量偏低的元素进行补充,使体内元素趋向平衡状态。

正如“一个人不能单靠面包生活着”,化学创新我们生活也不仅仅局限于元素;因为随着农业的改进,我们不需要将醒着的每一时刻都花费在找寻食物与庇护所方面,而是要使我们的生活变得更加丰富多彩。

书籍,包括这本书在内,是用化学家们所发明的油墨与由化学方法生产的纸张印制而成的。木材中的纤维被一种称为木质素的黑色物质包裹着,它必须在造纸时加以除去。应用特别的化学步骤将木质素溶解掉,留下洁白的纤维素。

乐器是通过化学生产的现代材料制成的。即使古代的乐器,如由意大利威尼斯手工制造的小提琴的异常音乐特性也应归功于早先化学所发明的特殊清漆。唱片、录像带与光盘是用现代塑料制成。电视屏幕用了特殊的化学品,当它们被电子束轰击时就发出了不同颜色的光。

摄影胶片是涂有化学品的一种塑料片,它们能被光所敏化,所以在曝光后与在接触到显影药品时,它们就会发生特别的反应。彩色摄影的化学是十分讲究的,在瞬时拍摄的宝丽照片上涉及的化学也同样如此。这些摄影术是建立在非常先进的基础化学上才得以开发的。

游泳池,美式足球的头盔、跑步鞋,直接插入溜冰鞋,滑雪橇,船艇,钓鱼竿与高尔夫球棍都要采用现代的塑料,现代的陶瓷与合金以及现代油漆与涂料。甚至当我们偶然回到大自然中,离开一下文明并享受一下简朴的生活时,最好带上救生设备与野营用的生活补给品。这些东西都要靠现代化学与化学加工工业的产品才能制成。

(第一节)化学与住房

木材、沙与石子是天然的建筑材料,但它们需要用合成的化学物质粘连起来与加以保护。水泥是一种化学产品,正如用在层压板中的胶粘剂与用在钉子中的金属都是化学产品一样。玻璃是化学家制出来的,经改进后的产物如耐热玻璃(商品名叫Pyrex玻璃)变得更坚韧。油漆是化学家设计与创造的,很多现代化的固体材料也是如此。塑料是人工合成的,它们用于厨房与浴室用具上,也用在商品名称“Formica”的胶木板及其相关材料、饮料瓶、餐具与器皿上。瓷器是由化学家制造的,并用于厨房与浴室的洗涤池与其他固定装置上。金属是从矿石经化学变化制成的。铝金属曾一度是实验室的奇品,但利用一种电化学方法,现在它可以容易地从氧化铝制得。

至少有一部分的地毯与装饰用的褶皱织物要用合成纤维与用合成的染料来着色。冰柜与空调器用特种化学品作为冷却剂;燃气炉与煤气灶可用合成气或天然气,其燃烧过程发生的仍是化学变化。我们的居室用燃气或用石油工业生产的燃油来取暖,这种燃油是从自然界的粗油经过精炼与化学改进后得到的。我们用合成的化学产品与用化学加工工业制成的材料,如灰泥或墙板,外壁板与屋顶板以及地砖与地毯来使我们的建筑隔热。炉灶本身与分配热能的管道是由化学产品——金属,绝热材料与陶瓷所制成。

电流通过外包绝缘体的铜线进入我们的家庭,两者都属化学加工工业的产品。电源插座要用塑料与金属,照明用的白炽灯与荧光灯完全是由化学产物制成。

甚至进入住宅的水也是经化学净化的,以除去污染物与致病的细菌。在使用涉及化学检验与化学净化的现代卫生设施以前,已被污染的用水是引起人类各种疾病的主要原因。

(第二节)化学和穿着

鞋革是兽皮经化学处理后制成的,而合成的塑料材料正在取而代之。鞋子的橡胶底来自于橡胶树汁液制成的橡胶产品,但越来越多地采用了橡胶代用品,如合成的同类物,氯丁橡胶,它们更为耐用和有好处。

在我们的穿着上用的是合成纤维与合成的染料,而维护它们的是合成的洗涤剂与干洗液。当然,如羊毛、亚麻与棉花等天然的纤维有其优点。然而,它们通常也是经化学处理与总是经化学染色的。

(第三节)化学和运输

一辆机动车中的每件东西都是化学加工业的一种产品。金属与油漆是显而易见的,但在一辆现代的汽车中,塑料的用量是十分大的。特种塑料被选用,因为它们质量好并且重量轻,较轻的车辆耗油也少。

制造轮胎用的橡胶经过一种被称为硫化作用的方法处理而变得坚韧。硫化作用是将橡胶分子化学地连结起来,使材料变得更坚韧与实用。

引擎舱内的“橡皮”软管根本不是橡胶的,而是更耐油与耐热的,类似于橡胶的合成材料。防冻液是一种合成的化学药品;蓄电池是化学的一种产品;车厢的内装潢通常用合成品或者是经化学鞣化的皮革制成品,车座里充填合成的泡沫塑料。车窗用有塑料为夹层的安全玻璃以防破碎。燃油与润滑油是加有化学添加剂的石油化学产品,以便产生更佳的抗爆行为与使润滑具有更为良好的全天候性能。

有时,将原始石油加以蒸馏就能得到燃油或润滑油,但也有用化学方法,利用催化剂将石油中的天然大分子“裂化”成较小的分子,作为汽油之用。

在石油炼制厂中见到一些巨大与高耸的塔是作蒸馏用的;另外的一些塔是供化学加工生产更有用的化学品。润滑油中加入各种化学药品使它们有更佳的抗磨性并使它们在一定温度范围内较好地发挥其作用。

化学的一项现代应用是在车辆排气系统中装入催化转化器来降低污染。它们用铂、铑与其他物质将氧化氮、一氧化碳与未燃尽的碳氢化合物转化成较低毒害的化学品。

在机动车工业中,大量的化学家参与研究与开发。事实上,在美国三大汽车制造商的研究室内,化学家是科学家中的最大群体。他们正在研制更优良的催化转化器与设法使燃油燃烧得更彻底而减少污染(点燃本身就是一个化学过程,它的本质现在已经搞清)。化学家们正在试图改变车辆的上漆方法,以便免用有机溶剂,他们也在设法用现代的塑料与陶瓷来替代汽车上较多的金属,同时他们正在设法改进蓄电池,使电动汽车变得更具吸引力。

飞机这种高科技的运输器械对各种用料有特殊的要求。没有质量好重量轻的铝就不可能有飞机。它需要用特种塑料与特种燃油。太空飞行需要甚至更为专用的化学品,包括能产生推动力十分大的火箭燃料与由合成材料制成的特种衣着。

(第四节)化学和粮食

有些人为某些目的而乐意采用合成的化学制品,但他们却不欢迎在食品中使用合成化学品的主张,这完全是可以理解的:没有人愿意吃一种未经试验的新东西,因为它可能是有害的。然而,这种合理的思虑可能会走向一种极端。

例如,有人曾经这样说:人们不要食用任何一种对它的化学名字都读不出来的东西。按照这样一种规则没有一个人能存活。甘油三酯是存在于天然食物中的脂肪的一个组分的最简单的化学名词。葡糖基果糖还不是普通食糖的完整化学名词,还有我们都需要摄取以求生存的维生素类,对于某些没有学过一点点化学的人来说是完全不可能读出这些名词的。

其实,人们要了解饮食的化学本性就必须了解一些化学的有关知识。这样,他们不仅能读出复杂的化学名词而且还能了解哪些化学品应归入有益健康的饮食。

化学的作用始于食物供应之初的农业。化学肥料为植物的生长提供了氮与其他化学元素。如果没有这种肥料,我们就不能为众多的人口提供足够的食物。除草剂能使作物茂盛而杀虫剂则能保护作物。

杀虫刹的使用是最有争议的一项化学活动。杀死害虫是十分好的,但杀虫剂是否会杀死鸟类,动物与益虫呢?它们会不会带进食物和当我们吃了它们后会不会有损于人体呢?这是一个复杂的生物过程。这里只能简单地说,现在已对研究工作投入大量的物力,旨在开发更好的虫害控制方法。此外,化学家们开发了灵敏的方法来检测食物中的污染物。这种关注是重要的,工作正在进行之中。

已知的最毒的化学物质是在自然界产生的而不是在化学家的实验室内。微生物,如细菌能制造出一些十分危险的化学品。食物的细菌性污染所造成的一种威胁总是要比农业化学品所带来的厉害得多。因此,化学的另一贡献是开发安全的食品防腐剂和符合卫生的包装方法来防止细菌的污染。食品冷藏法是建立在合成冷冻剂的基础上的,它是另一种防御食品腐败与细菌性污染的方法。

化学还保护了我们的水供应。不洁净的水能携带危险的病菌。在世界上的不发达地区,由于未净化水而引起了常发性流行病。化学家们已开发了利用氯或臭氧的水处理法。正如发明现代的药品一样,水处理法为人类的健康作出了同样多的贡献。

药物化学家们开发了兽用药来保护家畜不生疾病。化学家们也开发了一些试验方法来确定牛奶之类产品是否符合我们的纯度与安全度标准以及它的营养价值。

我们所消耗的很多食品,已不是它们的原始状态,而是经过转化了的。谷物被加工成早餐用的麦片,蛋糕与甜饼,以及借助于一种合成的化学产品(发酵粉)制成的面包。制造工艺是跟随着由食品化学家所设计的各种检验来进行商业性生产。制造啤酒,威士忌酒与葡萄酒所用的发酵法也要由化学试验来监测生产过程。

我们不可能从食物中除去“化学品”——世界上的每一种物质都是由化学品构成的。为了达到保护与扩大食品供应的目的,我们必须保证所用的化学品,不论是天然的或是合成的,都是安全的与有效的。

(第五节)化学和国防

有益方面。几乎任何人都不会认为战争是一种对人类有益的活动,但是一旦爆发战争,人人都希望取得胜利。因此,政府总是号召科学家们制造出更有效的武器或更好的防御物。化学在武器与防御物两方面发挥重要的作用。

由古代中国化学家所发明的黑色火药彻底地改变了交战状况;现代的弹药采用了这种炸药的更新样式。它们是化学药品或其混合物,经过化学反应释放出大量热能。反应的产物是气体,如氮气或二氧化碳。热气体便急剧膨胀这就是爆炸的化学解释。

核武器的爆炸不能这样解释。核爆炸本身虽然也是气体急剧变热的后果。但在这一情况中,能量来自于原子发生本质变化的一类核反应,而不是产生于化学反应。普通化学反应中,原子只重排了其组合方式。核武器中的热气体仅是热空气而已。但爆炸中伴随的辐射作用则是原子核变化过程而不是化学过程的结果。

从钢质枪炮中发射出的铅或钢质子弹是用冶金化学生产的金属,子弹是用化学炸药推动的——可以确实地认为是“化学武器”,但它不是通常所指的词意。化学武器所指的是用了化学毒物的。

细菌利用化学武器来毒杀其他的生物体(如对人类),在有些情况下是极为有效的。而人类却不能如此效用。其充分的理由是:在近期的战事中,毒气没有发挥多大作用,因为它们同时能杀死敌与友。细菌制造出的毒物能杀死其他的物种而不毒害它们自己,但愚蠢的人类却想要杀死和我们具有同样生物本能的同类。同时,化学家们还发明了抵抗毒气的好的防卫方法,开发了能和毒气起反应与中和作用的防毒面具及供士兵用的防护塑料服。

近代化学在军事上发挥了很大的作用,每位自美国西点军校毕业的士官必须学习化学。由于这个原因,美国军队的所有部门都有规划,要支持相关领域中的化学研究工作。在美国,海军研究署是第一个政府机构,它为了支持重点大学的研究活动而设立了这些规划。美国的主要军事优势是我们的高新技术,包括那些以化学为基础的。

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