17個(gè)藏在生活中的魔幻化學(xué)反應(yīng)，看到上癮

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2018-03-20偵探



為什么有人覺(jué)得科學(xué)無(wú)趣晦澀？因?yàn)門(mén)A從沒(méi)想過(guò)，也沒(méi)有人告訴TA，生活中存在萬(wàn)千奇妙的現(xiàn)象，而它們都可以在科學(xué)中找到解釋。

飛機(jī)上不能帶水銀的原因



水銀（金屬汞）會(huì)穿透金屬鋁表面的一層具有保護(hù)作用的氧化膜，使鋁發(fā)生快速而持續(xù)的氧化，動(dòng)圖中冉冉升起的物質(zhì)就是鋁氧化后的產(chǎn)物。

這就是為什么在飛機(jī)上禁止攜帶水銀的原因，因?yàn)閷?duì)于鋁來(lái)說(shuō)水銀就像一個(gè)黑洞，飛機(jī)外殼使用的鋁完全禁不住水銀的進(jìn)攻。

水銀的心跳



這個(gè)實(shí)驗(yàn)需要把水銀浸泡在重鉻酸中，并用一根鐵釘接近水銀表面但不碰到。重鉻酸使水銀（金屬汞）氧化，產(chǎn)生一層氧化汞。水銀表面的氧化汞減少了水銀的表面張力，使得水銀液滴變得更扁平。

變得扁平的水銀表面就可以接觸到遠(yuǎn)處的鐵釘。水銀和鐵釘接觸后使鐵氧化，同時(shí)自己還原復(fù)又成為金屬汞。重新變回金屬汞后表面張力增加，水銀液滴變得更圓潤(rùn)飽滿(mǎn)。因此這個(gè)反應(yīng)就這樣反復(fù)進(jìn)行，使得水銀有了“心跳”。

斑馬圖案的起源



斑馬身上的圖案，和一個(gè)奇特的反應(yīng)——B-Z振蕩反應(yīng)（BZR）有關(guān)。B-Z振蕩這個(gè)著名的反應(yīng)是第一類(lèi)被發(fā)現(xiàn)的化學(xué)振蕩反應(yīng)，它一般需要溴和一種酸作為反應(yīng)物。

這個(gè)反應(yīng)背后有個(gè)悲傷的故事。

B-Z振蕩反應(yīng)的B代表的是一個(gè)人名Belousov（別洛索夫）。20世紀(jì)50年代，前蘇聯(lián)化學(xué)家別洛索夫在研究人體內(nèi)葡萄糖的化學(xué)反應(yīng)時(shí)發(fā)現(xiàn)了這個(gè)振蕩反應(yīng)。可是，那時(shí)候的化學(xué)家普遍認(rèn)為化學(xué)振蕩反應(yīng)是不可能發(fā)生的，他們認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)就像球自然地從山上滾下來(lái)然后達(dá)到平衡一樣，是不可能自發(fā)地沿著山坡上下滾來(lái)滾去的。

因此，別洛索夫的兩次投稿都以“無(wú)法解釋機(jī)理”及“不可能”的原因而被退了回來(lái)，無(wú)法發(fā)表在一流的學(xué)術(shù)期刊上。別洛索夫心灰意冷之下退出了科研圈。

1961年，前蘇聯(lián)的一個(gè)生物物理學(xué)畢業(yè)生 Zhabotinsky（扎鮑廷斯基）重新研究了這個(gè)反應(yīng)，用丙二酸代替了檸檬酸，并且對(duì)這個(gè)反應(yīng)的機(jī)理作了一些解釋?zhuān)沟肂-Z振蕩反應(yīng)真相大白，而他的姓的首字母也被加到了這個(gè)反應(yīng)的名字中。

B-Z振蕩反應(yīng)永遠(yuǎn)地改變了人們對(duì)科學(xué)的認(rèn)識(shí)，原來(lái)化學(xué)反應(yīng)不一定要保持在平衡態(tài)。更重要的是，這個(gè)反應(yīng)證實(shí)了計(jì)算機(jī)之父阿蘭圖靈對(duì)于形態(tài)發(fā)生的猜想，解釋了斑馬、蜥蜴等生物身上條紋的來(lái)源——自組織而不是有序的統(tǒng)一控制。

法老之蛇



這個(gè)酷炫詭異的實(shí)驗(yàn)其實(shí)也會(huì)發(fā)生在煙花中。硫氰酸汞遇熱燃燒，產(chǎn)生藍(lán)色的火焰和蜿蜒如蛇的固體產(chǎn)物。燃燒產(chǎn)物之一的硫化汞會(huì)接著和空氣中的氧氣反應(yīng)，產(chǎn)生有毒的水銀。因此不建議在家做法老之蛇實(shí)驗(yàn)。

尿不濕的秘密



你小時(shí)候用過(guò)尿不濕嗎？尿不濕吸水的秘密就在于聚丙烯酸鈉。

聚丙烯酸鈉是一種高分子化合物。當(dāng)聚丙烯酸鈉遇到水的時(shí)候就會(huì)變成固體啫喱，它可以吸收自身重量200-300倍的水分，因此具有吸附和固定水分子的功能。

碘鐘反應(yīng)



碘鐘反應(yīng)（Iodine clock reaction）是一種經(jīng)典的化學(xué)振蕩反應(yīng)。碘鐘反應(yīng)有許多變式，其中一個(gè)所需的原料是碘化鉀、淀粉和硫代硫酸鈉。

碘鐘反應(yīng)的本質(zhì)是因?yàn)椋婚_(kāi)始遇到淀粉能變藍(lán)的單質(zhì)碘被某個(gè)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成了碘離子，而碘離子遇到淀粉不能顯示顏色。而當(dāng)這個(gè)反應(yīng)所需的另一個(gè)原料被消耗完以后，這個(gè)反應(yīng)立刻停止，而碘離子得以重新形成單質(zhì)碘，產(chǎn)生經(jīng)典的碘藍(lán)反應(yīng)。

交通燈反應(yīng)



這個(gè)像交通燈一樣變色的反應(yīng)屬于化學(xué)鐘，和前文中的B-Z振蕩反應(yīng)、碘鐘反應(yīng)一樣也屬于振蕩反應(yīng)。

交通燈反應(yīng)需要用到葡萄糖、氫氧化鈉、靛藍(lán)胭脂紅和水。靛藍(lán)胭脂紅是一種酸堿度指示劑，當(dāng)溶液ph值低于11.4時(shí)，靛藍(lán)胭脂紅顯示藍(lán)色，ph值高于13時(shí)顯示黃色。靛藍(lán)胭脂紅同時(shí)也是氧化還原指示劑，當(dāng)發(fā)生還原反應(yīng)時(shí)會(huì)變成黃色。

初始時(shí)溶液是黃色的。隨著燒瓶的搖晃，空氣中的氧氣溶解到溶液中，少量靛藍(lán)胭脂紅被溶液中溶解的氧氣氧化變成紅色；如果所有靛藍(lán)胭脂紅都被氧化，溶液就會(huì)變成綠色；如果將溶液靜置，那么靛藍(lán)胭脂紅就會(huì)被堿性的葡萄糖溶液還原，變回黃色。這就是“交通燈”這個(gè)名字的來(lái)源。

燃燒的火柴



火柴頭里含有紅磷、硫和氯酸鉀。紅磷產(chǎn)生的熱使氯酸鉀分解產(chǎn)生氧氣。氧氣進(jìn)一步和硫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，燃燒產(chǎn)生的短暫火焰就可以被用來(lái)點(diǎn)亮蠟燭了。

人血豆腐



知道被蝰蛇咬了以后你的血液會(huì)發(fā)生什么事嗎？只需要一滴蝰蛇蛇毒，一個(gè)培養(yǎng)皿中流動(dòng)的血液會(huì)像動(dòng)圖里這樣變成一塊血膏。看完你的血液是不是也凝固了？

憑空消失的泡沫塑料



泡沫塑料飯盒里的常見(jiàn)原料聚苯乙烯可以在丙酮里溶解。為什么一大塊泡沫塑料看起來(lái)消失了？因?yàn)榕菽芰侠锎蟛糠侄际菤怏w，實(shí)際上固體成分很少。

大象牙膏



這個(gè)孩子們最?lèi)?ài)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)過(guò)程需要把熱水、酵母粉倒入含有肥皂液、過(guò)氧化氫和食用色素的容器中。

酵母在其中的作用是催化劑，它們可以消除過(guò)氧化氫產(chǎn)生的氧氣，產(chǎn)生巨多泡泡。這個(gè)放熱反應(yīng)的結(jié)果就是你看到的沖天“牙膏”。

爆炸的血液



人的血液里含有過(guò)氧化氫酶。雙氧水，也就是過(guò)氧化氫會(huì)和血液中的過(guò)氧化氫酶發(fā)生反應(yīng)。過(guò)氧化氫酶會(huì)使過(guò)氧化氫快速分解為水和氧氣，氧氣產(chǎn)生了動(dòng)圖中的泡沫。

所以身上有傷口時(shí)不能用雙氧水消毒的原因，你懂了吧。

干冰蘑菇彈



干冰就是固態(tài)的二氧化碳。洗潔精會(huì)包裹住干冰升華產(chǎn)生的二氧化碳，產(chǎn)生一個(gè)巨大的泡泡。

錫疫



你知道嗎，錫是一種具有“雙重人格”的物質(zhì)。金屬錫有2種結(jié)構(gòu)：白錫是正方晶結(jié)構(gòu)的，具有金屬性質(zhì)；而灰錫是是粉狀的，沒(méi)有金屬性質(zhì)。

當(dāng)白錫遇到灰錫，就會(huì)自動(dòng)變成灰錫。這個(gè)過(guò)程有個(gè)恐怖的名字—— “錫疫” 。

隱秘的粒子之舞



云室是偵測(cè)游離輻射的粒子偵測(cè)器，你可以在自己家里建一個(gè)（點(diǎn)我看怎么建）。

出現(xiàn)在云室里的這些隨機(jī)線(xiàn)條是氡-220變?yōu)獒暎^而變成鉛時(shí)釋放出的2個(gè)α粒子（氦-4的原子核）劃出的抽象畫(huà)。

你的身邊時(shí)時(shí)刻刻都有這些來(lái)自宇宙的射線(xiàn)在跳隱秘的舞蹈，只是你看不到而已。

燈泡的終點(diǎn)



當(dāng)燈泡即將壽終正寢時(shí)，燈泡里的鎢絲會(huì)融化，這會(huì)造成短路。在這短暫的短路過(guò)程中，燈泡會(huì)發(fā)出最后一次的榮光閃耀。

這就是為什么燈泡會(huì)亮一下再滅掉，原來(lái)它也會(huì)“回光返照”啊。

傳奇化學(xué)家的研究初體驗(yàn)



只要把銅質(zhì)的硬幣放到硝酸里就會(huì)產(chǎn)生這個(gè)絢麗而有毒的反應(yīng)。銅遇到硝酸會(huì)被馬上氧化，產(chǎn)生綠色的溶液，和棕色有毒的二氧化氮?dú)怏w。二氧化氮?dú)怏w遇水溶解后會(huì)使溶液變成漂亮的藍(lán)色。

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