化學(xué)反應(yīng)

如果物質(zhì)是一座大廈，那么原子就好比是磚頭。例如，一塊煤是由數(shù)十億個(gè)碳原子組成的，其化學(xué)符號(hào)為C。

分子和離子

原子通過(guò)組合，可以得到分子。例如，云是由水滴組成的，而一滴水里面含有數(shù)十億的水分子，化學(xué)式為H2O。每一個(gè)水分子由3個(gè)原子組成：2個(gè)氫原子（H）和1個(gè)氧原子（O）。在一定條件下，單獨(dú)的原子或原子的集合體形成了離子。例如，水壺或浴室的水垢，是一種含有數(shù)十億個(gè)鈣離子的固體，鈣離子的化學(xué)式為Ca2+，它還含有化學(xué)式為CO3 2-的碳酸根離子。

實(shí)驗(yàn)：

-取一小塊白堊。

-加入兩湯匙酒精白醋。

-觀察：冒出了非常小的氣泡，然而白堊消失了。

你看到的不是魔法，而是化學(xué)反應(yīng)。

反應(yīng)物和產(chǎn)物

白堊沒(méi)有被溶解，不像一塊糖溶解在水中那樣。它其實(shí)是與醋發(fā)生了反應(yīng)。更準(zhǔn)確地說(shuō)，是白堊和醋中含有的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生了反應(yīng)：白堊中的碳酸鹽離子與醋中的醋酸發(fā)生了反應(yīng)。碳酸根離子和醋酸稱(chēng)為反應(yīng)物，它們轉(zhuǎn)化成的其他化學(xué)物質(zhì)，稱(chēng)為產(chǎn)物。比如這個(gè)化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物是二氧化碳?xì)怏w，因此可以看到有氣泡冒出的現(xiàn)象。在上述實(shí)驗(yàn)中，反應(yīng)物直接得出產(chǎn)物：我們稱(chēng)該反應(yīng)為一次反應(yīng)。在其他情況下，要得出產(chǎn)物需要經(jīng)過(guò)幾個(gè)步驟，即為了從反應(yīng)物中得到所需的產(chǎn)物，必須利用其他化學(xué)物質(zhì)，而這些化學(xué)物質(zhì)本身也會(huì)發(fā)生反應(yīng)。

溶劑安排的約會(huì)！

為了發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)物必須要有良好的接觸。溶劑正是起到了這個(gè)作用，它讓反應(yīng)物充分接觸。溶劑通常是大量的液體。在我們的實(shí)驗(yàn)中，溶劑就是醋中含有的水?；瘜W(xué)反應(yīng)中還可以使用催化劑。有時(shí)一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的速度太慢，可能需要幾天甚至幾個(gè)月才能完成，為了加快它的速度，人們會(huì)使用催化劑。

實(shí)驗(yàn)：

進(jìn)行與上述相同的實(shí)驗(yàn)，但這次要使用熱醋。

觀察：冒泡更為迅速。

通過(guò)觀察到的現(xiàn)象，我們可以判斷化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生速度較更快了。溫度是這個(gè)反應(yīng)的催化劑。在某些情況下，起到催化劑作用的可能是一種新的物質(zhì)，能給反應(yīng)物提供一點(diǎn)幫助，使它們轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。

化學(xué)家的工具

當(dāng)你生病或受傷時(shí)，父母會(huì)帶你去看醫(yī)生。醫(yī)生會(huì)根據(jù)你的癥狀，讓你去做X光、B超、驗(yàn)血、核磁共振或CT掃描等檢查，找出你所患的疾病，并提出適合你的治療方法。同樣的，化學(xué)家也根據(jù)問(wèn)題的不同而使用不同的分析方法。通常情況下，醫(yī)生需要進(jìn)行多項(xiàng)檢查才能下診斷?；瘜W(xué)家也是如此！

真的波爾多葡萄酒還是假的？

有一種叫作色譜分析的方法可以用來(lái)檢查藥物是否含有正確的組成成分?；瘜W(xué)家通過(guò)這種方法來(lái)驗(yàn)證最終得到的產(chǎn)物是否與所檢的藥物相符。同時(shí)，通過(guò)一種叫作RMN的方法，基于與核磁共振相同的原理，化學(xué)家也可以讓葡萄酒擁有“數(shù)字指紋”，從而打擊假酒（包括假的產(chǎn)地、年份、酒精含量等）。

叫停致癌布料

人們利用色譜分析的方法，可以將混合物中所包含的化學(xué)成分進(jìn)行分離和識(shí)別。例如，在紡織品樣品上，化學(xué)家會(huì)識(shí)別出所有添加在布料上的化學(xué)物質(zhì)。這樣，就能判斷出布料是否含有質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中所禁止的致癌染料，并決定是否要禁止該布料的銷(xiāo)售！利用色譜分析方法，還可以檢查香水或食品的成分與其標(biāo)簽上所標(biāo)識(shí)的內(nèi)容是否相符。

檢測(cè)污染

和驗(yàn)血可以了解病人的膽固醇水平是否正常類(lèi)似，化學(xué)家利用他們的工具檢查核電站排入河流的水是否干凈，對(duì)人和魚(yú)類(lèi)有沒(méi)有危險(xiǎn)。他們還可以檢測(cè)大城市的空氣質(zhì)量，在出現(xiàn)污染時(shí)向民眾發(fā)出警告。

綠色化學(xué)的原則

為了讓化學(xué)和生態(tài)和諧相處，全世界的化學(xué)家們制定了要遵守的原則。

1. 減少污染

化學(xué)家應(yīng)當(dāng)找到對(duì)人類(lèi)和環(huán)境有害的化學(xué)品（特別是溶劑）的替代品。他們還應(yīng)當(dāng)幫助工廠減少?gòu)U物，避免工廠在再加工中浪費(fèi)的時(shí)間、精力和金錢(qián)，從而降低工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染。

2. 改良現(xiàn)有的化合物

化學(xué)家懂得如何合成對(duì)于日常生活非常有用的東西，如藥品、油漆、紡織品、肥皂等。有些化合物是20世紀(jì)發(fā)明的，大有改進(jìn)的空間！ 為此，化學(xué)家可以嘗試設(shè)計(jì)具有針對(duì)作用的化學(xué)品，或者使用更好的催化劑。這樣，化學(xué)家在發(fā)明出更簡(jiǎn)單、危險(xiǎn)性更低的化合物的同時(shí)，也減少了現(xiàn)有化合物對(duì)環(huán)境的影響。

3. 節(jié)約資源

在化工行業(yè)，能源消耗往往很高，限制能源消耗有利于地球和您的錢(qián)包！化學(xué)家必須學(xué)會(huì)利用可再生資源：如果化學(xué)工業(yè)中使用的原材料是可再生的，那么我們就不用那么擔(dān)心有一天這種原材料會(huì)耗盡。

4. 利用所掌握的所有工具，實(shí)時(shí)控制污染源

具體方法參考《化學(xué)家的工具》一章。

5. 防患于未然

在設(shè)計(jì)化學(xué)產(chǎn)品之前，化學(xué)家必須考慮到產(chǎn)品的再處理問(wèn)題：如果產(chǎn)品中所含有的化學(xué)物質(zhì)在用完之后都能輕易降解，那事情就簡(jiǎn)單多了！最后，化學(xué)家應(yīng)當(dāng)想辦法降低化學(xué)事故、爆炸和火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)，并從過(guò)去的錯(cuò)誤中吸取教訓(xùn)。