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第6章 讨厌你，但不能没有你——氧气与你我的“爱恨情仇” 1 1、真金不怕火炼，难道是错的？ 所谓熔化，是物质通过加热从固体变成液体的现象，而熔点是指晶体熔化时的温度。 金的熔点约为1000摄氏度，虽然这个温度已经足以把我们所处的世界变成一片焦土，但在金属元素的世界之中，要是我们把熔点高低作为辈分来看，金还只是“小弟”等级，只能为其他“大哥”递茶扇风。 以白炽灯泡中常见的材料—“钨”来说，钨是熔点*高的金属，高达3400摄氏度（难怪能够扛下发光发热的重任）。所以……古人难道都错了吗？难道我们应该提醒语文老师，改成“真钨不怕火炼”吗？（顺带一提，因为熔化与热有关，所以应该是用火字旁的“熔”，而不是“融”或“溶”哦。） 原来，真金不怕火炼的背后，是在说： 金子不论以火焰如何加热， 永远不会生锈或变质， 可以保有原本金光闪闪的样子。 生锈对很多金属来说并不是罕见的事，尤其是在高温的时候，比起低温环境更易促进锈斑生成。以常见的铁来说，只要放在温热潮湿的环境下，很快就会长出铁锈。又或者把一枚铜钱放在浴室里，如果浴室比较潮湿，没几天铜钱就会长出绿色的锈斑。你在电视或影片中，看过自由女神像吗？那是一尊大铜像，它一开始并不是现在的颜色，而是由铜色、粉红色、深棕色一路变成现在的绿色的！这其中的奥秘除了水，还在于维系我们生命的关键—氧气。 化学 小教室 熔点只是一个“点”吗？ 笑点，由于那个“点”字，听起来很像是一个人对于笑话发笑的临界点，只要过了这个门槛，那个人就会不争气地发笑。那熔点和笑点一样，只是一个临界“点”吗？在有机化学领域中，对于纯粹的有机化合物，一般都有固定熔点。在一定压力下，固-液两相之间的变化都是非常敏锐的，初熔至全熔的温度不超过1℃(熔点范围或称熔距、熔程)。但如混有杂质则其熔点下降，且熔距也较长。 从这个角度上来用科学的态度严谨地讲，熔点是一个准确的点，只是这个点，会随着条件的变化而变化。 熔点是个点，只是它会变 2、不用隔绝氧气的防锈法 我们知道空气中富含氧气，且氧气大约占了20％的体积，它可是个调皮的人物，先前在原子幼儿园中有提到过，每个原子都有不同的个性，也许相似或相异，有的脾气暴躁，喜欢夺取别人的电子，而氧原子就属于这样的原子。 在日常生活中，氧原子不会单独存在，而是成双成对地靠在一起，我们把它们称作“氧分子”。氧分子的化学性质，比氧原子安定，但氧分子也不是个省心的，看到比较弱小的对象，就想要把人家的电子给抢过来。 在化学上，我们会说被抢走电子的“可怜鬼”被“氧化”了。 一提到氧化，人们很容易将腐朽、破坏等负面形容词与之联想在一起。的确，人类与氧气长期以来一直保持亦友亦敌的关系，一方面它是延续生命的必需品，另一方面，人们也努力避免或降低氧气对周遭事物造成的伤害。刚才提到的“生锈”就是具代表性的例子。在充足氧气与水的环境下，铁器总是容易产生红色的锈斑。为了防锈，人们在铁器外层镀上其他金属，或者涂油漆，就像是给铁器加一个防护罩，用以抵抗氧气、水的侵蚀。举例来说，我们时常会在铁器表层镀上一层锌，也就是俗称的“白铁”。 作为铁的防护罩，想必锌一定是个能有效抵抗氧气的金属吧？然而，相对于铁来说，锌这个元素反而不善于保存电子而容易被氧化。如果换种好听的说法就是：“锌这种元素非常乐善好施。”每当有氧气靠过来的时候，锌就像请朋友吃饭抢着付账一样，大大方方地主动把电子给让了出去，于是锌立刻就被氧化了。 说来也奇妙，这种防锈机制选择不与氧气硬碰硬，反而运用了锌更容易被氧化的特性来保证铁器的健全。而且正因为锌这种乐善好施的精神，铁器反而安全许多，只要在锌没有完全被氧化的情况下，氧气都找不了铁器的麻烦。 更厉害的还不止于此，就算白铁不慎受到外力敲击，产生裂痕造成铁器外露，锌还是能负责传递电子，让铁能够免于被氧化。这也就是所谓的“牺牲阳极的阴极保护法”，也就是牺牲更容易被氧化的元素来保护铁器。 要是我们说镀锌是一种牺牲奉献，那么镀锡就是一种铜墙铁壁的防锈手段！相较于锌，锡就像一个强壮的保镖，就像老鹰抓小鸡游戏当中，那只保护小鸡的母鸡。由于锡的活性比铁还要小，所以面对氧气的骚扰时，它能够牢牢掌握手中的电子而不易生锈，站在**线守卫铁器。 在日常生活里，镀锡的铁器俗称“马口铁”，时常被广泛应用在罐头中。然而，一旦马口铁出现裂痕而导致铁器外露时，其结局跟镀锌铁器的结局是截然不同的，正因为锡不如锌那么大方地丢电子给氧气，此时铁器反而会过来丢电子保护锡金属的安危，因此马口铁一旦有裂痕，铁器反而会不断地往内部锈蚀，甚至比起没镀锡的时候还快速，与镀锌铁器可以说是很强烈的对比！ 化学小教室：一体两面的氧化还原 在日常生活当中，因为我们与氧气密不可分，“氧化”这个词听起来毫不陌生，像苹果被氧化、铁钉被氧化……但只要回到本质上来看，氧化其实就是指电子从物质流出的过程（你可以发现其实氧化不一定要氧气来参与）；而另一个词“还原”就是指电子流入物质的过程。更明白地说，氧化与还原分别是电子由微粒A流出，同时流入微粒B的过程，因此氧化与还原反应必定同时发生。这就好像是在玩“你丢我接”的游戏一样，只要有人丢球，就一定得有人接球，否则反应不会发生。也就是说，日常所讲的“氧化反应”，正确来说应该是“氧化还原反应”。 钞票也像电子流到我这儿就好了…… 3 3、暖宝宝因生锈而发热 虽然在绝大部分的情况下，我们不希望金属生锈，我们希望器物的使用期限越长久越好，不过在某些情况下，我们反而会希望金属可以快速生锈，不要拖拖拉拉的。这时我们可以利用的是生锈反应的另外一个特性—发热。 生锈的过程会放出热量，只是平常铁器生锈的速度实在太缓慢，让人难以察觉。为了加快反应的速度，人们将铁块碎成铁粉，就像是砂糖溶解的速度比冰糖更快的道理一样，粉末状可以增加铁与氧气、水接触的面积，反应会更快速。 除此之外，还可以在铁粉中加入一点儿盐和活性炭，要是我们说原本氧气夺取铁身上电子的速度有如拨号连接网络一样，盐和活性炭的介入则像是将速度直接升级成光纤网络，能够快速地帮助铁将自己的电子传递给氧气。 于是在这两种方式的帮助下，铁粉迅速被氧化，放出的热量就变成你冬天暖手的好伙伴—暖宝宝啦！ 除此之外，中秋赏月，享用月饼时，打开月饼的塑料袋包装，会发现里面除了装有月饼以外，经常还附着一个四四方方、扁扁平平的小袋子，上面写着“脱氧剂”。你有没有想过：