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以下内容为李杰夫演讲实录:
化学在很久以前,一直被当作一门巫术来研究,甚至直到三百多年前的欧洲,大家还痴迷于把周边的各种物体变成金子。
有一位德国商人叫波兰德,他喜欢从身边各种黄色的物体中炼金。有一天,他上厕所的时候发现自己的尿也是黄的,他就想为什么不能用来炼金呢?
于是他开始疯狂地收集尿液,并且把自己所有的积蓄都花费在尿液炼金上,很显然,他没有成功。
但是他却从黄色的尿液中提取出来一种白色的物质,它是蜡状的,并且在空气中会自燃,发出没有热量的光,这种物质就是白磷,这也是人类第一次发现白磷的过程。
虽然他没有炼出黄金,但是有一点却让我非常好奇,白磷有毒,人类不会去吃它,那他是怎么从尿液中提炼出白磷的呢?
这个问题困扰我很久,后来我去问我的家长,我的家长也不是学化学的,他也不懂,他跟我说,等你将来学了化学你就明白了。所以说,我对化学的兴趣可能来源于一泡尿。
长大以后,化学逐渐融入我的生活,举一个例子,很多人喜欢养宠物,而我就喜欢养晶体,这是我做的一个晶体,它叫作铋。
铋元素广泛应用于我们所吃的胃药中,而铋的单质像铁和铝一样,都是金属,与铁、铝不同的是,铋元素的结晶可以有丰富的颜色,制作这么好看的一个晶体,过程肯定不可能那么轻松。
因为铋的熔点是280度,需要先把铋熔化,再放到一边冷却,冷却到一定程度的时候,它的下面会先结晶,然后把上面液态的铋倒出去,留下的底部就有可能是视频中这个样子。
因为金属熔化以后是不透光的,所以我只能通过手感来掂量它到底有没有凝固,这样,我需要花很多的自习课去实验室做这件事情。
在大夏天围着几百度高温的炉子肯定是不好受的,不管空调开得多大,都会让人汗流浃背。中国有句俗话:“小孩子玩火会尿炕。”这句话虽然没啥依据,但是确实玩火比较危险。
有一次我在做铋晶体的时候,把还处在熔解状态的铋倒入一个容器里,但是我忘了容器里还有水,我没倒干净。
可以想象一下,炒菜的时候,把还有水的蔬菜扔到油锅里的感觉,整个金属四处飞溅,还有几滴飞到我的胳膊上,于是空气中出现一股烤肉的气味,那个伤疤在我的胳膊上至今依然清晰可见。
与别人不同的是,我还有一个爱好,有的人喜欢收集邮票,有的人喜欢收集硬币,我的爱好比他们还费钱,我喜欢收集元素。
我目前收集了大概有半个周期表的元素了,我可以叫出每个元素的名字,说出它的特点。举几个例子,这个元素叫铬。
铬是最硬的一种金属,摩氏硬度可以达到9,我们所熟知的金刚石是最硬的天然物质,它的硬度为10,也就是说,铬的硬度和红宝石的硬度相等,仅次于金刚石,所以铬经常被用来制作玻璃刀的刀头。
这个元素叫锇,是密度最大的金属,我举一个形象的例子,一袋20斤的大米提在手上和不到一个农夫山泉水瓶大小的锇提在手上,几乎是一样的重量。
锇还有一个特点,它和铱、铂的合金具有非常强的抗腐蚀性,之前人们所用的英雄铱金笔的笔尖就是用锇、铱、铂的合金做的。
再举一个例子,钨可能是我们见过最多的一个金属,钨的熔点是3380度,是熔点最高的一种金属,只有这样的温度才能扛住长时间的发热、发光。
钨还有一个特点,它的密度和金特别接近,也就是说,之前有人把金锭中掺了几个钨棒,除了硬度,它的质量是没有任何区别的,甚至没有被检测出来,这是比较有意思的一点。
当然我收集这些元素不是为了摆着看,那多没意思,我还喜欢盘它,就像公园老大爷盘核桃一样,在手上盘。
介绍一个我最喜欢盘的元素,叫作铯,学过化学的都知道,铯是最活泼的一种金属,那还怎么拿在手上盘呢?
我把它封在一个真空的安瓿瓶里,我喜欢铯的原因有二,第一,它是金色的,跟金子一个颜色,没人会拒绝这样闪闪发光的东西;第二,它熔化了以后,我可以把它放在这里结晶,边写作业边干这个活,一手写作业,一手盘它。
盘完以后放在一旁,等它慢慢结晶,看着树杈状的晶体慢慢地向周围生长,我觉得自己整个人都沉浸在化学世界中,也可以让我更加沉浸地去学习。
当然,也不是什么元素都能拿起来就盘,有毒的不用说,举几个尴尬的例子。这个元素叫碲,碲比较特殊,如果放在手里放时间久了,它会通过皮肤被吸收进你的体内,出现一种轻微的碲中毒现象。
碲中毒不会要了我们的性命,也不会有太大的危险,但是有一点尴尬的是,如果你的身体里出现了碲中毒的情况,浑身会散发出一种你闻不见,但是别人闻得非常清楚的大蒜臭味。
铑是最贵的金属,假如你在盘铑的时候,盘着盘着发现丢了一克,一克就是1580元,太心疼了。
除了这些爱好,我还喜欢做实验,学校实验室的老师因为我的出现总会忙碌许多,他需要从实验室各个角落给我找出来一些多年没有人使用的器材和药品。
这张图片是我在提取咖啡因的时候拍摄的,我当时从10克的普洱茶中提取出来不到1克的咖啡因,我当时看着这一袋针状的晶体,突然有一点好奇,它真的像书上所说的那样,既有苦味,又让人兴奋吗?
我偷偷尝了一口,结果科比说自己看过凌晨四点的洛杉矶,因为早起训练,而我见到了凌晨四点的北京,因为真的没睡着。
这个实验是有一次我为了合成物质,但是这种物质在水中很不稳定,所以我使出我的必杀技——乙醚,就是传说中人贩子用来麻醉人的那个东西,虽然最后实验看起来成功了,但是由于吸入过多的乙醚,导致我一下午都是昏昏沉沉的。
以上种种操作,让我在同学眼中显得有点危险,甚至于有一次我通过自己的化学知识,推测出了一种剧毒物质的合成路线以后,同学们给我起了一个响当当的外号,叫“绝命毒师”。
当然,我学化学也希望能做一些对人类有用的事,于是我今年暑假前往南京中科院地理湖泊研究所进行了一次简单的科考。
相信大家对西湖藻华爆发事件有所印象,我这次的研究题目就是解决这样的事情。造成这样的水华问题,主要是因为水体中磷元素和氮元素的过量排放引起的,我主要的研究方向是让磷减少。
我们之前所用的方法,是把泥从湖里挖出来,这样不仅劳民,还伤财,有没有什么办法让它轻松一点呢?我想如果让磷稳固在泥里,不让它排放出来,不就万事大吉了吗。
于是我想到了自来水厂,自来水厂在给我们供给到各家各户的水源之前,需要让水中的杂质沉淀,这个时候就要加入沉蓄剂。
沉蓄剂中含有大量的铁元素和铝元素,这两个元素正好是结合磷的良方。于是我们从自来水厂要回来废弃泥,往里面加入一点镧元素进行改性,这样我们就成功得到了一个具有良好吸附能力的泥了。
经过四天的实验,我们证实这个方法是可行的。虽然只有短短的四天时间,但是这让我明白了,化学不仅仅可以用来玩,还可以做有用的事。
化学现在已经成为我生活中不可或缺的一部分,我就连去商场买东西,也会看看牙膏或者是洗头水的成分,到底对我有没有用。
化学不单单是枯燥无味的方程式,更多的是可以用到我们生活中的一些事情,我也希望享受化学的乐趣,不止我们少数人,更多人也可以沉浸其中。