书城童书《化学知识篇》(上)

第11章 神奇现象化学揭秘(1)

“鬼火”是怎么回事

在俄罗斯著名作家果戈理的中篇小说《夜晚集》里,写到了这样一段故事:“一位老大爷中了恶魔的妖法,昏昏沉沉地陷入了鬼魅之境,墓地里看到小路边的坟堆上闪烁着点点星光。老大爷直起身子,双手插腰,注目凝视——星光熄灭了;但是在离它不远的地方又重新出现了。”在我国古代,“鬼火”也早就引起人们的注意,有人还画出了鬼火的形状。

我国清代文学家蒲松龄所写的短篇小说集《聊斋志异》里,常常谈到“鬼火”。

旧社会里迷信的人,还把“鬼火”添校加叶地说成是什么阎罗王出巡的鬼灯笼。

好吧,让我们走进化学实验室,看看“鬼火”是什么。

先在烧瓶里加入白磷与浓的氢氧化钾溶液,加热后,玻璃管口就冒出气泡,实验室里弥漫着一股臭鱼味儿。这时你迅速地把窗户用黑布遮上,就会看到一幅与田野上一样的画面:

从玻璃管口冒出一个又一个浅蓝色的亮圈,在空中游荡,宛如“鬼火”。

原来,这是一场化学之战:白磷与浓的氢氧化钾作用,生成了臭鱼味的气体——磷化氢。磷化氢在空气中能自燃放火,就形成了“鬼火”。实验时必须注意:磷化氢有毒,又很容易爆炸。

人类与动物身体中含有很多磷,死后腐烂了生成磷化氢,这就是旷野上出现的“鬼火”。

在田野上,不管白天还是黑夜,都有磷化氢冒出,只不过因为白天日光很强,看不见“鬼火”罢了。

磷,是德国汉堡的炼金家勃兰德在1669年发现的。按照希腊文的原意,磷就是“鬼火”的意思。

千年古尸之谜

1972年湖南长沙马王堆一号汉墓出土的女尸,是我国迄今为止所出土的各类古尸中保存最完好的一具。出土时,尸体外形完整,全身皮肤润湿,身体的许多软组织还有一定的弹性,右大腿外侧的毛孔、脚趾上的指纹以及眼睑上的睫毛均清晰可见,左耳鼓膜完好,脑膜及胸腔内外器官外形完整,腹腔结构层次清楚,内隔膜完整,皮下脂肪丰富,心脏表面光滑。

这一切表明,马王堆汉墓女尸虽在地下埋藏了2000余年,仍类似于一具鲜尸,在世界考古史上实属罕见,具有极高的研究价值。

研究表明,在对马王堆汉墓女尸进行解剖时,研究者发现,女尸胸廓隆起,膈肌上移,胸腔空间变小,舌稍外露,直肠脱出肛门约1cm,表明女尸肠道曾发生过细菌繁殖、发酵、产气等腐败过程。由于尸体被多达20余层的衣服捆扎,腹腔内所产生的大量气体压向隔肌,致使胸腔变小,腐败没有进一步发展下去,从而使得女尸能够很好地得到保存。其原因令研究人员极感兴趣。分析原因,大体上有以下几个方面:

(1)女尸入土前用多层丝麻织物紧裹,有助于隔离空气和防止蚊蝇产卵。死后尸体立即入棺,内棺由六块整木板构成,内外均用生漆刷就;中棺亦由巨大整块木板制成;四层套棺一层套一层,每层均用油漆密封;棺外有内椁和外椁,木椁周边用5 000多千克木炭填塞,木炭外面还用60~130 cm的白膏泥封固以隔绝空气和防止潮湿。尸体入棺后就处于几乎是完全密封的条件下,棺内空气所剩无几,尸体腐败初期以及随葬品腐败耗氧,导致棺内缺氧。各类有机物在厌氧甲烷菌作用下,形成具有可燃性的沼气,沼气的不断产生、积累,造成棺内压力增大,进而增强了抵抗外界渗水的能力。在长期缺氧的环境中,加上细菌本身代谢产物的积累,造成细菌的大量死亡,尸体腐败过程也就相应地停止了。

(2)马王堆汉墓坑深16m,加上墓口封土共深达20m,整个墓坑用粘土分层夯实。据史料记载,历史上的长沙地区少有地震,偶有地震发生,其强度和所产生的破坏性也是极其轻微的,因而,深达20m的墓室没有任何裂缝产生。

(3)女尸浸泡于酸性棺液中(pH=5.18),棺液含有乙酸、乙醇及多种有机酸,沉淀物中含有大量的硫化汞,这些物质本身都具有一定的防腐保鲜作用。尸体被上述棺液浸泡,有利于防腐和保持尸体湿润,其原理与现代医学用福尔马林(5%甲醛、2%甘油、10%乙醇)保存尸体(供研究和解剖用)的原理相近。

(4)日本考古学家在研究马王堆汉墓周围水土环境时发现,周围土壤中有大量的弱碱性水存在,其成分与现今风行的“活性水”相近似,这种水对水果的药锈和餐刀上的铁锈,几乎是一冲即掉。

综上所述,深埋、密封、防水、防腐以及周边土壤中的弱碱性水环境,是马王堆女尸保存完好的基本条件。

致幻蘑菇的魔力

蘑菇对人类来说并不陌生,有的能烹制佳肴,成为美味食品;有的蘑菇内有剧毒,能置人于死地。然而还有一些蘑菇,它们既不能当作食品,也不能要人性命,但却具有一种非凡的魔力,能把人引入神奇的幻境。这类能使人产生幻觉的蘑菇,被人们称之为“致幻蘑菇”。

其实,早在3000多年前,生活在南美丛林里的玛雅人就对致幻蘑菇有所认识了。但是,那时由于人们对它不太了解,认为它是能将人的灵魂引向仙境、具有无边法力的“圣物”,恭恭敬敬地尊称为“神之魔力”,给这种蘑菇披上了神秘的面纱。

为了探求这种神奇蘑菇的秘密,美国生物学家舒尔茨和生物化学家霍夫曼曾经深入南美丛林进行考察。他们有时骑着车子,有时驾着独木舟,出没于亚马逊河流域的草原和深山峡谷之中。

一面采集各种标本,一面亲身体验致幻蘑菇的“魔力”,在当地土著民族中整整生活了14年。后来,又有不少科学家对致幻蘑菇进行了调查和研究,发现了24种致幻蘑菇。其中裸盖菇是致幻蘑菇的代表,主要产于墨西哥。其次是球盖菇,分布在亚马逊河流域。致幻作用最强的是古巴球盖菇。

致幻蘑菇由于它们的种类不同,其致幻成分也有差别,引起的幻觉和幻象也是各色各样的。据说在西伯利亚,人们习惯用致幻菌浸泡的伏特加酒来强化醉意。日美两国学者小林和沃森共同用一种蛤蟆菌作试验发现,服用后会使服用者出现浑身发抖、精神错乱的反应,不由自主地说叫,表情十分可笑。在服用者的眼里,会产生出奇特的幻觉,一切景像都被放大,如一个普通人转瞬间变成了硕大无比的庞然大物。据说,猫如果吃了这种致幻菌,也会慑于老鼠硕大的身躯而失去捕猎的勇气。与之相反,吃了华丽牛肝菌或小美肝菌之后,却会使周围的一切都变得小不盈尺。褐鳞灰伞菌的致幻作用则是另外一种景象,服用者面前会出现种种奇形怪人,或身体修长,或狰狞可怕,尔后中毒者就神智不清,昏睡不醒。大孢斑褶伞菌的中毒者会丧失时间观念,面前会出现色彩幻觉,时而感到四周绿雾弥漫,天旋地转,时而觉得身陷火海,奇光闪耀……

在20世纪50年代,西方国家中曾掀起一股寻求致幻蘑菇的狂潮,尤其在青年中有不少人为了解脱现实生活中的种种烦恼,填补心灵上的空虚,不惜抛弃学业,丢失工作,跑到深山老林里去寻求“魔菇”的精神刺激。为此,致幻蘑菇引起了科学家们的关注。

致幻蘑菇为什么会有如此神圣的魔力呢?1961年,科学家们对“裸盖菇”和“球盖菇”的化学成分进行了分析和提纯,结果发现,起致幻作用的物质是裸盖菇素和球盖菇素。它们都是吲哚环第4位羟基化的吲哚衍生物,其化学名称分别为二甲4羟色胺磷酸和二甲4羟色胺,它们与麦角菌中的致幻物质二乙基麦角酰胺(LDS)以及著名的致幻剂墨斯卡灵、大麻精等化合物的分子结构类似,并且与人脑中的两种化合物——S羟色胺和肾上腺素相似。这两种化合物都是神经传导介质,可以把外界获得的信息从一个脑细胞传导到另一个脑细胞。1977年,两位叫做林科夫和米切尔的科学家在研究这两种致幻物质时发现,正是这种结构上的相似性,才使这些致幻物质干扰了脑细胞中S羟色胺和肾上腺素的正常代谢。由于这些致幻物质引起症状与某些精神病患者的症状相似,从而为研究精神病的病因、病理及其治疗方法提供了重要启示和科学依据。如今,世界各国对致幻蘑菇都禁止食用,因为科学实验表明它们属于毒品,不仅危害健康,而且还严重地扰乱了社会治安。

可怕的“毛毛雨”

1996年秋天,我国新疆维吾尔族自治区的南疆一带,公路、铁路多处被洪水冲断,大批被困旅客只好用飞机运送。当地数十万军民苦战20多天,才使公路和铁路恢复通车。

然而,当人们看到有关的报道时,则无一不连称“怪事”。

原来,地处塔克拉玛干大沙漠边缘的南疆平原地区,年降雨量仅有50毫米,就凭这点“毛毛雨”,怎么能冲垮铁路和公路呢?

其实在南疆地区,类似这样令人不可思议的“怪事”还有许多。如遇到大旱,内地人的正常反应是仰天企盼大雨,而南疆人却对下雨显得异常的害怕。尽管这里的降雨量少得可怜,但各级政府却每年都要认真组织力量防洪,甚至无雨也要照防不误。

小小的“毛毛雨”,为何竟能在广袤的南疆“横行”,有关专家带着这些疑问,对南疆的地理、气候等情况进行了考察。了解到一系列有关这些“怪事”的趣闻。

横贯于新疆中部的天山山脉,东西长2500千米,南北宽250-300千米,平均高度4000多米。山上冰峰林立,终年被厚达几米甚至数十米的积雪覆盖。所以尽管南亚地区的降雨量很小,甚至不下雨,但遇到大旱,当地的农民却丝毫不放在心上。因为天山融化的积雪水,足够他们灌溉农作物了。有一首《新疆好》的歌曲里就唱到“戈壁沙滩变良田,积雪融化灌农庄”。甚至塔里木盆地的阿克苏等地区还大面积种植了水稻,养殖了鱼虾,成为闻名海内外的“塞外江南”。这就是来自雄伟天山得天独厚的恩赐。

不仅不盼下雨,当地人甚至还非常害怕下雨。因为南疆地区土地的盐碱重,一下雨,很容易使大量的盐碱渗出土地表层,致使农作物以及其他植物无法生长。有时一下雨,地面上还会结出一层坚硬的盐碱壳。这种盐碱壳往往会卡死禾苗,造成严重缺苗,影响粮食产量,甚至绝收。所以,如果说内地人害怕天旱无雨农作物欠收的话,那么南疆人就有些“闻雨色变”的味道了。

死海不死

在亚洲西部,约旦王国的边界上,有一个面积一千多平方公里的内陆湖,它的名字叫做死海。

为什么叫这么个不吉祥的名字呢?原来,在这个内陆湖里,几乎没有什么生物能够生存,沿岸草木也很稀少,一片死气沉沉的景象,所以大家就把它叫死海了。

但是,死海里的水并不象别的江河湖海那样容易吞噬生命,淹死人畜。据说,在一千九百多年前,古罗马帝国的军队进攻耶路撒冷的时候,军队的统帅狄杜要处死几个俘虏,他让人把这些俘虏捆起来,投到死海里,想把他们淹死。不料,这些俘虏并没有沉到水里,一阵风浪,又把他们送回岸边来了。统帅命令把他们再投进湖里,过一会儿又都漂了回来。这位罗马统帅以为他们有神灵保佑,只好把这几个俘虏放了。

不管这个传说是否真实,死海倒的确是淹不死人的,即使不会游泳的人,也会漂浮在水面上,甚至还能读书看报呢!

死海为什么有这些奇异之处呢?关键在于死海的水里含有大量的食盐。据测定,死海的含盐量高达25%,是一般海水中食盐含量(约为3.5%)的七倍!

这样高的食盐含量是不利于生物生长的,所以这个内陆湖成了死海;这样高的含盐量,使湖水的比重很大、超过了人体的比重,因此一人在湖水里不会下沉,不会游泳也能漂浮在水面上。

神奇的树皮

17~18世纪,美国和欧洲一些国家疟疾流行。因为没有找到特效药,致使不少人丧命。那时的疟疾就像现在的癌症一样令人可怕。

可是,生活在另外半个地球上的南美印第安人,却有很灵的办法对付疟疾。他们用一种树皮煮水喝下去,常常是药到病除。这种树被称作是拯救人们的“生命树”。印第安人订有一条禁规:谁也不准向外泄露这个秘密,否则就把他当众砍死。

那个时候,美洲大陆已在开发,去美洲创业谋生的人日益增多。相传有一位西班牙伯爵带着他的夫人也去了南美洲,不幸夫人染上了疟疾,在她生命垂危之际,有位叫珠玛的印第安姑娘给她送来了树皮汤。伯爵夫人喝了以后,不久病就痊愈了。从此她们结下了深厚的情谊。伯爵夫人回国前,珠玛把这个秘密偷偷地告诉了她。她极小心地把这种树皮带回了西班牙。后来,这个秘密逐渐传开了,那时凡是去南美洲的人都把这种树皮当作珍宝带回欧洲。

渐渐地,这种神奇的树皮引起了科学家的重视。19世纪初,瑞典化学家纳尤斯最先对这种树皮进行研究,发现这种树根、茎和皮之所以能治疗疟疾,是因为含有一种叫喹啉的化学物质。不久,植物学家们根据植物的分类学,把这种树称为“鸡纳树”。化学家们发现,在鸡纳树的根、枝、干及皮内含有25种以上的碱。1820年,有两位化学家从鸡纳树皮内取得了两种最重要的碱,即辛可宁碱和金鸡纳碱,它们都是类似于喹琳的化合物。

19世纪的美国,不论是在工业生产还是在科学技术方面,都处于世界领先地位。鉴于美国没有鸡纳树,而疟疾仍时有发生,因而美国皇家学院希望能够用人工方法制取治疟药。最先进行这种尝试的是著名化学家霍夫曼。霍夫曼是德国人,当时,被美政府邀请到美国皇家学院任教。

1856年,他让助手柏琴从苯胺出发合成能治疗疟疾的金鸡纳碱,但没有成功。

后来,化学家才知道,合成像金鸡纳碱这些喹啉类化合物是相当艰难的。直到1944年,武德华得与多灵两人,经过8步反应,才完成了金鸡纳碱的全部合成工作。

金鸡纳碱对于像当年在美国流行的那些恶性疟疾的疟原虫具有迅速杀灭的效能,但是对于人类普通的疟疾,只有抑制作用而无杀灭效能。因此,在50年代,苏联化学家们又研究出一些新的抗疟药,如扑疟喹啉、氯喹啉等。这样,人类便能在工厂里“种植”这种神奇的树木了。

神秘的可口可乐

提起“可口可乐”,可说是无人不晓。但你是否知道它是由谁发明的吗?它的配方又怎样呢?

100多年以前,美国有个叫约翰·斯蒂斯·彭伯顿的人,他是一家制药公司的老板。他有个癖好,喜欢在实验室里摆弄蒸馏器和各种药水,总想创造出一种有提神、解乏、治头痛功效的药用糖浆。

1886年5月的一天,彭伯顿和往常一样,一早就钻进了实验室,他在总结过去经验的基础上重新设计了配方。先将几种能提神、止渴、清心的药剂糖浆混在一起,放入一个大容器中,并加了一些从可乐果、古柯叶和一种从南美洲植物中提取的药剂糖浆,又放了少许咖啡因、糖、磷酸,搅拌混合后发现混合剂呈现出诱人的墨绿色。一尝味道还相当好,这就是最早配成的“可口可乐”饮料。