宁夏科普专家优秀讲座报告文集：化学在你身边（上）

（主讲人：李冰，男，博士，教授，宁夏大学化学化工学院副院长，化学国家级实验教学示范中心（宁夏大学）副主任，宁夏化学学会副秘书长，化学国家级一流本科专业负责人，宁夏大学无机化学硕士学位点负责人。主持国家自然科学基金 2 项，省部级以上课题 10 余项，其中科普项目 2 项，发表 SCI 收录学术论文 40 余篇，教改论文 10 余篇，授权发明专利 3 项，指导国家级、自治区级大学生创实验项目 4 项，主编出版学术著作 1 部、教材 1 项。获得宁夏优秀自然科学论文二、三等奖各 1 项，宁夏高校青年教师教学竞赛二等奖 1 项，获得全国“宝钢”优秀教师奖，宁夏大学“立德树人岗位标兵” 称号，青年教师教学竞赛一等奖，青年教学优秀奖一等奖、教学质量奖，教学优秀奖，毕业论文优秀指导教师，创新创业项目优秀指导教师，毕业实习优秀指导教师等荣誉。）

可能好多同学不知道什么是化学，化学是不是很深奥呢？我们来看“化学”这两个字，“化”就是变化，“学”就是科学，简单的说，化学就是一门研究变化的科学。那什么是变化？你们看没看过《西游记》？在《西游记》里面你们是不是特别喜欢看孙悟空？电视剧里的孙悟空会“七十二变”，一会变成一棵树，一会变成一条鱼，一会变成一座庙，很神奇！化学就是研究一些本质上发生变化的科学。准确的说，化学是研究物质组成、结构、性质以及变化的科学。

大家熟悉冰、水，还有水蒸气。冬天冷了，水就变了成冰，天气暖和了，冰又变成水了；把水加热，会变成水蒸气，这属不属于化学呢？不属于！因为水、冰、水蒸汽的成分都是实际上都是水，它在本质上没有发生变化，这个过程属于物理变化，不是化学变化。而煤炭在空气中燃烧。生成了二氧化碳，本身是有新物质产生的，这一过程就属于化学变化了。

说起化学，很多人立即就想到了化学反应需要的瓶瓶罐罐。对！ 我们化学工作者经常要做实验。而在化学工作者的眼里头，世界万物都离不开一张表——元素周期表。

世界上所有的实物都是由元素周期表中的元素组成的。以水为例， 两个氢原子和一个氧原子结合在一起，就组成了水分子。比如，很多 妈妈都喜欢戴钻戒，而钻石实际上就是碳元素组成的一种单质。但自然界的碳元素有很多种单质，除了金刚石外，是还有石墨，C60、碳 纳米管等等。钻石和石墨的价格相差很大。为什么？物以稀为贵，钻 石在自然界的储量比石墨少的多。但是在我们化学工作者眼里，钻石和石墨都是同一个元素。

实际上，我们生活中处处都有化学，大家的“衣食住行”各个方面都渗透着化学。比如我们背的书包就是化学纤维制成的；家中醋的主要成分是是一种常见的化工产品醋酸；楼房的保温材料苯板可以提高保温性能；而汽车里的化学就更多了，比如轮胎的主要成分是橡胶， 汽车玻璃是硅酸盐工业的产品，各种颜色的车漆是通过不同的化学物质调出来的等。另外，大家常用的手机壳大多是的化学高分子产品， 塑料奥特曼玩具是由聚氯乙烯制成的，天然橡胶再加上聚氯乙烯就做出来了橡皮等等。所以，大家会发现我们生活中很多事物都和化学息息相关。

可是一谈到化学，有些人总会“谈化色变”，特别不喜欢化学。例如新鲜的菜叶没有虫洞，那是不是有农药残留？化工厂里冒出的浓烟，污染了空气。甚至还有一些广告，直接打出了“我们恨化学”的广告词。其实我们生活中是需要化学的。如果孩子们有时候感冒了， 大夫们会开“小儿氨酚烷胺颗粒”，这里面的主要成分乙酰氨基酚就是一个化学产品。也就是说，药物中的化学成分刚好能够治疗感冒、打喷嚏、流鼻涕的症状。再比如，在农村种地的时候需要用到化肥， 化肥就是化学肥料，我们中国 14 亿多人口，如果没有化肥来增加农作物的产量，大家都会吃不饱。所以我们是离不开化学的。

接下来为大家讲讲生活中用到化学的例子。

1.海水能不能喝？

地球上绝大部分区域被水覆盖，海水非常湛蓝，漂亮，清澈。那海水能喝吗？可能很多同学会说不能喝。为什么呢？也许有人会说， 海水里面有盐，太咸了，不好喝。

同学们说对了一半！

大家经常买到的矿泉水和海水有哪些区别？含盐量！矿泉水的含盐量千分之一小于千分之一，海水的含盐量大于千分之三十。这就好比妈妈炒菜的时候本来放 1 勺盐，菜味道刚刚好，那放 30 勺盐，菜还能吃吗？同样的道理，海水也不能喝！

如果把海水加热、蒸发、浓缩后，海水就会蒸干变成灰白色的海盐。海盐海家里炒菜用的盐（氯化钠）不一样，海盐的的成分有氯化钠、氯化钾，氯化钙，硫酸钾等等很多化学物质。除了氯化钠的咸味以外，剩下的盐大多非常苦涩，不能直接食用。只有通过物理化学方法把氯化钠提出来，做成加碘盐后才能食用。至于其他成分，分别提取可另做别的用途。

另外，海水里除了这些盐以外，还有很多动植物和微生物！即便大家在大海上没有了淡水，快渴死了，也不能喝海水！我们身体中70%都是水，很多人体细胞里也含有水。如果我们直接把海水喝进去， 会导致我们身体内的含盐量迅速增加。通常我们身体中水的含盐量是小于 7%的，而海水的含盐量高于 30%，所以如果喝海水会导致人体细胞中的水分子跑到喝进去的海水里头去。也就是说，虽然喝进去了水，但是身体细胞更缺水，这时身体细胞会给大脑一个信号，我还渴， 我还想喝水！所以海水会越喝越渴，最后细胞中的水都失去，从而导致脱水而亡。

那海里的鱼儿为什么能直接喝进海水呢？这跟鱼的身体构造有关系了。对海鱼，它有一个独特的“海水淡化设备”——鱼鳃。鱼鳃里面有排盐的细胞，它可以提取血液中的盐分，并通过鱼鳃的运动把它排出体外。换句话说，喝进去的是海水，实际上吸收的是淡水。

2.如何去除水垢？

家里的烧水壶经常会有水垢，那水垢是怎么形成的？大人们可能会说水比较“硬”。硬水又是什么意思呢？通常的自来水里面有一些矿物质，如钙镁离子等。适量的矿物质对我们身体有益的。但是如果水里面的矿物质过多，会导致烧水的时候产生水垢。那如何把水垢去除呢？要想除水垢，就得知道水垢的成分。水垢的主要成分是碳酸钙、氢氧化镁以及硫酸镁等。首先看一下碳酸钙，碳酸钙实际上就是石头的主要成分之一。市面上售卖钙的的主要成分片也是碳酸钙。那怎么去除呢？用醋！加入醋以后，大家会发现大部分的水垢就溶解了。因为醋的有效成分是醋酸，它会和碳酸钙和氢氧化镁发生化学反应生成醋酸钙，而醋酸钙是能溶于水的。同样，氢氧化镁和醋酸反应生产的醋酸镁也溶于水。不溶于水的碳酸钙和氢氧化镁和醋反应，变成可溶性的物质了，这是相当于除掉了大部分水垢。

细心的同学会发现还有一个主要成分硫酸钙没有出掉？没错，用醋泡过烧水壶后，还会有一部分水垢没有除掉。也就是说硫酸钙和醋不发生反应，那怎么办？“强攻不能，只能智取！”。大家看过《智取威虎山》吧，杨子荣在威虎山上想了很巧妙的办法战胜了“座山雕”，化学中也有很多巧妙的办法来溶解硫酸钙。家里做面时会有一种常见的调味品纯碱（碳酸钠）。当把纯碱加到剩余的水垢（硫酸镁）中， 过一会再加入醋酸，你会发现硫酸钙也溶解了，这是因为硫酸钙会和碳酸钠发生化学反应，生成碳酸钙和硫酸钠。而碳酸钙会和醋继续反应生成可溶于水的醋酸钙，这样就可以把水垢除的干干净净了！

同学们，你学会了吗？