内容正文:
化学与传统文化及STSE
(一)化学与传统文化:
1.《本草纲目》中“石碱”条目下写道:“采蒿蓼之属,晒干烧灰,以水淋汁,久则凝淀石,浣衣发面,亦去垢发面。”这里的“碱剂”或“石碱”是指草木灰。另有记载“冬月灶中所烧薪柴之灰,令人以灰淋汁,取碱浣衣”指的是用柴草烧成的灰烬,可用来洗衣服。其中柴草烧成的灰烬就是草木灰,成分是K2CO3。所以其中的“碱”都指的是碳酸钾。
2.古代草木灰的使用是非常广泛的。再如:中国丝绸有五千年的历史和文化。古代染坊常用某种“碱剂”来精炼丝绸,该“碱剂”的主要成分是一种盐,能促进蚕丝表层的丝胶蛋白杂质水解而除去,使丝绸颜色洁白、质感柔软、色泽光亮。古代染坊常用的某种碱剂来精炼丝绸,该碱剂为碳酸钾。
3."药囊除紫蠹,丹灶拂红盐(一种盐,主要成分SnCl4·2NH4Cl)",红盐是有两种强酸弱碱盐组成的复盐,水溶液显弱酸性。复盐是由两种阳离子和一种酸根离子构成的盐,如:明矾〔KAl(SO4)2·12H2O])。
4.“鼻冲水”是氢氟酸,稀硫酸,氨水,醋酸溶液中的哪一种?贮以玻璃瓶(与二氧化硅不发生反应,排除氢氟酸),紧塞其口,勿使泄气,则药力不减。惟以此水瓶口对鼻吸其气,即遍身麻颤出汗而愈。(有挥发性,排除稀硫酸)。宜外用,勿服(排除醋酸),所以鼻冲水的成分为氨水。氨水中含有五种微粒,分别是:NH4+、OH-、NH3H2O、NH3、H2O。
5.《本草纲目》中对强水的记载“性最烈,能蚀五金,其水甚强,唯玻璃可盛”,指的是硝酸。
6.“丹砂烧之成水银,积变又还成丹砂”,讲的是HgS受热分解生成汞和硫单质,而汞和硫反应又生成了硫化汞。
7.“丹砂在地经冬暖,玉竹成林入夜寒。”丹砂HgS在空气中灼烧生成Hg和 SO2,不会生成HgO。(解释:因为HgO不稳定,可以用热分解法冶炼金属汞,在空气红加热分解HgO即可生成Hg和氧气:2HgO=△=2Hg+O2 ,所以HgS在氧气中灼烧不会生成HgO)
8. 《黄白第十六》中“曾青涂铁,铁赤如铜”,与“湿法冶金”指的都是铁与硫酸铜置换出铜,其“曾青”是铜盐。
9.铜的冶炼:热还原法炼铜:Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2↑、C+2CuO2Cu+CO2
湿法炼铜:Fe+CuSO4 ==Cu+FeSO4; 火法炼铜:Cu2S+O22Cu+SO2。
10.“墙塌压糖,去土而糖白”的脱色过程是黄泥吸附了红糖中的色素,属于物理变化。
11.《本草经集注》记载鉴别硝石(KNO3)和朴硝(Na2SO4):“以火烧之,紫青烟起,乃真硝石也”,指的是焰色反应,用燃烧的方法区分Na元素(黄色火焰)和K元素(紫色火焰)
12.《天工开物》中“凡石灰,经火焚炼为用”。《石灰吟》千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲。粉骨碎身浑不怕,要留清白在人间。两处“石灰”指的是都是碳酸钙。其中《石灰吟》中涉及的化学变化有:石头也即石灰石CaCO3煅烧得到生石灰CaO,溶于水为石灰水Ca(OH)2,最后与空气中的CO2反应生成CaCO3。
13.“凿开混沌得乌金”出自于谦《咏炭煤》,所以此处的“乌金”指的是煤。原诗“凿开混沌得乌金,藏蓄阳和意最深。爝火燃回春浩浩,洪炉照破夜沉沉。鼎彝元赖生成力,铁石犹存死后心。但愿苍生俱饱暖,不辞辛苦出山林。”
14. 《汉书》中“高奴县有洧水可燃”,沈括在《梦溪笔谈》对“洧水”的使用有“予知其烟可用,试扫其烟为墨,黑光如漆,松墨不及也,此物必大行于世”的描述,其中“洧水”指是石油,烟指炭黑。
15. 烧酒的制造工艺有如下记载“凡酸坏之酒,皆可蒸烧”、“ 以烧酒复烧二次……价值数倍也”、“自元时始创其法,用浓酒和糟入甑,蒸令气上......其清如水,味极浓烈,盖酒露也”。这里用到的实验方法都是蒸馏。
16.东晋《肘后备急方》“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁”,屠呦呦以此法提取青蒿素属于萃取。
17.古人精制砒霜过程为:“将生砒就置火上,以器覆之,令砒烟上飞着覆器,遂凝结累然下垂如乳”,文中涉及的操作方法是升华。
18.“升炼轻粉(Hg2Cl2)法”用水银一两,白矾(明矾) 二两,食盐一两,同研不见星,铺于铁器内。以小乌盆覆之,筛灶灰盐水和,封固盆口,以炭打二炷香,取开则粉开于盆上矣。其白如雪,轻盈可爱。一两汞,可升粉八钱。文中从生成物中分离出轻粉涉及的操作方法为升华。
19.《医学入门》中记载提纯铜绿的方法:“水洗净,细研水飞,去石澄清,慢火熬干”文中的操作方法是:洗涤、溶解、倾倒(不是过滤)、蒸发。
20.宋代《开宝本草》中记载了KNO3的提纯方法“…所在山泽,冬月地上有霜,扫取以水淋汁后,乃煎炼而成”,这里涉及到的操作方法是溶解、蒸发、结晶。
21.我国古代的四大发明之一——黑火药由硫磺(S)、硝石(KNO3)、木炭(C)三种物质按一定比例(一硫二硝三木炭)