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第五辑 化学（第1页）

水壶里为什么会长出一层水垢

水壶用久了，内壁和壶底上常常会长一层灰白色的东西，这就是水垢。水垢可不是个好东西。水壶中的水垢积多了，在水垢与壶壁之间会出现一个有空气的夹层，这样，热量的传递放慢了，煮开水就要浪费不少热量。更可怕的是，要是工厂里的大锅炉也长出水垢的话，那么锅炉加热时，由于传热不均匀，还会引起爆炸呢。

自来水看上去很清澈，似乎没有杂质，但水中还是溶解有微量的碳酸氢钙和碳酸氢镁等物质。自来水烧开后，其中的碳酸氢钙和酸氢镁等会发生分解反应，生成碳酸钙、碳酸镁和二氧化碳，二氧化碳随着水蒸气一起逸出，而碳酸钙和碳酸镁却留在了水中。由于它们在水中几乎不会溶解，就沉淀下来，形成水垢。

工业上将含有碳酸氢钙，碳酸氢镁等杂质的水称为“硬水”，由于硬水容易长水垢，造成危害，因此需要把硬水软化，变成不含这些杂质的“软水”。常用的办法就是将水烧开，使碳酸氢钙、碳酸氢镁等发生分解，析出碳酸钙、碳酸镁等沉淀物。

知识点：碳酸氢钙、碳酸氢镁、溶解、沉淀

为什么染发剂能使白发染黑

人的头发含有大量的蛋白质纤维。当染发剂与白发接触后，染发剂中的染料渗入纤维内部，改变了原来蛋白质纤维的组成，这样，白发就变成了黑发。

现在市场上出售的染发剂，大多是氧化型染料。这种染料在染发前本身并无颜色，当它与另一种氧化剂相互混合并迅速涂抹在头发上时，就会发生一系列化学变化，渗入头发纤维内部，与头发中的蛋白质纤维结合，生成一种黑色物质。这种染发过程所需时间较短，仅十几分钟，而且效果明显，不会损伤皮肤。另外还有一种新型染发剂，它只是一种药液，能与空气中的氧气发生氧化反应，涂抹在头发上后，同样能渗入头发纤维的内部，将白发染成黑发。

染发剂虽能使白发变黑，但新生长出来的头发依旧是白的，而且已经染过色的头发还会随时间而慢慢褪色，所以要保持一头乌发，应该经常染发。由于染发剂中的某些成分进入人体是有害的，因此头皮有破损时不宜进行染发。

知识点：蛋白纤维、氧气、头皮

为什么铁会生锈

铁是一种容易生锈的金属。博物馆里陈列的古代铁器，几乎没有一个不是铁锈斑斑的；切菜刀几个月不用，就会满身是锈。每年世界上有几千万吨的钢铁变成了铁锈。

铁容易生锈，除了由于它的化学性质活泼以外，同时与外界条件也极有关系。水分是使铁生锈的条件之一。化学家们证明：铁放在绝对无水的空气中，几年也不生锈。然而，光有水也不会使铁生锈。如果把一块铁放在煮沸的、密闭的蒸馏水瓶里，铁也不会生锈。原来，只有当氧气与水同时作用时，才会使铁生锈。除此之外，空气中的二氧化碳溶在水里，也能使铁生锈。铁锈的成分很复杂，主要是氧化铁、氢氧化铁与碱式碳酸铁等。

铁锈又松又软，像块海绵，一块铁完全生锈后，体积可胀大8倍。海绵状的铁锈特别容易吸收水分，这样就使铁烂得更快了。

还有不少因素也使铁容易生锈，如水中有盐，铁制品表面不干净、粗糙，铁中含有碳等杂质。

人们想出各种各样的办法，来保护钢铁。最普通的防锈办法，是给铁穿“衣服”——在铁的表面涂上油漆或者镀上别的不容易生锈的金属。例如，小轿车排气管上涂着铝漆；做罐头用的马口铁镀了一层锡；白铁皮表面镀了一层锌。

更彻底的办法，是给铁注射“强心针”——加入其他金属，制成不锈合金。大名鼎鼎的不锈钢，就是在钢中加入一点镍和铬后制成的合金。

知识点：铁、铁锈、金属、氧气、二氧化碳

为什么珍珠会闪闪发光

珍珠是水生的贝类动物孕育出来的一种天然珍宝。当水下的砂粒或寄生虫等异物进入贝类的身体，就会被贝类分泌的壳角蛋白和碳酸钙层层包裹起来。天长日久，就会形成光彩夺目的珍珠。珍珠一向被认为是无价之宝，就是因为它有耀眼的光泽。珍珠为什么会闪闪发光呢?

原来，珍珠的表面包着一层光滑的胶质，那就是宝贵的珍珠层。珍珠层中所含的各种成分称为珍珠质，珍珠质中含有百分之九十以上的碳酸钙，另外还含少量的有机质、一些金属元素和细微的水滴。这些固体和液体的微粒，使得光滑的珍珠层具有良好的折光性能，珍珠有了它，在光线照射下才能发出熠熠闪动的珠光，显得晶莹可爱。

由于珍珠质不是非常稳定，因此，珍珠是有寿命的。一颗珍珠一般只能“活”100多岁，时间久了，珍珠层里所含的水分，就会慢慢跑掉，使珍珠显得黯淡无光，最后就衰老变色，甚至干枯粉化。所以，古代的珍珠一般无法流传到今天。

珍珠的色彩多种多样，大致可分为白色、黄色、淡蓝色和粉红色4种，其中以粉红色珍珠最为名贵。据研究，珍珠层中含有一种由蛋白色素卟啉和金属元素结合而成的卟啉体，卟啉体中所结合的金属元素不同，显示出的珍珠颜色也就各不相同。例如，粉红色珍珠中含钠、锌较多，黄色珍珠中则含铜和银较多。此外，如果珍珠层中卟啉体的含量不一，珍珠色彩还会显得有深有浅。

珍珠除了作为装饰品以外，也是一种名贵的中药，具有镇心安神、解毒生肌、清热坠疾和去翳明目等功效，因而是珍珠丸、六神丸、安宫牛黄丸、八宝眼药等中成药的主要成分。

知识点：珍珠、珍珠质、珍珠层、碳酸钙

为什么防弹玻璃能防弹

防弹玻璃，顾名思义，当然足以抵挡住飞射过来的子弹!可是防弹玻璃为什么能防弹呢？

原来，防弹玻璃实际上不完全是玻璃，它是由玻璃（或有机玻璃）和优质塑料，经特殊加工得到的一种复合材料。

我们知道，玻璃的特点是光洁、透明，而且，它的硬度也是许多金属望尘莫及的，通常只有用金刚钻才能把玻璃划开。但是，玻璃的强度及韧性却很差，经不起一般的冲击和摔打。与玻璃相比，有不少具有透明度的塑料却恰恰相反，它们质地柔软，却有较强的韧性。能不能将这两种物理和化学性能差异很大的材料糅合成一体，制成一种相互取长补短的复合材料呢?

20世纪初，英国一家玻璃制造公司研制出一种夹层玻璃。制成的夹层玻璃仍呈透明状，经过测试，它的防震、耐冲击的性能竟远远超过普通玻璃。于是，第一代防弹玻璃和第一家安全玻璃公司就这样诞生了。

由于夹层玻璃具有较优异的性能，它的诞生无异给人们很大的鼓舞和启迪，人们便进一步想到用很薄的钢化玻璃和优质的塑料膜把它们一层夹一层地粘叠起来，制成一种全新的夹层玻璃。其中，钢化玻璃的化学成分和普通玻璃相似，但经过特殊淬火处理后，它的耐冲击和防震性能大大提高，将它们多层叠加后制得的夹层玻璃就格外地坚固，连枪弹也穿不过去，所以称为防弹玻璃。

除了普通玻璃之外，还可用有机玻璃等高分子材料来制作防弹玻璃，当然这种防弹玻璃已完全没有普通玻璃的成分了。近年来，科学家还用氧化铝等原料制成了一种透明状的现代陶瓷。这种陶瓷耐高温、耐冲击，已用作超音速飞机的挡风窗板和轿车的防弹窗。目前，各种防弹玻璃作为一种安全玻璃，已日益广泛地应用于军事、航天等各个领域。

知识点：防弹玻璃、复合材料、耐冲力

为什么有些塑料制品冬天会变硬

塑料制品有个“怪脾气”：冬天它会变成硬邦邦的，天暖以后，它又柔软如初。这是为什么呢?

塑料是一种高分子的聚合物。例如，聚乙烯是由很多乙烯分子手拉手连结起来的产物，聚氯乙烯则是由很多氯乙烯的分子连接在一起组成的。像这样由很多较小分子彼此结合成大分子的反应，在化学上称作“聚合”。氯乙烯分子聚合起来后，就形成一个链状的聚氯乙烯大分子，很多这样的大分子集合起来，就成了白色粉末状的聚氯乙烯树脂。

聚氯乙烯是一种能刚能柔的物质。它之所以很硬，是由于分子与分子间连接的“关节”结合得很紧。如果在这个“关节”上加一些“润滑油”，“关节”活动了，它就变成柔软的物质了。这种“润滑油”，就是塑料工业上所说的增塑剂。

冬天，天气很冷，有的增塑剂不耐寒，它的“润滑”本领降低了，塑料中的“关节”转动不灵，所以就变硬。

有的增塑剂具有挥发性。塑料制品使用久了，使分子间的活动“关节”不灵，还有长链分子受到风雨、太阳光照等自然力的作用后，会断裂成短链分子，塑料也就变硬了。在塑料工艺学上，把这种现象称为“老化”。

有没有不会变硬的塑料制品呢?现在，人们已找到了一些不易挥发、也不怕冷的增塑剂，用这些增塑剂制造的塑料制品，无论春夏秋冬，都不会改变柔软的性格。

人们还找到一种奇妙的方法，就是在制造聚氯乙烯的时候，用适量的醋酸乙烯分子，镶嵌到聚氯乙烯的“大分子”中去。这种塑料，不必另添增塑剂，即使到了寒冷的冬天，它也不会变硬。

知识点：增塑剂、塑料老化、聚合物、挥发性

为什么牛皮纸十分结实

在建筑工地上，你一定见到过一袋袋的水泥吧!这沉甸的水泥，用的包装材料竟是一种纸——牛皮纸，可见，牛皮纸十分结实的材料。牛皮纸的价格并不贵，但它为什么会十分结实?它是用什么材做的呢?

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