2022年8月  值日生  小樟     

 第二周

化学史2：开山立派 

8月8日

道尔顿、阿伏伽德罗

原子分子提出者

今天是周一，继续分享另一段化学史《开山立派——原子论和分子论的创立》。

小樟大学时曾听一位老师谈“科学家伟大”，其原文是：科学家的伟大并不仅仅在于他们创造了什么，发现了什么，而在于他们的思想和智慧。他们借此改变了整个人类的思想，并通过其久远的传播改变了这个世界。

世界上有两种力量，爱和恨推动着文明前进。世界上也有两种力量——相信和怀疑，都推动科学进步。比如伽利略对望远镜的相信，捍卫了“日心说”；开普勒对宇宙和谐的相信诞生了三大定律，威廉·拉塞尔对万有引力的相信发现了海王星。

图1：波义尔

“怀疑”精神更是一股力量，特别是文艺复兴开启以后，一步一步推动科学进步。哥白尼对“地心说”的怀疑，开创了日心说理论；达尔文对“造物主”的怀疑，发现了物种起源的秘密；波义尔对“四元素说”的怀疑，并以怀疑的化学家自居，成为近代第一位化学家；拉瓦锡对“燃素论”的怀疑，发现了氧元素，并创立了燃烧氧化学说。

先看一段科普视频《门捷列夫很忙》。

同样，今天分享的两位主角，道尔顿和阿伏伽德罗，也同样具备相信和怀疑精神。

元素是什么？化学是什么？

首先第一问：元素是什么？道尔顿用原子论回答。人类发现新元素的脚步。2000多年都没有推翻亚里士多德的四元素理论，根本问题就在于人们难以说清楚元素是什么。直到1803年，英国的科学家道尔顿提出了自己的《原子观》并理性地定义了元素这个词。他认为原子是构成世间万物的本源，是不可分割的最小单位，并且在化学反应过程中性质不会发生变化。第二点，他认为大小和性质完全相同的原子可以归为一种元素。

第二个观点其实就是他对元素的定义，人们可以根据这条定义确定哪一种物质能否称为元素。后来为了纪念道尔顿，他的名字就被作为原子量的单位。另外，道尔顿是一位先天色盲，他也是发现红绿色盲的科学家，所以红绿色盲又被称为道尔顿症。

图2：道尔顿症：红绿色盲

其次第二问：化学是什么？由阿伏加德罗《分子论》回答。当道尔顿提出了原子论之后，人们的思维被打开了，用这个概念解释了很多问题。没过几年，意大利一位科学家阿伏加德罗，他在原子论的基础上提出了分子论的概念，更一步揭示了化学反应的本质化学反应就是不同分子的原子重新排列组合的过程。原子是反应过程中不变的最小单位，而分子是保持化学性质的最小单位，这也从根本上奠定了化学这门学科的研究领域。于是阿伏伽德罗的名字也永载史册，在国际度量衡中，阿伏伽德罗常数是连接微观世界与宏观世界的桥梁。

图3：为科学呼吁

最后分享美国科学家罗兰对科学原创性原理和应用的思辨，值得中国人思考：中国古代火药和炼丹术远远早于西方，但为什么没能滋生近代科学？其中一部分原因也是缺乏怀疑精神。

今天的分享到此结束，明天分享另一种元素，他打开人类的新世界，敬请期待。

群友互动

夏艳：谢谢精彩分享，接受和怀疑，这是主动学习的能力

郑志燕：谢谢分享，怀疑是科学的起点我们古人在这方面的确少了很多

樟：概括今天的分享：道尔顿对四元素的怀疑，创立了原子论；阿伏伽德罗对原子论的相信，发展出分子论。如同世界上有两种力量——爱和恨推动着文明前进，比如自然教育和环境保护。

碳元素：开枝散叶 

上周我们分享了绚丽多彩的硅元素，本周分享开枝散叶的碳元素。碳元素是生命的核心元素，她打开自然世界，也打开人类世界。让我们打开五感，捕捉碳元素身影，从衣食住行说起：今天说衣着服饰。

8月9日   

开枝散叶碳元素（C）——

  衣  

小时候最怕买衣服，但买衣服总结出几大属性：首先是保暖，舒适也就是体感；其次是美观，也就是观感。首先来说说体感。2021年诺贝尔生理与医学奖是发现温度与触觉，触觉受体关系，也就是温度能够激发触觉TRPM8受体，然后产生电信号传入大脑，使人产生体感的信号。

再来看看视感。首先了解人为什么会看见颜色？因为物体有对光进行反射，吸收物体对不同频率的光反射吸收不一样，红色的物体反射的红色频率的光最多，所以能看见红色的物体。不同表面的物体对光线反射方向不一样，所以能够看见形状。进一步发问：我们为什么能够看见光进入眼睛。在视网膜通过晶状体折射，在视视网膜上成像，也就是无数微小的粒子撞击视网膜，同样产生了与视感细胞，进行一系列的生化反应，电信号传到大脑，在大脑整合产生了光感。

了解了体感和观感，现在我们来了解衣服，衣服有什么用？

图1：衣服

从体感和观点的角度来看衣服，它首先是保暖作用，其次是感官上颜色和款式，当然，后者可能更吸引大家购买衣服的一种欲望。

图2：的确良

我们接下来分享一种衣服——的确良。在七十、八十年代，一种名叫的确良的衣服风靡中国，成为人民人们普遍接受和喜欢的一种纺织品。每个人拥有一件的确良衬衫，感到非常的荣幸。的确良当在当时是一种非常时髦的时装，只有在重要的场合才舍得穿。衣服是一种记忆，是国家时代的形象的一种记录。的确凉到底是什么？它又叫迪伦聚氨纤维，又叫特丽纶，在国外叫做达克纶，在香港出现，根据广东话音译为的确凉，大意就是确实凉快，的确凉也是家喻户晓的名字。

接着分享另外一种纺织品丝袜。1946年由于战争中断了尼龙的生产，后来为了购买尼龙，女士们排起了长队，达到了疯狂的程度。尼龙长袜的诞生，让广大平民阶级的女性有资格追逐美丽，长袜也从上流身份的逐渐转变，为身份平等的象征。杜邦发现了尼龙，从此有了丝袜的诱惑。

图3：丝袜的诱惑

图4：大家快来对号入座，看看你身上穿的衣服到底是什么面料

面料的材质和成分是最基本的衣服属性。保暖和舒适，是极其重要的。比如说腈纶，也就是聚丙烯腈纤维，国外叫做开丝米纶，因其性质像羊毛，所以有人造羊毛之称。它的特点弹性好，蓬松保暖，比羊毛高15%，强度比羊毛高1到2.5倍。而且耐晒，能够暴晒一年，而且耐强酸，强氧化剂和一般的有机溶剂，也能够抗菌，不霉不蛀。所以，人造羊毛广泛应用于服装服饰等领域。

今天我们分享了碳元素，打开了人们人类视感和感官的新世界，丰富了人们的衣着服饰。明天我们再来看碳元素，打开嗅觉和味觉的新世界，谢谢各位的聆听。

群友互动

关心：C、O、H……原来碳元素与生活这么密切相关，学习了[咖啡][咖啡][咖啡]

郑志燕：@樟  的确凉是小时候的记忆[捂脸]

樟：[玫瑰]无论天然纺织品或化学纺织品，CHO都不缺席。

8月10日

开枝散叶碳元素（C）——

  食  

各位书友好！昨天我们分享了衣着，今天来分享美食。

昨天晚上没有吃饭，今天早上也没吃饭，现在看到什么都想吃，先画块食物充个饥，解释一下什么是味觉：生物学家他认为舌苔上的味蕾，它分很多区域，每个区域都分布着不同的味觉神经，有的对甜味敏感，有的对酸味敏感，无论是哪个区域的味蕾，都能识别不同的味道。这个过程本质就是蛋白质和一些化学物质发生的反应。有些蛋白质可以与糖类结合，所以能够感受到糖味，有些可以作为钠离子的通道，所以能够感受到咸味。人体有300多种味觉细胞，五味不过是通常的五种味道。但说起辣味，它并不是味蕾中的一种，它是通过痛觉的三叉神经形成，所以理论上不属于味觉，人类大脑无法真正通过舌头来分辨是辣到了还是被烫到了。

说完辣味，我们再说甜味。感受甜味，糖并非必须存在，只要化学分子和主管甜味的蛋白质结合，那么味觉神经就会出现误判，人就会感觉吃了糖或者吃了蜜一样甜。这也是现在的代糖食品的由来，比如无糖水中含赤藓糖醇，喝起来也很甜。

1、美食：

各个地方的口味不一样，比如说东部地区很多地方都喜欢甜味，而中部地区和西部地区有很多地方喜欢辣味。先说红烧肉，红烧肉的烹饪过程和大部分的烹饪过程一样，都涉及到很多化学反应。做红烧肉时经常会加入白糖和料酒，比如黄酒，一般认为氨基酸和乙醇发生了酯化反应，生成了氨基酸乙酯。这一步化学反应，它起到了给料酒去腥的作用。但红烧肉主要的香味还归功于糖的功劳，它在制作过程中涉及到另外一种反应，美拉德反应。

图1：红烧肉

1912年法国科法国化学家美拉德，他发现氨基酸或蛋白质与葡萄糖混合加热，可以生成褐色的物质。后来人们发现氨基酸和蛋白质可以与多种糖类反应，这种反应能够改变食品的颜色，对食品的香味又有很大的作用。后来人人们把这类反应被称为美拉德反应或者非酶褐变反应，比如红烧肉制作过程中，它美拉德反应可以让红烧肉的色泽、香味产生一个质的飞跃。

图2：红烧肉中美拉德反应

而且用蔗糖可以改善奶制品和面包的口感。经过蔗糖烘焙之后，既可以发生焦糖化反应，又可以和蛋白质发生非酶褐变反应，也就是刚才所说的美拉德反应，能够使面包产生独特的香味，这也是许多欧式点心的秘密。当然，温度不能过高，如果过高会产生一些有毒的物质。

图3：面包烘焙中美拉德反应

2、其他：

说完美食，跟美食相关的东西也顺便提一下，比如药物，人们常说是药三分毒，前不久我妈住院，我在医院里陪护，我对药物治疗有了进一步的了解，比如青绿赛前治疗高血压，枸橼酸钾治疗，补钾，谷维素，稳定情绪，蒙脱失散，治疗拉肚子等等。同为病房，有位老奶奶，她看一本书。叫做把吃出来的病吃回去，这就是通过食物来治疗。再比如说食品添加剂，全世界大概有15000种食品添加剂，大多数都是含碳的有机物。当然，滥用食品添加剂也引发了很大的争议。上一周，值日生分享了农，分享了昆虫，昆虫学家周游以及他发现农药的贡献，农药的主要成分也离不开碳元素。

最后做一个简单的总结，民以食为天，食以碳为主，碳元素不仅给人类带来了能量，也带来了美味。战国时代有一个典故——弹铗，讲的是冯渊和孟尝君的故事，冯渊当时弹着长铗说回去，吃没有鱼，出去没有车，也没有家可以居住。孟尝君得知后，一一满足了他的要求，后来孟尝君有难，冯渊舍身去救孟尝君。今天我们分享了吃，明天我们继续分享住，谢谢各位的聆听。

群友互动

泉水叮当(罗雨玲)：感谢小樟老师分享[玫瑰][玫瑰][玫瑰]

樟：烹饪是化学反应，化学家，也是烹饪专家[偷笑]比如美拉德。

8月11日

开枝散叶碳元素（C）——

  住  

各位书友早上好，说完碳元素改变了服侍和美食，今天分享他重塑了人类的居住，也带来挑战和机遇。

乔迁是一件喜事，也是一件操心事。我在学校工作两年多，近日单位就要搬迁，虽然我的专业是化工，但是两年多来，主要工作围绕着新大楼的建设，也是第一次接触装修，面临的挑战同样也是机遇，太元素，为人类的居住也带来了机遇和挑战，先说说机遇。

在接触装修的过程中，我认识了很多装修材料，比如陶瓷、大理石、拟花板、不锈钢、铝合金、PVC、石膏，还有一个亚克力，它又叫有机玻璃，化学名是聚甲基丙烯酸甲酯。亚克力是一种重要的可塑性高分子材料，上一周我们介绍了硅材料，其中提提到了玻璃，虽然强化玻璃提高了强度，但是它依然易碎。亚克力——有机玻璃解决了这样的一个问题。

图1：亚克力

塑料是碳元素在人类居住的一大成就，比如聚氯乙烯，又叫PVC，广泛的应用于塑料门窗。

图2：塑料窗户

PVC材料，之前也用于食品包装袋，后来被禁止了。当然PVC它更多的应用于像下水管道，下水管道是城市的良心。每次军队驻扎时，都要在营门前挖一口大水坑，然后在每个帐篷边上挖上排水渠，这是为什么？

主要是制作简易的排水系统。中国的排水系统可以追溯到战国时代，城市里广泛采用陶土烧制的地下排水道，称为陶窦。古罗马排水系统之前主要是运用于铅制水管,所以后来有了对古罗马牵制水管中毒的一个争议。古罗马也采用岩石所砌的渠道系统作为下水道。

图3：“陶窦”——中国的古代排水道

去年郑州等多地被淹，我开始关注城市的挤排水网络。城市被淹主要原因：一是降雨量过大，雨势强；二是挤排水系统不够完善。其根本原因在于快速城镇化引起大规模的城市扩张，它带来了一系列的生态问题，水生态危机特别突出，一旦极端天气出现，城市店面过硬，到处都是水泥，它改变了原有的自然生态，所以极易引起城市的内涝。

但依托新型高分子材料打造的海绵城市，它能够像海绵一样适应环境变化，应对自然灾害，下水时能够吸水，蓄水，渗水，净水，确保城市排水防涝，安全前提下，最大限度的将雨水存储起来并进行净化处理。它既节约了水资源，促进了水，雨水的充分利用，也保护了城市的生态环境。

图4：海绵城市

二、碳元素带来危险：

接下来我们继续说碳元素给人类居住带来的挑战。先抛开塑料带来的白色污染话题，今天我们谈一个室内空气质量的话题。1989年，世卫组织定义了新的概念，叫做总挥发性有机化合物，也叫做TVOC，指熔点低于室温，而沸点在50到260度之间的有机物。在此之前大家听的比较多，就是关于室内甲醛超标的问题。

不光是甲醛，室内的有机物十分多，所以一般在装修过程中有一些人会装一些VOC的检测器，但是有人好奇了，为什么花的芬芳，肉的浓香，酒的醇美，这些都是挥发性的有机物，自然也是TVOC，但是我们没有感到困扰，而且是愉悦的享受，原来。人造的有机物和天然的有机物相比，其实也没有太大的区别，都是由碳氢氧元素组成的，只不过人造的有机物和人类相处的时间短了一些，天然的有机物，它有香的，有臭的，它通过长久的自然选择，让人类与之进行了适应。

最后做一个小结，碳元素给人类居住带来了机遇，比如说塑料的广泛运用，当然它也带来了挑战，比如说挥发性有机物和塑料的污染。碳元素的机遇我们要抓住，它的挑战我们同样去应对。解铃还须系铃人，化学带来了生态危机，化解生态危机同样依赖化学。分享完碳元素，重塑了人类的居住，明天我们继续分享碳元素给人类出行带来的影响，谢谢各位的聆听。

群友互动

跳跳妈：@樟，感谢分享！已经拉上娃一起听了，他最终选了化学[调皮][调皮][抱拳][抱拳]

夏艳：衣、食、住的科普，期待明天的行，谢谢科普[强][强][强]

曹远杰：@樟，谢谢你的分享。准备买一本化学素养方面的书。是时候了，将中学时期曾经学过的各门课程都接回家，让它们重返它们一度短暂驻停的这一方心智田地。

跳跳妈：是啊！孩子的成长带给我们很多惊喜！他们在不同老师的指导下不断积累，把自己的知识体系融汇贯通。前段时间，孩子带回一个组培，还回来科普培养基的构成，真的很出乎我的意料。至于为什么喜欢上化学，现在回想，可能是初中时买过一套《科学实验王》。所以觉得老师传道授业，家长们就是给他们的兴趣爱好做好引领[微笑][微笑]深有同感[调皮][调皮]

曹远杰：所以需要相信孩子。在孩子切身事务上，相信孩子，尊重孩子的原则是默认模式，不需要理由，而引导、改变孩子，都需要理由，需要强度不一的论证。

跳跳妈：给他们各种尝试，不要设限，一切皆有可能[微笑][微笑]

关心：@三鸣，人物大转盘活动让我记住了小樟名字，从小樟的几天分享中，我知道了化学元素与我们生活的密切关系。

三鸣：@关心，这段时间太忙，没时间和小樟老师互动，发一篇旧文点赞

夏艳：小麦表皮的二氧化硅和小樟老师的玻璃一结合，现在我会认真去查硅肥，硅方面的科普[呲牙]感觉什么都离不开数理化[偷笑]表皮细胞里的二氧化硅[害羞]

8月12日

开枝散叶碳元素（C）——

  行  

各位书友早上好！我们用五感打开碳元素的世界，了解了衣食住，今天是行。

听觉的本质是识别物体的振动，从听觉出发，打开车轮上的世界。先听几种声音识别一下。

这是什么声音？对，是步行的声音。再听一种，这是自行车的声音。掉到水里去了，再听一种。

再来听一种，这是飞机呼啸的声音。再听一种，这是繁忙的城市的声音。车轮或圆形是大自然和人类社会最普遍的形状，比如。眼珠、太阳、树、轮、螺丝等等车轮模型更是出行必不可少的工具，比如说自行车和汽车，汽车。但有人说飞机没有轮子，飞机真的没有轮子吗？飞机的螺旋桨或者马达离不开轮子。还有人说步行没有轮子，步行没有轮子吗？人的膝盖的关节以及踝关节，它也是一个车轮模型。今天我们来分享人类的出行，从步行到自行车，到汽车到飞机，进行打开碳元素的世界。

图1：解放鞋

这是一款解放胶鞋，在七八十年代特别的流行，它的鞋底就是用橡胶材料做成的。

图2：全碳自行车

橡胶的主要成分就是碳元素，橡胶也是车轮大部分车轮所采取的一种元素，再来分享自行车。

这是由德国大众汽车在东京在日本东京发布的一款最新限量版的一个自行车。它的自行车与低端的汽车价格相当，整个车的框架为碳纤维材质，重量仅仅只有790克，比五部苹果手机还要轻，采取的碳纤维材料和奥迪旗下的赛车也是同样的材料。

图3：汽车上的塑料复合材料

再来看汽车，这个是汽车，它的零配件，汽车从轮胎还是它的方向盘采用的塑料复合材料制作的，汽车内饰和外饰那些，这些都离不开碳元素。上图所示。

图4：波音787组成材料

这是一架波音787飞机，它的复合材料重量占全机结构重量的50%。它的机身和机尾采用的是碳纤维层和结构，它的升降舵、方向舵保留了过去的碳纤维夹芯结构。它的发动机除受力大的发动机吊架之外，都采用碳纤维夹芯结构。碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，含碳量一般在90%以上，上面分享了自行车，汽车，飞机等等都采用了这种材料。

小结：碳元素也丰富了碳元素，因此丰富了人们的出行。本周分享了原子论和分子论，还分享了碳元素给人类社会带来的重大的改变。下周将分享另一段化学史——屡建奇功，也分享另一种未来元素碳元素，谢谢各位的聆听。

群友互动

满天星：这个很有年代感我家藏储了几双，橡胶鞋底和聚氨酯鞋底有何不同应用嘛？

樟：聚氨酯合成革是鞋面材料，性能和应用大大超过了天然皮革，有利于动物保护。

张一：新书《元素的盛宴》

樟：get

老书《化学元素周期王国》：把化学元素周期表比拟成一个有山有水的自然王国，并借用地理学上的许多术语对王国进行描述，比如汞元素和溴元素是唯二的湖泊，碳元素是国王。

郑志燕：那王后是什么元素？

樟：我猜氢吧，宇宙大爆炸，氢元素是元素之母。氢元素可能是太后，她产生其他元素。氧是王后，氧元素是生命之母，水和氧气滋养碳元素。

夏艳：水是氢和氧的孩子。

朱静：重新认识化学元素，哈哈。

 第二周 结束

图文整理丨小樟

图文排版丨花叶青木

图文发送丨郑文慧