你知道吗--现代科学中的100个问题-第26章
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然水分子整个来说是不带电的，但是水分子中氧的那一方有小量的负电荷，而两个氢原子则有小量与它平衡的正电荷。
相反的电荷互相吸引。于是两个邻近的水分子有排列起来的倾向，而使一个水分子的负氧端接近于下一个水分子的正氢端，这就构成了一个“氢键”，它的强度只是把分子中氢和氧保持在一起的普通键的二十分之一。这仍然足以使水分子有“粘性”。
由于这种粘性，水分子比没有粘性时容易结合在一起，更难以分开来。为了克服这种粘性，并使之煮沸，必须把水加热到100℃。如果温度下降到0℃，氢键的优势就是锁定水分子的位置并使之冻结为冰。如果不是因为有氢键的话，要冻结成冰，温度就要比这还要低得多。
对于像H2S（硫化氢）这样的一些分子，就不会发生这种情况，因为硫原子和氢原子对于电子具有大致相同的引力。
在一方或者另一方都没有电荷累积，因此没有“粘性”。
其次，假定在非常受限制的处所——例如在一个极其细小的玻璃管中存在着水分子。那么，这些水分子便可能自行挤成比通常更密集。一个分子的氧原子可能被迫异常近地靠近相邻分子的氢原子，以致氢键变得像普通的键一样强。这时两个分子变成了一个分子。另一个分子也许会锁定在这个双分子上，然后再锁定一个，接着又锁定一个。
结果可能有许多分子紧密地聚集在一起，将所有的氢和氧形成规则的六角形排列。所产生的复合物质是“聚合物”的一个例子。这就是“聚水”。要把这样一种物质（首先是1965年由苏联化学家报道的）分解为水蒸气的一个一个的H2O分子，必须加热到500℃左右。其次，同样由于分子被推压在一起，比普通水中要紧密得多，所以聚水的密度是普通水的1。5倍。
然而，聚水的概念，至今尚未被普遍接受。许多化学家认为，所谓聚水实际上是吸收了某些杂质的水，或者是溶解了一些玻璃的水。在这种情况下，那就根本不存在聚水了。
第88节
我们可以先问一问：固体为什么会是固体？液体为什么会是液体？
一种物质的各分子之间存在着一定的吸引力，这个吸引力能够把这些分子牢固地保持在某一固定位置上。人们很难把这些分子拉开，这种物质就是固体。
然而分子含有动能，它们会在它们的固定位置附近振动。
当温度上升时，这些分子获得越来越多的能量，振动得更加猛烈；最后，它们获得非常多的能量，以致别的分子的引力再也不能抓住它们了。它们摆脱了控制，并且自行跑开，在其他分子周围滑来滑去。于是固体熔化了，它就变成了液体。
大多数固体是结晶状的。那就是说，各分子不仅依然固定在它们的位置上，而且是固定在规则的位置上，排成行列。¤米¤花¤书¤库¤ ；www。7mihua。com
当分子获得足够的能量而跑开时，这种规则性就被打破，固体就熔化了。
通常结晶状固体中各分子的规则配置是一种紧密的配置。各分子塞满在一起，它们中间几乎没有空隙。不过，一旦这个物质熔化了，彼此之间来回滑动的分子就互相拥挤和推撞。这种推撞的总效应就是迫使所有的分子分开得再远一点。这时物质就膨胀，它的密度就减小。于是，一般说来，液体的密度比固体低。
①已经证明“聚水”是子虚乌有。——碧声注
换一个方式来说，固体熔化时就膨胀，而液体冻结时就收缩。
不过，问题有很大一部分取决于分子在固体中是怎样配置的。例如，在冰中，水分子排列成一种异常松的形式。水分子排成三维的图样，这种图样实际上留下了一些“空穴”。
当温度上升时，分子打破了松散的排列，开始独立地运动，进行通常的拥挤和推撞。这种运动会使各分子分开，此外也把它们推到空穴中去。由于填满了空穴，液态水占有的空间比固态冰少，而不管分子如何拥挤。当1立方米的冰融化时，仅形成0。9立方米的水。
由于冰的密度没有水大，所以它漂浮在水上。1立方米的冰会在水中下沉，直至0。9立方米的冰沉至水面以下为止。
这个冰块排开的0。9立方米的液态水的重量跟1立方米冰的重量一样。现在冰被水浮起来了，剩下0。1立方米的冰留在水面以上。对冰来说一般都是这样。任何一块冰将浮在水面上，它大约有十分之一在水面以上，十分之九在水面以下。
一般来说，这对于生命是非常幸运的。由于事情就是如此，所以水形成的冰停留在一片水体的顶部，它把较低的深层隔开，使得从下面逸出的热量有所减少。结果，较深的水通常不冻结，甚至在非常冷的天气条件下也不冻结。同样，漂浮的冰在较暖的气候里接受太阳的全部影响，并且很快融化。
如果冰的密度大于水，那么，当它形成时，它就会沉到水底，结果就有更多的水会冻结。此外，处在水体底部的冰就没有机会吸收太阳的温暖而融化。如果冰的密度大于水，那么，我们地球上的水源就会几乎都是冻结的，即使地球离开太阳并不比现在更远。
第89节
燃料电池是一种用于发电的装置，为了了解它的价值，让我们分别研究一下“燃料”和“电池”这两个词。
为了利用煤或者石油这样的燃料来发电，必须先燃烧煤或者石油。它们燃烧时产生的能量可以对水加热而使之变成蒸汽，蒸汽则可以用来使涡轮发电机在磁场中旋转。这样就产生了电流。换句话说，我们是把燃料的化学能转变为热能，然后把热能转换为电能。
在这种双转换的过程中，许多原来的化学能浪费掉了。
然而，燃料非常便宜，虽有这种浪费，也不妨碍我们生产大量的电力，而无需昂贵的费用。
还有可能把化学能直接转换为电能，而无需先转换为热能。为此，我们必须使用电池。这种电池由一种或多种化学溶液组成，其中插入两根称为电极的金属棒。每一电极上都进行特殊的化学反应，电子不是被释出就是被吸收。一个电极上的电势比另一个电极上的大，因此，如果这两个电极用一根导线连接起来，电子就会通过导线从一个电极流向另一个电极。=米=花=书=库= ；http：//www。7mihua。com
这样的电子流就是电流，只要电池中进行化学反应，这种电流就会继续下去。手电筒的电池是这种电池的一个例子。
在某些情况下，当一个电池用完了以后，人们迫使电流返回流入这个电池，电池内会反过来发生化学反应，因此，电池能够贮存化学能，并用于再次产生电流。汽车里的蓄电池就是这种可逆电池的一个例子。
在一个电池里，浪费的化学能要少得多，因为其中只通过一个步骤就将化学能转变为电能。然而，电池中的化学物质都是非常昂贵的。锌用来制造手电筒的电池。如果你试图使用足够的锌或类似的金属来为整个城市准备电力，那么，一天就要花成本费数十亿美元。
燃料电池是一种把燃料和电池两种概念结合在一起的装置。它是一种电池，但不需用昂贵的金属而只用便宜的燃料来进行化学反应。这些燃料的化学能也通过一个步骤就变为电能，比通常通过两步方式的能量损失少得多。于是，可以为人类提供的电量就大大地增加了。
问题在于难以制备一种确实能以可靠方式进行工作的燃料电池。已制备了这样的电池，其中是靠氢和氧的结合来产生电能，但氢仍然是很昂贵的。有人用一氧化碳来代替氢，这倒是便宜一些。最近还制备了利用污水与氧的结合在细菌作用的影响下产生电能的电池。无疑，把污水转变为电的想法是令人鼓舞的，并可解决两个问题：使宜的电力和废物的处理。
在燃料电池确实可供实用之前，还有许多工作要做，但它们代表着一种光明的前景。
第90节
要了解维生素，我们必须从酶说起。酶是起着加速人体中某些化学变化的作用的分子。酶有数千种，每种化学变化由单独一种酶来控制。
只要很少量的酶就可以控制一种化学变化。但是，这样少量的酶是必不可少的，人体内的化学机能错综复杂地互相联系着，由于缺少某一种酶而减慢某一种化学变化的速度，就会造成严重疾病，甚至死亡。
大体上来说，人体能够容易地从几乎每种食物中都存在的物质制造出酶分子。如果我们实际上不是在饿着（这是首要条件），就不存在连续缺乏酶分子的危险。
某些酶包含着一定的特殊原子结合体，作为其结构的组成部分。这些原子结合体通常仅仅在酶中存在，因此仅仅需要很少的数量，因为人体对酶本身的需要也只是很少量的。×米×花×书×库× ；www。7mihua。com
但人体还是必须有一些这样的原子结合体。如果这些原子结合体中的某一种非常缺乏，那么，使用该原子结合体的各种酶就不会再进行工作了。某些化学变化就开始缓慢而费力地进行。这样就会发生疾病，最后就会死亡。
危险就在于，尽管人体能够制造大部分酶分子，但是不能制造这些特定的原子结合体，而必须完全从食物中吸收。
如果人的食物中不含少量的这些特殊的原子结合体，人就会生病和死亡。
在二十世纪初期首先发现这个事实时，人们并不知道这些原子结合体的性质。当时人们认为，至少某些原子结合体属于一类称为“胺”的物质，因而把它们称为维生素，即“维持生命的胺”的意思。
植物是维生素的基本来源。植物从非常简单的化学物质如二氧化碳、水、硝酸盐等制造植物的一切组织物质。如果植物不能通过吸收制造出每一种维生素，它们就不可能生存下去。
然而，动物能吃植物，并能利用植物组织中已经存在的各种维生素。动物不需要自己来制造维生素。动物把它们吸收的维生素贮存在酶工作时最需要的地方：肌肉、肝、肾、奶等处。肉食动物则从食植物的猎获物取得维生素，这些维生素是猎获物费劲地由植物吸取的。
不需要自己制造维生素有一定的好处。制造维生素时，要求每个细胞里有发挥化学机能的足够大小的空间。如果去掉这个空间，那么可以说，就有较多的空间可供动物去发挥植物所不能胜任的许多机能，这些机能包括神经活动、肌肉收缩、肾脏过滤等等。
然而，偶然缺乏维生素，就会造成不良后果。如果人们选择的饮食较差（或者由于人们愿意这样做，或者只能得到这样的饮食），那么，他们就会患脚气病、坏血病、糙皮病或软骨病�
