这一刻,书中的化学之美在深圳湾具象

□ 曹梓萌

  • 来源:科普时报
  • 作者:
  • 2025-03-07 09:58

多彩世界

前不久,在《科普时报》1月科普书榜上,看到了英国学者菲利普·鲍尔著的《化学之美:物质的视觉奇观》,我一下被“种草”了。于是,我很快买来并读完了这本科普书籍。接下来的周末,爸爸驱车带我去了深圳红树林海滨生态公园。没成想在大自然中,我竟寻觅到了隐藏的“化学之美”,这本书和生活快速“闭环”了。

可乐气泡与深海潜水

早春的深圳,阳光明媚。沿着深圳湾走了不一会儿,我们感到有些热,幸亏带有可乐。打开瓶盖,伴随“砰”的一声,许多泡沫冒了出来。为什么可乐瓶里会产生那么多气泡?

我瞬间想到,鲍尔在《化学之美:物质的视觉奇观》一书中提到,这是因为二氧化碳与水结合形成了碳酸。如果将二氧化碳气体加压打入水中,并密封在可乐瓶中保持高压,这时水中溶解的二氧化碳超出常压下能溶解的量,处于过饱和状态。打开可乐瓶,压强降低,原本溶解的二氧化碳从溶液中逸出,就形成了很多气泡。平时习以为常的气泡,因为头脑中有了化学知识的加持,让我经历了化学知识和生活实践结合的奇妙体验。

漫步海边,爸爸说到现在很多人喜欢潜水。可人在深海潜水时,为什么一定要缓慢地浮出海面?这个问题猛然难住了我。爸爸说:我们身体里有没有像可乐瓶中溶解的二氧化碳呢?

对呀,生物老师讲过,因为身体在利用氧气燃烧糖类获取能量的过程中,会产生二氧化碳。正常情况下,这些二氧化碳会随血液循环到肺部释放并被人体呼出。如果在高压环境的深海,血液中必然会溶解更多的二氧化碳。如果深海潜水之后,贸然快速上升,随着压力的急剧减小,我们身体中溶解的二氧化碳气体就会如同打开的可乐瓶,冒出大量气泡,这些气泡很容易堵塞我们狭窄的毛细血管,轻者会导致关节痛、眩晕等症状,重者可能危及生命。

“树枝石”与雪花之美

正值海水退潮,我们继续深圳湾海滩漫步。突然,我无意中发现一块有许多小细孔的石头。石头中间夹杂个精致的复叶状结构。“哇,我发现了化石!”随着我兴奋的喊声,不少游客也围拢了过来。大家七嘴八舌地讨论,这是什么植物化石呢?

这时,一位教师模样的老者走了过来,看了看我手中的石头。他说,这不是化石,是矿物枝晶。看着我迷茫的眼神,他解释道:所谓矿物枝晶其实就是岩石中渗入的深色无机矿物,这种无机矿物主要是海水中沉淀而成的锰盐。锰盐粒子在海水中随机漂流,一碰到岩石表面就会被黏住。如果岩石表面有小凸起,那么落在这里的锰盐粒子就比别的地方稍多一些,积累的速度也会加快,如同北方冬天里不断生长的雪花一样。这就是矿物枝晶,俗称“树枝石”,是大海造就的化学奇观。

对了,《化学之美:物质的视觉奇观》这样描述,雪花能分出繁茂的“枝杈”,是晶体的枝状生长不稳定现象。天气越寒冷,雪花的“枝杈”长得越快。

“水的行星”与“浑水摸鱼”

望着一望无际的大海,我不禁想起地理课本说地球有“水的行星”之称。鲍尔在书中讲过:由于电子带负电,吸引其他水分子上带微正电荷的氢原子,形成氢键。每个水分子可以形成4个氢键。氢键给了水分子额外的凝聚力,帮助水分子形成三维网络,在地球这样的温度和压力下,水就呈现液态。如果没有氢键,水在地球这样的温度压力条件下就会成为气体。因此,是氢键让地球成为“水的行星”。

在深圳湾,我看到海水并不清澈,甚至很浑浊,但有不少弹跳鱼等生物在觅食。原来,深圳红树林海滨生态公园位于潮间带。这里是陆地生态系统与海洋生态系统的过渡地带。

随着海水的周期性涨落,这里有机质丰富。来自陆地的很多细小沉积物颗粒,如黏土颗粒,表面附有离子,因而带有电荷,这些电荷互相排斥。可是海水中的盐离子也带有相反电荷,这些相互吸引的电荷能够让来自陆地与海洋的小颗粒聚集,并粘结在一起,让靠近陆地河口的海水变得浑浊。这些聚集的小颗粒呈絮凝状,对鱼类等海洋生物来说,是宝贵的营养物质。原来,“浑水摸鱼”“水至清则无鱼”都是有科学道理的。

化学之美,藏在可乐瓶中,藏在矿物枝晶中,藏在河海之间的絮凝颗粒中……只有将我们的感官感知与科学知识融成一个有机整体,才能发现更加奇妙的化学之美。

(作者系广东省深圳市深圳中学高二20班学生 )

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