专题
首页  >  专题  >  媒体视点  >  名刊精选  >  《我们爱科学》

《我们爱科学》

开博时间:2016-11-21 21:28:00

《我们爱科学》杂志创刊于1960年,是我国最早创刊的少儿科普期刊,也是唯一一家国家级少儿科普期刊。由...

文章数

造一瓶生命之气

2014-01-22 13:56:46

造一瓶生命之气

 曹广雪

25718 

第一个吸氧的人

1733313,英国化学家约瑟夫·普利斯特里出生在英国的利兹。他原本的职业是牧师,化学只是他的业余爱好。不过,他在业余爱好上取得的成就,显然要远大于他的主业。美国化学会以他的名字命名了一个奖项,用来奖励在化学领域作出杰出贡献的科学家。化学家们都以能获得“普利斯特里奖”作为最高荣誉。

普利斯特里最主要的贡献是对气体特别是氧气的研究。1774年,他写了一部名为《几种气体的实验和观察》的书,于1777年出版。在这部书里,他第一次详细地描述了氧气的各种性质。不过,他是从“燃素说”的角度对氧气进行研究的,因此他称氧气为“脱燃素气体”。

什么是“燃素说”呢?这是化学史上解释物体为什么会燃烧的一种学说,诞生于17世纪。“燃素说”认为燃烧是一种分解过程,物质燃烧时会释放出一种燃素。科学的发展证明了这是一种错误的理论。自从法国化学家拉瓦锡的“氧化说”被人们普遍接受以后,“燃素说”就退出了历史舞台。

 

普利斯特里的实验记录十分有趣,其中一段写道:“我把老鼠放在‘脱燃素’的空气里,结果我发现它们过得非常舒服。在好奇心的驱使下,我决定亲自试验一下。我用玻璃吸管从放满这种气体的大瓶里吸了几口。当时我肺部的感觉和平时吸入普通空气一样。不过,自从吸过这种气体以后,我一直觉得身心十分轻快舒畅,而且这种状态持续了很长一段时间。有谁能说这种气体将来不会变成时髦的奢侈品呢?不过现在只有我和两只老鼠,才有享受这种气体的权利!”

在制取氧气之前,普利斯特里还制造出了氨、二氧化硫、二氧化氮等气体。和同时代的其他化学家相比,他采用了许多新的实验技术,被人们称为“气体化学之父”。虽然普利斯特里因为相信“燃素说”,对氧气的性质做出了错误的解释,但是他对氧气的发现,却是后来化学蓬勃发展的一个重要因素。

 

自制一台吸氧机

在正常情况下,一般人是不会想到去吸氧气的。但是,当你的身体受了重伤或者得了某些疾病时,可以通过吸氧来进行急救或治疗。很多人到了高海拔环境,会出现严重的高原反应,也要通过吸氧来缓解症状。

宇宙飞船和潜艇,工作在空气极为稀薄的太空和深海。如何给宇宙飞船和潜艇中的工作人员提供氧气,及时处理掉他们呼出的二氧化碳,是个非常重要的科研课题。

以前,宇宙飞船和潜艇中会储备一定量的过氧化钠,它能够吸收空气中的二氧化碳并释放氧气。奇怪,把二氧化碳变成氧气好像是植物的专利,为什么过氧化钠也能做到这一点呢?通过下面的实验,让我们来见识一下过氧化钠的神奇之处。

实验材料:过氧化钠(淡黄色粉末)、水、有塞子的玻璃瓶(或矿泉水瓶)、直角导管2根、乳胶管、水槽、集气瓶、一次性注射器、铁丝、火柴、燃烧匙。

 

实验步骤:

①将2根直角导管分别插入乳胶管两端,其中一根导管穿入瓶塞上,另一根导管放入水槽中。

②取过氧化钠35放入玻璃瓶内,盖上瓶塞。注射器内吸入水,针头穿入瓶塞。在水槽内装入水,集气瓶内装满水倒扣在水槽内(图1)。

③把注射器里的水注入玻璃瓶,这时水槽中的导管会冒出气泡。等气泡冒出一段时间后(目的是把瓶内的空气排出),用排水法收集一瓶反应生成的气体(图2),这就是氧气。

④为了验证反应生成的气体是不是氧气,可以用它做一个铁丝燃烧实验。把收集好的气体放在实验台上,在燃烧匙的手柄上缠绕一段细铁丝,铁丝的另一端缠绕一根火柴。点燃火柴,等火柴熄灭后,迅速把已经烧红的铁丝放到集气瓶里(图3)。

⑤看,铁丝能在这种气体中剧烈燃烧,火星四射(图4)。实验结果证明,我们收集到的气体就是氧气。

实验原理:过氧化钠能够与水反应,产生氧气和氢氧化钠。过氧化钠还能够与二氧化碳反应,产生氧气和碳酸钠。所以,利用过氧化钠作为供氧剂不仅能供氧,还能吸收人呼出的二氧化碳,特别适合用于载人航天和载人潜水的供氧设备。

注意事项:过氧化钠在与水反应时,会释放出热量,实验时要注意安全。在做铁丝燃烧实验时,集气瓶内事先应放些水或细沙,以防止集气瓶炸裂。

小链接:常规潜水艇有两种供氧的装置,第一种是储备压缩氧气,第二种是用过氧化钠做供氧剂,通过化学反应生成氧气。而核潜艇因为电力资源充足,可以通过电解水的方式获得氧气。

使用同等质量的化学药品,用超氧化钾做实验比过氧化钠产生的氧气更多,所以如果载人航天器和潜水艇需要执行长期任务,可以使用超氧化钾作为供氧剂。

 


上一篇:小豹猫薯条遇险记
下一篇:到安妮的土地去看看
©2011-2017 版权所有:中国数字科技馆
未经书面许可任何人不得复制或镜像
京ICP备11000850号 京公网安备110105007388号
信息网络传播视听节目许可证0111611号
国家科技基础条件平台