消失的布围裙

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  瑞士巴塞尔大学化学教授舍恩拜因是一位对科学研究入迷的人,甚至家里的厨房也成了他的实验室。在研究火药时,他经常专心致志地在自己家中厨房里做实验,常常把厨房弄得乌烟瘴气,使妻子非常恼火。于是,他只好趁妻子不在时动手。一天,妻子正好外出,他急忙钻进厨房里做实验。由于怕被妻子撞见惹出麻烦,心情自然有些紧张。真是越怕出事就越出事,一不小心碰翻了装着浓硫酸和浓硝酸混合物的蒸馏玻璃瓶,腐蚀性液体顿时洒了出来,厨房里立刻腾起一团充满臭味的烟雾。他急忙扶起瓶子,抓起妻子的棉布围裙,把现场擦干净。然后把围裙挂在炉子的上方去烘烤,想在妻子回来之前恢复原状。正当他在得意地欣赏着自己“灭迹”的杰作时,突然,只听见“呼”的一声。他四处寻找,哪里还有围裙的影子。这真是太奇怪了!好好的围裙到哪儿去了呢?
  舍恩拜因定下心来一思量,似乎感到一项了不起的发明正等着他呢。为了验证自己的想法,他又重新配制了硝酸和硫酸的混合溶液,并将一团棉花放进溶液里浸泡。接着,他小心翼翼地将这一小团棉花放到火上烤。只听见又是“呼”的一声响,棉花团又不见了踪影,只留下一阵烟雾和一股刺鼻的气味。
  舍恩拜因意识到,这种浸泡过酸性药液的药棉遇到火后,会在一瞬间发生燃烧,证明它具有非常大的爆炸能力,这不正是自己所寻找的吗!于是,他把这种经过硫酸和硝酸处理过的棉花命名为“火药棉”。这是发生在1846年的故事了。
  今天,我们知道棉的主要化学成分是纤维素,它是多糖类物质的一种。纤维素与硫酸和硝酸混合后,硫酸起了催化作用,促进硝酸与纤维素发生反应。纤维素中的羟基上的氢原子被硝基取代,生成了纤维素硝酸酯,简称硝酸纤维,即火棉。其爆炸性能来源于新分子里的硝基的强氧化性。
   在发明火棉之前,爆炸威力最大的是黑火药,它是中国古代的四大发明之一,在14世纪经阿拉伯传到了欧洲。黑火药是由硝酸钾、硫磺和炭等组成的混合火药,因此火药爆炸时会产生大量的烟。当战场上枪炮齐发时,火药爆炸的浓烟熏黑了战士,炮膛里还残有灰烬,战场上更是乌云笼罩。但火棉却可以干净地燃烧,不留痕迹,而爆炸威力却比火药大3倍。所以,当舍恩拜因将研究结果公布后,引起了各国的广泛关注。后来,舍恩拜因将此“配方”卖给了几个国家,于是火棉生产厂家纷纷建起。不到一年时间,奥地利、英国、法国、德国和俄国等国家也相继生产出了新型炸药——火棉。
  但是火棉极易爆炸的特点,也导致生产极不安全,不易控制。时常发生爆炸事故,工厂毁灭,工人死伤,不少工厂造起又炸掉。到1862年,几乎所有的火棉厂相继关闭,这促使人们不得不寻找生产火棉的比较安全的方法。
  在舍恩拜因之前,人类利用纤维素造纸与织布已有几千年的历史了,舍恩拜因的开创性工作打开了改性天然高分子、产生新物质的通道。因此,纵然火棉厂停工停产,舍恩拜因引发的纤维素改性研究却从未间断。如今,科学家已经掌握了安全生产硝酸纤维的方法。除了用于制造无烟炸药、枪弹发射药的火棉之外,人们还可以生产出含氮量低的纤维素硝酸酯,即胶棉。它可以用来制造油漆和赛璐珞。而赛璐珞大量地用来制作电影胶片和照相底片,以及乒乓球、梳子、刷子、衣扣等。
   除了用硝酸可以获得硝酸纤维外,其他酸、碱是否也能改性天然高分子?这正是舍恩拜因工作引发的又一问题。1865年,雪村贝格用醋酸酐处理纤维素,后经法兰奇蒙、迈尔斯等人的改进,历时数载,终于制得了能溶于丙酮的醋酸纤维。20世纪初,醋酸纤维投人商业性生产,用于涂布飞机机翼、生产照相胶卷。用醋酸纤维制得的胶卷比硝酸纤维胶卷更柔软,而且不易着火。
  另外,碱纤维的研究也得到了长足发展。植物秸秆、棉绒等富含纤维素的物质,用NaOH和CS2等处理后,获得一种新物质称为黏胶纤维。黏胶纤维中的长纤维俗称人造丝,而短纤维俗称人造棉,都可以供纺织之用。
  原来,由“消失的布围裙”引起的研究及其成果,正在众多方面影响着我们的生活!当你挥拍击打乒乓球的时候,当你欣赏精彩的电影的时候,当你穿着潇洒的人造丝服饰的时候,你知道那是由一件消失的布围裙引起的发明吗?
  编辑/姚晟
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