《生活中的化学》

【意】西尔瓦诺·富索 著

胡燕 译

读客文化 | 浙江科学技术出版社2022年出版

人的一天会遇到多少化学反应？从醒来到入睡，我们每时每刻都与化学相伴。在本书中，作者以一个普通人的24小时为线索，揭示了化学如何构筑我们的生活：美拉德反应赋予烤肉诱人的亮红色；季铵盐使衬衫柔软顺滑，远离静电；小小的葡萄糖分子，此刻正驱动你身体中的数十万亿个细胞……从家庭烹饪到工业造纸，从胶片到数码设备，再到人体内部，我们的生活就在化学的发展中得以完善，并不断绵延向前。

>>内文选读：

早晨

肥皂的历史已经消失在了时间的迷雾中。在古代，人们常将草木灰溶于水而得到碱液。碱液中含有钠和钾的氢氧化物。很可能过去有人将碱液与一些动物或植物的油脂混合，就这样次产生了皂化反应。在发掘巴比伦地区的文物时，人们发现了含有类似肥皂材料的黏土陶罐，其历史可追溯到公元前2800年。另外，在埃及的一些莎草纸中也提到了制备肥皂的方法。罗马人当时似乎还不知道有肥皂这个东西，就像我们了解的那样：他们是用浮石或很细的黏土在身上摩擦来清洁身体。相反，阿拉伯人是娴熟的肥皂配制者。在阿拉伯古皂中，用橄榄油和月桂叶油制成的阿勒颇肥皂即使在今天也特别有名。十字军东征时，阿拉伯人制作肥皂的技术逐渐传到西班牙、意大利和法国。在法国，肥皂的生产主要集中在马赛，在那里，阿勒颇古皂的制作工艺得到了恢复和发展。

要了解肥皂的清洁去污性，得认真考虑其分子结构。羧酸的碳氢原子长链（烃基）具有化学家所说的憎水性。这个词的字面意思是“怕水”，表示烃基对水的亲和力很低，因此它们不溶于水。烃基反而对脂肪有亲和力，具有亲油性。相反，被金属离子盐化的羧基具有亲水性，也就是说它对水有很大的亲和力。亲水的表面使它们能分散在水中，形成悬浮物。如果水中有油脂类物质存在（如油污），油脂就会被包裹在胶束中间，因为中间聚集着具有亲油性的碳链。这样一来，油污就可以在水中散开，从而达到清洁的效果。

当你淋浴或者在浴缸里泡澡的时候，你可能会看到浴缸底部有灰色的沉淀物，这让你有些不可思议，会觉得自己真的很脏。实际上，这些沉积物不一定是身上的污垢。它们通常来自我们使用的水中的钙盐或镁盐。这些盐决定了化学家所说的水的硬度。高硬度会使水的味道变得难闻，并且还会产生水垢（也就是石灰石）。水中的钙、镁离子也能与肥皂发生反应，取代钠离子和钾离子的位置。钠皂和钾皂是可溶性的，而钙皂和镁皂则不溶于水，这就是我们有时在浴缸底观察到令人不安的灰色沉积物的原因。

其他的清洁剂也能像肥皂一样形成胶束。所有具有这种特性的物质都被称为表面活性剂，其分子结构具有两亲性：一端亲水，另一端疏水，这些分子被称为两亲分子。除了形成胶束，它们还以亲水端朝下、疏水端朝上的方式排列在水面。这种表面活性剂分子表面的膜会降低水的表面张力。

为了简单直观地了解表面活性剂的作用，我们可以做一个简单的实验：在杯子里装满水，撒些磨细的胡椒粉或爽身粉在水面，再把一根牙签插入水中。我们观察到了什么？再用提前蘸过肥皂水的牙签重复刚刚的实验，这次又看到了什么？我们会观察到，漂浮的胡椒粉（或爽身粉）会在牙签周围散开，如果牙签是用肥皂水处理过的，这种现象就尤为明显。水的表面张力造成了这种奇特现象。前面已经说过，表面张力表现为好像有一层拉伸的膜与液体表面接触一样。正是由于这种虚拟“膜”的存在，胡椒粉（或爽身粉）的颗粒才会漂浮起来。将牙签插入液体中就好像我们刺破了假想的膜，被“膜”支撑的固体颗粒就会向外移动。用肥皂处理过的牙签更有效，因为肥皂大大降低了水的表面张力，膜就会表现得像突然破裂开一样。