胡孟阳，毕业于韩国国立韩博大学，化学硕士。拥有多年实验室研究经验，热衷于科学研究的大众传播与普及工作。希望能用自己的作品让大家消除对化学的误解和畏难心理，学会用科学的眼光看待身边的一切。

　　化学是一门以实验为基础的科学。不过与很多人的印象不同，它不仅存在于实验室里，在大自然中也无处不在。本书从植物、人与动物、矿物等几个方面向读者展现生活中与化学有关的一些实例。希望读者受到启发，增加对化学知识的兴趣。

什么？苹果晒黑了！？

　　“小朋友，排排坐，吃苹果。一人一个多一个，一人两个少一个……”这是首“80后”“90后”耳熟能详的儿歌。它描述的是那个年代的小朋友吃苹果的情景。当时物质生活还不是很丰富，苹果对小朋友来说还是稀罕物。苹果作为温带水果的典型代表，不仅栽培技术成熟，而且它的营养成分包括多种维生素、纤维素、酸类物质和人体所必需的各种微量元素等。因此虽然现在能吃到各种各样不同的水果了，但苹果还是我们日常常吃的水果之一。

　　不过不知道你是不是曾经有过这样的经历：一个苹果切开之后，才吃了一半，剩下的一半等过一会儿再想吃的时候，却发现颜色已经变深了，就像经常在室外工作的人皮肤会变黑一样。为什么会出现这样的情况呢？是阳光把它晒黑了吗？我们不妨做一个小实验来看看。

小实验：是阳光把苹果晒黑了吗？

　　实验材料：两片刚刚切下来的苹果、一个密封的纸盒。

　　实验步骤：

　　1.切两片苹果。

　　2.把其中一片苹果放在阳光下，另一片苹果放到纸盒里，盖上盖子，保证它是不透光的。

　　3.每过一会儿观察两片苹果，看看哪一片先变黑？

　　做完这个实验我们会发现，遮住阳光的那片苹果变黑的速度并不比有阳光照射的那片慢多少。也就是说，不是阳光把它晒黑的。那它又是因为什么变黑的呢？

　　其实，原因在于苹果当中含有的一种叫作多酚的物质。多酚类化合物生性活泼，作为具有还原性的一类有机化合物，有着清除人体内自由基、抗氧化、延缓衰老的作用。它们不仅存在于苹果中，还广泛地存在于其他水果、中草药、茶叶中。这也是有谚语说“一天一苹果，医生远离我”的原因。

化学加油站：什么是多酚

　　羟基连接在其他结构上的时候叫作醇，不过当羟基连接在苯环上的时候，这个结构就叫作“酚”。而如果在一个分子中有许多酚的结构，这个分子就可以算作“多酚化合物”，如著名的儿茶素。

　　正因为多酚活泼的化学性质，它可以与空气中的氧气发生缓慢的氧化还原反应。而苹果中除多酚类化合物外，还有一种酶，叫作“多酚氧化酶”，是专门催化多酚的氧化反应，让反应更快发生的。多酚遇到空气中的氧气本来没有那么快反应，但是由于有多酚氧化酶在一边“煽风点火”，多酚很快就被空气中的氧气氧化成颜色较深的其他物质了。

　　多酚氧化酶存在于苹果的细胞器中，平时和多酚是无法相遇的。当我们用刀切苹果的时候，一刀下去，“噗”，苹果的细胞破了，汁液就流出来了。细胞破了之后，多酚和多酚氧化酶才随着汁水一起流出来，发生了反应。科学家们把这种酶参与反应的褐变反应叫作“酶促褐变”。苹果颜色变黑的现象主要是酶促褐变反应引起的。

　　既然搞清了苹果变黑的原因，我们就可以想出一些阻止苹果变黑的方法。其中的一种思路是，用化学手段阻断多酚与氧气的反应。比如，用一些比多酚还活泼的东西抹在切开的苹果表面，如维生素C。这样虽然切开的苹果表面还是会接触到氧气，可是由于维生素C比多酚的还原性更强，会更快和氧气反应，把靠近苹果表面的氧气都反应掉，从而保护了苹果。不过这种方法虽然短期内可以保护苹果，但维生素C时间久了也会生成褐色物质，所以长时间后反而可能加深苹果的颜色。

　　另一种思路是，用物理隔离的方法，防止苹果直接与空气接触。为了防止苹果和空气接触，我们可以选择用水把苹果泡起来。这样做一方面可以把苹果表面上流出来的多酚和多酚氧化酶稀释，减少反应物；另一方面可以把苹果和空气隔离开。如果能在水中加点食盐，效果会更好，因为食盐可以有效抑制多酚氧化酶的活性，减缓反应。

小实验：究竟哪种方法防止苹果变黑的效果更好？

　　实验材料：四片刚刚切开的苹果、三只纸杯或塑料杯、水、食盐、维生素C片（药店有售）。

　　实验步骤：

　　1.在三只杯子中各倒入半杯水，并标注其中一杯。

　　2.将维生素片碾碎，溶解在另一杯水中，并标注。

　　3.将少量食盐溶解在第三杯水中，并标注。

　　4.切四片苹果，其中三片分别泡入三个杯子中，第四片暴露在空气中。

　　5.每隔一会儿观察四片苹果，并记录颜色的变化。

　　实验表明，确实是盐水对防止苹果变黑的效果最好。

　　除传统的方法外，通过转基因的手段消除多酚氧化酶也是一种可行的办法。据报道，一种不会褐变的“极地苹果”已经通过了美国FDA的审查，即将上市。这种苹果通过基因控制技术，将生产多酚氧化酶的相关基因关闭来阻止氧化褐变反应。经过实验，“极地苹果”切开后8小时仍然保持着新鲜的颜色。这样的苹果如果上市必将大受欢迎。

　　不光是苹果，还有梨、香蕉等我们日常吃的其他水果上，也常常能观察到类似的反应。推而广之，在新鲜果蔬加工场，这也是让生产者头疼的问题之一。生产一线的工程师们就是用这样的办法，阻止水果变黑，生产出市面上销售的果汁、盒装鲜果。

蓝草、石榴皮与染色剂

　　法国巴黎时装周上，名模们穿着艳丽在T台上走秀的场面，相信大家在电视上或杂志上都见过。那些时装或文艺优雅，或清新亮丽，飘带、牛仔、刺绣、贝雷帽等各种设计元素与红黄色调、蓝紫色调、黑白色调等互相搭配融合，着实夺人眼球。

　　不过你可曾想过，服装上那些艳丽的色彩是怎么染上去的？

　　在没有现代科技的古代，人们偶然发现，某些植物的汁液蹭在衣服上会很难洗掉，把衣服染上各种不同的颜色。如蓝草会染上蓝色，石榴皮会染上黄绿色等。由此逐渐发展出了染布的方法。起初人们只是用天然染料来染色，后来发展出了化学合成的染料。染布的工艺流程比较复杂，但是大体可以分为前处理、染色、后处理、固色、干布等。这中间几乎每一步都离不开化学。

先说前处理吧。前处理根据布的种类不同，处理的方法也不同，不过一般都要煮练、漂白。这当中就少不了漂白剂了。印染行业常用的漂白剂有过氧化氢、次氯酸钠等。其原理是利用过氧化氢和次氯酸钠的强氧化性，把坯布中含有的杂质氧化，使其变白。这样一来可以避免杂质颜色对成品布的干扰，使成品布颜色更正、出色稳定。

　　染色过程中使用的染料一般分为天然染料和合成染料。为了使与织物纤维亲和力差的色素固着于纤维上，媒染剂也是必不可少的染色助剂。媒染剂通常是利用螯合反应来达到牢固着色的目的的。

　　后处理中的固色也与化学息息相关。固色的原理根据固色剂与染料的不同，有利用固色剂与色素形成不溶性色淀、利用固色剂的成膜性、利用固色剂与染料反应发生交联等，都是利用化学反应来使色素附着牢固、不易褪色的。

　　其中染色工序是染布最核心的一步。在现代化学工业诞生以前，人们会用植物、动物和矿物中提取的天然染色剂来染布。蓝色可以用蓝草染，红色可以用茜草、红花，黄色可以用姜黄、栀子，紫色可以用紫苏，黑色用五倍子、苏木……这些天然染色剂色彩丰富，不同色彩之间也可以融洽相处。作为一项古老的工艺，天然染料染布在很多少数民族地区依然保留了下来。苗族的蜡染和白族的扎染工艺就是天然染料印染的代表，目前都已被列入国家非物质文化遗产。

小实验：草木染——用天然染色剂来染布

　　天然染料并不像大家想象的那么难找，生活中不少“废料”其实都可以拿来染布，洋葱皮、石榴皮、紫甘蓝、姜黄等都是可以做染料的。

　　实验器材：锅和煤气灶、筷子、石榴皮、紫甘蓝丝、白棉布、盐、水。

　　实验步骤：

　　1.前处理：把白棉布用水煮一个小时，这期间要不断翻动，然后充分洗涤并晾干。

　　2.染料提取：把石榴皮、紫甘蓝丝之类的染料加水熬煮30分钟以提取色素，浓度最好浓一点。

　　3.染色：把处理过的白棉布用热水漂洗、拧干、打松，然后投入约60℃的染液中染色半小时，并随时翻动。这期间要保持加热，不能让温度下降。

　　4.固色：往染液中加入少许食盐，搅拌均匀，继续保持15分钟。

　　5.洗涤、干燥：把布取出用清水洗，然后晾干。在快干的时候可以用熨斗熨平。

　　进入工业时代以后，人们又陆续通过化学合成的手段开发了许多新染料。英国化学家威廉·亨利·帕金（1838~1907）就是合成染料的发明人。

　　1856年，欧洲疟疾肆虐，18岁的帕金在老师的指导下想要研究出人工合成奎宁的方法来。他发现煤焦油的提取物中有几种和奎宁的化学结构相近，所以想试着用它们来制取奎宁，但都没有成功。有一天，他选用苯胺作为原料，用重铬酸钾使其氧化，生成了一种黑色的沉淀物。因为奎宁是白色粉末，所以一看实验就是失败的。可是他并没有放弃，把这些黑色的沉淀取出来，溶解在酒精里，显示出美丽的紫色来。他马上意识到，这种东西也许可以当作染料来用。他试着用它染了一些布，发现它对绸子和羊毛的染色效果最好，染好的布料经过反复洗涤和太阳暴晒，紫色依然鲜艳如初。他寄了一点样品给当时的纺织品公司，得到了公司的高度赞赏。于是帕金申请了专利，这种名为“苯胺紫”的染料从此推广开来。他本人也开办了染料工厂，成了大富翁。

　　合成染料染的布与天然染料染的布相比，具有成色稳定、价格便宜、保存期长、色牢度强等优点，非常适合大批量工厂生产，所以目前市面上见到的绝大多数衣物都是由合成染料染出来的。不过即使在工业化程度如此之高的今天，天然染料也仍然占有一席之地。因为天然染料不仅自然环保，还有着安全性高、不刺激皮肤、色彩复杂、不同色彩之间相溶性好的优点。有研究显示，用某些具有消毒抗菌成分的中草药染色的布还有一定的药效。

　　经过科学家的不断研究，新染料不断出现，总有一天，会有兼具合成染料和天然染料长处的新染料诞生出来。这种新染料也许不光易于生产、价格便宜，还对皮肤没有刺激、色牢度高，对棉、麻、丝、毛等各种材料亲和性都很好。真希望这一天尽早到来。    

Part 1 多彩的植物

003 _  荷叶的秘密

006 _  花朵的颜色从哪来？

010 _  红叶变红之谜

014 _  好恶心！青菜怎么会发黄？

017 _  天然洗衣粉——皂角

021 _  什么？苹果晒黑了！？

025 _  蓝草、石榴皮与染色剂

028 _  植物的“粮食”

032 _  北方人是怎么吃到香蕉的？

036 _  维生素一家

042 _  黄瓜黄瓜！你怎么了？

046 _  淀粉从哪里来？

049 _  中草药是怎么起效的？

054 _  橡胶树的“眼泪”

058 _  植物的精华——精油

062 _  从棉花与布说起

Part 2 矿物与金属

069 _  夜能发光的随侯之珠

073 _  五彩缤纷的宝石

077 _  钟乳石形成之谜

080 _  矿物结晶表面是谁削出来的？

084 _  钻石、铅笔和碳纳米管之间不得不说的关系

090 _  “大肚汉”活性炭

093 _  “净坛使者”——明矾

096 _  “万毒之王”——砒霜

099 _  光彩耀人的首饰

103 _  无形的矿物杀手

106 _  流动的黑色黄金

110 _  金属的锈蚀

113 _  神秘的炼金术

116 _  给金属排个队

121 _  燃烧的“冰块”

124 _  并不稀少的稀土

Part 3 人与动物

131 _  壁虎飞檐走壁的奥秘

135 _  萤火虫与冷光

139 _  蝴蝶翅膀与蝉翼

143 _  螃蟹害羞了

146 _  鸡蛋吃多了为什么便秘？

151 _  小材大用——从贝壳到坦克

154 _  酒精都去哪儿了？

159 _  左和右的区别

163 _  芳香与恶臭

167 _  快乐的秘密——多巴胺

170 _  反酸和“烧心”——体内的酸和碱

174 _  为什么吃菠萝舌头会疼？

177 _  鸡精，快现出原形！

Part 4 水的结构

183 _  水的结构

186 _  水的沸腾

191 _  水的三态

195 _  不同的水

198 _  什么是溶液

202 _  碗怎么刷不干净——水的硬度

205 _  “凌波微步”的秘密

210 _  浸润现象和毛细现象

Part 5 我们的环境

217 _  雨后为什么感觉神清气爽？

221 _  “光线”是怎么来的？

225 _  太阳的辐射

229 _  燃烧与爆炸

233 _  酸味的雨

237 _  难降解的“白色污染”

241 _  火焰为什么大多是黄色的？

244 _  并不“空”的空气

248 _  后记