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下文选自布扬诺夫《奇妙的原子》,译者华涵。这是一本特别棒的化学科普书,特别适合孩子和中小学生。要知道,学校的化学课本实在干枯无比,而写得好的化学科普书又实在少。所以,这书虽然很老了(中译版是年出版,用的是繁体字),我觉得还是很有价值,所以准备把它一点点敲出来。原书很多数据,肯定已经不合现在的事实了,我也不去调查修正了;另外,我会略掉原书一些内容,还会稍微改动一些字句。今天先给大家看一下原书第一编的第四章《花朵的秘密》。
一芬芳的花香
一个人从花朵旁经过,很难会无动于衷。花朵芬芳的香气吸引着人,等人挨近它,它还用鲜艳的颜色把人留住。
鲜艳芬芳的花朵的确叫人喜欢,可惜它开不多久,就会凋谢,而且早就失掉了香气。尽管花朵的生命短暂,它还是激动了人们的心弦。从古到今,各个民族的建筑师和画家都在花朵上下过许多功夫。但是,可以说,没有一种雕刻作品,没有一幅哪怕是最好的画,能够完全传达出花朵的美妙。
宋佚名《芙蓉图》
美术作品只能表现出花朵的形状和颜色,但是它缺少一种主要的东西,就是花的芳香。
那么,有没有人能把花朵的这个奇妙的性质――它的芳香――用人工的办法再现出来呢?
有!那就是化学家。化学家运用高超的技巧,制造出了芳香物质的分子。
用原子“建筑”这些建筑物的工作的细致,世界上没有别的事可以和它相比。
化学家的目光比最善观察的画家的目光还要敏锐。画家看到的不过是颜色,不过是各种明暗的色调罢了。
化学家却能在这个大家都能看见的界限之外,分辨出看不见的东西――颜色和芳香物质的分子,而且还能知道这些分子里面的众原子是怎样搭配的。
从二氧化碳分子被绿叶吸进去的那一刻起,这些分子就一直在越变越复杂。结果出现了醇类和有机酸,这些东西在植物的整个生活中起着重要作用。
如果某种醇和有机酸结合(化合)到一起,那就生成有香气的芳香物质。
可是,如果在这种芳香物质的分子上连接上一个氧原子,它就变成一种新的物质,你猜是什么?是树脂。
这种变化可以在植物被砍伤的时候观察到。从伤口流出来的液体在空气中会慢慢变硬。这是由于空气中的氧与它发生了氧化作用。
树脂
植物的嫩叶上有一层像清漆一样的香胶。热天,这层香胶会阻止水分蒸发得太厉害,可是在潮湿的空气里,它又重新变成可以透水的。
这种香胶是什么呢?它是植物把树脂溶解在芳香物质里形成的。
植物还需要油脂。油脂主要集聚在果实和种子里;它们是作为储备的物质保藏在那里的。
油脂又是什么呢?是甘油和有机酸的化合物。
有些油脂,比如罂粟籽油和亚麻籽油,放在空气里会慢慢变干燥,同时放出二氧化碳气体。
罂粟
亚麻籽花
还有一些油脂,比如杏仁油和橄榄油,放在空气里,仍旧是液体,不过会产生有臭味的物质。
杏仁
至于有香气的芳香物质,最常碰到的就是在花朵里。
花朵香气的浓淡程度跟光照与温度有关。有许多种花,在阳光下比在阴暗的地方更香。木犀草、丁香、香豌豆就是这样。
木犀草花
有些花白天和夜晚都有香气,比如铃兰和紫丁香;有些花只在白天有香气,比如睡莲;有些花只有在夜晚才有香气,比如晚紫罗兰。
铃兰
有一些兰科植物,同一朵花在白天和在晚上的香气不一样,在阳光下和在阴暗地方的香气也不一样:比如,白天的香气像铃兰,晚上的香气却像玫瑰。
花朵开放的时间很短;能不能把花的香气保存住呢?
人们很早就想出了保存花的香气的办法。古代的人从粉红色的玫瑰花瓣和深蓝色的薰衣草花瓣提炼出芳香物质来。他们把玫瑰花瓣浸在橄榄油里,等花瓣把香气传给油以后,就把花瓣丢掉,再加上一些新鲜的花瓣,这样更换六七次。
粉红色玫瑰
薰衣草
后来,这种手工业方法变成了大工业的规模。小缸让位给工厂的反应锅,宅院旁的小花园也被整片的种植场代替了。可是现在制出来的玫瑰油的数量仍旧很少。保加利亚算是玫瑰种植业最发达的一个国家,每年出产的玫瑰油也只够装一辆3吨的油槽车。
用万朵玫瑰花(公斤),只能制得一公斤玫瑰香油。
用一吨的新鲜薄荷,只能制得一公斤薄荷油。
要想提炼出几公斤薰衣草油,需要用到整吨的薰衣花草。而且,只要花一摘下,这很少的一些芳香物质会很快散失,把花送到工厂的路上,本来就不多的芳香物质总要发生损失。它们像酒精一样容易挥发,因此芳香植物也叫含香精植物,香油也叫精油。从外表看,这种油普通油没什么两样。把它洒在纸上,它会留下油迹;但是油迹很快就会消失,因为油挥发掉了。
后来,人们用化学分析方法确定了精油的分子结构,发现了许多有趣的事情。
二芬芳家族
在化学实验室里,芳香物质是熟客。这样的事情经常发生:某种化学反应的中间产物突然发出薄荷或者铃兰的香气。不过,这种甜腻的香气在整个化学反应里没什么紧要,没有人去注意它。
著名的俄罗斯化学家齐宁在发现苯胺的时候,使用了一种苦杏仁香气的物质――硝基苯,它的香气与苦杏仁里提出的精油一样。有这种香气的还有一种物质,叫做苯醛,也是跟苯有亲属关系的。后来知道,大多数的苯化合物都有很好闻的香气。这是真正的“芬芳家族”。
化学家决心弄明白,苦杏仁油与气味和它相似的物质之间,究竟有什么共同的地方呢?研究的结果发现了自然界的一个新秘密。
原来,苦杏仁的核里集聚着一种有香气的物质――人们把它称为苦杏仁素。可是苦杏仁的气味还不就是苦杏仁素的气味,而是含在苦杏仁素里的另外一种物质的,这种物质就是苯醛。
把苯醛的分子结构稍微改变一下,又会得到一种新的芳香物质,有洋甘菊的香气。
洋甘菊
从此,人们就知道了怎样用化学方法来制造那些含在苦杏仁和洋甘菊里的芳香物质了!
三新鲜牧草的气息
水杨酸常用来消毒,用来在病人住过的屋子里杀灭病菌。
从这种消毒剂还可以制得药物――萨罗尔、阿司匹林等。
水杨酸有一个化学上的亲属,叫做水杨醛,它跟醋酐作用,会生成一种有新鲜牧草气味的物质。这种物质叫做零陵香酮。它可用来制造香水。
香水
天然零陵香酮的生成是一个长久而复杂的过程:它在植物里是由二氧化碳和水合成的。
化学家制造这种物质时,用的却是现成的半制品。他们不是用二氧化碳和水这么简单的物质,而是用酚和苹果酸一起加热制得零陵香酮。
大自然在热带植物的种子里还造出另一种物质,叫做香草醛。这种芳香物质在化妆品和糖果制造上有很大用处。化学家知道了香草醛的化学结构后,已经能够用合成的方法来制造它。
糖果
玫瑰的香气是一种叫做牻(读忙)牛儿醇的化合物发出来的。把牻牛儿醇的分子结构稍微改变一下,就得到一种叫做沉香酮的芳香物质,它有铃兰的香气。
把沉香酮跟醋酐一起加热,会生成一种有紫丁香花香气的物质。化学上常常用松节油来制造这种物质。
紫丁香
玫瑰跟紫罗兰也很近似。只要把一个氧原子连接到牻牛儿醇分子上,就把玫瑰香气变成紫罗兰的香气了!这种化合物叫做紫罗兰酮。
芳香物质的特点是容易挥发,很快就会散布到空气中。当我们吸进这种空气时,芳香物质的分子就与我们鼻腔黏膜里的一种物质起作用,引起对嗅觉神经的刺激,我们就闻到了香气。
四芳香的洪流
芳香物质的洪流沿着工厂里的管子流动。人们用醋酸和酒精制出了一种有水果香气的新化合物。醋酸跟另外一种叫戊醇的醇作用,会生成一种有梨子香气的物质。而酪酸和酒精的化合物具有菠萝的香气。
缬草酸跟酒精作用,会得到一种有苹果香气的物质。缬草酸跟戊醇作用,却生成有橙子香气的物质。
水杨酸跟酒精作用,会生成一种有兰花香气的物质。
此外,化学家还用人工合成的方法制出了有蜂蜜、云杉叶、素馨、铃兰等香气的物质。只用苯一种物质,就可以制成有茴香、薄荷、葛缕子香气的物质。
葛缕子
大量的芳香物质用在化妆品和制造工业上。用芳香物质制成了各种各样的香水和化妆品,包括润肤剂、润发剂和洁齿剂,以及各种香皂、香粉和口红。
五成束的香气
把许多不同的花拼在一起,可以编成很好看的花束。
把许多种不同的芳香物质并在一起,可以得到“成束”的香气――香水。
在这种混合物里,各种香气融成一片,造成一种新的香气。所有的香水就是根据这一条件造出来的。
有的香水是由30种不同的芳香物质混合成功的。有的香水甚至包含50种不同的芳香物质。
这种香气混合的工作是很不容易的。一定要能够从这种混合物中分出那些“不调和”的成分。这个工作要嗅觉很敏锐的人才能做,因为到现在为止,用来判别香气的主要“仪器”还只有人的鼻子。
六经久不散的香气
花束可以保存几天,可是“成束”的香气很快就会挥发掉。要想把香气保存下来,得加入一种特别的物质,叫做香气固定剂,这种固定剂可以使香气经久不散。香水里的酒精蒸发以后,芳香物质会仍旧溶解在固定剂里,这种固定剂不会挥发。它能保存香气,却并不影响香气,只是好像把香气的寿命延长了似的。
以前用作固定剂的是龙涎香,就是抹香鲸的肠里的分泌物,以及麝香、灵猫香等动物来源的物质。
抹香鲸
不过,现在化学家们已经研究出了人工制造固定剂的方法,能够用甲苯或别的原料合成固定剂――他们可真是能干呀!
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