第二十三章
薩克斯
德國生物學家(植物學家)。
主要貢獻:1.發現綠葉中的色素在葉綠體
2.1864年做過這樣的實驗：把綠葉放在暗處數小時，消耗葉片中部分營養物質，然後把葉片的一部分暴露在光下，另一部分遮光。經過一段時間後，用碘蒸汽處理葉片，結果遮光的部分葉片無顏色變化，而照光的一部分葉片顯示深藍色：證明了綠葉光合作用產生了澱粉。
化學
化學的基本知識
分子 （圖517）
化學上，分子是物質組成的一種基本單位名稱。分子是獨立存在而保持物質化學性質的一種粒子。分子有一定的大小和質量；分子間有一定的間隔；分子總是在不停地運動；分子間有一定的作用力；分子可以構成物質；分子在化學變化中還可以被分成更小的微粒：原子；分子可以隨著溫度的變化而改變間隔大小。同種分子性質相同，不同種分子性質不同。大的分子其相對分子質量可高達幾百萬以上。
分子是構成物質的微小單元，它是能夠獨立存在並保持物質原有的一切化學性質的最小微粒。
分子中的原子數可為幾個、十幾個、幾十個乃至成千上萬個。例如一個二氧化碳分子(CO2)由一個碳原子和兩個氧原子構成。一個苯分子包含六個碳原子和六個氫原子(C6H6)。
最早提出比較確切的分子概念的化學家是意大利阿伏伽德羅，他於1811年發表了分子學說，認為：“原子是參加化學反應的最小質點，分子則是在遊離狀態下單質或化合物能夠獨立存在的最小質點。分子是由原子組成（構成）的，單質分子由相同元素的原子組成（構成），化合物分子由不同元素的原子組成（構成）。在化學變化中，不同物質的分子中各種原子進行重新結合。”
分子結構
分子結構或稱分子立體結構、分子形狀、分子幾何，建立在光譜學數據之上，用以描述分子中原子的三維排列方式。分子結構在很大程度上影響了化學物質的反應性、極性、相態、顏色、磁性和生物活性。
分子結構涉及原子在空間中的位置，與鍵結的化學鍵種類有關，包括鍵長、鍵角以及相鄰三個鍵之間的二麵角。
分子之間有空隙，有間隔。最好的證明就是：取50毫升酒精和50毫升水，混合之後，體積卻小於100毫升。
原子（圖518）
原子指化學反應的基本微粒，原子在化學反應中不可分割。原子直徑的數量級大約是10-10m。原子質量極小，且99.9%集中在原子核。
1661年，自然哲學家羅伯特·波義耳出版了《懷疑的化學家》一書，他認為物質是由不同的“微粒”或原子自由組合構成的，而並不是由諸如氣、土、火、水等基本元素構成。恩格斯認為，波義耳是最早把化學確立為科學的化學家。
1789年，法國貴族，拉瓦錫定義了原子一詞，從此，原子就用來表示化學變化中的最小的單位。
原子結構
19世紀末以前，原子一直被認為是堅硬的，實心的球，是不可分割的。l879年，英國物理學家湯姆生發現了電子，叩開了原子的大門，使人們逐漸認識到原子也有它本身的結構。
1909年，湯姆生的學生、英國物理學家盧瑟福等人在研究物質的放射性時，進行了用粒子穿進原子內部去“刺探”原子內部的情況。發現了帶正電的、質量和整個原子差不多但比原子體積小得多的原子核。l912年春，盧瑟福提出了帶核的原子模型，認為原子是由中心帶正電的體積很小但幾乎集中了原子全部質量的核和在核周圍不斷運動著的電子所構成，就像行星圍繞太陽旋轉構成的太陽係一樣。丹麥物理學家玻爾在1913年引用量子論提出了“在原子中，電子是沿一定的軌道繞原子核運轉的理論”。
1926年，德國物理學家薛定諤應用一種波動方程的數學形式，描述了電子繞原子核的運動。電於並不處在任何一確定的軌道上運動，而是在原子核外一定範圍內高速運動，就像在原子核外籠罩著一團電子雲。l919年，盧瑟福發現了質子。1932年，英國物理學家查德威克發現了中子。由於上述諸多化學隸和物理學家的深入研究，從而揭開了原子內部結拘的秘密。
化學元素
化學元素，指自然界中一百多種基本的金屬和非金屬物質，它們隻由幾種有共同特點的原子組成，其原子中的每一核子具有同樣數量的質子，質子數來決定元素是由種類。到2007年為止，總共有118種元素被發現，其中94種是存在於地球上。常見的元素如：氫、氧、鐵、鈣等。
元素周期律（圖519）
元素的性質隨著元素核電荷數的遞增而呈現周期性變化的規律叫做元素周期律。元素周期律由門捷列夫首先發現，並根據此規律創製了元素周期表。
1868年，門捷列夫經過多年的艱苦探索發現了自然界中一個極其重要的規律—元素周期規律，這個規律的發現是繼原子-分子論之後，近代化學史上的又一座光彩奪目的裏程碑它所蘊藏的豐富和深刻的內涵，對以後整個化學和自然科學的發展都具有普遍的指導意義，1869年門捷列夫提出第一張元素周期表。
隨著原子序數的增加，元素的性質呈周期性的遞變規律：在同一周期中，元素的金屬性從左到右遞減，非金屬性從左到右遞增，在同一族中，元素的金屬性從上到下遞增，非金屬性從上到下遞減；同一周期中，元素的最高正氧化數從左到右遞增（沒有正價的除外），最低負氧化數從左到右逐漸增高；同一族的元素性質相近。 主族元素同一周期中，原子半徑隨著原子序數的增加而減小。 同一族中，原子半徑隨著原子序數的增加而增大。如果粒子的電子構型相同，則陰離子的半徑比陽離子大，且半徑隨著電荷數的增加而減小。
化合物
化合物由兩種或兩種以上的元素組成的純淨物。例：水是化合物，常溫下是液體，沸點100℃；，凝固點0℃，由氫、氧兩種元素組成。1個水分子H2O由2個氫原子和1個氧原子構成。例如H2、O2是單質，不是化合物。
有機物與無機物
有機物即有機化合物。含碳化合物（一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸鹽、金屬碳化物、氰化物除外）或碳氫化合物及其衍生物的總稱。有機物是生命產生的物質基礎。
有機物是生命產生的物質基礎。脂肪、氨基酸、蛋白質、糖、血紅素、葉綠素、酶、激素等。生物體內的新陳代謝和生物的遺傳現象，都涉及到有機化合物的轉變。此外，許多與人類生活有密切關係的物質，例如石油、天然氣、棉花、染料、化纖、天然和合成藥物等，均屬有機化合物。
無機物即無機化合物。指不含碳元素的純淨物以及簡單的碳化合物，如一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸鹽和碳化物等的集合。
奇妙的化學現象
蛋白留痕
取一隻雞蛋，洗去表麵的油汙，擦幹。用毛筆蘸取醋酸，在蛋殼上寫字。等醋酸蒸發後，把雞蛋放在稀硫酸銅溶液裏煮熟，待蛋冷卻後剝去蛋殼，雞蛋白上留下了藍色或紫色的清晰字跡，而外殼卻不留任何痕跡。
這是因為醋酸溶解蛋殼後能少量溶入蛋白。雞蛋白是由氨基酸組成的球蛋白，它在弱酸性條件中發生水解，生成多肽等物質，這些物質中的肽鍵遇Cu2+發生絡合反應，呈現藍色或者紫色。
水火相容
在一個玻璃杯中盛大半杯水，把十幾顆氯酸鉀晶體放到水底，再用鑷子夾取幾小粒黃磷放到氯酸鉀晶體中。接著用玻璃移液管吸取濃硫酸少許，移注到氯酸鉀和黃磷的混合物中，這時水中就有火光發生。水中有火，豈不是“水火相容”嗎？
秘密在哪裏呢？ 在水中放進氯酸鉀，氯酸鉀是含氧的化合物；再放進黃磷，黃磷是極易燃燒的東西，在水裏因為與空氣中的氧隔絕了，所以沒有自燃。但是，加進了濃硫酸，濃硫酸與氯酸鉀起作用生成氯酸，氯酸不穩定，放出氧來。氧又與黃磷起反應而燃燒，這種反應特別猛烈，因此在水裏也能進行，使得水火同處在一個杯中。磷被氧化生成五氧化二磷，五氧化二磷與水起作用，生成磷酸。
汽水中的化學
夏季，人們總愛喝汽水，打開瓶蓋便看到氣泡沸騰，喝進肚中不久便有氣體湧出，頓有清涼之感，這是什麼氣體呢？這就是二氧化碳氣體。人們在製汽水時常用小蘇打（碳酸氫鈉）和檸檬酸配製，當把小蘇打與檸檬酸混溶於水中後它們之間發生反應，生成二氧化碳氣體，而瓶子已塞緊，二氧化碳被迫呆在水中，當瓶塞打開後，外麵壓力小了，二氧化碳氣體便從水中逸出，可以見到氣泡翻騰，人們喝進汽水後，胃中溫度高，胃又來不及吸收二氧化碳，於是便從口中排出，這樣帶走熱量，使人覺得清涼。
切蔥頭會流眼淚
蔥頭，原產於亞洲西部，早在三千年前就被人們發現，由於蔥頭對生長條件要求很低，所以，它就很快漂流過海，在許多地方安了家。今天，它以成為市場上常見的蔬菜了。據化學分析，蔥頭中含有一種具有強烈刺激性的物質——正丙硫醇。當蔥頭被剝開或切片時，其中的正丙硫醇就揮發到空氣中，如果“溜”到人的眼裏，就會刺激淚分泌腺，使人流淚。
綠豆在鐵鍋中煮熟後會變黑
綠豆在鐵鍋中著了以後會變黑；蘋果梨子用鐵刀切了以後，表麵也會變黑。這是因為綠豆、蘋果、梨子與多種水果的細胞裏，都含有鞣酸，鞣酸能和鐵反應，生成黑色的鞣酸鐵。綠豆在鐵鍋裏煮，會生成一些黑色的鞣酸鐵，所以會變黑。有時，梨子、柿子即使沒有用鐵刀去切，皮上也會有一些黑色的斑點，這是因為鞣酸分子中含有許多酚烴基，對光很敏感，極易被空氣中的氧氣氧化，變成黑色的氧化物。
世界著名化學家及發現
拉瓦錫（圖520）
拉瓦錫(1743-1794)，法國化學家和現代化學之父，曾任法國科學院院長。他最大的成就與早期他駁斥了“水可轉化為土”這種當時流行的觀念有關。他的名字一樣永遠與推翻支配化學發展長達百年的燃素說相聯係。這為近代化學奠定了基礎。他解釋道：燃燒不是假想的燃素的釋放，而是燃燒的物質與氧的化合。
1783年他發現了水是氫和氧的化合產物。除此之外，拉瓦錫在其他方麵也卓有成就，如他首先提出物質的三種聚集形態（固、液、氣態）他還改進了火藥的製作方法；證實科學種植對農業的優越性等。1790年，他建立法國統一度量衡委員會，並建立起“米”製的度量係統。
諾貝爾（圖521）
阿爾弗雷德·伯納德·諾貝爾（1833.10.21－1896.12.10）是瑞典化學家、工程師、發明家、軍工裝備製造商和炸藥的發明者。
諾貝爾父子在斯德哥爾摩市郊建立試驗室，首次研製出解決炸藥引爆的雷汞管。1863年開始生產甘油炸藥，由於液體炸藥容易發生爆炸事故，1866年他製造出固體的安全猛烈炸藥“達那馬特”，這一產品成為以後諾貝爾國際性工業集團的基石。1867年又發明安全雷管引爆裝置，隨後又相繼發明威力更大的炸藥多種。他畢生共有各類炸藥及人造絲等近400項發明，獲85項專利。這些發明使諾貝爾在世界化學史上占有重要地位。
他在炸藥方麵取得了巨大的成就，此外還在應用化學上有很多發明，共得到三百五十五項專利權。諾貝爾終生獨身，他臨終前在遺囑裏決定把價值三千三百多萬克朗（瑞幣）的財產，少部分留給親友，大部分留作基金，用每年的利息作為獎金，授給在科學上、文學上和在和平事業上有成就的人。諾貝爾獎金成了國際上著名的榮譽之一，給予全世界科學文化事業以深刻的影響。
氣體化學之父——普利斯特裏（圖522）
普利斯特裏1733年3月13日出生在英國利茲，1722年他39歲時，又寫成了一部《光學史》。也是18世紀後期的一本名著。當時，他在利茲一方麵擔任牧師，一方麵開始從事化學的研究工作。
他對氣體的研究是頗有成效的。他利用製得的氫氣研究該氣體對各種金屬氧化物的作用。同年，普利斯特裏還將木炭置於密閉的容器中燃燒，發現能使五分之一的空氣變成碳酸氣，用石灰水吸收後，剩下的氣體不助燃也不助呼吸。由於他虔信燃素說，因此把這種剩下來的氣體叫“被燃素飽和了的空氣”。顯然他用木炭燃燒和堿液吸收的方法除去空氣中的氧和碳酸氣，製得了氮氣。