化學(xué)反應(yīng)

如果物質(zhì)是一座大廈，那么原子就好比是磚頭。例如，一塊煤是由數(shù)十億個碳原子組成的，其化學(xué)符號為C。

分子和離子

原子通過組合，可以得到分子。例如，云是由水滴組成的，而一滴水里面含有數(shù)十億的水分子，化學(xué)式為H2O。每一個水分子由3個原子組成：2個氫原子（H）和1個氧原子（O）。在一定條件下，單獨的原子或原子的集合體形成了離子。例如，水壺或浴室的水垢，是一種含有數(shù)十億個鈣離子的固體，鈣離子的化學(xué)式為Ca2+，它還含有化學(xué)式為CO3 2-的碳酸根離子。

實驗：

-取一小塊白堊。

-加入兩湯匙酒精白醋。

-觀察：冒出了非常小的氣泡，然而白堊消失了。

你看到的不是魔法，而是化學(xué)反應(yīng)。

反應(yīng)物和產(chǎn)物

白堊沒有被溶解，不像一塊糖溶解在水中那樣。它其實是與醋發(fā)生了反應(yīng)。更準確地說，是白堊和醋中含有的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生了反應(yīng)：白堊中的碳酸鹽離子與醋中的醋酸發(fā)生了反應(yīng)。碳酸根離子和醋酸稱為反應(yīng)物，它們轉(zhuǎn)化成的其他化學(xué)物質(zhì)，稱為產(chǎn)物。比如這個化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物是二氧化碳氣體，因此可以看到有氣泡冒出的現(xiàn)象。在上述實驗中，反應(yīng)物直接得出產(chǎn)物：我們稱該反應(yīng)為一次反應(yīng)。在其他情況下，要得出產(chǎn)物需要經(jīng)過幾個步驟，即為了從反應(yīng)物中得到所需的產(chǎn)物，必須利用其他化學(xué)物質(zhì)，而這些化學(xué)物質(zhì)本身也會發(fā)生反應(yīng)。

溶劑安排的約會！

為了發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)物必須要有良好的接觸。溶劑正是起到了這個作用，它讓反應(yīng)物充分接觸。溶劑通常是大量的液體。在我們的實驗中，溶劑就是醋中含有的水。化學(xué)反應(yīng)中還可以使用催化劑。有時一個化學(xué)反應(yīng)的速度太慢，可能需要幾天甚至幾個月才能完成，為了加快它的速度，人們會使用催化劑。

實驗：

進行與上述相同的實驗，但這次要使用熱醋。

觀察：冒泡更為迅速。

通過觀察到的現(xiàn)象，我們可以判斷化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生速度較更快了。溫度是這個反應(yīng)的催化劑。在某些情況下，起到催化劑作用的可能是一種新的物質(zhì)，能給反應(yīng)物提供一點幫助，使它們轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。

化學(xué)家的工具

當(dāng)你生病或受傷時，父母會帶你去看醫(yī)生。醫(yī)生會根據(jù)你的癥狀，讓你去做X光、B超、驗血、核磁共振或CT掃描等檢查，找出你所患的疾病，并提出適合你的治療方法。同樣的，化學(xué)家也根據(jù)問題的不同而使用不同的分析方法。通常情況下，醫(yī)生需要進行多項檢查才能下診斷?；瘜W(xué)家也是如此！

真的波爾多葡萄酒還是假的？

有一種叫作色譜分析的方法可以用來檢查藥物是否含有正確的組成成分?；瘜W(xué)家通過這種方法來驗證最終得到的產(chǎn)物是否與所檢的藥物相符。同時，通過一種叫作RMN的方法，基于與核磁共振相同的原理，化學(xué)家也可以讓葡萄酒擁有“數(shù)字指紋”，從而打擊假酒（包括假的產(chǎn)地、年份、酒精含量等）。

叫停致癌布料

人們利用色譜分析的方法，可以將混合物中所包含的化學(xué)成分進行分離和識別。例如，在紡織品樣品上，化學(xué)家會識別出所有添加在布料上的化學(xué)物質(zhì)。這樣，就能判斷出布料是否含有質(zhì)量標準中所禁止的致癌染料，并決定是否要禁止該布料的銷售！利用色譜分析方法，還可以檢查香水或食品的成分與其標簽上所標識的內(nèi)容是否相符。

檢測污染

和驗血可以了解病人的膽固醇水平是否正常類似，化學(xué)家利用他們的工具檢查核電站排入河流的水是否干凈，對人和魚類有沒有危險。他們還可以檢測大城市的空氣質(zhì)量，在出現(xiàn)污染時向民眾發(fā)出警告。

綠色化學(xué)的原則

為了讓化學(xué)和生態(tài)和諧相處，全世界的化學(xué)家們制定了要遵守的原則。

1. 減少污染

化學(xué)家應(yīng)當(dāng)找到對人類和環(huán)境有害的化學(xué)品（特別是溶劑）的替代品。他們還應(yīng)當(dāng)幫助工廠減少廢物，避免工廠在再加工中浪費的時間、精力和金錢，從而降低工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染。

2. 改良現(xiàn)有的化合物

化學(xué)家懂得如何合成對于日常生活非常有用的東西，如藥品、油漆、紡織品、肥皂等。有些化合物是20世紀發(fā)明的，大有改進的空間！ 為此，化學(xué)家可以嘗試設(shè)計具有針對作用的化學(xué)品，或者使用更好的催化劑。這樣，化學(xué)家在發(fā)明出更簡單、危險性更低的化合物的同時，也減少了現(xiàn)有化合物對環(huán)境的影響。

3. 節(jié)約資源

在化工行業(yè)，能源消耗往往很高，限制能源消耗有利于地球和您的錢包！化學(xué)家必須學(xué)會利用可再生資源：如果化學(xué)工業(yè)中使用的原材料是可再生的，那么我們就不用那么擔(dān)心有一天這種原材料會耗盡。

4. 利用所掌握的所有工具，實時控制污染源

具體方法參考《化學(xué)家的工具》一章。

5. 防患于未然

在設(shè)計化學(xué)產(chǎn)品之前，化學(xué)家必須考慮到產(chǎn)品的再處理問題：如果產(chǎn)品中所含有的化學(xué)物質(zhì)在用完之后都能輕易降解，那事情就簡單多了！最后，化學(xué)家應(yīng)當(dāng)想辦法降低化學(xué)事故、爆炸和火災(zāi)的風(fēng)險，并從過去的錯誤中吸取教訓(xùn)。