校本課程

讓化學走進生活

目錄

是什么讓可樂如此躁幻.

有關于補鈣的廣告一化學魅力無窮........................6

醉漢怎么就成了馬路殺手...............................10

維生素C和鐵完美的搭檔...........................17

是什么讓咸蛋如此誘人..................................21

是感冒藥還是毒藥........................................27

是什么讓花兒娓紫嫣紅..................................31

洗衣服，學問大著呢....................................38

加油站里的危險電話....................................41

自制簡易凈水器.........................................48

您會鑒別衣料嗎.........................................50

餅干筒里的干燥劑....................................53

試驗（兩首）

化學課里他們說

有一種試劑在水里放進

遇酸變紅-一顆小小的明磯

遇見變藍就能沉淀出所有的

我多希望渣滓

人生里那么

如果

能有一種試劑在我們的心中放進

可以先來替我試出一首詩

那交纏在我眼前的是不是

也可以種種悲歡沉淀出所有的昨日

以此兩首席慕蓉的詩，帶領親愛的同學們一同進入化學世

界，共同呼吸科學的空氣吧。

是什么讓可樂如此躁動

大家聽說過“沸騰可樂”的游戲嗎？就是讓幾位愛喝可樂

的朋友先大把大把地吃曼妥思薄荷糖，而后迅速地暢飲可樂，此

時在他們的肚子里就會發生非常劇烈的反應，甚至有可能導致可

樂從嘴里噴涌而出，當然也有傳聞說人的胃甚至可能都會被脹

破！真的會有這么猛烈的反應嗎？這里的可樂為什么會"沸騰”？

化學能否解釋其中的秘密呢？

其實想知道可樂為什么沸騰并不難，首先要對可樂和所加入

的薄荷糖的具體化學成分有一個基本認識。找到讓可樂沸騰現象

的那種化學物質往往是化學研究的核心問題題。所以，我們一定

要先去搜集可樂和薄荷糖的食品標簽，從標簽的成分表中分析沸

騰的可能原因。

1

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從配科表中我們不難發現：可樂沸騰時噴出的是里面添加的二氧

化碳（co?）氣體。平時可樂中的co2氣體是通過加壓的方法溶解在

水中的，所以我們喝可樂這樣的碳酸飲料才會有那種

/L/-麻麻的口感！顧便提一句：最早的碳酸飲料就是源于我

V、們化學家的偉大發現。

化學史上非常著名的氧氣的發現者英國人普里斯特利最早

將C02氣體溶解于水制備碳酸，這件事發生在1776年，而隨后不

C02+H20=HJC03（陵酸）

久，碳酸飲科就被用于商業生產了。碳酸飲科之所以得名，是因

為C02氣體溶解于水時會發生下面的反應：

2

反應物和生成物中間的那個符號表示可逆反應，就是說生成碳酸

的同時，也會重新生成C02氣體，這就是碳酸飲料會向外釋放C02

氣體的原因了。

言歸正傳，我們假設：促使C02體猛烈噴出的東西是在薄荷糖的成

分中。這是因為不加薄荷糖時可樂并不會非常劇烈地噴涌（其實

C02,氣體也在逸出，只不過是比較緩慢而不易被我們察覺，不信

的話，你可以買一杯可樂之類的碳酸飲料，仔細觀察液面上緩緩

冒出的氣泡）。那么，薄荷糖的最主要成分應當是化學上被稱為

“蔗糖”的東西，這種化學物質的分子式為92電0皿當然大家

也有可能會懷疑薄荷糖里的一些添加劑起到了關鍵作用，例如香

精、果膠或者甜味劑，等等。是不是蔗糖令可樂中的C02氣體大

量逸出而導致噴涌現象呢？

如果不加薄荷糖，而是加入其他物質，可樂是否也有沸騰的

可能呢？

其實，有人在實驗中發現不用薄荷糖而用白砂糖或者食鹽也

會出現相同的現象！真實山重水復疑無路，柳暗花明又一村??！

原來，還有很多物質也會引起可樂的沸騰，包括鹽、沙子、碎玻

璃片，等等，甚至在我們喝可樂的時候搖晃瓶子或者加入冰塊時，

也會出現氣泡明增多的現象。上述實驗非常清楚地表明：引起沸

騰必要的條件并不是這里面的化學物質，其原因更可能是物理作

用！

3

強調一個重要的科學概念了。如果是由于不同的化學物質之間發

生化學反應生成了新的物質，我們就可以說這里的主要原因是化

學作用；而如果引起可樂沸騰的主要原因不是化學物質之間的反

應，換句話說，跟物質的化學成分關系不大時，我們就可以說這

里面主要是物理作用的結果。

對可樂沸騰問題的研究就已經有突破了。真正起作用的不是糖本

身和其中添加的化學成分，因為換成其他成分的化學

物質也一樣會有沸騰的可能。那么到底是什么因素促

使了可樂的沸騰呢？

能在互聯網上找到關于“過熱水”和“暴沸”等方面的視頻或

講解，對于我下面的分析可能會有很大幫助。其實，當液體中溶

解有氣體或者產生氣體時，都需要一種固體的表面來促進液體中

氣體的逸出，我們把這樣的固體表面稱為氣化中心。反之，如果

液體中缺乏這樣的固體表面即氣化中心，液體中的氣體就無法逸

出，也就是說液體將無法正常地沸騰或氣化。這樣就會產生高于

液體沸點的過熱液體，而這種過熱的液體是相當危險的，只要遇

到了任何細小的雜質或固體表面，過熱液體中的氣體就會噴涌而

出，溢出的氣體會夾帶著溫度超高的液體一起向周圍發動襲擊，

這對于缺少防范的我們來說是非常危險的！！！從化學科學角度,

我們把過熱液體遇到固雜質而導致的劇烈沸騰現象稱為“暴沸

現象”。注意這里的“暴”字代表劇烈的意思，跟爆炸的“爆”

不是一個意思。

4

液體在沸騰的時候可以利用產生的蒸氣來帶走自身多余的熱量

而使液體的溫度保持在這種液體的沸點上。例如在燒開水的過程

中，水蒸氣帶走了熱量而使水的溫度保持在100C（常壓時），理

論上講，只要水沒有燒干，它的溫度就會恒定在100℃而不會繼

續升溫。

安全提示：

對我們來說應該得到一個重大的教訓：絕對不要用微波爐來

燒開水！因為如果你家的水杯超級干凈，水也超級干凈的話，用

微波爐燒水將極有可能產生上面我們提到的過熱水，而這樣的水

潛伏著極端的危險！

于是我們終于可以揭開可樂沸騰的秘密了一表面粗糙的

固體物質（曼妥思薄荷糖、鹽、沙子，等等）起到了氣化

中心的作用，使可樂中的CO2氣體產生了迅速逸出的“暴

沸現象”。說得更具體些，就是因為可樂中的CO2氣體是

在加壓條件下溶解進去的，回到了正常的壓強條件下，本

來CO2氣體就特別想從可樂中逸出，可是苦于沒有固體表

面形成的氣化中心，只得很不情愿地待在可樂里面。糖或

者沙子恰好滿足了氣化中心的條件，所以就導致了可樂中

CO2氣體迅速噴涌的現象，即“暴沸現象”。

幾乎所有氣體的溶解能力都會隨著壓強的增大而增大

5

,所以當壓強減小的時候，氣體都

會從溶解了它的液體中逸出。

弄清楚了可樂暴沸的來龍去脈，我

們不禁會問：這么有趣的現象是否

只能作為一種科學游戲而無所作為

呢？氣化中心難道只能引起這具有潛在危險性的暴沸現象嗎？

其實，氣化中心在化學和我們的生活中都有很多特別重要的用途

呢！只是以前我們不了解其中的道理，所以會對它熟視無睹。

先看看我們化學實驗中的氣化中心吧。請大家仔細觀察鎂條和鹽

酸發生反應的實驗圖片，要特別注意觀察其中的細節現象哦！

鎂條和鹽酸的反應是中學化學里面的一個非?；A的化學反應，

其產生的氫氣會從溶液中逸出，我們會看到氣泡。反應的方程式

如下：

Mg+2HCI=MgCI+H2（氫氣）T

可以非常清楚地觀察到所有的氣泡都是從鎂條固體表面產生和

逸出的，在電解水的實驗中也可以看到類似的現象，氣體都是從

電極的表面逸出的。這就說明有了氣化中心的存在也不一定會暴

沸，反而氣體更容易比較平緩地逸出，也就是說，預先加入圓

體，可以充當氣化中心，不僅不會引起暴沸，反而可以防患于未

然，起到防止暴沸的作用。所以實驗室里總是在加熱和蒸儲液體

的時候加入沸石成碎瓷片來防止暴沸的發生。。

6

7K菸r綻ta費置

蒸儲裝置

再看看我們的生活中，氣化中心也無處不在。不僅科學研究

需要防暴沸，在生活中煮牛奶時，也可以利用玻璃彈子來防止暴

沸，避免牛奶加熱過程中溢出來的問題?；瘜W實驗室里加熱液體

也吸取了這個教訓，除了加入沸石外，加熱的液體必須少于容器

體積的1/3,也是為了防止液體噴出導致危險！

這里有必要解釋一下家中燒水的問題。為什么我們燒開水時

很少見到暴沸的玩象呢？其實，那是因為咱們的水壺很不“干

凈”，里面有大量水垢。水垢［化學成分為碳酸鈣（CaCOs）］是

一種不溶于水的固體，恰好起到了氣化中心的作用，使水蒸氣可

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以比較平穩地逸出，從而防止了暴沸。沒想到一個有趣的沸騰可

樂原理居然還有么多用處啊！

大家可能覺得這個問題研究完了，但其實才剛剛開始。你們

有沒有想過：難道只有液體變氣體才需要氣化中心嗎？在液化（氣

體變液體）和凝固（液體變固體）等過程中是否也有液化中心和固

化中心呢？你完全可以毫不猶豫地接受這兩個概念，只要物質的

狀態發生改變，往往需要這樣的類似氣化中心的固體表面！而液

化中心的概念會讓你很輕松地理解人工降雨和降雪的主要原理，

飛機撒播的干冰和碘化銀就是充當了這個液化中心的角色，促進

了降水也就是液化過程的實現，這和防止暴沸的原理其實是一樣

的！如果你還想了解固化中心的有趣實驗，請上網檢索“點水成

冰”這個實驗的視頻，看完之后你所有的問題自然會迎刃而解，

我就不再贅述了。到這里，沸騰可樂問題的研究就要告一段落了。

各位是否仍然有些意猶未盡呢？那就讓我給大家留個相關的引申

作業吧，感興趣的朋友可以進一步去感受化學研究的更多樂趣。

作業：再次回到可樂沸圈的游戲中來，大家可以登錄相關網

站查閱可樂沸騰的世界紀錄，通過視頻看到幾千瓶可樂暴沸的壯

觀景象，讓暴沸和氣化中心這些科學名詞永遠活在你的腦海中！

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有關于補鈣的廣告一化學魅力無究

在這個信息技術飛速發展的社

會，無論你打開電視、坐上公交

車還是走在大廈林立的街道上，

關于補鈣的保健品廣告常常會映

入眼簾。“補鈣關鍵是吸

收”“離子鈣，好吸收”“納米

鈣，螯合技術”“維生素D促進

鈣質的吸收”等說法隨處可見。

那么從科學性上來分析，這些說

法是否正確呢？是商家在故弄玄虛嗎？咱們就從右圖展示的廣告

信息中一一來揭秘。

含鈣物質的種類:

從化學物質分類的觀點來看，可以給人體補充鈣質的物質應

該是含鈣元素的鹽類，包括無機鈣鹽和有機鈣鹽。無機鈣鹽主要

指碳酸鈣（CaC03）和磷酸鈣03（POD]2,有機鈣鹽包括葡萄糖酸

鈣、乳酸鈣、檸檬酸鈣、L一蘇糖酸鈣等。從吸收的角度來看，

可溶性的鈣鹽比不溶性的鈣鹽要容易吸收一些，無機鈣鹽（碳酸

9

鈣和磷酸鈣)很多都不溶于水，有機的鈣鹽大多都屬于可溶性的

鈣鹽，最常見的兩種就是葡萄糖酸鈣和乳酸鈣，所以補鈣保健品

中常常選擇它們。不過有一點是大家在吃補鈣食品時特別需要注

意的，就是不能和草酸(H2c2。3)含量高的食物一起服用，容易產

生沉淀。需要強調的是，有機鈣鹽中最難溶解的物質就是草酸鈣

(CaC203),它甚至比常見的無機鈣鹽還要難溶于水，在分析化學

上常常用鈣鹽容易和草酸產生沉淀這一性質來檢驗鈣離子。生活

中我們吃一些富含鈣質的食物時也要注意這一點，老話常說“不

適合用菠菜燉豆腐”就是表明鈣質會發生損失。所以說，補鈣用

可溶性的離子鈣是完全符合科學的，而且這是鈣質能夠被吸收的

前提條件。

關于鈣質的吸收

關于補鈣，最經典的一句話就是“補鈣關鍵是吸收”，缺不

缺鈣，不是看我們每天攝入多少鈣，而是身體究竟吸收了多少鈣。

影響身體對鈣質的吸收和利用的因素很多，我們主要從促進鈣離

子吸收的方法談起。首先，酸性的環境有利于鈣離子的吸收。我

們在烹飪魚類食物的時候，可以多加入一些醋酸(CLCOOH)并燒

燉一段時間，不僅能出去腥味，醋還能與魚骨中的含鈣物質形成

可溶性的醋酸鈣而易于被人體吸收。另外，我們還可以養成喝酸

奶的好習慣，因為乳酸可以調節人體腸道的酸堿性達到適合鈣離

子吸收的程度，多吃些含乳酸、檸檬酸、維生來C等酸性物質的

食品有利于鈣的吸收。其次，多運動和多曬太陽也有利于鈣的吸

收。很多研究發現，運動員的骨密度大于靜坐較多的人群，大多

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數人右臂的骨密度大于左側，這說明運動可加骨骼的密度和強

度。倘若運動量不足，骨髓中的鈣質也會被分解吸收，井隨著尿

排出體外，引起骨質疏松的發生，而曬太陽的功效跟我們后面要

講的維生來D的作用有關，下文中我們再做討論。最后，還要注

意身體中的鈣、磷元素的比例，如果比例失調，則會引起體內鈣

質的流失。人體骨骼中正常的磷、鈣之比為0.6,如果磷的攝入

量太低，骨鈣就會隨尿液排出而流失?，F代人對磷合量高的食物

（肉、肝、蛋黃）有恐懼心理，所以很有可能導致磷的缺乏。之所

以大多數專家都強調用喝牛奶來補鈣的方法是最佳的，就是因為

奶類中的磷，鈣之比最符合人體的需要。當然，牛奶的優勢還有

一個重要原因，就是它含有大量維生家D。

維生素D3對鈣質吸收的重大意文

維生來D和鈣一樣，本身就是人體不可成缺的一種營養來。

缺少它的兒童容易上一種很痛苦的病，表現為夜啼、多汗、骨骼

軟化（也即新形成的骨質鈣化障礙），這會嚴重影響兒童的生長發

育，所以維生來D又被稱為抗佝僂病維生素。與上節談到的維生

來C不同的是，維生家D是一種脂溶性維生素，對健康關系較密

切的是維生素D2和維生素D3O這一點倒是和維生素A比較相似，

所以這兩種維生素只存在于動物性食物中，如肉、重、魚、奶等，

尤其是動物的肝臟，可以說是各種脂溶性維生素的倉庫，有人會

問了：既然植物不含維生素D,那素食主義者豈不是都會受到佝

僂病的困擾?其實人體還有一種獲得維生來D的方式一曬太陽。

受紫外線的照射后，人體內的一種膽固醇能轉化為維生素D3（化

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學反應如下圖所示）。所以有句俗話說“孩子多曬太陽就相當于

吃了不要錢的魚肝油”，因為魚肝油是富含維生素D3的食物。

維生素D有這么重要的生理作用，它又對于人體鈣離子的吸

收有何作用呢？通過下面的這張人體內生物化學反應相關的示

意圖，我們簡要介紹一下維生素D促進鈣吸收的化學機理。

由于這里所涉及的化學知識或者說生物化學知識非常深奧，

需要很多相關領域內容的鋪墊，因此只能類比性地做個非常簡明

扼要的介紹，要知道即使是大學化學專業的學生也很難接觸到這

么專業的化學內容。上圖可以簡單地理解為上下兩部分，上半部

分描述的是人體對維生素D的獲取和儲存，比較簡單：而下半部

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分則講述了維生素D的生物作用形式對人體吸收和利用鈣離子

的影響，非常晦澀難懂。

首先，我們先來看圖的上半部分。食物中儲存的維生來D,

在人體膽計的幫助在小腸內被吸收。吸收的維生素D可以與乳糜

微粒相結合，由淋巴系統運輸：也可以變為維生素D結合蛋白

(DBP)在血漿中運輸。而右上部分表示的是皮膚在紫外線的照射

下，其中的膽固醇轉化為維生素D3的過程。這兩種方式獲得的維

生素D都將在肝臟中儲存起來。(這里也證明了人和動物一樣，

肝臟是維生素的寶庫。)

下面，我們再來看看圖的下半部分表示的意思。當維生素被

運到肝臟中，在線粒體中經單氧酶系統作用，將其25位羥基化

用成25(0H)D3。25(OH)D3到了腎臟后，在腎線粒體單氧酶作用下

1位再次羥基化，轉變為1,25(0田2口3這種物質就用維生來D的生

物作用形式，現在科學將其作為一種激素。這種激素可以在人的

小腸、骨和腎臟中發揮重要的作用：第一，它可以維持血清鈣，

磷濃度的穩定。當血液中的鈣離子濃度低時，它會誘導甲狀旁腺

素(以下以PTH化替)的分泌，控制將其釋放至腎臟及骨細胞中。

在骨中PTH還能促使磷元素從尿中排出和鈣元素在腎小管中再

吸收。第二，在骨中PTH與1,25(0H)2D3,發揮協同作用，將鈣從

骨中動員出來。第三，在小腸中1,25(0H)2D3,促進鈣元素的吸收。

這就是我們所說的維生素D促進鈣質吸收的本質意義了。人體可

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以通過這3條途徑使血液中的鈣濃度恢復到正常水平，同時又反

饋控制PTH的分泌及1,25(0H)ZD3的合成。在血鈣高時刺激甲狀

腺C細胞，產生降鈣素，阻止鈣從骨中動員出來，并促使鈣及磷

從尿中排出。

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醉漢怎么就成了馬路殺手

你是否注意過，在馬路邊上的標語牌或者電視的公益廣告中常常

能看到這樣的宣傳語：“司機一滴酒，

親人兩行淚”以及“感情牌好不好，

不在酒上拼；開車不喝酒，親人都放

心”。這些勸誠廣大司機朋友莫酒駕

的宣傳語寫得煽情且中肯，警示著每

一個抱有僥幸心理的司機。有人會問了：酒駕有那么危險嗎？是

不是交管局拿來嚇唬人的呢?

酒駕的危害：

酒駕可以分為酒后駕車和醉酒駕車兩種。統計表明，超過

30%的道路交通事故是由酒后開車、醉酒駕車引起的。而且在駕

駛員的死亡檔案中有59%與酒后駕車有關，觸目驚心的數字是無

爭議地說明：酒后駕車真的是害人又害己?。〖热皇聦嵰呀浐苊?/p>

確了，我們倒更想探究一下其中的原因。酒精對駕駛員的不利影

響究竟是什么？酒后事故多發的主要原因又是什么？也就是說，

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從科學角度能否回答：到定是什么讓醉漢成了馬路殺手？

一般認為，酒后事故多發的原因有4個方面：飲酒后駕車，反應

遲鈍，操作能力降低；飲酒后人視野會減小，視像不穩，色覺功

能下降；喝酒后，在酒精刺激下，人易沖動和焦躁，具有冒險傾

向，往往易超速，易開賭氣車；酒后易疲勞和打盹，進入睡眠狀

態導致盲駕。

酒精的服收和代謝

要想了解酒后的這些行為和癥狀是如何產生的，必須先明白

酒精在人體中的吸收和代謝過程。只有知道喝下去的酒都去哪兒

了，都變成什么了，才能真正解釋酒對人體的影響。

酒精的化學名稱是乙醇”，我們喝的酒是水果、糧食作物

經由酵母菌發酵而形成的。水果、糧食作物中的葡萄糖在酵母菌

的作用下，發生反應生成了乙醇和二化碳。

c6Hqi2c2H5OH+2CO2

從基本化學成分而言，再珍貴的美酒佳釀也是以乙醇為主要

成分的，差別主要在于其他一些非常微量的雜質和香味酯類。

由于分子極性產生的氫鍵作用，酒精可以和水以任意比例互

溶。這一點使得它在人體內不需要經過消化，就可以直接擴散到

血液中，并隨著血液在各種含有水的組織比如腦部、肌肉等處積

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蓄。我們喝酒的時候會覺得一兩杯下肚，頭就有點輕飄飄的了，

就是因為酒精吸收和擴散得很快的原因。吸收酒精的器官主要是

胃和小腸。

從基本化學常識可知，酒精是一種燃料，可以用作酒精燈、酒精

爐的燃料，甚至可以加到汽油中得到乙醇汽油（在有些省份，E93

號就是乙醇汽油的標號），這就說明乙醇可以被氧氣氧化，而且

最終會生成COZ。其實，酒精在體內的代謝也是逐步被氧化的過

程，只是在體內無法創造燃燒酒精那么高的溫度，所以只能在一

些酶（生物催化劑）的作用下慢慢氧化，其代謝的主要場所是肝

臟。具體過程是這樣的：酒精進入人體后，大部分在肝臟中迅速

與乙醇脫氫酶作用，生成乙醛，這一步是比較快的，而且任何人

體內都含有較多的乙醇脫氫酶。所得的乙醛與建筑裝修材料中的

污染物甲醛是同類物質，對人體也有害，而且乙醛是導致宿醉的

主要原因。不過它還可以繼續在乙醛脫氫酶（經常被簡寫為ALDH）

的作用下轉化成無害的乙酸，最終氧化成CO2和水。這一步就很

有戲劇性了，有的人體內有大量的乙醛脫氫酶且活性很高，表象

上看是所謂的“酒逢知己千杯少”的那種海量達人；還有些人體

內這種酶較少，且活性一般，表象上就是那種不勝酒力的“紅驗

漢子”；有極少數的人體內基本不含這種乙醛脫氫酶，表象上就

成了乙醇過敏或者容易乙醇中毒的人了?，F在有很多用來解酒的

藥物在做廣告宣傳，其實很多解酒藥的成分就含有活性的乙醛脫

氫酶制劑，據說這種酶制劑可以有效緩解面紅耳赤的醉酒癥狀。

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科學研究發現，人喝酒后面部泛紅是乙醛直接引起的，乙醛具有

刺激人體肥大細胞并且讓皮下毛細血管暫時性擴張的功能，會引

起臉色泛紅甚至身上皮膚潮紅等現象，也就是我們平時所說的

“上臉”。如果體內的乙醛被逐步代謝掉了，紅臉的癥狀就會自

然消失。其實，從本質上說喝酒不會醉的人是沒有的。因為酒精

在人體內的代謝速率是有限度的，如果飲酒過量，酒精就會在體

內器官，特別是在肝臟和大腦中積蓄，從而出現中毒癥狀。酗酒

的人往往有酒精肝、服肪肝、肝硬化等疾病，就是因為肝臟在代

謝酒精時起到中流砥柱的作用，一旦醉酒，首先被損害的就是

肝臟，但從現代基因學的研究成果中可以知道，不同人種的酒

量是差別很大的，亞洲人由于基因方面的一點“缺陷”（乙醛脫

氫酶基因的單堿基突變基因翻譯出的酶中，殘基487的谷氨酸變

為賴氨酸，造成催化活性基本喪失），導致身體對于乙醛的代謝

能力低于白種人，所以和歐美壯漢去拼酒絕對不是一個明智的選

擇！

酒精對神經系統及行為的影響：

通過體內吸收和代謝的過程，我們明白了酒精會損傷人的肝

臟和大腦。那么，酒對人的神經系統具體又有什么影響呢?很多

酒后駕駛車輛的“馬路殺手'曾經都是經驗非常老到、技術非常

純熟的老司機，是什么讓他們的行為失控的呢？

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眾所周知，人的行為是由大腦來控制的，所以，要研究酒精對于

行為的影響，首先應該從酒精對于大腦的影響開始。下面就從神

經細胞的結構談起，看看酒精是如何影響它們的正常工作的。

科學生物課上我們學過神經細胞一神經元的結構。大

F理,腦中有無數的神經元，雖然形態多種多樣，但都可分

為細胞體和突起兩部分。突起又分為樹突和軸突。樹突多呈樹狀

分之，它可接受刺激并將沖動傳向細胞體；軸突呈細索狀，末端

常有分支，稱神經末梢。軸突將沖動從細胞體傳向末梢，通常一

個神經元有一個至多個樹突，但軸突只有一條（如下左圖所示）O

盡管兩個神經元之間靠得非常近，但它們并不接觸。神經元之間

的微小空隙被稱為突觸。神經沖動以微電流的形式在神經元內部

傳送，到達突觸部，使激發了一些小分子一神經遞質的釋放。神

經遞質作用于受體細胞（指接受神經沖動的神經元），對它產生激

發或者抑制的作用（如下右圖所示）。

要想進一步解釋酒精對大腦的影響，還需要了解一個神經

生物學的重要概念一多巴胺“獎賞回路”?！蔼勝p回路”（英文

19

是rewardpathway）是人體大腦中產生快樂滿足、

幸福等感受的神經傳導回路，而多巴胺是大腦中的HOAJ

一種關鍵神經遞質，中樞神經系統中多巴胺的濃度受精神因素的

支配，它影響著人們對事物的快樂感受，也按稱為“快感神經遞

質”。當相關信號在多巴胺物質的傳送下，由腹側被蓋區傳向伏

隔核，再傳至前額葉皮質，就會在大腦中形成愉快的感覺。由于

回路中傳遞信號的關鍵物質是多巴胺，所以整個神經回路也被稱

為“多巴胺系統”。各種快樂，從獲得食物的滿足感到贏得財富

的興奮感等，所有美好感覺的產生都歸結為多巴胺系統的功能。

當人們在享受某種東西時，不管是美食、音

樂、美景甚至是鴉片，多巴胺系統都會表現活躍。無論你享受何

種快樂，整個神經回路都會出現大量的多巴胺物質（多巴胺

的分子結構見右圖）。酒精對于大腦的作用就是通過影響大腦的

“獎賞回路”進行的。酒精通過腦中神經沖動的傳送發揮抑制或

者促進作用，從以下幾方面影響大腦的活動。

首先，酒精可以促進多巴胺的分泌。因為多巴胺的作用就是傳遞

亢奮和愉快的信息，所以少量飲酒后，人會感到快樂和滿足。古

人常說的“借酒澆愁”恐怕就是這個意思。當然，酒鬼對酒上癮

也是因為多巴胺的存在。

第二，酒精可以促進下丘腦部B-內啡肽的產生。內啡肽

的作用和嗎啡很相似。B-內A啡肽在自我鎮痛方面起到關鍵性

的作用，所以中等劑量的酒精可造成麻醉作用，古代的一些外科

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手術就是用這種最古老的方法來進行麻醉進而減少痛感的。我們

發現司機喝酒后會困，容易進入睡眠狀態，就跟麻醉作用有直接

關系，其實還有很多藥品，例如一些感冒藥，會讓人嗜睡，也不

適合在開車或者進行高空作業前服用。

第三，抑制乙酰膽堿的傳播。乙酰膽堿也是神經遞質的一

種主要成分。神經沖動在神經細胞之間的傳播就是依靠乙酰膽

堿完成的。當大腦中的酒精濃度上升時，乙酰膽堿的合成與傳播

受到抑制，從而影響到神經沖動的傳送。酒后信息在大腦中的傳

播比原來慢了，人會感到反應變慢、感知麻木、說話含混等。司

機本來應是眼疾手快、眼觀六路、耳聽八方的反應機敏的人，可

是酒精讓他們變作出現偏差和失誤，進而導致事故。

第四，酒精會促進腦中位伽瑪氨基丁酸（GABA）的傳播。

GABA是中樞神經系統中最主要的神經抑制傳遞素，它在控制情

緒上有著重要作用。當人大量飲酒后，GABA的量會明顯上升，

人們通常表現得更容易焦慮、沖

動、抑郁、狂躁。如果這個時候

駕駛車輛，則容易出現超速、跟

其他車輛競速、惡意超車、開賭

氣車等交通行為，極易導致事故的發生。

最后，我們來說說酒精成癮性問題。神經系統的“獎賞回路”往

往也會產生反面效果。酒精促進了大腦中“獎賞回路”的作用，

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導致大量多巴服的分泌，如果一旦停止酒精的攝入，大腦就極易

產生焦慮感，強烈的焦慮感促使酗酒者去尋找酒精來重新獲得快

樂的感覺。盡管酗酒者知道喝酒會上癮，但為了避免沒有酒時的

那種痛苦的感覺，他們還是會去不斷找酒喝，這也就是酒精會上

癮的原因所在。

飲酒后，人腦中幾乎所有的部位都會受到酒精的影響，包括控制

運動和平衡的小腦、控制記憶的海馬體、“獎賞回路”相關的腹

側被蓋區，甚至控制呼級，平滑肌運動的腦干都會受到損傷，相

應地人的各種能力都會明顯下降。所以，奉勸各位司機和廣大讀

者朋友，酒后不適合做任何工作，尤其是需要思維和行為控制柜

的精細工作，絕對不適合駕駛任何車輛！

酒駕的監督和執法

既然明白了酒后駕車的危險性，我們就需要更好地監督那些

不守規矩的司機。要知道，這樣的監督和執法對他們本人的生命

安全也至關重要的。

那么，怎么判判斷駕駛員是否飲酒呢？嚴格來說，能夠證明

司機喝酒的參數應當是血液酒精濃度（也常用被簡寫成BAC）o經

研究，BAC的濃度值只要超過0.3,人的呼吸系統就會受到嚴重

影響，飲酒者就有死亡的危險。屆然血液酒精含量準確且毫無爭

議，但在違法行為處理或者公路交通例行檢查中，要現場抽取血

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液往往是不現實的，最簡單可行的方法是現場檢測駕駛人員呼氣

中的酒精含量。

呼吸式酒精檢測儀是檢測駕駛人員呼氣中酒精含量的儀器。

檢測時，要求被測者口含吹管以中等力度呼氣（見左圖），只需

3秒，結果就顯示出來了。呼氣中的酒精含量與血液中的酒精含

量一般有如下換算關系：

血液酒精濃度二呼氣酒精濃度x2200o

現在我們國家規定：酒精含量大于或等于20mg/100mL就表

示酒后駕車，而如果達到或超過80mg/100mL就是醉酒駕車了。

前者大致相當于喝了一杯啤酒，而醉酒駕車相當于喝了150ml低

度白酒或者2瓶啤酒。酒精檢測儀相當準確且敏感，很少會出現

誤差，所以提醒一些司機朋友千萬別抱僥幸心理，自作聰明地以

為少喝點儀器會查不出來。

酒精測試儀是怎樣快速而又準確地測出呼氣中的酒精含量

呢？分析其原理可知，現在交警查酒駕常用的酒精檢測儀（下圖分

別展示了儀器的電路圖和實物圖）實際上是由酒精氣體傳感器

（相當于隨酒精氣體濃度變化的變阻器）與一個定值電阻及一個

電壓表或電流表組成。圖中R2為定值電阻，酒精氣體傳感器R

的電阻值隨酒精氣體濃度的增大而減小，如果駕駛員呼出的酒精

氣體濃度越大，那么測試儀的電壓表示數就越大。

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酒精氣體傳感器為什么可以測得氣體中酒精的濃度呢？它的

阻值為何會相應地發生變化呢？其實，這樣的酒精含量檢測設備

有5種基本類型，即：燃料電池型、半導體型、紅外線型、氣體

色譜分析型、比色型。常用的只有燃料電池型和半導體型兩種。

由于價格原因，一般交警在路上使用的

酒精氣體傳感器都是半導體型的（前頁

圖中顯示的就是這一種）。基本原理是:

當具有N型導電性的氧化物暴露在大氣

中時，會由于氧氣的吸附而減少其內部的電子數量而使其電阻增

大。其后如果大氣中存在某種特定的還原性氣體（例如酒精就是

典型的還原性氣體），它將與吸附的氧氣反應，從而使氧化物內

■幡（摒料）

W氣，通常從電子沿外電踣流動，形成電流

空氣中佚不

的電子數增加，導致氧化物電阻減小。半導體-氧化物傳感器就

是通過該阻值的變化來認識氣體濃度的。另一種更加先進且環保

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的酒精傳感器是燃料電池型的，先簡單認識一下氫氧燃料電池

吧。燃料電池是當前全世界都在廣泛研究的環保型能源，它可以

直接把可燃性氣體例如氫氣、甲烷、酒精、甲醇等）氧化的能量

轉變為電能，而不產生污染。酒精傳感器知識燃料電池的一個分

支。燃料電池酒精傳感器采用貴金屬箱作為電極，在燃燒室內充

滿特種催化劑，使進入燃燒室內的酒情充分氧化轉變為燃料電

池，也就是在兩個電極上產生電壓，電能消耗在外接負載上，此

電壓與進入燃燒室內氣體的酒精濃度成正比（基本原理和電極反

應如下圖所示）。

與半導體型相比，燃料電池型呼氣酒精測試儀穩定性更好，

精度高，抗干擾性也很好。但是由于燃料電池酒精傳感器的結構

非常精密，制造難度相當大，加上材料成本高，價格相當于半導

體酒精傳感器的幾十倍。

最后，我們再補充介紹一個大家容易忽略的細節，看看酒精

測試儀的吹管，它的設計也是獨具匠心的。別看吹管小，對保證

檢測的精度是非常重要。被測者必須口含吹管呼出氣體，這樣進

入吹管的氣體才能保證全部是被測者呼出的氣體。如果被測者不

接觸喇叭口而對喇叭口吹氣的話，根據流體力學的原理，你對著

一個大的喇叭口送出氣體，氣體流動時壓力減小，這就把周圍的

空氣一起帶進喇叭口連接的儀器內，相當于把呼氣中的酒精濃度

稀釋了，檢測到的酒精濃度就會比被測者實際呼氣酒精濃度低，

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產生不必要的誤差。所以大家今后可以注意一下，交警在讓司機

接受檢測的時候，一定會強調你“口含吹管的喇叭口吹氣”，明

白科學原理的你該注意這個問題。

“酒要少吃，事要多知。”經過如此詳盡的研究，你應該明白了

是什么讓醉漢司身不由己地成為了“馬路殺手”，其中真有很多

難言之隱。那既然喝醉之后無法自控，不如在清醒的時候想想可

能的不良后果吧！

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維生素C和鐵完美的搭檔

有一位小朋友不愛吃水果，而且平時吃飯也很挑食，總感覺

四肢乏力，頭昏腦脹。于是有一天他到藥物補鐵吃富含鐵的食品

醫院去看病，被診斷出得了典增加人體

對疾病的

抵抗力調節組織呼

型的如何補鐵“缺鐵性貧血吸，從而防鐵

止過度疲勞的

五

鑼

癥”。大夫要求他按時吃藥，促進人個

體發育主

要

功

構成血紅紊的

平時還要注意補鐵。為了讓他能

重要元素，病預

可使人體皮防和治療因缺鐵

盡快康復起來，你能想出哪些膚恢復良好而引起的貧血有

的血色良好作用

補鐵方案呢？如何證實這些方

案有效鐵鋼炒菜使用生銹餐具呢？這就是一個生活中常常遇到的

健康保健問題，如果沒有充足的化學知識、方法和實驗手段是很

難給出完美的方案的。也許有些朋友善于利用網絡學習和獲取信

息，可能會看到下面4種常見的補鐵方案，如何找到其中合理的

方案呢？

要想判斷這些方案的正偽，首先要弄清楚一個關維的問題：

“是不是所有含鐵元素的物質都能補鐵？到底什么價態的鐵才有

補鐵作用呢？”前一個問題非常清楚，不是所有含鐵的物質都有效,

血紅素至少應該是可溶性

的鐵鹽才可以被人

血紅蛋白分r鋌

體吸收利用?；瘜W上，可溶性的鐵鹽包括二價鐵(Fe2+)和三價鐵

(Fe3+),那么到底哪種鐵鹽有效果？還是都有效呢？通過互聯網很

輕松就能找到有關不同價態鐵的作用的信息。

二價鐵(Fe?+)既是人體血紅蛋白的組成部分，又對人體有重

要的補鐵作用。三價鐵(Fe")不僅沒有這種作用，還會損害人的身

體健康。那么，在確定了(Fe?+)的補鐵作用之后，大家一定會想到

要用實驗來探究到底哪種方案可以提供具有補鐵作用的(Fe2+),

于是Fe2+,Fe*的檢驗方法就成了這些實驗的重中之重了。一般

來說，Fe*的檢驗需要用硫氯化鉀(KSCN)溶液，出現特征的血紅

色表示存在Fe3+;而Fe?+的檢驗需要用鐵氤化鉀KsFe(CN)溶液，出

現特征的藍色沉淀表示Fe?+的存在。有了明確的方法后，我們就

可以用補鐵藥品“維鐵緩釋片”、代替鐵鍋的鐵粉、富含鐵的芹

菜和布滿鐵銹的三腳架等用品來代表4種方案中的含鐵物質，讓

大家地取材，進行鐵離子的檢驗，驗證哪個方案更合理。最終的結

論很明確，只有鐵銹的補鐵方案是錯誤，而其他方案都是可取的。

另夕卜，我們還可以進一步研究藥物補鐵的細節問題。通過仔細閱

讀藥物的說明書可以知道：如果該藥物與含小蘇打的胃藥或者濃

茶水一起服用，則會降低補鐵效果。為了眼見為實，我們可以把補

鐵藥片碾碎再分別加入制酸藥和濃茶，馬上就能看到非常劇烈的

化學反應：與制酸藥作用既出現沉淀又有大量氣泡，與濃茶作用

則產生大量黑色沉淀。大家是不是終于明白了不建議茶水送藥的

道理了？所以藥物補鐵方案還要特別關注服用注意事項，時刻提

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醒自己吃藥一定要看說明。到此為止，補鐵方案的辨別告段落,

但我們對鐵元素相關問題的研究則將一步步深入。

化還原反應相互轉化的，價態升高的轉化屬于氧化反應，而價態

降低的反應屬于還原反應。既然真正能夠發揮補鐵作用的是+2

價的鐵，那么使用補鐵試劑的時候就應該防止它被氧化為價而失

去效果。因為Fe?+在空氣中是不穩定的，很容易被氧化而變質，

所以補鐵藥片自然也應該密封保存以防氧化。另外，細心的朋友

一定會發現一個很有趣的問題：補鐵的藥物中常常要添加維生素

C（例如上面實驗中用到的補鐵藥物維鐵緩釋片），還有很多廣告

也涉及“維生素C和鐵搭檔效果會更好”，這又是怎么回事呢？

這樣的廣告是否有科學根據呢？為了弄清楚維生素C和鐵的關系,

我們還要先了解一下維生素維生素Co

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vitaminC

我們可以在這張紀念維生素c合成而發行的郵票上面，看到

維生素c的很多信息。大家要想了解更多信息，還要從航海的船

員容易患上的一種疾病------壞血病說起。

長期在海上航行的船員容易患上壞血

Helvetia

病，這種病癥表現為血管壁遭到損壞，在牙

齒、黏膜、皮膚以及身體其他部位發生出

血和滲血，嚴重的還會危及生命。開始人們

只是通過經驗發現，只要船員注意補充蔬菜或者檸檬就可以避免

患上這種疾病。后來人們才研究發現檸檬和新鮮的蔬菜水果中含

有一種重要的維生素——維