蒋一儒：从厨房到化学
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大家好我是来自北京市海淀区教师进修学校附属实验学校的蒋一如今天我演讲的题目是从厨房到化学

我认识化学的甚至比较早的由于我的父亲是化学老师在我小的时候呢经常能从他嘴里听到一些稀奇古怪的名字什么灌灯团啦 化学舰啦经常把我搞得一头雾水而我第一次认识到化学的魅力就从我手中这一片紫甘蓝开始今天呢我也要在现场给大家做一下这个小实验大家看 我手上这就是咱们平时做饭用的紫甘蓝我现在呢要往这片紫甘蓝上加一点碱面

然后呢不断地去揉搓它来大家看我的手掌原本紫色的紫甘蓝呢竟然生成了绿色的枝叶但还有下一步更神奇的一步我换一片紫甘蓝然后呢把它淋上白醋使劲揉搓

大家看我的手上这一块它原本紫色的紫甘蓝又变成红色那这又是什么原理呢相信在场的很多人都应该知道了紫甘蓝中有一种花青素它可以起到类似于酸碱止湿剂的效果那么在我们生活中也有很多这样的应用比如说大家看这个

就是我在家里煮出来的绿豆汤夏天人们的必备饮品它呢在我们家煮出来是红色的但是我们在网上经常能看到一些绿色的绿豆汤那这又是什么原因呢

可能就是因为水质的酸碱不同我们家的水偏碱所以煮出来的就是这种红色的绿豆汤我就在想了如果我往这里面加点酸它能不能变成绿色呢于是我就在家里还是拿出我的老朋友白醋向里面倒了一点于是它就变成了这样的绿色也就是我们在网上看到的那种绿油的样子其实做实验就像做菜一样在你上场之前你永远不知道厨子会给你做什么

就比如说现在我这个小烧杯里面是小苏打然后这个是我上场之前配好的鸣帆的溶液我现在要把这个溶液倒到试管中去在我的小苏打加进去一串粘震荡大家看会产生大量的白色气泡

当时我在厨房把这个东西做出来的时候它的效果比现场还要震撼我当时拿了一个特别小的碗然后我说我就放一点铭粉但是它出的效果要比这个还要炸裂它的整个泡沫从我的碗里全都溢了出来我当时就想哇 这么剧烈的反应我觉得诺贝尔化验典型向我招手

但是我发现呢发现什么就是我上网一查资料发现这个反应其实很早很早以前就用过了用来干什么呢对 炸油条什么原理呢鸣帆和小苏打它反应的时候会生成大量气泡大家看这里面大量的气泡然后呢这个就是能让油条变得蓬松多孔的秘诀其实啊咱们平常生活中能看到的泡沫灭火器也是这个原理只不过呢它把鸣帆换成了硫酸铝而已

在厨房做了这两个简单的小实验以后呢我逐渐不满足了我就开始把主意打到了电的身上我拿了我家的万用表想测一测我家的插孔到底是不是 220 伏的然后呢我就把电

万用表的那个两个表笔插到那个插孔里面但是我不小心把那个电压挡接成了电流挡然后呢结果可想而知随着一阵刺鼻的白烟升起然后就是噼里啪啦的声音然后就开始跳闸了嘛我家除了灯能灭的就全灭了然后所以说厨房门就对我关上了我爸妈就再也不允许我在家里做实验了

但是上帝在给你关了一扇门的同时也会给你打开一扇窗为什么这么说呢我上中学以后我发现我们的实验室是可以对学生租借使用的所以说新的一扇门就对我打开了也就是实验室的大门我立刻就开始着手设计我的实验报告我还记得我第一个设计的实验是用植物油来提取甘油这个实验主要的材料和原理都在这个 PPT 上面了

由于甲醇有毒的原因我第一步就是要把甲醇和氢氧化钠混到一起然后倒到植物油里面加热然后就是完成了等待等待什么呢就等待甲醇在氢氧化钠的催化下把甘油从植物油的肠链中给它拽出来

但是这个反应非常缓慢啊所以我一有自习课呢我就去一去呢就做 40 分钟然后这么断断续续断断续续做了大概才有一个学期所以那高一下午那一学期啊

整个只要有自力克我就会抛在实验室里面所以每次自力克我都不会再搬离然后呢功夫不负有心人最后提取到了大概 10 毫升的甘油玻璃棒附近这些奇怪的液体其实就是甘油但是它和书上写的为什么不一样呢是因为它没有除杂它其实就是有颜色我后续把它放到回净碳里面然后过滤就得到了纯品的甘油

然后我做肝药是为了什么呢肯定不是做什么护肤品我在网上查到说这个东西的消化物是一个非常能治心脏病的特效药我说这东西好我就想能不能把实验室把这东西治出来然后我转手哎

这不就有经济来源了吗然后呢我就把这个事跟我们实验室的老师说了一声然后实验室的老师就说不行为什么呢很可惜啊它虽然能治疗心脏病但可惜呢它是一种烈性炸药所以啊我这实验还没开始就被扼杀掉了然后呢我就想那这样我就做一些更安全的实验同时也能更出产品的实验

我就想我看资料我发现说什么呢就是同等质量的茶叶和咖啡相比的话其实茶叶中的咖啡因比咖啡还多我说那我能不能拿茶叶提一提咖啡因呢然后我就想做这个实验还是一样的流程写完实验报告后向老师申请那茶叶中的咖啡因是固体的我该怎么把它提取出来呢首先就是用酒精把固体的咖啡因给溶解到酒精里面然后呢就是最关键的两步备炒和升华

被炒的时候要把这些提取液放到生石灰里面一起拿那个小勺子搅啊搅就能闻到一股特别的香气是什么呢就是茶香和酒香混合在一块的味道然后这一步大概就做到图上这样能形成这种粉状的化合物就可以开始

升华了升华的目的是让混在这里面的咖啡因变成气体然后再凝结在滤纸上变成真状的白色结晶也就是提纯而已但是呢以往的师兄师姐们做这步的时候发现它们的产物不是黄的就是黑的很明显它已经变质了嘛我就说这为什么呢有没有可能它是温度的原因呢于是我就用了恒温加热炉然后把它的温度控制在了一个比它们更低的区间

也就是像图中这样一个大大的炉子上面架着一个滤纸看起来就很乱对不对但是没有关系最后出来的结果是好的掀开滤纸以后就是纯白的真状结晶看着就像咖啡因对不对我当时就想我尝尝一口是不是也能见到凌晨四点的北京

然后最后关头呢我也想不行因为这里面混的杂质太多了我到底里面是什么我也不知道啊所以我要尝一口我直接在实验室是吧倒下了那毒不好所以说我最后还是没有去尝一尝

然后这个产品也就一直留在那里然后随着我逐步地探索呢就发现其实实验室的条件还不是很够然后我就在想如果我一直在实验室这么玩下去的话可能也没有进展我就想那社会上的研究员那些科学家们是不是也都是像我这样在实验室玩过来的呢我就想我能不能去真正的实验室去看一看呢然后在去年暑假有这么一个偶然的机会我去到了中国科学院大气物理研究所的铁大分部

左边这张就是我和塔的合照这个塔大概有 300 多米高然后我说这个塔都快和 iFire 铁塔一样高了我就说这玩意儿是干啥用的呀它总不可能是用来收信号发射信号的基站吧然后我就去问了我们的指导老师他说这个塔是用来采样用的上面不同的三角形平台就是为了方便采集不同高度的大气样本

然后我就想说那我们是不是也能上塔呀他说哎呀 没这个必要你们的小实验在那个楼顶上采样就够了我当时其实还挺失落的说有这个机会为什么不让我上去看看呢对吧但是啊作为实验室的小白我只能先将这些要求压在心底然后呢我的科研就从扛罐子开始这

这个罐子可不是一般的罐子是苏玛罐它是用来干嘛的呢用来采集大气样品的我们采样讲究也可多了一天采样的时间有两个时段分别在早晨和中午这是为什么呢原因就是早晨人类活动少大气相对洁净而中午随着人类活动量积累大气的成分就逐渐变得复杂所以在早上和中午两个时段采样可以获得有效的对比方便后续的研究

采样完了以后呢就是要做清洗这个罐子其实很金贵的采之前呢采之后都要清洗而且它这个清洗还很神奇为什么呢它清洗不是用水而是用气体

它要把这个罐子阀门接到一个充满氮气的气阀上然后向里面冲入氮气然后再排出来这个过程要重复三遍以便让内部形成一个干燥洁净且是负压的一个环境便于后续的采样和使用然后采完样品就是我们需要分析了

我终于用上了之前只能在课本里见到的气象测谱支付仪那这玩意是干嘛用的呢就是把我们采集到的样本中的一些成分都给你标出来标出来它们的含量有多少到底浓度有多少然后呢我们的实验目的是最重要的是什么呢就是说通过研究空气中的成分和臭氧之间的关系看看能不能控制一下臭氧生成的浓度然后呢经过我大概有三个月的分析研究得到了以下这两张图表

在我们的测试当中发现这个大气里面可挥发有机物和氮氧化物占的比较多然后其实刚好有这么一个反应就是它俩和氧气光照的条件下能够生成臭氧所以说我们就重点研究了这两个物质就画下来下面这两张图就是氮氧化物和可挥发有机物与臭氧的关系然后我们得到的结论是什么呢就是说这两个东西控制任意一个都能使臭氧得到有效的控制

随着近几年来北京这个天是越来越蓝 PM2.5 是越来越少那臭氧就逐渐成为大气比较重要的污染物我们研究这个呢也是为了在未来有可能为北京空气的净化贡献自己的力量

然后再讲讲我吧我从厨房到中学实验室再到中科院我每走一步呢都印识到了新的化学把世界看得更清楚我也希望在未来能够不断地再往前再往前一步不断与新的化学说你好谢谢大家