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化学与人类生活

来源:山东师范大学化学化工与材料科学学院 作者:杨沛臻

摘要:化学是一门基础自然科学。它来源于生活和生产实践,与工业、农业、医学、材料等均有十分紧密的联系。在我们的日常生活中,处处都蕴含着与化学有关的现象,当我们认识并了解其中的化学原理,就会领会到化学的魅力;当我们用所了解的化学知识解决生活中的问题,就会发现化学其实就在我们身边,并发挥着极其重要的作用。在生活中正确应用化学可以提高人们的生活质量与生活水平。

关键词:化学知识 日常生活 应用

一、衣服中的化学

什么布料穿起来舒服,什么布料轻薄又保暖,什么布料吸汗性好。这些都是我们生活中会遇到的疑问,当我们学习了解化学知识后,这些问题就都有了答案。

如果你要问:“天然纤维、人造纤维、合成纤维这三种纤维,究竟哪一种好呢?”这很难用一句话来回答,因为这三种纤维各有各的优点,又各有各的不足之处。

一般来说,天然纤维的吸水能力较强,穿着不闷气,也比较容易染色,耐热性也较好,但是不太耐磨、不大结实,使用期限较短,特别是产量有限,花费的生产力较多。

人造纤维因为是天然纤维做原料制成的再生纤维,所以,它的性质大体和天然纤维相似。人造纤维的成本一般比合成纤维低,但生产量仍受天然纤维原料的一定制约。

合成纤维一般比较结实、耐磨、不霉不生蛀、弹性好、耐腐蚀性强、比较轻,特别是可以大规模生产,不受自然条件的制约,但是一般都不大吸水,染色较困难。也就是说,合成纤维一般具有天然纤维、人造纤维所不具备的优点,而往往又不具备天然纤维、人造纤维所具有的特点。[1]

了解了这些知识,我们在平时衣服穿搭的选择上就便捷了许多。

二、食物中的化学

我们已经知道人体需要六大营养,那么它们的作用是什么呢?我们在平常的饮食中又要注意些什么呢?

人体的能量主要来源于食物中的碳—碳化学键。但是碳—碳化学键总需要有个物质载体才能发挥它的作用,这个物质载体就是食物中的能量物质——多糖化合物。能够被人体消化吸收的多糖化合物主要是淀粉。

淀粉是一类由葡萄糖凝聚而成的天然大分子产物,广泛存在于小麦、水稻、马铃薯、红薯等农作物中。淀粉进入我们人体的消化系统后,会在消化液中多种酶的催化作用下分解为葡萄糖,这些葡萄糖便随着血液进入细胞,从而被氧化,释放出能量。所以人类使用的实际能源物质是葡萄糖,葡萄糖中碳碳化学键的断裂给人类的生理活动提供了能量。

淀粉虽然是葡萄糖分子组成的聚合物,但是淀粉自身不具有甜味。我们吃馒头的时候会感到有些甜味儿。这是因为唾液中含有一种唾液淀粉酶,它可以使淀粉含有的葡萄糖分解为麦芽糖,而麦芽糖具有甜味,所以馒头吃起来稍微带有些甘甜。

能够参与聚合的单糖分子并不仅仅只有葡萄糖,还有一种在日常生活中我们经常能够吃到的单糖—果糖。果糖在人体内也能够转变为葡萄糖这种高热能物质被人们所利用,不过果糖的主要功能并可不只有成为热能物质如此单一,它还有其他重要的功能,同时也是人们日常生活中甜味的主要原料。果糖也是所有自然食品中糖度最高的,蜂蜜、果汁等的甜度大部分都是来源于果糖。糖尿病病人在生活中要严格控制糖分的摄入量。

那么脂肪是什么呢?脂肪就是脂肪酸或甘油三酯,是指一种脂肪成分与另外三个油脂分子所组成的酯类化合物。甘油也就是丙三醇,所有的脂肪分子都有一个相同点:会有一个甘油分子,而不同脂肪的区别就在于甘油结合的脂肪酸的种类不同。

我们日常生活中吃的葵花油、花生油,包括猪油,都是脂肪类物质,但是葵花油、花生油在常温下是液体,而猪油是白色固体,不同的物质形态与脂肪分子中脂肪酸的分子结构不同有关。

葵花油和花生油中的脂肪酸分子通常含有一些不饱和键,也就是碳碳双键(C=C),双键的存在使脂肪分子排列的紧密程度和规整程度较没有不饱和键的分子有所下降,从而使其在常温下表现为液态;而猪油脂肪中主要为饱和脂肪酸,也就是说,脂肪酸中不含有碳-碳双键,全部为碳-碳单键(C-C),使脂肪分子更加柔顺,分子之间可以紧密排列,从而在常温下呈现固态。

在烹饪时,猪油受热,固态的油脂就会逐渐熔化为液态,所以完全不会影响饭菜的制作。在早些时期,人们很少吃到肉,所以猪油拌饭作为那时最好的解馋食品,承载着许多老-辈人的儿时记忆,也成为中国草根饮食文化中的经典代表。

不管是饱和脂肪酸还是不饱和脂肪酸,都是人体中不可缺少的,所以在做饭时可以选用葵花油、玉米油、大豆油、花生油,与动物油脂混合搭配使用,这样就可以保证各类脂肪酸的均衡摄入,对身体健康是非常有益的。[2]

随着人们生活质量的提高,我们对食物的要求由仅是填饱肚子向追求味蕾上的满足转换。因此,食品添加剂使用得越来越多,由此也引起了我们的担忧,那么食品添加剂到底是不是一定会对我们的健康产生危害呢?

饮食营养添加剂一般是指有意识地一般或少量加入于饮食,以完善饮食的外形、风味或者延长储存时期的非营养素。中国《食品安全法》对食品添加剂界定如下:提高食物质量、颜色、香和昧或者为防腐蚀、保鲜和工艺的要求而掺入饮食中的人工合成或自然产物。但是它们本身并非饮食,更不含有其他营养素,仅仅是允许和合理的饮食营养添加剂,不会造成对人体健康的危害。从某种角度来看,没有食品添加剂,我门的饮食文化就不会那么精彩。不管是家常菜还是大厨菜,大家可以感受到的食品的色、香、味几乎都来自于食品添加剂。然而,有一些在食品中或者在食品加工中不被允许的,也就是非法的添加剂,那是绝对不行的。[3]

只要是在一定范围内使用食品添加剂,那么添加剂不一定会成为我们健康的杀手。食品助剂主要包括如下几种:⑴酸度调节物⑵抗结剂⑶消泡器⑷抗氧化剂⑸漂白水⑹膨松剂⑺胶姆糖基础剂⑻染色剂⑼护色剂⑽乳化剂⑾酶制剂⑿增味剂⒀面粉处理剂⒁被膜剂⒂水份维持剂⒃营养强化剂⒄杀菌药⒅稳定性剂和固化剂⒆甜味剂⒇增稠剂;食品香料;其他。[4]

近些年来,随着市场经济的大力发展,不法商人为了追求巨额利润,缺乏伦理道德、抛弃职业操守、不顾人民大众的死活,在食品中添加各种形形色色的危害人体健康的低廉的非食用添加物,这些非法添加物有的是直接加入食物成品进入人体,如苏丹红和三聚氰胺;有的是通过动物饲料和植物生长助剂而间接进入人体,如瘦肉精、敌蚜胺等;有的是因为工业排放的有毒污水、废气、废渣,通过食物链进入人体;也有的是一些天然矿物融入地表水或地下水后通过动植物进入人的食物链。[5]

我们一定要注意食品安全,通过法治和人治双管齐下的办法进行治理,以保证我们有一个健康安全的食品环境。

三、出行中的化学

工业的发展带来经济效益的同时,也对环境产生了恶劣的影响。人们开始在新能源上下功夫。近年来我国一直重视并支持新能源汽车的发展。其市场也在不断扩展。

清洁能源是指可以在先进科学技术平台上得到利用的能源,如太阳光、微生物能、水电、风电、地热水力发电、海洋潮汐水力发电,和利用海洋水面与深层空气之间的热力环流等;另外,还有氢能、甲烷、乙醇、乙酰丙胺等。煤、原油、燃气、水力、核电等能源均属于常规能源。但由于常规燃料的长期短缺和环境问题的日益突出与严重,具备环境和可再造特点的新动能也日渐引起全球各方的注意。[6]

人们平常一般会通过空气质量预报来了解空气质量,但是像天气预报存在一些误差,空气质量预报一定准确吗?

空气质量预报有严格的作业过程。要做好预测必须对污染源、大气环境状况对污染物的效果、实时空气质量预测的影响状况,以及重污染的影响有充分正确的认识。

有人指出,各种预测实际上都是由超级计算机精算得到的结论。而在空气质量预报工作方面,并没有如此简单总结。

在天气预报工作过程中,预报员们将对未来七到十天数以百计的空气质量相关数据预测、天气数据预测、实时空气质量检测、以及天气实况等监测。预测人员要比较至少三种不同的天气治理数值预测方法、至少三种全球主要天气机构至少二种主要时次的天气产品,但这些数据往往不相同甚至矛盾,怎样对其中做出取舍,很考验预测人员的知识和能力。

预测的误差客观上主要来自影响空气质量数据预测产品的四种主要原因:污染源清单、气象初场、大气污染监测初场、大气环境化学反应机理的完整性与准确性。[7]

四、居住中的化学

随着社会发展和人们生活方式的改善,人们往往误以为随着现代化居住条件的不断改善,家居环境污染已不成问题。事实上,我国室内环境监测中心资料表明,由于房屋、装修装饰、家电引起的家庭污染,已经成为威胁人类健康的第一大元凶。在家庭装修污染中人们存在许多误区。

1.用室内空气清新剂,将异味完全掩盖住即可

室内空气清新剂和香料等可以遮盖污染的特殊气味,其实这些污染本来就是没有味道的,原来的有害污染还存在于室内环境,不断影响和损害着人体的健康,同时一旦采用了劣质室内空气清新剂,甚至会变成居室空气污染的新源头,加重居室空气污染的程度。

2.凭气味来判断是否有污染

光靠味道来判断有什么污染物是不准确的,也是说有味道不必然是污染物,但被环境污染的人不必然可以闻到味道。在新装后的房子内,如果你能闻到强烈的甲醛或者苯的味道,就表示居室污染问题已经相当严重。

3.全都使用合格的材料就不会有污染

这个思路看似行得通,可实际并不是这样。所谓符合材料是指有毒有害化学物质的数量不高于国家有关要求指标,但并不表示其中完全没有有毒物质。我们在家居装饰中不仅仅要注重选用的建筑材料,还要充分考虑到在规定的装修年限里,同一类建筑材料的使用率,假如在一个房中大量采用同一类建筑材料,由于累积作用,就可以导致室内工程质量不达标,乃至严格超标。[8]

[9]

那么我们如何消除室内装修的污染呢?我们在家居装潢时,应采用合格产品、勤通风换气、保证房间一定的温度湿度、用植物消除异味等来守护我们的健康。

五、医疗中的化学

当我们去买药时,有时会因眼前琳琅满目的药品而搞混了,这就需要我们了解我们需要的药品的名字。

每个药品都有它专门的名字,化学药品的名字一般分为普通名称、化学名称和商品名三种类型。

医疗器械通用名是列入我国医疗器械规范的药物名,也叫做医疗器械法定名。药物通用名称是药物开发者在新药审批前由行政主管单位提供的官方名字,并受专利和行政保护,它是文件、资料教材或药物说明书中标示有效成分的名字。

药品的化学名是按照药品的物理化学构造进行定名,体现药品的本质,具备规律性系统性和准确性的特征,不致引起混乱和错误。在药物报批和用药说明书中都要使用药物的化学名,但其冗长和复杂,不容易掌握和记忆。

药物的商品名称,是指医药公司为了维护其所生产商品的生产权利或市场占有权,在通过登记审批后作为其药物的专有商品名称,受法律保护,故又称专利名。便于人们记忆不同厂家生产的同一个药物可有不同的商品名。[10]

结论:从服装到食物,从日常生活到居住和健康,化学改变了人们日常生活的方方面面。掌握化学基础知识可以让人生变得有趣和简单。我们个人通过学习化学知识,改善自己的生活;我们青年一代奋发图强,用化学改造人类的生活。

参考资料来源:

[1]叶永烈.化学的世界[M].成都:四川人民出版社,2017:383.

[2] 胡杨,刘圆圆,吴丹作.万物有化学 生命中的化学[M].北京:接力出版社,2021:6.

[3]刘旦初.化学就在你身旁[M].上海:复旦大学出版社,2015:170.

[4]GB 2760-1996.食品添加剂使用卫生标准[S].北京:中国标准出版社,1996:

[5]马永祥.化学与生活[M].济南:山东人民出版社,2017:365.

[6] 牟涛,郝丽杰,汪建江.绿色化学[M].天津:天津科学技术出版社,2018:239.

[7]孙秀艳,郭祥.空气质量预报靠谱吗[J].人民日报,2016,15.

[8]刘旭峰,吴舒红.生活中的化学[M].北京:中国纺织出版社,2019:44-45.

[9]GB/T 18883-2002.室内空气质量标准[S].北京:中国标准出版社,2002:

[10]李淑敏,崔成红.药物化学[M].济南:山东人民出版社,2014:7-8.

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