【管理教本类】中小学生课堂故事博览文明世界的动力—能源化学的.pdf

绿色，在烈火中永生——薪柴 读过安徒生童话的人都不会忘记那个穿着单衣，划着火柴取暖的卖火柴 的小女孩，那绝望中的小小火光给了她一丝丝的温暖，却无法拯救她悲惨的 命运。 可怜的小女孩，那小小的火柴所发出的一点点热量，怎能助你度过寒冷 的冬天呢？ 不过，人类以燃烧木材取暖的方法，早在几十万年以前就有了。 在使用煤炭以前，木头一直是人类最好的燃料。因为那时候地球上到处 长着茂盛的森林，木头俯拾皆是。另外，只要木头干燥，它就很容易被点燃， 而且能燃烧很长一段时间，发出的光和热也很可观。 你知道吗？原始人用来使木头着火的东西，其实还是木头。一开始，人 们用带锯齿形的木棒摩擦木头起火；后来在木头上打个洞，把一根一端很尖 的木棒在一个有沟的木板上用力来回划来取火；最后便是我们所熟悉的 “钻 木取火”方式，即用弓弦卷绕木锥，将木锥插入木板洞内，迅猛地旋转木锥 取火。这种 “钻木取火”的方式，是原始人用木头取火方式中最进步的一种。 草木作为人类的主要燃料，历史长达数十万年，一直延续到人类开化程 度已十分高的17世纪。 从化学角度来看，木材主要是由一种叫 “纤维素”的物质组成的。纤维 素是一种有机物，其中主要是碳、氢、氧三种元素。木头能燃烧并发光、发 热主要归功于纤维素。 当木头燃烧时，木头表层木料中的碳原子跟氢氧原子很容易和空气中的 氧原子化合，火就烧得很旺，这个过程可以这样表示 （C H O ）+ O →nCO + nH O 6 10 5 n 2 2 2 纤维素 但是，空气很难进入木头中心。木头的中间部分不断受热，它的纤维素 大分子被分解为小分子的气体，从木头中跑出去，这些气体中可燃的跑出去 后就燃烧掉了。由于缺少空气，在木头的中间部分没有足够的氧原子，有些 通过重重阻力来到木头中心的氧原子，也很快与氢原子结合起来，因为碳原 子比氢原子更难于和氧原子结合。 由于以上原因，在木头的中间部分，就会组成一些主要由碳原子构成的 集合物。如果这时木头外面的火焰熄灭，这种黑色物质就能保存下来。这种 被保存下来的黑色物质就是木炭，木炭即是被碳化了的木头。 因为木炭主要由碳原子组成，当你把它投入火中时，碳原子终于有了和 氧原子结合的机会，就欢快地燃烧起来，但碳原子燃烧时并不放出气体，所 以人们在烧炭时看不到跳跃的火苗，只看到木炭一片片发红、发热，然后化 成灰烬，但并不会 “灰飞烟灭”。这种燃烧方式很受人们欢迎，至今还有人 用木炭取暖。 最早的木炭是人们在无意中获得的，到后来，人们就开始有意识的用木 头制木炭。好的木炭是以较粗的树木枝干放在窑中封闭烧制而成的，其断面 有光泽，敲击起来还会发出金属声，被称为 “钢炭”。 然而木炭对人类最大的贡献并不是取暖，而是用它来冶炼金属。由于碳 及碳部分氧化所生成的一氧化碳既可作燃料同时又是很好的还原剂，所以它 很早就被人们用来冶炼金属：冶铜、冶铅、冶铁……中国人在汉朝以前，就 用木炭来冶炼金属。 木炭不仅仅是燃料。我国古代四大发明之一的火药，就是用硫磺、硝石 和木炭制成的。 木头作为燃料，为人类服务了数十万年，但是到了18世纪，生产力发展 程度越来越高，木头的需求量剧增，使得一些地方单靠树木的生长已供不应 求。 能源不够了，怎么办？ 岩层里的黑色来客——煤 神秘的黑石头 马可·波罗在 《东方见闻记》一书中有这样一段文字： “中国的燃料不 是木头，也不是干草，却是一种黑石头……在中国，到处都有黑色的石头。 它们是从山上开采出来的，像矿石一样，它可以燃烧，燃起来火力比木头还 要猛烈，能够连续烧一整夜，一直到第二天早晨。因此，居民就把黑石头当 木头烧。它的价格比木头便宜，而且又能把树木保存了下来……”马可·波 罗所说的可燃的 “黑石头”，就是煤。其实，中国人开始用煤，大约是他见 到之前1000多年前的事了。 在沈阳发掘的新石器末期的遗址中，曾出土过用 “煤玉”（一种特殊的 煤）雕琢成的圆环和造型生动的动物。这说明我们的祖先早在六七千年前就 已发现了煤这种矿物。后来，在西安、宝鸡出土的西周墓葬里，在河南陕县 的汉墓中，都发现过煤玉的雕刻制品，说明这一种矿物在各地均有发现，历 代