化学反应的巧妙应用——变锈为宝

作者: 李斌
来源: 新华网
日期: 2018-07-31

提起铁锈,许多人都会想到钢铁上的锈衣,但是化学工作者通过自己的工作将生锈的钢材变成了“宝”。

那么,在变锈为宝的过程中,化学工作者做了哪些事呢?

首先,我们要对铁生锈的过程进行研究,找到铁生锈的原因。在潮湿的地方或者多雨的季节,铁容易生锈;而在干燥的地方,铁就不易生锈。由此,我们可以推测:水是导致铁生锈的因素。铁生锈是否还要其他的因素影响?化学工作者通过对比实验,证明了导致铁生锈的因素还有氧气——当水和氧气同时存在时,铁就会生锈。铁生锈时还会释放出热量。

食物在空气中往往因为与氧气反应而腐败变质,尤其是坚果类的食品,由于其含有大量的不饱和脂肪酸,在空气中更容易与氧气反应,并且变质的同时还会产生致癌物质。同时,坚果还能够吸收空气中的水蒸气而受潮变软影响口感。因此,化学工作者利用铁生锈原理除去水和氧气,从而保护食品不变质。另外,铁生锈释放热量,我们也可以利用该原理进行加热。

生活中,铁制品生锈是一个比较缓慢的过程。但是,不管是除去食品包装中的氧气和水,还是加热,都需要在较短时间内使铁生锈,从而达到迅速吸收水和氧气或者瞬间释放出热量的目的。因此,那么,该如何加快铁生锈的过程?

经过大量的研究,化学工作者发现物质之间的接触面积越大,反应就越快。因此,将铁制成铁粉可以加快铁生锈的速度。然而,仅仅将铁制成铁粉,生锈速度还是不能满足要求。

为了实现变锈为宝,化学工作者对铁生锈的过程进行了更加深入的研究,终于发现铁生锈的秘密。原来,我们使用的铁制品一般都是用铁的合金制成的,这些铁的合金中一般都含有碳的小颗粒。在潮湿的环境中,铁(负极)与碳(正极)发生原电池反应,铁作为负极而被腐蚀,从而生锈。

掌握这一原理后,我们就能够更有效地加快铁生锈的速度:在铁粉中加入碳粉以形成更多的原电池;加入食盐,增加反应时环境的导电性。如此,大大加快了铁生锈的速度,实现了变锈为宝(暖宝宝和食品双吸剂的主要成分是铁粉、碳粉、食盐)。

那么,既然食品双吸剂与暖宝宝的主要成分一样,为什么食品双吸剂在使用时并没有明显的放热现象?我们可以直观地看出,食品双吸剂的质量远小于暖宝宝的质量。因此,双吸剂在工作时释放出的热量较少,所以在一般情况下,人们察觉不到双吸剂释放热量。

化学其实就是在研究物质的组成、性质和变化的基础上,根据需求控制物质的组成、调控物质发生的变化,从而为人类的生活造福。

[编辑:茹斯坦]
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