1.罂粟(Papaver somniferum L.),为一年生草本植物,茎叶及萼片均被白粉,花大,绯红色。其果实为蒴果,具乳汁,可制鸦片(阿片);可提取吗啡(5.6%-12.83%)、可待因(0.63%-2.13%)、罂粟碱等20多种生物碱,可制麻醉药。
吸毒严重地危害人体健康与社会安定,是社会的一大公害。关于毒品的毒性机理尚不完全清楚,但科学研究表明,毒品进入人体后,会使机体发生生理变化,产生一种新的机能。吸毒一次以上者,随着毒品在其体内代谢速度的加快而降低血液中的有效成分,使之作用减弱,有效时间缩短,从而被迫增加吸毒次数和毒品数量,以求得欣快感,同时,神经细胞已适应吸毒后的生理、生化变化。毒品在体内浓度不高时,会出现精神、身体上的不适,这就是会造成人体对毒品的依赖性,而且越吸越多,越吸需要量越大。
经实验证明,人体内存在内源性阿片(吗啡)样活性物质即脑啡肽,毒物进入机体,与体内脑啡肽结合,模拟脑啡肽发挥作用。毒品可引起镇痛作用,可引起欣快作用,引起适应性和成瘾性。
吸毒可以导致多种疾病。吸毒造成血压降低、造血功能受损,新陈代谢减退,体内循环和呼吸减弱,引发肺炎等肺部疾病。如用注射方式吸毒者会使皮肤感染,形成脓肿、糜烂等疾病。长期吸毒者普遍都会出现反应迟钝、思维记忆功能减退,眼神痴呆,视力下降等症状。吸毒还会引发身体其他器官的许多疾病、如心脏、生 殖、免疫等系统的疾病,使吸毒者免疫功能下降,造成吸毒者体质极差。
吸毒者对毒品的依赖性极强,如果中止毒源,马上便引起一系列的生理变化和生物化学变化,从而出现过敏、震颤、周身无力、精神恍惚、打哈欠、涕流泪淌、恶心、呕吐、周身发凉、骨头发痒。严重者有痉孪性腹痛、血压升高、心动过速、瞳孔放大、白细胞增多、体液丢失,电解质紊乱而危及生命。此时吸毒害往往无法自拔,或抱头乱窜,或发狂自杀等。
吸毒者成瘾后对毒品有一种极为强烈的渴求,为了满足毒瘾,会不择手段,诈骗、偷盗、卖淫,伤天害理地去获取毒品,严重地扰乱社会治安,造成国家和民族的危机。我们对毒品一定要有一个清醒的认识,深刻认识吸毒的危害性,坚决制止吸毒、贩毒。
根据联合国公约规定,国际上管制使用的麻醉品和精神药品有200多种。如鸦片、海洛因、大麻、美沙酮、杜冷丁、苯丙胺、可卡因、安 定、三唑安定、巴比妥类催眠药及苯环已哌啶等麻醉镇静剂、中枢神经系统兴奋剂,镇静催眠药及致幻剂等。目前国际国内作为毒品严厉禁止的主要有:鸦片、海洛因、吗啡、可卡因、大麻等。
鸦片 鸦片罂粟果实中的乳状汁液制成的一种毒品。罂粟果汁中含有一种有毒的物质是罂粟碱,它的分子式是C20H21NO4,这一种异喹啉生物碱,它的结构如图所示。它是从罂粟中分离出来的一种生物碱。罂粟碱为无色针状或棱状结晶,熔点147-148℃,易溶于苯、丙酮、热乙醇、冰醋酸,稍溶于乙醚、氯仿,不溶于水,溶于浓硫酸;加热到110℃变为玖瑰红色,至200℃则变为紫色,它与多种无机酸和有机酸结合生成结晶盐。
吗啡与海洛因 吗啡是一种异喹啉生物碱,分子式是C17H19NO3,结构简式如图。 吗啡存在于鸦片中,含量含为10%。吗啡为无色棱柱状晶体,熔点254-256℃,味若,在多数溶剂中均难溶解,在碱性水溶液中较易溶解。它可与多种酸(如盐酸、硫酸等)和多种有机酸(如酒石酸等)生成易溶于水的盐。吗啡盐的PH平均值为4.68,吗啡对人的致死量为0.2-0.3g。
海洛因是吗啡的二乙酰衍生物。海洛因的毒性和成瘾性更大。
可卡因
从古柯树叶提取的一种药物,又叫古柯碱。可卡因是一种莨菪烷型生物碱,分子式为C17H21NO4,结构简式如图 。古柯碱是无色无臭的单斜形晶体,味先苦而后麻,熔点98℃,几乎不溶于水,可溶于一般的有机溶剂,但其盐酸盐易溶于水。古柯碱为酯类,用酸或碱水解时,生成苯甲酸、甲醇等。
大麻
从大麻叶中提取的一种药物,叫大麻酚,它的分子式为C21H26O2。大麻叶中含有多种大麻酚类衍生物,目前已能分离出15种以上,较重要的有:大麻酚、大麻二酚、四氢大麻酚、大麻酚酸、大麻二酚酸、四氢大麻酚酸。
大麻酚的结构简式如图。大麻酚及它的衍生物都属麻醉药品,并且毒性较强。
其它
1825年,米歇尔和盖吕萨克(J.L. Gay-Lussac,1778-1850)共同取得一项从脂肪酸制作蜡烛的专利。脂肪酸蜡烛比用旧法制成的牛脂蜡烛硬,火焰基本上不冒黑烟,发光亮,外观漂亮,气味也不太难闻。这在人类照明史上开创了一个新时代。因此,德国著名化学家霍夫曼(A.W.Von Hofmann,1818-1892)在给舍夫勒尔的信中予以很高评价:“您用自己的双手,为人类开凿了光明的源泉。硬脂酸蜡烛完全可以和日益普及的煤气照明相竞争而毫不逊色,而且甚至未来的照明-电灯,看样子也不会对它造成任何威胁。”
通过对脂肪的研究,米歇尔提出探索天然产物组成、性质的基本原则,即“近似分析原则”。它是利用一些“惰性”溶剂使有机化合物解体、分割,而不破坏或很小地改变化合物中的各个组分的一种分析方法。另外,他也是最早提出以熔点来鉴定有机物纯度的人。这些都编入1824年出版的《有机分析原理及其应用》著作中。在此书中,舍夫勒尔还制定了物质分类原则,将物质划分为属、科、种三类。如,糖、淀粉和木质素归为一属,现在统称为糖类。并十分强调有机分析对于医学、药学、毒物学、生物学等学科的重要作用。“只有把有机分析全面而完整地应用到实际的药物工作中去,方能避免目前在处方和用药上存在着的不安全、不可靠的缺点。……才能够把那些和药材伴生的种种杂质与药材本身分离开”。
早在18l5年,舍夫勒尔就从糖尿病患者的尿样中分离出糖,并指出是葡萄糖。这是人类认识糖尿病是一种糖代谢方面疾病而迈出的第一步。这一课题只是到了1921年,才由班廷(F.G.Banting,1891-1941)和贝斯特(C.H.Best,1899-1978)制备出胰岛素提取液交了答卷。
80高寿的舍夫勒尔开始研究化学史,先后出版了许多内容丰富、评价客观公正的论著。他从古希腊的哲学家谈起,一直到拉瓦锡(A.L.Lavoisier,1743-1794)为止,对化学的发展作了全面的论述。但对与他同时代的学者在化学上的贡献,未敢冒味地予以评价。
舍夫勒尔还是老年医学的首倡者,于90岁时提出心理学对老龄者以及衰老对心理状态等影响问题。
杰出的化学家舍夫勒尔教授把自己的一生全部献给了科学事业,为把科学成就运用于生产实践奉献终生。他的许多发现不仅丰富了科学宝库,而且造福于人类,美化了人类生活。这使他不仅赢得了法国科学家,而且也赢得了世界各国科学家的爱戴和敬仰。当他百岁寿辰之日,法国科学院举行隆重的庆祝大会,来自欧洲各国的二千多位科学家和学者热忱地祝愿他健康、长寿。大会主持人在致闭幕词时说道:“为了表达我们大家对这位学者深厚的敬意和感激心情,大会决定在自然博物馆的门前为他建造一尊半身记念塑像。”
这位为化学科学作出了卓越贡献的唯一长寿的103岁的化学家-舍夫勒尔将为后世永志不忘!
3.搞清了一大批天然有机物的基本结构,这是形成生物化学体系的道路迈出的最初步伐。
舍夫勒尔把他10年来关于脂肪的科研成果编撰成六卷书《论油脂》于1823年出版。第一卷提出油脂的化学分类法,取代了按油脂熔点的高低进行分类的方法;第二卷主要介绍了各种类型脂肪酸的性质,以及它们与强碱的反应;第三、四、五卷则详细地讨论了各种不同来源的脂肪和油类的皂化过程,还淡到了他从生命机体的脑子里提取的胆甾醇,并证明是胆石的基本成分;第六卷是对前五卷的简洁扼要的总结。
应当指出,人们往往低估舍夫勒尔科研成就的重大意义。
2.当时大多数化学家都信仰“生命力”学说,认为有机物只能从有机生命的机体中产生,在实验室里制取有机物是根本不可能的。而舍夫勒尔则独树一帜,不随波逐流,声明:“这种把有机物单独分化出来的做法,是和化学的精
神背道而驰的。如果说我们今天知道的东西还太少,那么将来肯定有希望开拓出新的途径,引导我们去掌握合成有机物的奥秘。”这一向“生命力”论进攻的光辉思想要比韦勒发表彻底推翻“生命力”说的《论尿素的人工合成》早四年。虽然舍夫硒尔未能发现真理,但他已接近真理。
人类从古代就食用、制备油脂了,但对其组成和性质则知之甚少。由于高卢人和日耳曼人用油脂(兽脂)和含碳酸钾的灰汁制肥皂,致使科学家一直认为油脂是酸:
油脂+碱 === 肥皂
早在1741年,茹夫鲁阿(C. J. Jouvlois,1685一1752)曾指出,如用肥皂和酸作用,似应发生:
酸+ 肥皂=== 盐+ 油脂
的反应,但所得到的并不是油脂而是另一类物质,因为此物质可溶于酒精而油脂则不溶。1783年,舍勒(C. w. Scheele,1742-1786)为自用制造软膏,将脂肪和密陀僧(氧化铅)一起加热,制得的软膏具有甜昧。后又重做一遍并更长时间加热,冷却后发现容器底部有一层浅黄色液体,虽然具有甜味但一点也不象糖,他称之为甜油,即甘油。
1809年舍夫勒尔开始研究油脂。他首先用盐酸处理猪油制成的钾肥皂,得到了一种类似珍珠母的酸性结晶体,称为珠脂酸(即十六烷酸,C17H34O2),从母液中提取出油酸。18l7年他和布拉孔诺(H. Braconnot,1781-1855)合作把硬脂酸(硬脂酸甘油脂)和软脂精(软脂酸甘油脂)区别开,并且制备了硬脂酸。1818-1823的五年间,他从牛乳脂中取得丁酸、山羊脂中得己酸和癸酸、海豚脂中提取异戊酸。
通过大量的研究工作,舍夫勒尔证明了油脂的皂化过程产生肥皂和甘油,而肥皂用矿物酸处理则得一种不溶于水的酸性物质-脂肪酸(因由脂肪中制得而得名),即肥皂是脂肪酸盐(钾盐或钠盐),由此证明脂肪是由脂肪酸和甘油组成的。
那么脂肪是脂肪酸和甘油的混合物还是化合物呢?经过对皂化反应的定量研究发现脂肪酸和甘油这两种皂化产物的总重量比原来油脂的重量大,说明油脂分子在皂化过程中发生水解所致,这正是酯类水解的特性。因此,舍夫勒尔指出:油脂是一种化合物-脂肪酸甘油酯。若能用脂肪酸和甘油合成出脂肪则更有说服
力。差不多花了两年时间,他制得了三戊酸甘油酯和三丁酸甘油酯。化学家们迅速接受了这种观点。
舍夫勘尔开创了油脂化学,他关于脂肪的组成和性质的研究具有以下几点重要意义:
1.强调指出无机化合物和有机化合物的反应都服从相同的化学定律。如在皂化过程中,有机的基-甘油为无机的基-钾或钠所置换,即“皂化不过是置换脱水甘油的可以成盐的碱使脂肪盐发生分解的过程”
靛蓝是舍夫勒尔毕业后的第一个研究项目,他将天然靛蓝用水、酒精、盐酸等依次进行提纯而得到红色靛蓝和蓝色靛蓝,同时找出这两种靛蓝转变成无色物质(他称为靛白)的条件。后来知道这两种靛蓝互为同分异构体,因此,舍夫勒尔是第一位发现同分异构体的人。比贝采里乌斯(J.J. berzelius,1779-1848)要早24年。
社会需要颜色鲜艳、图案漂亮的布匹和纺织品,促使学者对于天然染料的研究发生浓厚的兴趣。舍夫勒尔发现从巴西木、美洲苏木中提取的染色物质和靛蓝不同,而是另一类染料。其一,用这类染料染色前必须将纺织品用媒染剂明矾水浸泡;其二,所染的颜色需经空气氧化后才显现出来。他把这类新的染料分别称作巴西红和苏木蓝(苏木精),又从榭树、摩岑、黄花木犀中提取一种纯净的黄色物质,此物质借助明矾可产生鲜明的黄色,若配以适量的靛蓝则出现美丽的绿色。
19世纪20年代末,舍夫勒尔已认识到掌握染色过程对生产出美观耐用的有色织品起着重要作用,将研究成果著成《染料应用化学讲义》一书,于1830年出版。为了把此项成果及时应用到实际生产中去,亲自给纺织工业的专家们授课。
染料与染色过程的研究工作使舍夫勒尔想到各种颜色的相互影响问题:各种颜料应当怎样混合?怎样搭配方能和谐美观?以及如何进行反衬相对?他的这方面研究成就不但对于提高纺织产品的艺术价值和美术价值,而且对于人们心理上、审美上的作用也是不容忽视的。例如它提高了纺织品、纸张的彩色印花质量,也使地图业、镶嵌工艺的生产,甚至观赏园艺发生了改进与提高。进而使社会对产品的美术欣赏水平提高,这又反过来要求颜料应具备准确、固定的颜色和色调。而做到这一点,除了必须对颜料生产实行严格的检查和控制,还应建立一
套适用的标准颜色。舍夫勒尔经过多年的艰苦探索,终于创立了一套标准色轮,这套色轮仍然是目前制定检验颜色方法的基础。舍夫勒尔选用红、黄、蓝三种颜色作为基色,并以等距离排布在同一圆周上,在每两种基色之间又都排布23级深浅不同的色调,共69种色调。此外,他还建立了8个色轮,作为对标准色轮的补充。米歇尔为了引起国家和社会的重视,强烈呼吁:“建立标准色轮,这绝非无聊的怪念头。它是适应实践的要求产生的,……应当把色轮作为一项国家标准加以实施。……也应当建立一套标准颜色的衡器,……作为校准操作标准之用。”
舍夫勒尔的这一系列成就不仅对物理学中的“色度学”起了重大的推动作用,而且对色彩心理学、甚至对印象派绘画都产生强烈的影响。
目前人类使用的四个系列的贮氢金属中,钛系是其中一种,也是比较便宜的一种,但目前人类还没有找到更理想的“贮氢金属”,一旦这个问题解决了,人们就可以用氢做燃料。
“钛飞机”可以减轻机体重量5吨,多载乘客100多名。在新型喷气发动机中,钛合金已占整个发动机重量的18-25%;在最新出现的超音速飞机上,钛的使用量几乎占到整个机体结构总重量的95%,所以,如果没有钛合金就很难发展目前的超音速飞机。
用钛制造的潜艇,不仅比钢制潜艇经久耐用,而且可以潜入更大的深度,钛潜艇可以下潜到4500米以下,这是钢制潜艇无法逾越的界限。用钛制造军舰、轮船,不用涂漆,在海水中航行几年也不会生锈。由于钛不是铁磁体物质,不会被磁水雷发现,这点在军事上特别重要,如果没有钛炼成的耐热钢,目前使用的常规武器步枪和机枪的寿命也只能是最初的4.5秒。
利用钛和锆对空气的强大吸收力,可以除去空气,造成真空。用钛锆合金制成的真空泵,可以把空气抽到只剩下十亿分之一。
钛铌合金是理想的超导材料。清华大学利用光学干涉原理和离子氮化钛处理制成了画面清晰、层次分明的山川水墨画。
在目前使用的最常见的两种不锈钢中,铬镍钛18-8-1型(含铬18%、镍8%、钛1%)是工业上最常用的。
碳化钛(TiC)颇象碳化铁,具有金属光泽。可它比碳化铁具有更高的熔点和更高的硬度。所以,它有着实际应用价值。
用钛制器皿保存的食物,色、香、味经久不衰;钛制炊具既轻巧,又不会生锈,最合科学卫生。
用钛合金制成的高压容器,能够耐受2500个大气压的高压。
钛和镍组成的合金,被成为“记忆合金”。这种合金制成预先确定的形状,再经定型处理后,若受外力变形,只要稍微加热便可恢复原来的面貌。这种合金目前已在不少领域得到应用。如美国阿波罗号飞船上用的天线,就是这种记忆合金;上海第一医学院附属第九人民医院已将这种记忆合金用于妇女绝育手术中;另外还可用于仪表、电子装置等领域。
现在,对钛的广泛使用最大障碍是钛很难冶炼。因为钛的熔点很高,冶炼钛就要在更高的温度下进行,而在高温下钛的化学性质又变得很活泼,因此冶炼要在惰性气体保护下进行,还要不使用含氧材料,这就对冶炼设备、工艺提出了很高的要求。目前冶炼的钛70%左右用在制造飞机、导弹、宇宙飞船、人造卫星等方面。
目前人类对钛的应用仅仅是一个良好的开端,金属钛的前程无量,所以钛被授予“21世纪金属”的称号。
钛具有超众的性能和储藏量大(在地壳中约占总重量的0.42%,在金属世界里排行第七,含钛的矿物多达70多种、在海水中含量是1ug/L,在海底结核中也含有大量的钛)的特点。目前钛的用途发展很快,已被广泛应用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、军工、轻工、化工、纺织、医疗以及石油化工等领域。
极细的钛粉,是火箭的好燃料;钛的抗腐蚀能力,比常用的不锈钢强15倍,使用寿命比不锈钢长10倍以上。在电影的底片和正片制作中,需要使用多种强酸强碱等药物,它们对洗印设备腐蚀十分严重,洗印设备中的齿轮最多只能使用几个月,1980年西安电影制片厂试用钛材,结果设备运转一年多时间,齿轮丝毫没有腐蚀。
钛在外科医疗手术上的应用,也非常引人入胜。目前,外科接骨是用不锈钢,使用不锈钢有一个缺点,就是接骨愈合之后,要把不锈钢片再取出来,这是件十分痛苦的事。不然,不锈钢会因生锈而对人体产生危害。如果改用钛制的“人造骨胳”将使骨科技术完全改观。在头损坏的地方,用钛片与钛螺丝钉,过了几个月,骨头就会重新生长在钛片的小孔与螺丝里,新的肌肉纤维就包在钛的薄片上,钛骨骼宛如真正的骨骼一样和血肉相联,起到支撑和加固作用,所以,钛被人们赞誉为“亲生物金属”。现在它已开始应用于膝关节、肩关节、肋关节、头盖骨、主动心瓣、骨骼固定夹等方面。
在炼钢工业中,少量钛是良好的脱氧、除氮及除硫剂。
二氧比钛是一种宝贵的白色颜料,叫钛白。钛白兼有铅白的掩盖性能和锌白的持久性能,它是世界上最白的物质之一,1克钛白可以把450多平方厘米的面积涂得雪白。特别可贵的是钛白无毒。现在每年用做颜料的二氧化钛有几十万吨。
由于二氧化钛具有高熔点的性质,常被用来制造耐火玻璃、釉料、珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等。
如何开发海水中的铀资源,是个大难题,海水中含有40万吨铀,从1956年起,人们才找到一种最有希望的铀吸附剂-水合二氧化钛,从此研制了一套以二氧化钛为基础的海洋提铀技术,每克吸附剂已达到吸附1毫克铀的水平。
四氯化钛在湿空气中会冒出大量白烟。由于它具有这种特性,在军事上常用它作为人造烟雾剂。特别是在海洋上,水汽多,一放四氯化钛,浓烟就象一道白色的长城,挡住了敌人的视线。
钛酸钡晶体被广泛应用于超声波仪器和水底探测器中。这是因为具有受压斩改变形状时,会产生电流;一旦通电又会改变形状。把钛酸钡放在超声波中,它受压便会产生电流,由它所产生的电流的大小可以测知超声波的强弱;相反,用高频电流通过它,则可以产生超声波。
在用金色装饰工艺品和日用品中,由于它们的硬度低、容易刺破和磨损,不能耐久。当在这些物质的表面镀一层氮化钛时,外观几乎和黄金的镀层一模一样,而比黄金以及硬质合金更耐磨,这种镀层被誉为具有“永不磨损性”。
有机钛聚合物,可用作表面活性剂、分散剂、抗水剂或防锈剂。
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