学校怎样培养学生学习发明创造（下）(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：学校科普活动指导小组

出版社：辽海出版社

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学校怎样培养学生学习发明创造（下）试读：

前言

科学是人类进步的第一推动力，而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代，社会的进步、科技的发展、人们生活水平的不断提高，为我们青少年的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机，大力普及科学知识，传播科学精神，提高青少年的科学素质，是我们全社会的重要课题。

科学教育，是提高青少年素质的重要因素，是现代教育的核心，这不仅能使青少年获得生活和未来所需的知识与技能，更重要的是能使青少年获得科学思想、科学精神、科学态度及科学方法的熏陶和培养。

科学教育，让广大青少年树立这样一个牢固的信念：科学总是在寻求、发现和了解世界的新现象，研究和掌握新规律，它是创造性的，它又是在不懈地追求真理，需要我们不断地努力奋斗。

在新的世纪，随着高科技领域新技术的不断发展，为我们的科普教育提供了一个广阔的天地。纵观人类文明史的发展，科学技术的每一次重大突破，都会引起生产力的深刻变革和人类社会的巨大进步。随着科学技术日益渗透于经济发展和社会生活的各个领域，成为推动现代社会发展的最活跃因素，并且是现代社会进步的决定性力量。发达国家经济的增长点、现代化的战争、通讯传媒事业的日益发达，处处都体现出高科技的威力，同时也迅速地改变着人们的传统观念，使得人们对于科学知识充满了强烈渴求。

对迅猛发展的高新科学技术知识的普及，不仅可以使青少年了解当今科技发展的现状，而且可以使之从小树立崇高的理想：学好科学知识，长大为人类文明作出自己应有的贡献。

学校科学技术普及是指采用广大学生易于理解、接受和参与的方式，普及自然科学和社会科学知识，传播科学思想，弘扬科学精神，倡导科学方法，推广科学技术应用的活动。目的是使广大青年学生了解科学技术的发展，掌握必要的知识、技能，培养他们对科学技术的兴趣和爱好，增强他们的创新精神和实践能力，引导他们树立科学思想、科学态度，帮助他们逐步形成科学的世界观和方法论。

为此，我们特地编写了这套“学校科普活动设计与组织实施”丛书，包括《学校科技教学的创新指导与实施》、《学校怎样组织学生阅读科学故事》、《学校怎样培养学生科学幻想思维》、《学校怎样培养学生科学兴趣爱好》、《学校怎样培养学生学习发明创造》、《学校怎样培养学生科学发现能力》、《学校怎样组织学生试验制作发明》、《学校怎样组织学生参观科普场馆》、《学校怎样组织学生探索科学奥秘》、《学校怎样组织学生体验科技生活》共十册，具有很强的系统性、实用性、实践性和指导性，不仅是广大师生科学教学指导的最佳读物，也是各级图书馆珍藏的最佳版本。

第一章　学生化学发明启迪

1.现代炼钢技术的发明

直到19世纪中期，欧洲炼钢仍然采用搅拌法，即是把生铁加热到熔化或半熔后，放进熔池中进行搅拌。它借助搅拌时空气中的氧气将生铁中的碳氧化掉，这正是1600多年前我国汉朝时代出现的炒钢法。1860年在英国大约有3400多座搅拌炼钢池，每12小时一般搅炼一池，每池250千克。

在搅拌池中炼钢很难控制钢中碳的含量，而且要耗费很大的人力。到1856年，英国人贝塞麦（H.Bessemer，1813～1898）创造了一种转炉炼钢法，解决了这个难题。

贝塞麦是一位法国大革命时逃亡到英国的机械工程师的儿子，少年在离开乡村学校后当上铅字浇铸工，17岁开始经营生产金属合金和青铜粉，在参加英、法与俄罗斯对抗的克里米亚（Crimea）战争（1853～1856）中，亲眼目睹用生铁或熟铁制造的炮身经受不住火药的爆炸力，常常产生爆裂，遂促使他寻找一种生产钢的方便方法。

贝塞麦曾经注意到一些固态的铸铁块在熔化前由于暴露在空气中而脱碳了，当然这种氧化作用就是搅拌法炼钢的原理，他没有学过化学，不了解这个原理，但却使他考虑到把空气鼓入铁水中炼钢。于是在1856年的一天，他在伦敦圣潘克拉斯（St.Pancras）建成一座炼钢炉。

这是一座固定式容器。可盛放350千克铸铁，把空气加压鼓入容器中后，反应的猛烈程度使贝塞麦大吃一惊，因为他没有估计到铸铁中碳与空气中氧气的反应以及其他杂质与氧气的反应会放热。幸好，10分钟后，当杂质已除去后，火焰平息了，可以走近容器，切断加压的空气流。金属被注入锭模中，经测定是低碳钢。1856年8月11日，贝塞麦在切尔特南（Cheltenham）不列颠协会的会议上公布了这一创造发明。很快，贝塞麦制成一种可转动的可倾倒式转炉，每炉可容纳5吨生铁，熔炼时间为1小时，包括补炉和铸锭的时间在内，大大缩短了搅拌炼钢的时间，更减少了搅拌熔炼操作所费的力气。于是，国内外炼钢厂纷纷购买此法的生产许可证。

贝塞麦在宣布他的创造发明后受到各界人士的热情赞扬，但是很快就遭受到批评和嘲讽，原因是用他创造的转炉炼出的钢锭由于氧化过度，生成的氧化铁存在钢中，同时生铁中的磷未能除去，使钢的质量很差，不是疏松，就是硬脆，在锻打时发生断裂。

关于钢中存在过量氧化铁的问题，后来由英国一位富有炼钢实践经验的马希特（R.F.Mushet）解决了，他在熔化了的金属中添加称为镜铁的铁、锰和碳的合金，因为锰能将生成的氧化铁还原。

除去铁矿石中的磷是炼钢中长期未解决的问题。贝塞麦和其他所有炼钢炉的建造者一样，用含硅的材料作为炉的衬里。这种炉衬不会和磷被氧化生成的氧化物结合，不能把这种稳定的化合物从钢中除去。贝塞麦只能选用含磷低于0.05%（质量分数）的矿石炼成铁后再炼钢。

除磷的问题后来却由英国一位法院的书记员托马斯（S.G.Thomas，1850～1885）经试验后解决了，在1878年获得成功。

托马斯虽然是一位法庭书记员，却热爱化学。他利用业余时间进伦敦大学伯克培克（Birkbeck）学院进修化学课程，并通过英国皇家矿业学院冶金学和化学的考试。他在得知贝塞麦炼钢中需要解决除磷的问题后，用各种化学物质，包括氧化镁和石灰等进行试验，在他的表弟吉尔克里斯特（P.C.Gilchrist）协助下，在布莱纳封（Blaenavon）的炼钢厂用一个转炉进行试验，他的表弟正是这个炼钢厂的化学师。他们两人在1877～1878年进行了9个月的试验，证明经焙烧过的白云石用石灰黏结作为转炉衬里能满意地除去磷，而且还同时生产出宝贵的磷肥，后人为纪念他，至今把这种磷肥称为托马斯磷肥。

白云石是含有碳酸镁、碳酸钙的岩石，焙烧后生成氧化镁、氧化钙等，能与磷的氧化物化合生成镁和钙的磷酸盐，是很好的磷肥。

1883年托马斯获得贝塞麦奖章，可惜因患肺结核病，35岁即逝世。贝塞麦发明创造的转炉炼钢法在得到托马斯等人的改进后一直沿用至今。现今使用的转炉可以绕水平轴旋转，便于加料和卸料。炉底有气孔，从气孔鼓入空气。用它炼一炉钢约需十几分钟，容量从一吨到数十吨不等。

随着工业的发展，在生产建设和日常生活中出现了大量的废钢、废铁。这些废料在转炉中不能利用，于是在出现转炉炼钢的同时，出现了平炉炼钢。

在转炉炼钢中，使金属保持液态所需的热量是由化学反应所产生的热提供的，但在平炉炼钢中，化学反应产生的热量不足以使金属保持熔融状态，所以必须由外部热源供应热量。

1856年，德国人西门子·弗雷德里克（Frederick Siemens）利用热再生原理创建一种交流换热炉。这是在燃烧炉两侧各建一蓄热格子砖室，从燃烧炉中出来的炽热的燃烧废气通过一边的格子砖室，将热量传给格子砖，随后将燃烧用的空气通过被加热的砖室，提高温度后进入燃烧室燃烧，从而提高了炉温。每隔一定时间，交换空气和废气的流动方向，使两边的蓄热室交替使用。这种炉子最初被用来烧制玻璃，后来被用来炼钢，这就是平炉。

最初，在平炉中燃烧固体燃料。1861年西门子·弗雷德里克的兄弟西门子·威廉（William Siemens，1823～1883）创造一种煤气发生炉，生产发生炉煤气。这是将定量的空气和少量水蒸气通过燃烧的煤或赤热的焦炭，使之生成的二氧化碳尽可能转变成可燃的一氧化碳。水蒸气与碳反应后生成可燃的一氧化碳和氢气。

西门子·威廉是一位工程师，在德国接受正规的技术教育后来到英国；西门子·弗雷德里克在德国得累斯顿（Dres-den）经营电气公司，也曾到英国。他们兄弟二人认为英国鼓励工程技术人员和发明创造者，在英国申请专利比较方便。他们于1866年在英国伯明翰（Birmingham）共同建立西门子钢厂，利用平炉进行炼钢。

西门子兄弟共四人，都是出色的发明家。威廉是老二，弗雷德里克是老三。老大西门子·维勒（Werner Siemens，1816～1892）是一位电化学家，发明发电机原理，创建德国西门子公司。最小的弟弟西门子·卡尔（Carl Siemens）在俄罗斯创办企业。这样，维勒被称为“柏林的西门子”；威廉被称为“伦敦的西门子”；弗里德里克被称为“德累斯顿的西门子”；卡尔被称为“俄罗斯的西门子”。

差不多在同一个时期，法国冶金学家马丁（P.Martin，1824～1915）和他的兄弟（B.Martin）同样利用热再生原理，建立平炉，在法国锡雷（Sireuil）建厂生产。他们生产的钢在1867年巴黎博览会上展出获金质奖章。马丁在1915年获英国钢铁学会授予的贝塞麦奖章。

2.农药的发明

人们从远古时代开始进行农业生产后，就出现跟病、虫、鼠、杂草争夺收获的斗争了。随着近年来世界人口的迅速增加，这种斗争就更加剧烈。施用农药是一种切实可行的斗争手段。

农药的使用和医药一样，最先是采用天然物质，然后是提取有效成分，再后是化学制取。

莽草、附子等都是我国古书中出现的驱虫农药。莽草是一种常绿灌木，产于我国长江中下游各地，果实剧毒。附子是乌头块根的侧根，有毒。乌头是一种多年生草本，有块根，内含植物碱——乌头碱，毒性很大。我国古代猎人用它的汁液涂敷在箭头上狩猎动物，也用于战争中。我国农村至今还广泛使用艾蒿薰蚊。

烟草、除虫菊、鱼藤等有毒植物是世界各地广泛应用的农药。除虫菊酯、鱼藤酮就是从除虫菊、鱼藤中提取的物质。

砒霜（AsO）、雄黄（AsS）、雌黄（AsS）这些含硫和砷的2323天然矿物和天然硫磺是世界各地普遍使用的驱虫药、农药和灭鼠药。

1858年，欧洲首先把二硫化碳（CS）作为一种化学制取的物质2用来防治葡萄蚜虫。接着在美国，马铃薯甲虫猖獗，1860年开始使用巴黎绿防治。巴黎绿的化学名称是醋酸亚砷铜[（CHCOO）Cu·323Cu（AsO）]，是一种深绿色粉末，除防治马铃薯甲虫外，能防治22果树和蔬菜的多种害虫。

1882年，硫酸铜被用于杀菌，事出偶然，却揭开了杀菌剂史上光辉的一页，这就是波尔多液。波尔多（Bordeaux）是法国大西洋沿岸的一个小城，它本是默默无闻的，只是由于一件偶然事件使它闻名于世。这个地方的一位葡萄园主用硫酸铜和石灰水的混合液喷洒在路边的葡萄上，以防止过路人随手采摘。1878年葡萄霜霉病大发生，园主发现喷洒过这种混合液的地方没有受到霜霉病的侵害，葡萄得以丰收，经过法国植物生理学家的研究，证明这种混合液对多种植物的病害具有防治效果，很快就风行全世界，被称为波尔多液。

有机合成农药到20世纪20年代出现，从此农药开始了大规模生产，成为化学工业的一个生产部门。最早使用的是有机氯杀虫剂，其中被普遍使用的是滴滴涕和六六六。

1874年德国一位化学博士研究生蔡德勒（O.Zeidler）在他的论文中叙述了合成二氯二苯三氯乙烷这种化合物，没有谈到它的杀虫作用。后来这种化合物又简称二二三。因为在英文中二是di，三是tri，因此它又称DDT。我们从音译成滴滴涕，也有点用它喷洒时的形象。过了60多年后，1925年瑞士巴塞尔（Basel）城嘉基（J.R.Geigy）公司化学家米勒（P.H.Müller，1899～1965）再次制得它，并发现它的杀虫效能。1942年公司开始大量生产。1944年意大利那不勒斯（Naples）城发生大规模斑疹伤寒，在普遍喷洒滴滴涕后几天，斑疹伤寒就被控制了。1945年在南太平洋上用飞机喷雾灭蚊，控制住了当地发生的疟疾。据联合国粮农组织统计，1948～1970年间，由于使用了滴滴涕灭蚊，挽救了5000万人免遭疟疾病死。滴滴涕被广泛用于消灭卷叶虫、红铃虫、蚊、蝇、臭虫、蟑螂等。米勒因此获得1948年诺贝尔生理学和医学奖。

六六六是在1945年由英国帝国化学工业公司化学家斯莱德（R.E.Slade）首先制成，这是将氯气在日光或日光灯照射下通入苯中制得，因分子中含有六个氯原子、六个碳原子和六个氢原子而得名，学名六氯化苯，1946年开始大规模生产。它和滴滴涕一样有效地消灭害虫，特别是用于防治蝗虫、稻螟虫、小麦吸浆虫等农业害虫和蚊、蝇、臭虫等卫生方面的害虫。

滴滴涕和六六六制造简单，防治害虫有效，但长期使用后，在土壤和农作物中会残留很久，不易分解，造成人畜体内大量积聚，严重危害人体健康。因此，在风行一时后自1971年起许多国家相继宣布禁用，我国也在1983年间停止生产和使用。

在有机氯杀虫剂出现后不久，有机磷杀虫剂问世，随即填补了有机氯杀虫剂被禁用后杀虫剂的空白。有机磷杀虫剂并非是无毒的。但是，它们多数在环境和生物体中不会长久存留，能被分解成无毒的和水溶性的物质，从体内排出。

有机磷农药是从德国在第一次世界大战后研制化学毒剂时开始，其中包括1932年制成的塔崩（tabun）、1937年制成的沙林（sarin）等。由于它们的毒性过于强烈，没有用作农药。1995年3月20日，日本东京地铁发生的毒气事件，就是放置了沙林，它是一种破坏神经系统的剧毒的有机磷毒剂。这次事件使5000多人中毒，12人死亡，震惊世界。

德国农业化学家施雷德（G.Schrader）参与了上述研制工作，他研制成300多种药物，经过筛选后，采用了其中一些。最早使用的是1938年发现的特普（TEPP），学名四乙基焦磷酸酯。1944年发现的对硫磷，又称1605，学名二乙基（对硝苯基）硫代磷酸醋。

1950年美国氰胺化学公司发现低毒杀虫剂马拉硫磷后使用机磷农药成为一类最重要的农药，德国、瑞士、日本各大公司先后研制成各种有机磷农药。马拉硫磷又名马拉赛昂、马拉松等，学名二乙基[（二甲氧基膦基硫基）硫代]二丁酸酯。

接着1952～1954年间研制出敌百虫，1956年研制出乐果。乐果是第一种对哺乳动物低毒的农药。1965年又研制成功久效磷。至今，全世界使用的有机磷农药已超过百种，提供筛选的已有几百种，而且还在不断出现新品种。

在20世纪40年代前，最早使用的灭鼠药是植物碱马钱子碱、红海葱、黄磷、磷化锌（ZnP）、硫酸亚铊（TlSO）、碳酸钡3224（BaCO）等，40年代后出现安妥（ANTU），又称硫脲，还有1080，3学名氟乙酸钠。

除草剂是消除田间杂草的药剂。这是一项艰难而很有技巧的工作，因为这些药剂既要除去杂草而又不伤害农作物，而杂草和农作物都是植物。最初使用的是一些无机化合物，如硫酸铜、硫酸铁等。现在使用的多是复杂的有机化合物，如敌稗、除草醚等，其制品迅速发展达数百种。

去叶剂是一种近似除草剂的供棉花在收获前脱叶用的药剂，这是便于机械收摘而采用的药剂。在棉花收获前喷洒，叶子很快脱落，机械收摘就比较方便而有效了。

植物生长调节剂能刺激植物插枝、插条的根部的生长。最常用的是2，4-D（或称2，4-滴），还有萘乙酸等。

为了提高农业生产的效率，解决全世界人口日益增长对粮食的需求，农药在日新月异地发展着。

3.炸药的发明

今天全世界很多人都知道诺贝尔（Nobel）这个姓氏，每年都有几位卓越的科学家、经济学家、爱好和平的人士被评定获得以这个姓氏命名的巨额奖金和崇高和荣誉。通过报纸、期刊、电台和电视台向世界各地传播，各种各样的书籍中记述着诺贝尔奖获得者的事迹。

诺贝尔全名是阿尔弗雷德·贝恩哈德·诺贝尔，瑞典人，1833年10月21日生于瑞典首都斯德哥尔摩，在他父母幸存的4个儿子中排行第三。诺贝尔出生后不久，1837年父亲破产，出走芬兰谋生，几年后移居俄国，在彼得堡从事制造机器、铁件和军工设备。1842年10月母亲携带孩子们从瑞典到俄国和父亲共同生活。诺贝尔到俄国前因体弱只接受了1年正规教育，到俄国后他和他的兄弟接受瑞典和俄国私人教师的教育，其中有俄国化学家齐宁（H.H.Зинин，1812～1880）。

1850年，诺贝尔16岁，到德国、法国、意大利和北美学习两年，成为一位通晓多国语言和爱好化学的青年人。诺贝尔回到俄国后，这个国家卷入对抗英、法的克里米亚（Crimea）战争（1853～1856）。他的父亲忙于制造大量军用物资，包括水雷，他和他的两个哥哥也在工厂里工作，获得不少实践经验。当时使用的炸药仍是黑火药，齐宁提出改用硝化甘油。这是1847年意大利化学家索布雷罗（A.Sobrero，1812～1888）首先用硝酸和硫酸作用于甘油而制得的一种易爆物质，受到震动、热、摩擦或机械作用都可能发生爆炸。于是，诺贝尔一家开始了硝化甘油的研究和制造。

战后俄国政府取消了和工厂签订的合同，他的父亲再次宣告破产，1859年回到瑞典，正如离开瑞典时一样穷困。诺贝尔和他的两个哥哥留在俄国挽救他们家庭的企业。在这期间，诺贝尔获得了关于气量计、水表和气压计的发明专利，激发了他作为一个发明家的兴趣。

1863年，诺贝尔回到瑞典。他和他父亲获得一笔贷款，重新开始制造硝化甘油的研究。就在这一年，诺贝尔发明了他的第一件划时代的发明——诺贝尔专利发火件。这种发火件的初始构造是将液体的硝化甘油装在一个金属管或其他密封的管中，再在其中放入一个装有普通火药的小木管，从小木管的盖子上引进一根导火线，使硝化甘油的爆炸由小木管中火药爆炸的冲击波引起，而不是依靠直接点燃。这个原理是爆炸科学的一大进展，创造了控制硝化甘油起爆的方法。1865年他将装黑火药的小木管改换成装雷酸汞[Hg（CNO）2]的金属管。因此，诺贝尔专利发火件又称诺贝尔雷管，简称雷管。

雷酸汞是一种起爆药，是1799年首先由英国化学家霍华德（E.C.Howard，1774～1816）将硝酸、乙醇（酒精）和汞共热而制得。

1864年诺贝尔和他的父亲在斯德哥尔摩郊区赫伦内堡（Heleneborg）建立了一座制造硝化甘油的实验室。这年9月3日实验室发生爆炸，死5人，其中有他的弟弟。他当时不在场，得以幸免。

实验室爆炸和弟弟被炸身亡没有吓倒诺贝尔。他把实验仪器设备搬到一艘远离城市、停泊在湖心的驳船上进行实验。1865年世界上第一座生产硝化甘油的工厂在斯德哥尔摩附近一个隔离区温特维肯（Vinterviken）建成投产，诺贝尔身兼厂长、工程师、会计员、推销员……接着在德国汉堡（Ham-burg）附近的克鲁梅尔（Krümmel）建成另一座生产工厂。

硝化甘油被装在锡制罐或玻璃坛中，用木条板包装后运输。但是，硝化甘油在贮存和运输过程中还是存在易爆炸的危险。一艘装运硝化甘油的轮船在从汉堡驶往智利的途中，在大西洋遇到大风浪，由于颠簸发生爆炸而沉没；在德国，一家工厂在搬运时因冲撞而爆炸，整个工厂和附近民房变成一片废墟；在美国，一列火车被炸毁。针对这些事件，搬运工人拒绝搬运，瑞典政府和其他一些国家政府下令禁止生产和运输诺贝尔的炸药。

困难和挫折没有使诺贝尔屈服，他顽强地进行试验，努力克服遇到的障碍。1867年的一天，诺贝尔注意到一个装有硝化甘油的罐子在卸货时破裂，漏出的硝化甘油被硅藻土吸收，形成固体物，爆炸力比纯硝化甘油低，但是安全。硅藻土是微小海洋生物遗体的多孔含硅骨骼，当时用作装运硝化甘油坛罐的衬垫，以防震动。诺贝尔几经试验后，确定采用3份硝化甘油和1份硅藻土混合，制成粉末状固体，具有纯硝化甘油75%的爆炸力，却免除了可怕的易爆危险。诺贝尔借用希腊文dynamis（力量）一词命名它为代拿买（dynamite）炸药，又称黄色炸药。

代拿买炸药在1867年在瑞典和英国取得专利，1868年在美国取得专利。它被用来筑路、开凿运河、开掘油井和矿山，在开挖希腊科林斯（Corinth）运河中，在清理流经罗马尼亚与南斯拉夫之间多瑙河的铁门（Iron Gate）峡谷中，在修筑瑞士圣哥达（St.Gotthard）的铁路线中，都显示出威力。

诺贝尔继续从事炸药生产的研究。1875年一天，他在一次试验中划破了手指，随手用火棉胶涂敷，形成一层具有弹性的膜以保护伤口。他一夜伤口疼痛难眠，却受到启发，将火棉与硝化甘油制成具有弹性的爆胶（blastinggelatin）。一种典型的配方是8%（质量分数）火棉和92%（质量分数）硝化甘油。这种炸药既有硝化甘油那样大的爆炸力，又有黄色炸药那样的安全性。

火棉又称硝化纤维素或硝化棉，是德国化学家舍恩拜因在1846年将硝酸和硫酸作用于棉花首先制得。棉花中含有大量纤维素，火棉和硝化甘油一样易爆炸，不安全。直到1865年英国化学家艾贝尔（F.A.Abel，1827～1902）发现火棉的不安定性是由于其中含硝酸的数量不同所引起，提出了改进的办法，先将火棉在碱水中洗涤，然后干燥成型。这样制得的火棉安定性好，比较疏松，可用作炸药，但不能直接装弹。火棉胶是火棉在酒精和乙醚（一种易挥发、易燃和令人麻醉的无色液体）中的溶液。当溶液中的溶剂挥发后形成弹性膜，曾用于制造照相胶卷等。它的英文名称是collodion，译成柯罗酊，来自希腊文kolla（胶）。

到1887年，诺贝尔又在等量火棉和硝化甘油中加入10%（质量分数）樟脑制成巴里斯特（ballistie）炸药。这一名称来自欧洲古代的弩炮（ballista）。这种炸药爆炸力适中，燃烧无烟，稳定安全，又称硝化甘油无烟火药。

诺贝尔还将硝酸铵加入代拿买炸药中，制成铵代拿买（ammondynamite）炸药；还将硝酸铵加入爆胶中，制成铵胶代拿买（ammongelatin-dynamite）炸药。

诺贝尔的炸药工厂遍布英、德、法、意、俄、美等十几个国家，赢得一笔巨大财富。他还从事人造丝、橡胶、皮革、熔化矾土、制造宝石、改良电池和电话等的研究，很难计算他究竟获得过多少专利，在清理他个人资产中至少有355项专利在不同国家中获得批准。他还在俄国巴库（Бaky）油田大量投资，占有大额股份，增加了他的财富。他为业务奔走，往来于德国、法国、意大利之间，没有私人秘书、律师，往往亲自回复来信。他被玩笑地称为欧洲最富有的流浪汉。他终生未曾结婚。

1888年，诺贝尔居住在法国巴黎，一天读到报纸上刊出他死亡的讣告，讣告里提到死者曾发明用于战争的炸药，导致很多人死亡。他意识到，这是把他的哥哥路德维·诺贝尔（Ludvig Nobel）的逝世和他本人搞混了。于是，他反省了自己发明硝化甘油炸药的动机是用于开发矿山，造福人类，却事与愿违，遂使他萌发了建立促进世界和平的奖励基金。

诺贝尔晚年患心脏病、心绞痛，1896年12月10日在意大利圣雷莫（San Remo）他的别墅里因脑溢血逝世，享年63岁。在这之前，他于1895年11月27日夜在巴黎写下遗嘱，将他价值3300万瑞典法郎（约合920万美元）的全部财产作为基金，以每年的利息作奖金（约20万美元），分为5等份，分给每年在物理学、化学、生理学和医学、文学、和平5个领域内作出卓越贡献的人。诺贝尔逝世5年后，1901年12月10日——诺贝尔逝世周年纪念日在瑞典首都斯德哥尔摩和挪威首都奥斯陆举行了第一次诺贝尔奖的颁奖仪式。诺贝尔生前，瑞典和挪威曾是一个联合王国。

瑞典科学院负责颁发物理学和化学奖；斯德哥尔摩皇家卡罗林医学研究所（Royal Caroline Institute）负责颁发生理学和医学奖；瑞典学士院负责颁发文学奖；挪威议会选出五人委员会负责颁发和平奖；诺贝尔财团负责财产管理和支付奖金。并规定每项奖不得由4人以上分享奖金。

从1968年开始，又新设经济学奖。此奖是为纪念瑞典银行300周年而设的，每年由瑞典银行支付一定奖金，提供给诺贝尔财团，由瑞典科学院负责颁发，通常称诺贝尔经济学奖。

诺贝尔奖包括一枚金质奖章、奖状和一笔巨额奖金。奖章正面是诺贝尔半身雕塑像，用罗马字标出他的生死年月日；反面因奖的种类不同而异，物理学和化学奖奖章的反面刻有埃及神话中私生育与繁殖的女神伊西斯（Isis）像，圣母手持财富和科学智慧的号角，轻启女神的面纱。

奖金金额每年不等，总的趋势是逐年增加，近年来已达到或超过100万美元。

物理学和化学奖以及生理学和医学奖在每年10月由负责机构确定受奖人；12月8日举行受奖演讲，每位获奖者报告自己的成果和业绩；12月9日开欢迎会，由诺贝尔财团主持，在斯德哥尔摩一所交易所大厦举行；12月10日举行颁奖仪式，由瑞典国王颁发金质奖章和奖状，在斯德哥尔摩音乐厅举行；12月11日颁发奖金并举行晚宴。和平奖颁发仪式在挪威奥斯陆举行。

诺贝尔奖从1901年开始，1916和1917年因第一次世界大战以及1940～1942年因第二次世界大战中断未授奖。迄今已103年，有500多人次获奖。

诺贝尔奖在推动世界文明进步方面有很大贡献，但在和平奖、文学奖方面有时受到政治因素的影响。物理学、化学、生理学和医学奖方面虽经严肃慎重审定，但也有个别失误。例如，1917年英国人巴克拉（C.Barkla，1877～1944）因发现J射线获得物理学奖，但这种射线并不存在；又如1926年丹麦人菲比格（J.Fibiger，1867～1928）因研究一种癌症获生理学和医学奖，而这种癌症完全是假定的。

4.塑料的发明与应用

随着19世纪的结束，化学家们研究了原子，掌握了原子在分子内部的排列情况，并且懂得了如何制造新的分子，以合成并不天然存在于自然界的新物质，如各种染料、药物，以及合金和塑料。

早在19世纪中叶，硝酸纤维制品就已经出现。1865年英国发明家帕豪斯生产了一种由硝酸纤维、酒精、樟脑、蓖麻油等材料混合而成的，并在一定温度和压力下能熔化的物质，称为假象牙。美国人海厄特又使用硝酸纤维和樟脑制出改良的产品，于1872年命名为赛璐珞，用来制作照相底片、梳子等，很受人们欢迎。由于赛璐珞具有易燃的特点，因此导致科学家仍然在做着寻找其他新型材料的努力。

最早的合成塑料——酚醛塑料是具有比利时血统的美国化学家贝克兰发明的。他于1909年宣布，用苯酚和甲醛经缩聚反应合成酚醛树脂，再添加木粉等填料即可制得这一新型材料。酚醛塑料于1910年开始生产。酚醛树脂可塑性强，加入木粉能显著提高机械强度，加入云母粉能提高电绝缘性能，加入石棉粉能增加耐热性。由于具备上述优良性能，酚醛塑料常被用于制作各种电器制品，故又称为电木。其制品色深不透明，坚硬不怕水烫，在火焰中不易燃烧，所以又是制造许多日用品的绝好材料。酚醛树脂还可用来充当胶粘剂和层压剂。第一次世界大战以后，因苯酚不再被用作制造炸药的原料，所以酚醛塑料制品开始大量问世。但是由于苯酚主要来源于煤焦油，产量上仍受很大限制。塑料的发明，使现代生活中的物质材料随之不可避免地发生了改变。贝克兰的这项发明，也使他率先让人类开始进入塑料——化合物时代。

受到贝克兰发明的鼓舞，世界各地的科学家们加倍努力，以发明更多的“奇异的有意义的物质”。1912年科学家又发现氯乙烯能聚合，但聚合的材料无法加工。直到1928年人们才采用氯乙烯与醋酸乙烯共聚，得到具有一定塑性的聚氯乙烯塑料，并从1935年起在美国、德国等国家陆续投入工业生产。1932年科学家们又发现加入磷酸酯、甲酸酯或氯化石蜡、樟脑等增塑剂可进一步改善聚氯乙烯塑料的可塑性。1937年英国卜内门公司就是应用磷酸酯增塑剂生产聚氯乙烯塑料的著名代表。聚氯乙烯塑料具有高度的耐腐蚀性、绝缘性和一定的机械强度，在工业生产中可用作耐腐蚀的设备制造材料，如阀门、管件等。在日常生活中也可用于制作鞋底、皮包、雨衣和包装材料等。到了20世纪50年代，聚合工艺有所改进，成本也降低了，使得聚氯乙烯塑料制品的生产更加大众化。聚氯乙烯材料受热软化，冷却变硬，可多次重复利用，是最常见的热塑性塑料之一。它的产量长期在塑料品种中高居首位，直到1966年后才退到第二位。

德国和美国分别在1930年、1934年发现了聚苯乙烯。这是一种类似玻璃、质地极脆的热塑性塑料。苯乙烯曾是生产丁苯橡胶的原料，二战后，由于苯乙烯转为民用，才使得聚苯乙烯的研究有了很大发展。聚苯乙烯具有良好的绝缘性能，可用来制造电视、雷达等所需的高频绝缘部件。它成型方便，着色鲜艳，也适于制作漂亮的日用品。

1938年科学家们发现四氟乙烯也能聚合，得到有机氟塑料。它特别能耐化学腐蚀，除熔融的碱金属之外，不同任何其他化学药品发生反应，即使在王水中煮沸也不会发生变化。它在200℃时还能继续保持稳定，直到温度很高时才会软化，因此被认为是一种高级材料，号称“塑料王”。

现如今，投入工业生产的塑料有几百个品种，常用的也有60多种。其中有一些塑料经过特别的加工还会具有特殊的功用。如泡沫塑料就是在制品成型时，用机械或化学的方法使其内部产生微孔得到的。将塑料薄膜滚压在棉布上，就可以得到人造革。有些合成树脂还可制作万能胶，并能代替油漆使用。20世纪70年代由于新兴科学技术的需求，研制具有特殊性能的塑料已成为重要的发展方向。各国都在充分地利用国内自然资源，大力发展塑料生产。1970年全世界的塑料生产总量为3000万吨，到1976年就增加至4572万吨。目前在美国，有27%的塑料被用作建筑和结构材料，25%用作包装材料，医用塑料也占4.1%，其余则用于交通运输、电子电器、家具、仪器零件制造等。

总之，塑料作为一种很有前途的新型材料，将在21世纪里发挥更大的作用。

5.电解法制铝的发明

史前时代，人类已经会使用含铝化合物的黏土（AlO·2SiO·2322HO）制作陶器。铝在地壳中的分布量在所有化学元素中仅次于氧2和硅，占第3位，在全部金属元素中占第1位。但是由于铝化合物的氧化性弱，铝不易从其他化合物中被还原出来，因而迟迟不能分离出金属铝。

最早认识铝从17世纪开始，德国化学家施塔尔首先察觉到明矾[KSO·Al2（SO）·24HO]里含有一种与普通金属迥然不同的物24432质。他的学生马格拉夫（A.S.Marggraf，1709～1782）在1754年从明矾中分离出矾土，即氧化铝，确定它和氧化钙不同。

意大利物理学家伏打创造电池后，1808～1810年间英国化学家戴维和瑞典化学家贝齐里乌斯都曾试图利用电流从矾土中分离出金属铝，但没有成功。贝齐里乌斯却给这个未能取得的金属先起了一个名字叫alumien。这是从拉丁文alumen而来的。在中世纪的欧洲，这个词是对具有收敛性的矾的总称。铝今天的拉丁名称aluminium正是从贝齐里乌斯的命名转变而来的。我们从它的第二音节音译为铝。

到1825年，丹麦化学家厄斯泰兹（H.C.Oersted，1777～1851）利用钾的化学活动性比铝强，试图将铝从它的氯化物中置换出来。他将氯气通过烧红的木炭和氧化铝的混合物，获得无水氯化铝（AlCl），然后将氯化铝与钾汞齐（合金）混合加热，得到氯化钾3（KCl）和铝汞齐。再将铝汞齐在隔绝空气的情况下蒸馏，除去汞，得到具有金属光泽的、与锡相似的金属。尽管产物中含有杂质，但是金属铝毕竟诞生了。

1827年，德国化学家韦勒（F.Wøhler，1800～1882）重复了厄斯泰兹的实验，制得无水氯化铝后将氯化铝和金属钾混合放在铂制的坩埚中，严密封盖后加热，发生激烈反应，获得灰色粉末状的铝。

1854年，法国化学家德维尔（H.S.C.Deville，1818～1881）利用钠代替钾还原氯化铝，制得金属铝并铸成铝锭。

在这以后的一段时期里，铝是珠宝店里的名贵商品，是帝王贵族们享用的珍宝。法国皇帝拿破仑三世在宴会上用过铝制的叉子；泰国国王用过铝制的表链。1855年在巴黎举行的世界商品展览会上，有一小块铝放在最珍贵的珠宝旁边，它的标签上注明：来自黏土的白银。直到1884年，美国第一任总统华盛顿（G.Washington，1732～1799）的纪念碑建立完成，碑的顶端竖立一个6磅重的装饰用的角锥体，就是用铝制成的。1889年，俄罗斯化学家门捷列夫还曾得到伦敦化学会赠送的铝和金制成的花瓶和杯子。

1886年，两位青年化学家，美国的霍尔（C.M.Hall，1863～1914）和法国的埃鲁（P.L.T.Héroult，1863～1914）分别独立发明电解熔融的冰晶石（NaAlF）和铝矾土（AlO）的混合物而制得铝，使铝得3623以大规模生产，奠定了今天世界各国电解铝的工业方法。

冰晶石学名氟铝酸钠，存在自然界中，但通常用氢氧化铝[Al（OH）3]、碳酸钠（NaO）和氢氟酸（HF）制取。它在电解氧23化铝中起、作用。由于氧化铝很稳定，直接熔融电解需要2050℃以上的高温，但在氧化铝中加入冰晶石后，只要在950℃左右就能熔化电解。

霍尔进行的实验是在1884～1886年间。当时他是美国俄亥俄（Ohio）州奥柏林城（Oberlin）奥伯林学院化学系的学生。

霍尔的成功得到他的老师、化学和矿物学教授朱伊特（F.F.Jewett）和他的姐姐朱莉亚·霍尔（JuliaHall）的鼓励和帮助。朱伊特曾赴德国跟从韦勒学习化学，韦勒在讲课时提到制取铝的试验，鼓励学生们寻找一种廉价的还原铝的方法，并指导霍尔进行化学试验。朱莉亚·霍尔先她的弟弟毕业于奥柏林学院化学系，协助霍尔在他们的家中建立起简陋的实验室，帮助霍尔进行化学实验，还保存了霍尔的实验笔记。显然，霍尔坚持不懈地进行试验和不屈不挠的精神是他取得成功的关键。

霍尔最初也曾重复试验了前人制取铝的方法，失败后才考虑到利用电使铝从它的化合物中被还原出来。他没有选用氧化铝，他知道它很难熔融。

在电解实验中，首先需要电池。19世纪80年代，在美国奥柏林这样的小城市中也不得不自己动手组装电池。他首先电解氟化铝（AlF3）的水溶液，得到的是氢气和氢氧化铝，没有任何铝的踪迹。他选择氟化铝，不用前人所用的氯化铝，是一种创新。制取氟化铝要比制取氯化铝困难，要用氢氟酸，这是一种剧毒并具有强烈腐蚀性的酸，能腐蚀玻璃，不能像盐酸、硫酸那样盛在玻璃瓶里，而要盛在用铅制成的容器里。他制取氟化铝获得成功，闯过了实验中的一道难关，也给了他继续进行实验的勇气。

霍尔在电解氟化铝的水溶液失败后，遂考虑电解熔融的氟化铝。他考虑到这样必须具备高温，普通的煤炭炉不能满足这种要求，于是不得不组装一个燃烧汽油的炉子。但是即使如此，他也未能维持氟化铝在熔融状态，原来氟化铝的凝固点在1291℃。

要解决维持电解物质熔融状态的难题，这就迫使他找到冰晶石助熔，于是又动手制取它。1886年2月9日，他进行了电解氧化铝和冰晶石的混合熔融体的第一次实验，第二天又进行了一次实验，没有见到效果。6天后，2月16日他再次实验，他的姐姐也在场。他用石墨棒作为电极，浸入盛有熔融氧化铝和冰晶石混合物的黏土坩埚中，接通电流后，在阴极出现灰色的沉积物，而不是闪光的金属铝。霍尔认为这种灰色沉积物是来自黏土硅酸盐中的硅。于是霍尔改用了石墨坩埚，在1886年2月23日再次实验。当电流接通数小时后，在阴极出现银色的小珠球，用盐酸检验后确认是铝。他立即将产品送给他的老师朱伊特，证实是铝，霍尔获得了成功。

霍尔在取得成功后立即给他的哥哥、一位官员乔治·霍尔（GeorgeHall）寄去一封信，报告他的发现。2月24日又寄去第二封信，详细叙述了他所发现的有关的技术资料。这些信件后来成为他优先发现电解铝在法律上获得承认的证明。

霍尔设法把他的发现投入工业生产中，一开始又遇到困难。直到1888年夏天，得到匹兹堡（Pittsburgh）还原公司创建人、工程师亨特（A.Hunt）的一笔资金，又得到工程师戴维斯（A.V.Davis）在生产技术上的帮助，更得到一座蒸汽机驱动的发电机，终于在1888年11月最后一个星期四开始了小规模的工业生产。1889年4月2日匹兹堡还原公司更名为美国制铝公司。到1907年，美国制铝公司已拥有几座生产氧化铝的矿场和三座铝厂。铝产品不断增加，铝的价格也随之不断下降。

霍尔在1885年大学毕业。1890年成为美国矿业、冶金和石油工程学会会员。1911年美国化学会和化学工程学会等团体联合授予他奖章，表彰他在应用化学方面作出有价值的贡献。不幸他在1914年12月27日因白血病逝世，享年51岁。他终身未结婚，留下500万美元捐赠给他的母校奥柏林学院，用这笔捐款在校园内建立一座礼堂，纪念他的母亲。现在，用铝铸成的年青的霍尔全身塑像仍竖立在奥柏林学院的校园内，留给后人景仰。

在霍尔获得成功的同时，埃鲁也获得同样的成功。当时埃鲁是法国巴黎矿业学院的学生，也从事制铝的研究，同样得到他的老师、法国化学家勒沙特列（H.L.Le Chatelier，1850～1936）的鼓励和指导。埃鲁在1886年4月23日取得法国批准的关于制铝的专利，于是引起霍尔与埃鲁关于铝的发明专利的冲突。美国法院在1893年判决霍尔优先，因为他是在1886年2月23日发现的，比埃鲁早两个月。埃鲁旅行到美国时，适逢霍尔接受美国化学会等团体授予的奖章，应邀参加了典礼，两人相遇，互相祝贺。这是一次很值得的祝贺，正是他们两人，把这个来自黏土的“白银”从帝王贵族们的手中传到世界各地千万人的手中。

在第一次世界大战期间，出现铝和铜、锰、镁的合金，应用在各种工业生产中，到1930年，飞机制造中应用了铝合金。至今各种铝壶、铝锅等铝制品已广泛地进入千家万户。据国外的统计资料表明，1995年美国人均消费铝达19.2千克，中国人均消费1.5千克，印度人均消费0.6千克。

6.臭氧的发现

地球上的人类和生物亿万年来能够正常地生长发育，世代繁衍，仰仗了一种特殊物质的保护。这种物质分布在地面上空15公里到50公里的大气平流层中，并形成一个环绕地球的天然屏障。尽管这种屏障只是薄薄的一层，但却能有效地“阻挡”住太阳光线中对人体和生物造成伤害的那部分紫外线的照射。如果这种物质消失了，我们赖以生存的地球就会成为一个不设防的城市，能杀伤生物的紫外线便无遮无拦地长驱直入，结果只能是地球上的生灵灭绝。

据科学分析，这种构成地球屏障的物质每减少10%，得皮肤癌的人就会增加5%；每减少5%，患白内障而失明的人就会增加50%。

上述这种重要的物质就是臭氧，由臭氧形成的地球屏障就是臭氧层。臭氧是怎样形成的？臭氧层又是怎样形成的？

空气中的氧气在吸收到一定能量的情况下就会转变成臭氧。放电、受热、在紫外线照射下以及有机物在氧化时都能使空气中的氧气转变成臭氧。

在地面附近，臭氧主要是在天空闪电以及某些有机物氧化时形成的。当人们走进茂密的森林中或漫步在广阔的海滩上时，会呼吸到既感觉新鲜又带鱼腥味的特殊臭味的气体，这就表明有臭氧生成了。臭氧的名称就因它具有特殊臭味而得名。针叶树的森林中树脂在氧化，海滩边海浪冲来留下的海草在腐烂被氧化，因而空气中的氧气部分形成臭氧。空气中含有少量臭氧，对于人的身体、特别是对呼吸道疾病具有有益的作用。但是浓的臭氧不但很臭，而且对人有害。人们长时间生活在臭氧的体积分数达百万分之一的空气中，就会引起疲劳和头痛。臭氧浓度再高些，会使人恶心、鼻子出血和眼睛发炎等。

在实验室里，把新切开的白磷块放在玻璃瓶的瓶底，上面用水覆盖，再塞上塞子，在室温下放置，不久白磷慢慢氧化，瓶内空气中的部分氧气就转变成臭氧了。

在实验室里还可以利用一种臭氧发生器，使空气中的氧气转变成臭氧。这种臭氧发生器由两个玻璃管组成，一个玻璃管套在另一个玻璃管中间，外管的外壁和内管的内壁都包着锡箔，各接一电极。使用时利用高电压进行无声放电，氧气在两玻璃管之间缓慢通过，从出气管出来的气体中臭气的体积分数大约可达5%。

工业上制取臭氧也是利用臭氧发生器，但它在结构上比实验室里用的仪器复杂，也更有效。在工业生产中，臭氧被用来作杀菌剂和漂白剂。在仓库、矿井、船舱中通入少量臭氧，可以消毒空气。用臭氧代替氯气进行饮水消毒，杀菌效力较大，速度较快。臭氧是油脂、蜡、纺织品等的漂白剂。

高层空气中的臭氧层是高层空气中的氧气受紫外线照射而形成的。

紫外线又称紫外光，是太阳光中波长较短的、肉眼看不见的光。-9它的波长在40纳米～390纳米（1纳米=10米，符号是nm）之间。高层空气中的氧气吸收了波长小于185nm紫外线后便形成臭氧。不过，当用波长250nm左右的紫外线照射臭氧时，臭氧又转变成氧气。因此，在高层空气中存在氧气和臭氧互相转化的状态并形成臭氧层，同时消耗了太阳辐射到地球上的能量的5%，使地球上的生物免遭伤害。

可是，近年来科学家们探测到这个臭氧层遭到不同程度的破坏，有些地方变薄了，1985年在南极上空发现臭氧层出现了空洞，引起人们一片恐慌。

有人说，这是超音速飞机放出的废气造成的，这些废气可能同高层大气中的臭氧发生化学反应，使臭氧减少了。也有人认为，某些烟雾喷射器使用的燃料中所含的氯氟烃，在高空经化学反应所生成的氯原子与臭氧发生反应，从而造成臭氧层的空洞。

氯氟烃是氯和氟取代烃（碳氢化合物）中的氢形成的有机化合物。家庭冰箱和冷冻柜中使用的致冷剂——氟利昂（freon）就是一类氯氟烃。最常用的是氟利昂-11（CClF）和氟利昂-12（CClF）。322为了防止臭氧层被破坏，到20世纪90年代初，已研制出新的致冷剂代替氟利昂，于是它们被逐渐停止使用了。但是，随即又发现消灭地里和谷仓里昆虫的农药溴甲烷（CHBr）气体对臭氧层的破坏力比氯3氟烃更大。国际生态环境保护委员会于1997年9月在加拿大召开会议，与会各国已同意到2005年工业化国家不再使用溴甲烷。

臭氧很早就被人发现了。当时人们用兽皮毛摩擦琥珀时嗅到特殊臭味的气体，这就是臭氧。琥珀是树脂在地层下受压后形成的一种黄色至红褐色半透明的天然塑料，表面光滑，古代人们从地下挖掘到它后，用它制成玩赏的小饰件，如烟嘴等。琥珀受到皮毛摩擦后产生静电放电，会使周边空气中的氧气转变成臭氧。

现今，臭氧也是在放电中被发现和制成的。在近代化学实验中最早制得臭氧的是荷兰化学家马鲁姆（M.Van Marum）。1785年他在密闭的玻璃管中汞面上的氧气通电后，发觉有一股非常强烈的臭味，好像是“电气”的味道。他不知道这股臭味是什么。

到1840年，德国化学家舍恩拜因（C.F.Sch Onbein，1799～1868）在空气中进行放电实验时也嗅到这种“电气”的味道，认为它和氯以及溴属于同类气味。1844年他又发现白磷在空气中发光氧化时也产生这种臭味，更发现它能将碘化钾（KI）中的碘释放出来，并能将二价亚铁盐氧化成三价铁盐。他认为氮气是这种气体和氢气的化合物。他继续研究这种气体，在1854年发表的论说中指出，氧气除了普通的氧气外，还有一种ozonized氧气。ozonized这一词可译成“臭味化了的”或“变臭了的”。它来自希腊文ozo-（嗅、臭味），德文中的臭氧ozon、法文中的ozone、英文中的ozone都从它而来。我们称它为臭氧是很适合的。

同一个时期里，还有一些人发现过它。1845年瑞士化学家马里纳（J.C.G.de.Marignac，1817～1891）和德拉里夫（A.A.deLa Rive，1801～1873），各自加热氯酸钾（KClO3）获得氧气后，经干燥，在其中放电而获得臭氧。认为它是一种特别化学活动的氧气。

直到1898年，德国化学家拉登堡（A.Ladenburɡ，1842～1911）在测定了它的式量后，确定它的化学式是O，是氧气的一种同素异3形体。

臭氧是一种天蓝色气体，冷却时可凝结成暗蓝色液体，并可凝固成紫黑色晶体。臭氧很不稳定，在常温下就会慢慢变成氧气，受热时变得更快。当臭氧转变成氧气时放出热量：

正如发现臭氧的化学家们所研究的那样，它具有活泼的化学性质，能氧化许多氧气所不能氧化的物质。金属银在臭氧中表面被氧化成一层“银锈”，硫化铅（PbS）被氧化成硫酸铅（PbSO），硫酸亚4铁（FeSO）被氧化成硫酸铁[Fe（SO4）]。许多有机物，如松节423油、酒精等，遇到臭氧会着火燃烧。

正因为臭氧能把碘化钾中的碘释放出来，而碘遇到淀粉水溶液就变成蓝色。因此，将气体通入含有少量淀粉浆的碘化钾溶液中，可以检验是否有臭氧存在。

空气中存在的臭氧会促使橡胶轮胎老化，还会与氮的氧化物等化合生成带刺激性的有毒气体，污染环境。因此，它对人类来说既有益，也有害。

7.助熔剂的发明

文中说：“……几百度的温度可以熔真金？在这里可是千真万确的事：尽管黄金熔点在摄氏二三千度以上（应为1064℃——引者），但当地人配制了一种药水加入坩埚，几百度足以熔化真金。”这段话给我们提出了一串问题：高熔点的物质在低于熔点的温度时能熔化吗？如果能，那是为什么，又是用的什么办法？通过下面铝从“贵族”到“平民”的故事，可以回答这些问题。

19世纪的一天，法国皇帝拿破仑三世在宫廷中举行盛宴。客人面前都摆上了精致的银餐具，它们在明亮的烛光下闪闪发光。可是，客人们奇怪地注意到，惟独皇帝面前的餐具却少有光泽。客人们对此议论纷纷，窃窃私语。拿破仑三世见到这种情况，意识到这是自己的餐具与众不同，便告诉大家，这套餐具是用一种新的金属——铝制成的，由于它的价值超过金银，所以不能让客人都用上它。“啊！铝！”人们顿时兴奋起来。宴会的高潮到来了：客人们举起自己的银杯，幸运地与皇帝的铝杯相碰，共饮佳酿。

是的，当时由于不能大量生产铝，所以价格为2000法郎/公斤，超过了黄金。拿破仑三世还曾专门下旨将军队战旗上的金星改为铝星，以炫耀他的富有。俄国沙皇为了表彰门捷列夫发现元素周期律的功绩，授予他的最高科学奖奖杯不是金杯而是铝杯。门捷列夫发现元素周期律是1869年，而得到承认则是在几年以后，可见直到19世纪70年代，铝在俄国仍然是“贵族”。

那么，为什么当时人们“厚铝薄银”将铝视为“贵族”呢？这还得从铝的提炼说起。铝是地壳中含量很多的金属，占地壳总质量的7.45%，比铁还多出60%。但是，由于铝的性质活泼，与氧结合成氧化铝即三氧化二铝，不容易把它从中分离出来，所以直到19世纪以前，人们还没能发现铝。

最先发现和提出纯铝的人是丹麦物理学家奥斯特。他将氯气通过烧红的木炭和三氧化二铝的混合物，得到氯化铝。然后与钾汞齐作用得铝汞齐，再将铝还原出来并隔绝空气蒸馏，除去汞，就得到纯铝。他的实验结果发表在一本丹麦杂志上，但因这个杂志名气不大，加上没有署上他的大名——他于1820年因发现电流的磁效应而闻名于世。所以这一实验成果被忽略，以致许多科技文献上都说铝的发现者是维勒。

1827年，德国化学家维勒曾就提炼铝的问题去哥本哈根拜访过奥斯特。奥斯特将提炼铝的方法告诉了维勒，还说自己并不打算进一步进行试验。不过，维勒对此却兴趣盎然，一回到德国就全力以赴进行试验，终于在年底就制出了纯铝。不过，他的方法不同于奥斯特，他是用钾还原无水氯化铝制得纯铝的，他还弄清了铝的主要物理性质。因此，1827年被认为是铝的发现年代。后来在1845年，他终于制得了一块铝，而此前他制得的铝一直是一些粉末。

作为一国之尊的皇帝，竟不能让客人们都用上铝制餐具，这使拿破仑三世深感遗憾。为此，他找来本国化学家德维尔（A.E.Deville），对他说：“先生，您是否能找到一种大量、廉价的制

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