“初中科学拓展阅读丛书”以课程标准为依据，从现行教材拓展出去，把与教材知识点（概念、公式、科学家等）相关的内容，以科学读物的形式呈现，主要采取科学故事的方式，内容鲜明，富有吸引力，增加学生的兴趣，帮助学生举一反三，将学习内容融会贯通。

余宇主编的《课本上学不到de化学（Ⅱ）》以故事的形式，讲述了化学的发展过程，一些重要化学概念的形成、重大的发明与发现事件，以及一些重要科学家的研究历程及佚闻趣事。内容上既与教材紧密相关，又不局限于教材；形式上采用大量图片，图文并茂，全彩色印刷。

《课本上学不到de化学（Ⅱ）》是“初中科学拓展阅读丛书”之一，由余宇主编。

哪一个国家获诺贝尔奖的次数最多？这个国家的第一个诺贝尔奖是怎么得到的？

民间传说中的“鬼火”是怎么回事？人体真会自燃吗？

为什么说TNT是“炸药之王”？为什么C—4炸药最受恐怖分子青睐？

为什么历史上只有王公贵族才可以穿紫色衣服？胭脂虫曾经贵比黄金吗？

塑料都有毒吗？塑料盒的“身份证”是怎么回事？

……

这些课本上学不到的化学知识，《课本上学不到de化学（Ⅱ）》将为你一一揭秘！

导言 学化学，从变魔术说起

1.称称原子有多重

2.灰飞烟未灭

3.化学家的语言与公式

4.生命体内的化学

5.揭开燃烧的秘密

6.炸药的前世今生

7.变色的紫罗兰

8.养活了世界的合成氨

9.为世界增色添彩

10.从《寂静的春天》说起

11.神奇的高分子材料

12.让地球冷下来

“燃素说”的时代

说到燃烧，人们自然而然想到的就是火。火是物质燃烧过程中散发光和热的最直观的现象。在人类历史上，燃烧——也就是火，起到了关键性的作用，正是火的使用让人类脱离了其他动物而迅速进化。在化学发展的早期，由于科学水平的局限，从古希腊时代到18世纪，人们一直错误地用“燃素说”来解释燃烧的本质。

人们对燃烧现象雾里看花般的揣度归根结底源自于对物质组成元素的不解，自从亚里士多德等哲学家将“四元素说”科学化，中世纪炼金术师提出“三原本说”之后的一段时间里，科学家对元素的研究并没有实质性的进步。“三原本说”里所指的3种元素有一种叫做“硫”元素（不是我们现在的S元素），后来被医学化学家叫做“油土”，代表的是存在于一切可燃物体中的一种油性的土。在此基础上，1703年医学教授恩斯特·斯塔尔把这种“油土”改称为“燃素”，并提出更为广泛的理论体系——“燃素说”。

那么，什么是燃素呢？这首先还得从火这个上千年来都神秘无比的现象说起。斯塔尔认为它是由无数细小而活泼的微粒构成的物质实体，这种火的实体微粒既能同其他元素结合而形成化合物，也能以游离方式存在。大量游离的火微粒聚集在一起就形成明显的火焰，当人靠近火焰时，会接触到弥散出来的火微粒，从而有热的感觉，这种火微粒所代表的元素就是“燃素”。而那些包含有燃素的化合物就是我们所说的可燃物质，当把它们在空气中加热时，空气就会将其中的燃素夺取出来变成游离态形成火，最后留下不含燃素的残留成分。比如氢气被空气夺走燃素之后变成水，所以水就是脱燃素的氢气。金属是灰碴与燃素的化合物，可以被腐蚀剂夺取其中的燃素，变成一堆不含燃素的锈，或者被煅烧成渣滓，失去燃素也失去尊贵的光芒。

对于不同的物质燃烧的程度和可能性不一样，斯塔尔认为这是其中所含燃素多少的原因。物体中含燃素越多，燃烧起来就越旺；含的燃素越少，燃烧起来就越弱。油、脂、木、炭这些燃料含有特别多的燃素。另一方面，具有吸收燃素能力的空气也会因吸收量的多少而改变助燃程度，让燃烧进行的剧烈程度有所不同。比如氮气被认为是已经被燃素饱和了的空气，不能再吸收燃素，因此在氮气中不能进行燃烧。氧气是一点儿也没吸收燃索的空气，吸收燃素的能力十分强，在氧气中发生的燃烧都十分剧烈，而自然界的空气则是由这两种气体混合而成的，吸收燃素的能力也介于两者之间。除了最常见的空气之外，燃素还能在其他物质之间转移，一些被去掉燃素后的物质也能从别的含燃素物质中吸收燃素，比如讲氢气通过铁燃烧后所得的渣滓，这些渣滓就能重新恢复金属光泽，这是因为它们抢走了氢气中的燃素，而生成的水正是氢失去燃素的证明。

斯塔尔的“燃素说”解释了氧化、呼吸、燃烧、分解等很多当时不能解释的现象，成为化学界的公认理论，受到了绝大多数科学家的赞同。为了得到稳定的安静的燃素，斯塔尔和他的一些追随者展开了前仆后继的工作。但是非常不幸的是，他们之中的任何一位都没能成功。燃素仿佛是一个来无影去无踪的隐士，一直羞涩与世人见面。尽管饱受争议和怀疑，“燃素说”在后来的一百多年时问里仍然被大多数人所接受。1756年，罗蒙诺索夫用实验证明化学反应前后物质的质量相等，18年后拉瓦锡也提出了类似的“物质不灭定律”，那段时间里拉瓦锡还发现了氧气，在这些基础上建立起相应的“氧化说”与“燃素说”分庭抗争，这两个学派开始了长达一个世纪的争论和对峙，直到19世纪，越来越多的实验数据证实了“氧化说”的正确性，“燃素说”才退出了历史舞台。

解密燃烧

从化学本质来说，燃烧就是由可燃物跟氧化剂（氧气等）一起发生的一种发光、发热的剧烈的氧化反应。燃烧必须满足的3个要素称为“火三角”：首先物质必须可燃；其次必须要有氧化剂的存在；第三，温度要达到一定临界点，这个临界点就叫做燃点。

可燃物质多种多样，状态各异，燃烧的形式也各不相同。表面看上去很简单的燃烧现象，其实细究起来也有很多有趣的地方，现在就让我们来仔细看看其中的奥妙吧。

在气、液、固3种状态的可燃物中，毫无疑问气体是最容易发生燃烧的。这些常温下就呈气态的可燃物与空气混合后，一遇火源就有可能立即燃烧起来。为什么是有可能而不是一定会呢？我们来打个比方，如果我们把100克盐溶解在一杯水里，那味道肯定咸得让人受不了，但如果是溶解在一个像游泳池那么多的水里面呢？相信几乎尝不出任何的咸味了。可燃气体在空气中的情况就与此类似。我们试想，如果空气中氢气的浓度相当低，比如说一大片空气中只有一个氢气分子，这个氢气分子在高温下跟氧气化合，甭管反应的程度再什么剧烈，也不会产生火焰的，因为每个氢气分子释放出来的能量实在是小得太可怜了，这些能量还来不及聚集到一起产生火焰就弥散到周围的空气中去了，因而宏观上看起来便是平静无比。这就是说，气体要燃烧起来，在空气中不能太稀，浓度必须要超过一定的下限，即爆炸下限。

P42-45

在有趣的阅读中提升素质

学习科学，可以是一件痛苦的事，也可以是一件愉快的事；可以为了对付考试，也可以为了提升素质。在这“两极分化”中选择哪一种，取决于学习者的立场和目标、学习的心态、学习方法；取决于现有体制和环境的有形与无形的制约；也取决于教材和学习材料。当然，这些影响学习状态、学习效果和学习目标的各种因素彼此也会相互影响，不过，如果选择一个相对现实的做法，编写理想的教材和学习材料会是积极且可行的起点。这套“初中科学拓展阅读丛书”，就是这样的努力之一，它的目标，就是让学习成为上述“二分”中积极的一方。

在对科学的学习中，课堂教学是重要的一环，当然课前的准备、课后的复习也同样重要。不过，课堂教学时间毕竟有限，凭此要达到所有应该达到的教学目标也是不可能的，这就要有课外学习的补充。然而，课外学习的补充，不应该是一个痛苦的过程，而应该是充满乐趣的，是在课程内容的基本要求之上的知识范围的延伸、相关思考的拓展和素质与能力的进一步提高。在这几个方向上，这套“初中科学拓展阅读丛书”恰恰是符合的，可以让学生在愉悦中进行轻松有趣的阅读并有所收获。这正像《美国国家科学教育标准》对科学教育设定的目标之一：“由于对自然界有所了解和认识而产生充实感和兴奋感。”

随着素质教育越来越受重视，在新课程标准中，也越来越强调能力，注意科学与人文的结合，注重科学与社会的关系，关注科学方法，关心科学的前沿进展。然而，在这种更具开放性的学习中，课本不可能面面俱到，任何一位教师也不大可能完全熟悉和充分了解扩展的所有知识。集合各有专长的专家们的优势，为课程学习的课外阅读提供相对更充分、更广泛、更有专业性和针对性，也更能以相对通俗、有趣而又准确的方式来表达的拓展性学习资源，就是此套丛书的目标之一。

不过，现实地讲，我们也得承认，现在社会上应试教育的压力仍然很大，虽然我们追求的理想是素质教育，但在有限的时间内，要完全达到理想而彻底摆脱应试教育还是相当困难的事。想要在这种理想与现实的矛盾中达到一种相对恰当的妥协，既不放弃理想，又不无视直接涉及学生发展的现实约束，这无论对于教师、教材和课外阅读材料的编写者，还是对于学习者，都是很大的挑战。这套丛书的另一个特点，就是不游离于课程标准和教材要求的知识点之外，而是从其中的若干知识点出发，进行了适度的扩展延伸。以这样的并不极端的方式，它既有提高阅读者科学素养的功能，也能在一定程度上对当下考核学生的应试需求有所满足。不过，重要的是，它绝不只是以应试为目标，希望它的读者们也能意识到这一点。

就学习科学，以及学习别的学科而言，都有一个近期目标与远期目标相统一的问题。对于学生的发展，满足当下仍以应试为主的考核方式固然是一种现实的需求，但这仅是一种短期的发展需要，从更长久的发展来看，学习者的素质是更大的“后劲”。学习合适的材料，并掌握恰当的学习方法，这两者都是不可缺少的。我们希望这套丛书的读者能够意识到这一点，能够在阅读时，不只是注意到具体知识内容的扩展，更能同时注意阅读所带来的进一步的个人思考。

最后，我们也希望读者意识到，关于科学本身和与科学相关的知识是无限的，这套丛书自然不可能囊括一切内容，它只是在课堂之外的有关科学的阅读的一个起点。

我们希望它是一个真正能够带来读者对学习科学的热爱的一个新起点。

刘兵

2012年9月30日于清华大学荷清苑