化学与生活备课素材.doc

宇航员饮用的化学水自从１９５７年１０月４日（苏联成功地发射第一颗人造卫星）进入太空时代以来，现在已有１９０多人乘坐宇宙飞船，在太空轨道站，或在航天飞机上，共逗留了７万多个小时其中，在天上连续生活时间最长的是苏联宇航员罗曼年科，他从１９８７年２月６日至门月２９日，在"和平'号太空站生活了１０个多月（３２６天入美国宇航员迈克尔·柯林斯等１２人乘"阿波罗"飞船登上了月球并安全返回人们一定会问：这些巡天揽月的英雄们不需要喝水吗？他们喝的是"天上水"，还是从地面上带去的水？都不是，他们喝的是特殊的水--"化学水"科学家们怎么想到制造"化学水"？这与美苏两大国在５０年代末实行空间竞赛相关当时，苏联发射卫星的消息传到美国，美国舆论大哗，因为他们在"原子时代"（反应堆、原子弹和氢弹等）一直领先，可万万没有想到在开辟"空间时代"方面却落在苏联后头美国总统肯尼迪对此也深感遗憾，于１９６１年５月２５日在国会上断然决定制造阿波罗登月飞船，争取在１０年内抢先登上月球这就遇到一个问题：飞船内部所用的电能从何而来？宇航员所需要的水怎样解决呢？当时有人建议带蓄电池或高效的银锌干电池；在飞船上放个水箱，从地球上带水上去。

不过这样一来，飞船的重量太大了，显然这不是上策至此，化学家们自然想起了氢氧燃料电池关于氢氧燃料电池的原理，早在１００多年前就有人提出来了，不过，因为"生不逢时"，没有派上什么用场如今却时来运转，有幸"补天"了这种航天用的氢氧燃料电池主要由燃料电极（阳极）、氧化剂电极（阴极）、电解质等组成燃料是氢气，氧气是氧化剂两个电极之间是浸透氢氧化钾溶液的石棉隔膜，隔膜靠阳极的一侧有一层含有金属铂的催化剂电子从阳板上的氢中逸出流向氧；阴极上的氧得到电子后生成氢氧根，并使阴极带正电然后，氢氧报通过电解质扩散到阳极，在催化剂的作用下与氢结合生成水，并且放出电子，使阳极带负电当在两个电极之间接上负载时，电子从负极流向正极，从而产生电流这样，只要对电池系统维持一定的温度、一定的电解质浓度、持续地供给燃料和氧化剂，并且不让反应产物--水在电池内部储留，那么就可从电池中源源持续地输出电能同时，从电池中排出来的水经过净化以后就可供宇航员饮用 为了满足宇宙飞船的实际需要，需将几十个这样的单电池串连起来组成一个电池组然后，再将几个电池组并联起来为飞船供电自从１９６９年美国的"阿波罗１１号"飞船采用这种既可发电又可供水的新型化学电池之后，美国的"天空实验室"、"哥伦比亚号"航天飞机，苏联的"礼炮６号"轨道站等均采用这种先进技术。

因为这种电池有它突出的优点：能量转换效率高达６０％－８０％，居现在所有热机之首；寿命长，只要持续地添加活性物质（氢气、氧气等），就可源源不绝地获得电能所以，美、苏等国除了用于航天事业之外，还着手用于民用发电美国已在曼哈顿地区建成一座４８００千瓦的燃料电池发电站１９７８年美国在展开能源替代方案研究中，燃料电池被列为１０个先进发电设备之一专家们估计，到下一世纪，燃料电池将成为一颗新的“电星” “苏丹红一号”型色素是一种红色染料，一种人造化学制剂，世界多数国家都禁止将其用于食品生产这种色素常用于工业方面，比如溶解剂、机油、蜡和汽油增色以及鞋、地板等的增光科学家通过实验发现，“苏丹红一号”会导致鼠类患癌，它在人类肝细胞研究中也显现出可能致癌的特性据相关媒体报道，苏丹红有1、2、3、4号四种，经毒理学研究表明，苏丹红具有致突变性和致癌性，苏丹红(1号)在人类肝细胞研究中显现可能致癌的特性但当前仅仅在老鼠实验中发现有致癌性，对人体的致癌性还没有明确 “苏丹红”属于染色剂 “苏丹红”不是食品添加剂，而是一种化学染色剂，它的化学成份是一种叫萘的化合物，也是一种人造化学制剂苏丹红属于偶氮类化工染色剂，主要用于溶剂、蜡、汽油的增色和鞋、地板等的增光。

我国对于食品添加剂有着严格的审批制度，我国从未批准将“苏丹红”染剂用于食品生产，此次的“苏丹红”事件类似于“吊白块”、“瘦肉精”，都是食品生产企业违规在食品中加入非法添加物 “胭脂红”、“落日黄”等与“苏丹红”的性质有着本质区别，前两者都是列入国家目录的食品添加剂，可在部分食品中使用，但国家有严格的限量规定，严禁超量使用在标准范围之内使用食品添加剂，没有安全问题疏松剂中的化学知识疏松剂是以小麦粉为主要原料的糕点、饼干等焙烤仪器及膨化食品生产用的添加剂，亦称膨松剂、膨胀剂和面团调节剂在和面工序中加入疏松剂，在焙烤或油炸过程中它受热而分解，产生气体使面胚起发，体积胀大，内部形成均匀致密海棉状多孔组织，使食品具有酥脆、疏松或柔软等特征疏松剂变用于水产品、豆制品、羊奶和代乳品 疏松剂可分为碱性疏松剂、酸性疏松剂、复合疏松剂和生物疏松剂我国食品添加剂使用卫生标准中列入的疏松剂列于表1 一、碱性疏松剂1碳酸氢钠碳酸氢钠，化学式为NaHCO3相对分子质量84.01（1）性状 碳酸氢钠为白色晶体粉末，无臭，味咸，相对密度2.20，熔点270℃加热自50℃起开始失去CO2；热至100℃成为倍半碳酸钠（Na2CO3·NaHCO3·2H2O）；热至270~300℃经2小时，转变为碳酸钠。

在干燥空气中稳定,在潮湿空气中缓慢分解,失去CO2易溶于水,8.8g/mL（15℃）;11.2g/100mL; （30℃);13.86g/100mL(45℃）水溶液呈弱碱性，pH为8.3，遇弱酸则强烈分解水溶液放置稍久，或振摇，或加热，碱性则增强不溶于乙醇2）疏松性能　 碳酸氢钠受热分解放出二氧化碳，使食品产生多孔海棉状疏松组织，但由于产气过快，容易使食品出现大空洞此外，碳酸氢钠分解后形成的碳酸钠，使食品的碱性增强，不但影响口味，还会破坏某些维生素；甚而导致食品发黄或杂有黄斑，使食品质量降低3）毒性　 钠离子是人体内正常成分，一般长期摄入碳酸氢钠对身体无害碳酸氢钠与碳酸在体内形成NaHCO3/H2CO3缓冲体系，对多量酸或碱性物进入体内起缓冲作用，使pH无显著变化一次服用大量碳酸氢钠，可引起胃膨胀，甚至胃破裂4）制法　 由碳酸钠浓溶液或结晶碳酸钠吸收二氧化碳而得5）应用　 按我国食品添加剂使用卫生标准规定，碳酸氢钠的使用范围和最大使用量见表1在饼干、糕点生产中，常与碳酸氢铵复配使用，配合比视原料性质、成品形态和操作条件而异，添加总量为小麦粉的0.5%~1.5%使用时为了便于均匀分散和防止出现黄色斑点，应将其溶于冷水中，随后立即添加。

也用作苏打汽水和盐汽水的二氧化碳发生剂，在苏打汽水中使用量为0.1%，在盐汽水中使用量为0.61%还可用作果蔬的护色剂，如洗涤果蔬时添加约0.1%~0.2%的碳酸氢钠，可使绿色稳定在果蔬加工中也用作处理剂，如用于食品烫漂、去涩味等碳酸氢钠能使pH升高，可提高蛋白质的持水性，促使食品组织细胞软化，促进涩味成分溶出此外对羊奶有去膻作用，用量为0.001%~0.002%2碳酸氢铵碳酸氢铵，分子式NH4HCO3，相对分子质量79.061）性状　 碳酸氢铵为白色晶体粉末，有氨臭，相对密度1.586，熔点36~60℃性质不稳定，在36℃以上分解为二氧化碳、氨和水，60℃可完全分解，而在室外温下相当稳定在空气中易风化，有吸湿性，潮解后分解加快易溶于水，17.4g/100mL（20℃），水溶性呈碱性，0.08%水的溶液的pH为7.8溶于甘油，不溶于乙醇2）疏松性能　 碳酸氢铵受热后分解产生二氧化碳和氨气，使食品形成海棉状疏松结构体碳酸氢铵分解时产生的氨气溶于食品的水中生成一水合氨，可使食品的碱性的增加，还会影响食品的风味，即有氨的臭味此外，一水合氨还有皂化油脂的缺陷3）毒性　 碳酸氢铵的分解产物为二氧化碳和氨均为人体代谢物，适量摄入对人体健康无害。

美国食品和药物管理局（1985）将碳酸氢铵列为一般公认安全物质4）制法　 以氨水吸收二氧化碳生成碳酸氨铵，冷却析出结晶，经离心分离，干燥脱水而得若有必要精制，则将其溶于水，添加乙醇，使之重结晶5）应用　 按我国食品添加剂使用卫生标准，碳酸氢铵的使用范围和最大使用量见表1作为疏松剂，通常与碳酸氢钠复配使用，也可单独使用与碳酸氢钠复配时用于食品中配方如下：酥性饼干：碳酸氢铵0.2%~0.3%，碳酸氢钠0.5%~0.6%韧性饼干：碳酸氢铵0.35%~5.4%，碳酸氢钠0.7%~0.8%甜酥饼干：碳酸氢铵0.15%~0.2%，碳酸氢钠0.3%~0.4%酥性糕点：碳酸氢铵0.2%~0.6%，碳酸氢钠0.16%~0.45亦可与发酵粉复配使用用于绿色蔬菜、竹笋等烫漂时，用量为0.1%~0.3%轻质碳酸钙轻质碳酸钙即沉淀碳酸钙，化学式CaCO3，相对分子质量100.091）性状　 轻质碳酸钙为白色微细轻质粉末，无臭，无味，相对密度2.5~2.7在空气中稳定，不发生化学变化，易吸收臭气，有轻微吸湿性强热至825~89.6℃时发生分解，释出二氧化碳，变为氧化钙几乎不溶于水和乙醇，如有铵盐或二氧化碳存在可提高溶解度。

在含有二氧化碳的水溶液中，生成溶解性重碳酸钙溶于稀酸，产生二氧化碳2）疏松性能　 碳酸氢钠、明矾等与轻质碳酸钙复配得到的疏松剂，遇热则缓慢地释出二氧化碳，使食品产生均质、细腻的膨松结构体，可提高糕点、面包、饼干的品质此外还有强化钙的作用3）毒性　 钙为人体的正常成分，需经常由食物补充内服无毒性反应美国食品和药物管理局（1985）将轻质碳酸钙列为一般公认安全物质4）制法　 在石灰乳中通入二氧化碳而得也可由碳酸钠与氯化钙作用来制备5）应用　 按我国食品添加剂使用卫生标准，轻质碳酸钙用于配制发酵粉和罐头中，用量按正常生产需要而定在日本，轻质碳酸钙用作疏松剂，一般食品中用量为1%轻质碳酸钙在食品制造还可用作营养强化剂、碱性剂、抗结块剂、凝固剂，面胚调节剂和用于酵母食品碱性膨松剂的使用及其优缺点碳酸氢钠和碳酸氢铵都是碱性化合物，受热后它们产生气体的反应式如下：2NaHCO3→CO2↑+H2O+Na2CO3　　　　　 ①NH4HCO3→CO2↑+NH3↑+H2O　　　　　　　　　 ②碳酸氢钠分解后残留碳酸钠，使成品呈碱性，影响口味，使用不当时还会使成品表面呈黄色斑点碳酸氢铵分解后产生气体的量比碳酸氢钠为多，起发能力大，但容易造成成品过松，使成品内部或表面出现大的空洞。

此外加热时产生带强烈刺激性的氨气，虽然很容易挥发，但成品中还可能残留一些，从而带来不良的风味，所以使用时要适当控制其用量一般将碳酸氢钠与碳酸氢铵混合使用，可以减弱各自的缺陷，获得较好的效果这些碱性膨松剂除具有上述缺点外，其气体产生量比优质的复合膨松剂为少；此外食品中的有些维生素，在碱性条件下加热也容易被破坏碱性膨松剂具有价格低廉、保存性较好、使用时稳定性较高等优点；所以它仍是现在饼干、糕点生产中广泛使用的膨松剂二、酸性疏松剂1钾明矾钾明矾亦称明矾，学名硫酸铝钾，化学式AlK(SO4)2·12H2O，相对分子质量为474.391）性状　 钾明矾为无色透明结晶，或白色晶体粉末，无臭，味微甜带涩，在空气中由于风化而变得不透明，熔点92.5℃，加热至200℃以上失去全部结晶水而成为白色粉末，称为烧明矾相对密度1.757，可溶于水，5.42g/100mL（0℃）；9.25g/100mL（15℃）；12.2g/100mL（25℃）；54.5g/100mL（60℃）；28.3g/100mL（100℃）18%水溶液的pH为3.3，1%水溶液的pH为1.0钾明矾在水中水解成氢氧化铝胶体沉淀；不溶于乙醇；缓慢地溶于甘油。

2）疏松性能　 硫酸铝钾为酸性盐，主要用于中和碱性疏。