消失的布圍裙

瑞士巴塞爾大學(xué)化學(xué)教授舍恩拜因是一位對科學(xué)研究入迷的人，甚至家里的廚房也成了他的實(shí)驗(yàn)室。在研究火藥時(shí)，他經(jīng)常專心致志地在自己家中廚房里做實(shí)驗(yàn)，常常把廚房弄得烏煙瘴氣，使妻子非常惱火。于是，他只好趁妻子不在時(shí)動(dòng)手。一天，妻子正好外出，他急忙鉆進(jìn)廚房里做實(shí)驗(yàn)。由于怕被妻子撞見惹出麻煩，心情自然有些緊張。真是越怕出事就越出事，一不小心碰翻了裝著濃硫酸和濃硝酸混合物的蒸餾玻璃瓶，腐蝕性液體頓時(shí)灑了出來，廚房里立刻騰起一團(tuán)充滿臭味的煙霧。他急忙扶起瓶子，抓起妻子的棉布圍裙，把現(xiàn)場擦干凈。然后把圍裙掛在爐子的上方去烘烤，想在妻子回來之前恢復(fù)原狀。正當(dāng)他在得意地欣賞著自己“滅跡”的杰作時(shí)，突然，只聽見“呼”的一聲。他四處尋找，哪里還有圍裙的影子。這真是太奇怪了！好好的圍裙到哪兒去了呢？

舍恩拜因定下心來一思量，似乎感到一項(xiàng)了不起的發(fā)明正等著他呢。為了驗(yàn)證自己的想法，他又重新配制了硝酸和硫酸的混合溶液，并將一團(tuán)棉花放進(jìn)溶液里浸泡。接著，他小心翼翼地將這一小團(tuán)棉花放到火上烤。只聽見又是“呼”的一聲響，棉花團(tuán)又不見了蹤影，只留下一陣煙霧和一股刺鼻的氣味。

舍恩拜因意識(shí)到，這種浸泡過酸性藥液的藥棉遇到火后，會(huì)在一瞬間發(fā)生燃燒，證明它具有非常大的爆炸能力，這不正是自己所尋找的嗎！于是，他把這種經(jīng)過硫酸和硝酸處理過的棉花命名為“火藥棉”。這是發(fā)生在1846年的故事了。

今天，我們知道棉的主要化學(xué)成分是纖維素，它是多糖類物質(zhì)的一種。纖維素與硫酸和硝酸混合后，硫酸起了催化作用，促進(jìn)硝酸與纖維素發(fā)生反應(yīng)。纖維素中的羥基上的氫原子被硝基取代，生成了纖維素硝酸酯，簡稱硝酸纖維，即火棉。其爆炸性能來源于新分子里的硝基的強(qiáng)氧化性。

在發(fā)明火棉之前，爆炸威力最大的是黑火藥，它是中國古代的四大發(fā)明之一，在14世紀(jì)經(jīng)阿拉伯傳到了歐洲。黑火藥是由硝酸鉀、硫磺和炭等組成的混合火藥，因此火藥爆炸時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的煙。當(dāng)戰(zhàn)場上槍炮齊發(fā)時(shí)，火藥爆炸的濃煙熏黑了戰(zhàn)士，炮膛里還殘有灰燼，戰(zhàn)場上更是烏云籠罩。但火棉卻可以干凈地燃燒，不留痕跡，而爆炸威力卻比火藥大3倍。所以，當(dāng)舍恩拜因?qū)⒀芯拷Y(jié)果公布后，引起了各國的廣泛關(guān)注。后來，舍恩拜因?qū)⒋恕芭浞健辟u給了幾個(gè)國家，于是火棉生產(chǎn)廠家紛紛建起。不到一年時(shí)間，奧地利、英國、法國、德國和俄國等國家也相繼生產(chǎn)出了新型炸藥——火棉。

但是火棉極易爆炸的特點(diǎn)，也導(dǎo)致生產(chǎn)極不安全，不易控制。時(shí)常發(fā)生爆炸事故，工廠毀滅，工人死傷，不少工廠造起又炸掉。到1862年，幾乎所有的火棉廠相繼關(guān)閉，這促使人們不得不尋找生產(chǎn)火棉的比較安全的方法。

在舍恩拜因之前，人類利用纖維素造紙與織布已有幾千年的歷史了，舍恩拜因的開創(chuàng)性工作打開了改性天然高分子、產(chǎn)生新物質(zhì)的通道。因此，縱然火棉廠停工停產(chǎn)，舍恩拜因引發(fā)的纖維素改性研究卻從未間斷。如今，科學(xué)家已經(jīng)掌握了安全生產(chǎn)硝酸纖維的方法。除了用于制造無煙炸藥、槍彈發(fā)射藥的火棉之外，人們還可以生產(chǎn)出含氮量低的纖維素硝酸酯，即膠棉。它可以用來制造油漆和賽璐珞。而賽璐珞大量地用來制作電影膠片和照相底片，以及乒乓球、梳子、刷子、衣扣等。

除了用硝酸可以獲得硝酸纖維外，其他酸、堿是否也能改性天然高分子？這正是舍恩拜因工作引發(fā)的又一問題。1865年，雪村貝格用醋酸酐處理纖維素，后經(jīng)法蘭奇蒙、邁爾斯等人的改進(jìn)，歷時(shí)數(shù)載，終于制得了能溶于丙酮的醋酸纖維。20世紀(jì)初，醋酸纖維投人商業(yè)性生產(chǎn)，用于涂布飛機(jī)機(jī)翼、生產(chǎn)照相膠卷。用醋酸纖維制得的膠卷比硝酸纖維膠卷更柔軟，而且不易著火。

另外，堿纖維的研究也得到了長足發(fā)展。植物秸稈、棉絨等富含纖維素的物質(zhì)，用NaOH和CS2等處理后，獲得一種新物質(zhì)稱為黏膠纖維。黏膠纖維中的長纖維俗稱人造絲，而短纖維俗稱人造棉，都可以供紡織之用。

原來，由“消失的布圍裙”引起的研究及其成果，正在眾多方面影響著我們的生活！當(dāng)你揮拍擊打乒乓球的時(shí)候，當(dāng)你欣賞精彩的電影的時(shí)候，當(dāng)你穿著瀟灑的人造絲服飾的時(shí)候，你知道那是由一件消失的布圍裙引起的發(fā)明嗎？

編輯/姚晟