“化學版詩詞大會”來啦!

“化學版詩詞大會”來啦!

近日,中央廣播電視總檯大型原創文化季播節目《2022中國詩詞大會》圓滿收官。自3月5日節目在CCTV-1綜合頻道播出以來,收視保持高位執行,並持續引發各界關注。

“化學版詩詞大會”來啦!

節目中,一位位才華橫溢的選手也以其深厚的文化功底及背後的感人故事不斷地刷亮我們的眼睛,觸動我們的心靈。

“化學版詩詞大會”來啦!

都說“隔行如隔山”,但其實就在那些優美典雅的詩句中,同樣蘊涵著化學的豐富內容,對映著化學的詩意光輝——

化 學 詩 詞 大 會

“化學版詩詞大會”來啦!

每到春節,大家總會吟誦起這首膾炙人口的名詩——

元 日

【北宋·王安石】

爆竹聲中一歲除,春風送暖入屠蘇。

千門萬戶曈曈日,總把新桃換舊符。

“化學版詩詞大會”來啦!

這首詩是北宋著名政治家王安石所作的七言絕句。詩歌描寫了新春之際燃放爆竹,飲屠蘇酒,換新桃符等民俗場景,富有濃郁的生活氣息。充分展現了喜慶熱鬧的年節氣氛,抒發了作者除舊佈新、革新朝政的思想感情。

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在這首詩中,不僅寄託著作者的政治理想。也蘊含了化學的神奇原理:爆竹之所以能發出的清脆響亮的爆炸聲,正是由於黑火藥的作用。

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火藥是我國四大發明之一,其主要成分是硝石(硝酸鉀)、硫磺及木炭,當三者按一定比例混合加熱就會發生劇烈反應。在化學方程式中通常表述為:

S +2KNO3 +3C=3CO2 +K2S +N2(點燃)

硝酸鉀分解放出的氧氣,使木炭和硫磺劇烈燃燒,瞬間產生大量的熱和氮氣、二氧化碳等氣體。由於體積急劇膨脹,壓力猛烈增大,於是產生了爆炸,併發出震耳欲聾的爆竹聲。

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在下面這首詩中,對於煙花爆竹燃放時的絢爛景象,有著更為詳盡細緻的描摹——

煙 火 詩

【宋·趙孟頫】

人間巧藝奪天工,煉藥燃燈清晝同。

柳絮飛殘鋪地白,桃花落盡滿街紅。

紛紛燦爛如星隕,赫赫喧豗似火攻。

後夜再翻花上錦,不愁零落向東風。

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本詩作者是宋末元初大書法家、詩人趙孟頫。詩中描寫了煙花燃放時如桃紅柳絮飄揚,似流星劃落夜空的絢麗景象。而這五光十色的美景其實就是我們化學中所說的“焰色反應”。

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焰色反應,也稱作焰色測試及焰色試驗,是某些金屬及其化合物在火焰上灼燒時呈現出特殊顏色的化學現象。如鈉鹽發黃光,鋰鹽顯紅光,鋇鹽是綠光,而鎂、鋅等金屬粉末則會發出耀眼閃亮的白光等。

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古人正是利用這樣的原理,在製作煙花時往火藥中按一定配比加入各種金屬鹽和金屬粉末,從而營造出了這“柳絮飛殘鋪地白,桃花落盡滿街紅”的絢麗畫面。

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石 灰 吟

【明·于謙】

千錘萬鑿出深山,烈火焚燒若等閒。

粉身碎骨渾不怕,要留青白在人間。

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這首婦孺皆知的《石灰吟》,相傳是明代著名民族英雄于謙幼年所寫。全詩筆法凝練、語言質樸,託物言志、以物喻人,透過對石灰的吟頌,表達了自己英勇無畏,堅貞不屈的高潔志向。

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此詩不但是于謙人格襟懷的真實寫照,還生動描述了一連串的化學反應:經過“千錘萬鑿”,人們從深山中開採出了石灰石(主要成分是碳酸鈣CaCO3)。而後,“粉身碎骨”的石灰石經過“烈火焚燒”,在高溫下被燒製成白色的生石灰(氧化鈣):

CaCO3 =CaO+ CO2;

生石灰(氧化鈣)與水反應生成白色的熟石灰(氫氧化鈣):

CaO + H2O = Ca(OH)2,

儘管其水溶液變得渾濁,但卻“渾”不怕,因為氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳反應又會生成白色的碳酸鈣,重新變得堅硬“清白”,留在人間:

Ca(OH)2 + CO2= CaCO3 + H2O

除了《石灰吟》,于謙還曾寫過一首吟詠煤炭的詩作——

詠 煤 炭

【明·于謙】

鑿開混沌得烏金,藏蓄陽和意最深。

爝火燃回春浩浩,洪爐照破夜沉沉。

鼐彝原賴生成力,鐵石猶存死後心。

但願蒼生俱飽暖,不辭辛苦出山林。

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本詩同樣是託物言志,借描寫煤炭的開掘過程及其蘊藏的熱能,表達了詩人為國為民甘願赴湯蹈火的自我犧牲精神。

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煤炭是一種分佈最廣、最為豐富的化石能源,我國是世界上最早利用煤的國家。構成煤炭有機質的元素主要有碳、氫、氧、氮和硫等,其中,碳、氫、氧佔95%以上,碳和氫是煤炭燃燒過程中產生熱量的元素,氧是助燃元素。燃燒充分時,反應為:

C+O2=CO2

燃燒不充分時,還會有:

2C+O2=2CO

2CO+O2=2CO2

特殊情況下,則會有反應:

CO2+C=2CO

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浪 淘 沙

【唐·劉禹錫】

其六

日照澄州江霧開,淘金女伴滿江隈。

美人首飾侯王印,盡是沙中浪底來。

其八

莫道讒言如浪深,莫言遷客似沙沉。

千淘萬漉雖辛苦,吹盡狂沙始到金。

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《浪淘沙-九首》是唐代詩人劉禹錫的組詩作品,也是唐朝教坊曲名。其中第六、八首描寫了古人淘金時的情景。並藉此或揭露勞作與享受的不平,或抒發自己歷經磨難、不改初衷的志向。

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詩人之所以自喻為金子,正是由於其化學性質決定的。金是最稀有、最珍貴和最被人看重的金屬之一。它的化學性質非常穩定,具有很強的抗腐蝕性, 在高溫下也不容易與氧氣反應。正所謂“真金不怕火煉”,這恰如詩人的情操,只要“吹盡狂沙”,是金子總會發光。

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客 從

【唐·杜甫】

客從南溟來,遺我泉客珠。

珠中有隱字,欲辨不成書。

緘之篋笥久,以俟公家須。

開視化為血,哀今征斂無。

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“詩聖”杜甫在這首詩中寫道:有客人從南方來送給我一顆珍珠。珍珠裡隱約有字,想辨認卻又不成字。我把它久久地藏在竹箱裡,等待官家來徵收。可過了一段時間後開啟箱子一看,珍珠卻化成了血水,只能哀嘆再也沒有什麼可以應付官家的征斂了。

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以往解釋此詩,多認為作者是借用傳說,描述了珍珠的憑空消失,以控訴統治者的殘酷剝削,表達對勞動人民的深切同情。但其實,珍珠消失的這一現象並非傳說,而是實實在在的化學反應。

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珍珠主要成分是碳酸鈣,以及少量的有機質。碳酸鈣難溶於水,但在潮溼環境中會和空氣中的二氧化碳和水發生反應。杜甫居室漏雨潮溼,竹箱無防潮效能,珍珠中的碳酸鈣遇到空氣中的二氧化碳和水,就變成了碳酸氫鈣水溶液,其反應方程式為:

CaCO3 + CO2 + H2O =Ca(HCO3)2。

溶液中混有紅色物質,故而會形成類似血水的紅色液體。杜甫那個年代不具備這些化學知識,所以才會疑惑不解。

秋 浦 歌

【唐·李白】

爐火照天地,紅星亂紫煙。

赧郎明月夜,歌曲動寒川。

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《秋浦歌》是“詩仙”李白的組詩作品。這是其中第十四篇,是一首正面描寫和歌頌冶煉工人的詩歌。詩人用雄渾的筆調,描繪出了一幅氣氛熱烈、瑰瑋壯觀的秋夜冶煉圖:爐火熊熊燃燒,紅星四濺,紫煙蒸騰,廣袤的天地被紅彤彤的爐火照得通明。而在這熱火朝天的冶煉圖景背後,包含著一系列化學反應。

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古代鍊鐵一般是以赤鐵礦石、焦炭等為主要原料冶煉,赤鐵礦的化學成分為Fe2O3,其反應過程首先是由焦炭與空氣中的氧氣生成二氧化碳(提供熱源),然後生成的二氧化碳繼續與焦炭反應生成氣體還原劑一氧化碳,接下來一氧化碳還原氧化鐵生成鐵和二氧化碳,從而冶煉得到生鐵。其化學反應方程式依次為:

C+O2= CO2 (點燃)

C+CO2= 2CO (高溫)

3CO+Fe2O3= 2Fe+3CO2(高溫)

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無 題

【唐·李商隱】

相見時難別亦難,東風無力百花殘。

春蠶到死絲方盡,蠟炬成灰淚始幹。

曉鏡但愁雲鬢改,夜吟應覺月光寒。

蓬山此去無多路,青鳥殷勤為探看。

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這首《無題》詩是唐代大詩人李商隱最為人稱道的代表作之一。詩歌以女性的口吻抒寫愛情心理,在哀愁、苦痛之中,寓有熱切的渴望和執著的精神,感情境界深微綿邈,感人至深。特別是其中“春蠶到死絲方盡、蠟炬成灰淚始幹”兩句,更是千古傳誦的名句。

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“蠟炬成灰淚始幹”,寫出了那種甘願燃燒自己,無私奉獻的情懷,同樣也是一種化學現象的體現。古代的蠟燭多由蜂蠟製成,其主要成分是高階脂肪酸和一元醇所合成的酯類、脂肪酸和糖類。而現在蠟燭的主要原料則是石蠟,石蠟是幾種固體烷烴CnH2n+2,其中n=17~35的混合物,主要是正二十二烷(C22H46)和正二十八烷(C28H58)以及硬脂酸,它們燃燒都產生二氧化碳和水。其化學反應方程式為:

2C22H46+67O2= 44CO2+46H2O (點燃)

2C28H58+85O2= 56CO2+58H2O (點燃)

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生活中處處包含著化學,

生活中時時充滿著詩意。

我們吟誦詩詞的華美,

我們感受化學的神奇。

無論感性的詞章佳句,

抑或理性的科學分析,

都帶給我們無盡的感動、無限的思緒。

那是詩歌所綻放的絢麗光芒,

那是化學所蘊涵的永恆魅力!

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最後,筆者也不禁班門弄斧,即興賦詩一首——

雨春風潤心田,

海泛舟美景連。

間處處詩情在,

機盎然蘊華年!

(“化學人生”原創,部分素材取自網路。其他公眾號轉載請先聯絡授權,但歡迎朋友們轉發分享哦^_^)

TAG: CO2化學反應這首二氧化碳