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从用水融化冻鱼，鱼表面出冰说起: 热度 3 fdc1947 2020-2-27 08:32; 从用水融化冻鱼，鱼表面出冰说起我们很多人吃鱼喜欢吃鲜鱼，认为鲜鱼味道鲜美。鲜鱼味道鲜美，这是事实。我们吃到的鲜鱼，往往多为淡水鱼。青草鲢鳙，四大淡水鱼，占了我们食用鱼类的很大一个数量。从传统上说，我们吃淡水鱼多，吃海鱼少，是与过去我们的海洋捕捞业比较落后有关的。改革开放以来，我国的海洋捕捞业飞速发展，海洋捕捞业的产值占到了渔业总产值的近20%。海洋捕捞所得鱼类，品质一般都较好，深得人们的欢迎。由于是海洋捕捞而得，鱼品往往经过了初加工，去除了不可食用的部分并且冷冻起来。我们在各个超市购得的这些鱼类都是放在冷柜里销售。我们把这些鱼购买回家后，总是要化冻后才能够烹调。把冷冻的鱼放入干净的水里浸泡，一段时间以后，鱼体就化冻了。但是，人们会发现，在鱼体表面一般都会带连着一些冰，有时候冰还是很厚的。这些冰是从哪里来的？这些冰主要是由浸泡鱼的水凝结而成的。冷冻的鱼，温度很低。放在水里，致使鱼体周围的水温度下降，结冰，这是很明显的道理。有人会说，既然鱼之所以化冻，是因为周围的水把热量传给了鱼体，为什么鱼都化冻了，水却仍然是冰。难道热量还能够从温度低的物体传向温度高的物体？热量当然是从温度较高的物体传递给温度较低的物体的，而不会无缘无故地反过开，这是毫无疑问的。问题是，这里我们往往存在一个错觉，即冰总是比化开的物体温度低。实际上，鱼体虽然已经柔软，已经化开了，但是它的温度仍然可以低于零度，即低于水的冰点。人们都知道，正常情况下，水在摄氏零度时，可能结成冰。但是，鱼在摄氏零度时，却不能被冰冻，即不会变硬。我们都知道，鱼肉是由细胞组成的，细胞内的主要成分还是水，许许多多大大小小的分子、离子溶解在水里，形成了很复杂的溶液，还有许多微粒悬浮在这种复杂的溶液中。溶液的凝固点，要比水低得多。因此，冻硬了的鱼体，其温度也一定比摄氏零度低得多。即使融化开了，鱼体变软了，其温度可能还在摄氏零度以下呢。所以，我们看到和摸到的鱼体已经化开了，已经变软了，但是它的温度会比冰的温度还要低。并不是热量从低温物体传向高温物体了。有人又要问，为什么水溶液的凝固点要比水的冰点低呢？我们知道，容易变成液体的物质，一般都由分子组成。分子间的作用力越大，分子就不容易随便运动。如果某物体中的分子要流动，这些分子必须要有较大的动能，也就是说，物体需要有较高的温度（温度是分子平均动能大小的量度）。组成物质的分子间的平均作用力越大，分子在其他分子之间流动所需要的动能就越大，这种物质的熔点就越高（熔点就是凝固点，这不过是一件事情的两种说法）。水分子是由一个氧原子和两个氢原子组成一个V字形分子。由于氧原子吸引电子的能力比氢原子大得多，水分子的极性很大。带有负电的氧原子，能够与另一个水分子中的氢原子，形成氢键。氢键比一般的分子间作用力要大得多，因此水分子之间的平均作用力，比一般的小分子大得多。这造成了水的熔点（即冰点）比一般的小分子高得多。我们可以比较一下几个小分子的熔点（单位都是摄氏度）：氨CH3 -77.7，甲烷CH4 -182.5，硫化氢H2S -85.5，甲醇 CH3OH -97，乙醇C2H5OH -114。当水中溶入了许多其他分子之后，水分子之间形成氢键的可能性就降低了。分子间的平均作用力也就减小了。分子不需要那么高的平均动能就能够在别的分子之间移动，因此，其熔点也就降低了。所以，水溶液的凝固点总是低于水的冰点。正如大家所知道的，食盐水的凝固点就比纯净的水低得多，利用这个道理，我们可以在因下雪而冰冻的道路上，撒盐而使冰雪融化，从而使车辆运行畅通。当然，由于普通的食盐对道路的腐蚀作用较大，并会使周围的土壤盐化，现在有比食盐效果更好而副作用较小的融雪剂。我们回过来继续说鱼的解冻。如果我们把冻鱼放在食盐水中解冻，同样也由于食盐水的温度比冻鱼高，热量会从食盐水传到冻鱼，从而使鱼体解冻。只要食盐水足够浓，它就不会像纯水那样在鱼体周围冻成冰。需要指出的是，由于冻鱼在水中化冻时在鱼体周围结成了冰，阻止了水的流动，从而使得热量的传递减慢，所以，在水中融化冻鱼是较为缓慢的。而用盐水浸泡冻鱼，不会在鱼体周围结冰，食盐水始终保持液态，由于温度的差别致使的水的流动一直在进行中，这种流动使得热量的传递较为顺畅，所以，用食盐水化冻鱼体比用普通水较为快速。水溶液的凝固点比水低的原理，当然不只用在道路的融雪上。汽车、拖拉机等机器的水冷凝器在冬天可能会冰冻，在冷凝水中放入以醇类为主的抗冷冻剂，就可以使冷凝器避免冰冻。在低温保存和运输鱼类等水生物过程中，抗冷冻剂能够使得水生物的品质保存的更好。溶液中由于分子（原子、离子）间的作用力减少，引起凝固点下降的原理，实际上可以用来解释很多其他现象。石英砂的化学成分是二氧化硅，这是一种原子晶体。每一个硅原子与四个氧原子键合，形成正四面体结构，硅原子在正四面体的中心，而每一个氧原子又与两个硅原子键合，千千万万个原子以这种方式严格地整齐排列，形成二氧化硅晶体。由于硅氧键非常稳定，结合非常牢固，因此这种晶体非常难以被破坏。二氧化硅的熔点很高，达到1650摄氏度。比较纯净的二氧化硅称为水晶，水晶制品的加工就比较困难。在石英砂中加入纯碱（碳酸钠）石灰石（碳酸钙），混合熔融后就得到了普通的玻璃。玻璃的透明度也很好，但是，其软化和融化的温度却大大降低了。因此这种玻璃变得很容易加工，在不很高的温度下，就可以吹、拉、揉成各种制品。完全等同的金属原子之间形成金属键，排列成严格整齐的晶格，这可以解释金属的许多性质。如果，不同的金属原子混在一起，由于原子大小不同，原子核外电子能级的高低不同，形成金属键的强度会减弱，也就是说，原子之间的作用力会减小，这样，一般金属合金的熔点就会比合金的主体金属的熔点低。例如，金属铜的熔点是1083摄氏度，掺入25%的金属锡，形成青铜，其熔点只有800摄氏度。这样，我们就能够解释为什么在古代铸造的铜器以青铜器为多。又如，由铋50%，铅25%，锡12.5%和镉12.5%四种金属形成的合金即伍德合金。其熔点只有 65.5 摄氏度，可用作某些场合的热熔断器。总而言之，原子或分子之间作用力的问题，是化学学科中的大问题，这里所说的熔点的问题，只是举了随便几个偶然想到的例子。我们生活中的化学知识无处不有。; 个人分类: 科学与生活|7615 次阅读|5 个评论

稀溶液的性质: richor 2018-7-9 14:35; 离子在水中，对水的蒸发速率等的影响是怎样的呢？【稀溶液的 Raoult 定律】定温下，稀溶液中，溶剂的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶液中溶剂的摩尔分数。 \0 该定律可以解释： a) 溶剂的沸点升高。因为沸腾时，蒸气压 = 外压。现在同样的温度，蒸气压小了。 b) 溶剂的凝固点降低。这是一个大发现，解释了生活中常见的沸腾和凝固现象。溶液理论的演进： http://blog.sina.com.cn/s/blog_425ecf820101jyud.html http://blog.sina.com.cn/s/blog_425ecf820102uw4s.html 正如阿伏伽德罗定律指出，同温同压下，相同体积的气体具有相同数目的分子。换成溶液就是：在同温同渗透压下，相同体积的溶液具有相同数量的溶质分子（确切说是溶液中的微粒，可能是分子也可能是离子）。盐溶液的饱和蒸气压减小，这样，蒸发会变慢。拉乌尔的成果对有机化学家来说简直是天降甘露，他们一直苦于没有可靠方法来测定难挥发性有机物的分子量，现在只需将这类有机物溶于适当的溶剂，再测量溶液的凝固点下降值即可计算其分子量了。 1833 年，英国物理学家法拉第发现了电解定律。次年，他发表论文《关于电的实验研究》，提出电解时，溶液中的电流是由带电荷的产物传导的，将电解前未分解的物质称为电解质，电解质在水中被分解为传导电流的带电荷的产物称为离子，带正电荷向阴极运动的离子叫阳离子，带负电荷向阳极运动的离子叫阴离子。可知，电解质是一个历史概念。所有的盐都是电解质。; 个人分类: 物理化学|1 次阅读|0 个评论

溶液配制和使用的基本原则: panker 2016-6-17 10:34; 1按需配制配液量和使用药品的规格能满足需求即可，按照预计最大使用量配制，且使用能满足需求的最低纯度的试剂，避免浪费。 2现用现配试剂放置久了容易变质，滋生细菌、氧化、分解或者产生沉淀，甚至有时候被别人装了别的溶液，还是用之前新配吧。 3储液稀释一般实验方案中都会以摩尔浓度表示，可以分别配制几种常用溶液，用时按比例稀释得到所需浓度，更方便也更准确。常见的溶液如：1M Tris、5 M 氯化钠、1 M 氯化镁、1 M 氯化钾、3M 乙酸钠、1 M 盐酸、10 N 氢氧化钠等，都已在本公众号中收录，可以通过目录查看。 4注意安全应该熟悉安全操作规范，例如稀释的时候不能把水加入浓硫酸中，激素类药物要戴手套操作等。很多化学试剂有毒性，配成溶液后容易忽视，也要标注清楚。试剂的等级根据化学试剂的纯度，可分为四级：一级试剂为优质纯试剂，通常用G·R表示，又称一级品或保证试剂，99.8%；二级试剂为分析纯试剂，通常用A·R表示，99.7%，略次于优级纯；三级试剂为化学纯试剂，通常用C·R表示，≥ 99.5%，纯度与分析纯相差较大；四级试剂为实验或工业试剂，通常用L·R表示，主成分含量高，纯度较差。此外，根据特殊的工作目的，还有一些特殊的纯度标准，例如色谱纯、光谱纯、荧光纯、半导体纯等。使用时应按不同的实验要求，选用不同规格的试剂。常见问题称量试剂的天平应保持清洁、干燥，避免潮湿及腐蚀性气体的侵蚀。在进行称量操作时，被称取的试剂应置于称量纸上或其它器皿内，不可在盘中直接称量。在配制强酸、强碱溶液或接触有毒性药物时，应严格按操作规程进行。如稀释硫酸时，应谨慎的将浓硫酸缓缓倾注水中，切不可把水倒入浓硫酸中。因生理盐溶液中的磷酸根和碳酸根离子易与钙离子发生反应，生成不溶性的白色磷酸钙或碳酸钙沉淀。所以，在配制生理盐溶液时，先将其他离子原液混合并加入蒸馏水，最后再将溶解的氯化钙溶液一边搅拌一边缓缓加入，以防钙盐沉淀生成。葡萄糖不能高压湿热灭菌，应过滤除菌，在临用时加入培养基等溶液，加入葡萄糖的溶液不能久置，以免发生细菌污染出现混浊。较大的固体颗粒溶解前，应该先粉碎固体。，所盛固体的量不要超过研钵总容量的三分之一。溶解固体时，常用搅拌，加热等方法来加快溶解速度。搅拌液体应手持搅拌棒并转动手腕，转动速度不要太快，也不要使搅拌棒碰在器壁上。加热以加速固体溶解的方法与加热液体时相同，即一般有直接加热方法和水浴加热方法等。要视被加热物质的稳定性，而选用不同的加热方法。另外还要注意在容器上盖表面皿，以防止液体蒸发。在配制药物溶液时，某种动物注入药液量不能过大，静脉注射容量最好在体重的1/100以下；静脉外注射容量最好在体重的1/40以下，可根据动物的体重，选择所配药物溶液的浓度。应考虑到实验动物内环境的稳定性，与血液及体液呈等渗与等张以及等pH值和等离子平衡状态。应使用生理盐水配制（温血动物用0.9％NaCl，冷血动物用0.6％NaCl）。灌流时还要考虑营养成分如葡萄糖的含量等，根据动物离体器官的不同而使用不同的生理溶液。能想到的就这么多，溶液配方请参考这里。不周的地方希望大家多提意见，祝大家实验顺利！; 8237 次阅读|0 个评论

溶液的稳定性拷问: WLHyh 2015-10-22 21:59; 溶液的稳定性拷问之所以想起写这篇博文，是因为：识字人的病引发了专业病，见书就想看一眼，看就想看：自己最熟的那一块，在别人眼中是什么样子。今天去北大赶一场招聘会，想踫一碰运气。但是迷糊的我去得太早了，就在北大无所事事的闲逛，稀里糊涂就进了北大的教材中心，然后就乱找书看，不知怎么的就拿起了华彤文等著的《普通化学原理》（第 4 版），扫了眼目录，就翻到了 48 页的第 4 章溶液。开篇就是定义： “两种或两种以上的物质混合形成均匀稳定的分散体系叫做溶液”。中学固化在人脑子中的“溶液”概念，有两大基本特性：均一性、稳定性。现在仍然是这么个样子，北大出的国家级教材都第 4 版了，也没跳开这两大特性。化学出身的我一贯认为：基础化学太“僵尸”了，总想去触动一下它。看到教材中这句描述，我想起在科学网我曾经发过一篇溶液的均一性拷问（http://blog.sciencenet.cn/blog-676693-813942.html）博文，那么是不是也应该拷问稳定性呢？第一个问题：过饱和溶液是不是溶液？这有点太像“白马非马”，那么换一种问法：过饱和溶液是不是一种溶液？ “过饱和溶液”肯定不具备“稳定性”，“过饱和溶液”就是一种不稳定的介稳体系。既然是举反例，有一个例子似乎也够了。在本人从事的盐卤资源化学专业中，或说浓盐体系中，奇葩的介稳状态还很多：有的介稳液体能稳定数月、数年。高世扬先生沉浸一生的镁硼酸盐体系最为著名。当然较真很难，因为大家都习惯叫介稳溶液。既然有这么鲜明的例子，为何不完善或修改定义？从中学到大学还固化着这么“僵尸”的知识点？其实溶液“均一、稳定”这两个特性不是孤立的，稳定性若不成立，则均一性显然也不成立，至少它开始不稳定那瞬那，他就不可能再均一。反之均一性若不成立，因粒子的无规则热运动，稳定性也就不成立。总之化学科学体系建成的很迅速，迅速到基础的经典定义概念中相当部分，在今天的知识逻辑下已经似是而非。一代代可怜的中学生，还不断被变换花样的命题固化那些僵化的知识点。我踩过酸、碱、盐等各种基础化学知识点的定义，不知我下一次会踩哪一个，但总得找一个好点的靶场。看了看这第 4 版的教材是 2013 年 6 月完成的，还称得上新，果断买一本先拿回来，等没事儿时看一看。; 个人分类: 问源-专业|3680 次阅读|0 个评论

溶液的均一性拷问: 热度 1 WLHyh 2014-7-23 11:48; 溶液的均一性拷问初中化学在我们意识中固化了溶液的基本特性，如均一性、稳定性。可这是理想化的特性，实际溶液又有多少能受这种特性束缚？不同深度的海水，其浓度密度等都不同，海水不符合均一性，但海水是溶液吗？盐湖卤水将梯度差别进一步放大，几米甚至几厘米间的卤水性质就有较显著的不同。盐梯度太阳池能稳定用于发热、发电。不同深度的水体水压不同，因而溶解的可溶性气体量会有所不同，硝酸或盐酸装在滴定管中久了，上下的浓度差别几何？越浓的溶液中这种差别越明显。 2011年初从藏北多格错仁盐湖取卤水回实验地，因路上温度低，冰冻致卤水桶中上下分层。在实验地室内放置两周后，冰皆溶，溶液的均一性与自由扩散性，桶内卤水应皆混一，但用盐度计粗测上层的盐度只有7-8，而下层却15以上。那卤水桶高也就1米左右，上下差别就如此之大，青藏高原日夜温差大，年温差更大，所以卤水若久置经年后的上下分层会更明显，浓卤水更会形成明显的盐梯度。久做人工卤水的人初接触实际卤水，或理论课后刚接触实际的研究生，一般不会注意这种问题。西藏扎布耶盐湖卤水是高矿化度近饱合卤水，桑世华等发表的文章却记录该卤水放置一年后密度从1.2609降至1.1253。对于久接触实际卤水的人，显然会明白这两个密度值代表什么，前一个密度值是高矿化度近饱合卤水该有的值，后一密度值是很稀的远不饱和卤水的密度值。同一桶卤水怎么会从高矿化度变成低浓度？且该文作者描述有少量盐晶体析出，最可能的原因就是卤水经一年放置形成了上下层差别较大的非均一液体，而取测样不具代表性。针对某一高矿化度卤水盐溶液，在实验室中我曾经与我的科研搭档研究其 pH 值梯度与密度梯度，对 10 多 cm 的某段浓溶液进行了为期月余的定期测量，从上到下每深 1厘米， pH 值和密度都会发生变化。实际卤水研究者在实验室应该配备一个小泵。实验前用抽水泵进行混合，抽水管口探入桶底，出水管口置于水面，通电泵5-10分钟。这是一个简单的保证实验研究结果具有代表性，且对实际有一定指导意义的个人习惯。写此文是因参加第12届国际盐湖会议，归前与搭档的研究生共住一个标间，其暑期要带某卤水去野外进行实验，而我知该卤水已经取了4年。其导师让其购泵预混，该生不以为然，没去买泵，潜意识里一直认为溶液是均一稳定的，自行用虹吸法移取卤水。我问其移取卤水密度值，与经验有差，故将此中因果相告，其言回去后购泵再混。我想此等经验适用于许多告别书本而接触实际体系的同行，特书于此。; 个人分类: 问源-专业|4871 次阅读|2 个评论

溶液配置（1）: cnruby 2012-11-19 23:23; 0.5%消毒溶液（NaOCI, SDICN） 0.5g消毒溶液 2.8g消毒溶液蒸馏水注释 50.40ml 9ml 41.40ml * 41.4ml = *9ml * 50.40ml = 9ml + 41.40ml * http://www.danklorix.de/produkte_hygienereiniger.html; 个人分类: 石斛兰|2658 次阅读|0 个评论

弱酸酸式盐溶液中的若干问题: 热度 1 yaoronggui 2011-9-29 11:01; 弱酸酸式盐溶液中的若干问题，金建忠，中学化学教学参考， 2010 ， 1-2 ， 44-46 内容概要：在中学化学教学中，对于强碱弱酸酸式盐溶液的相关问题还存在着一些认识上的错误，主要表现为片面地看待弱酸酸式根的电离和水解，不能辩证地分析水解与电离，本文对此做以分析。一、用 CaCl 2 或 BaCl 2 溶液鉴别 NaHCO 3 和 Na 2 CO 3 溶液问题二、等物质的量浓度的 NaHCO 3 、 NaAc 溶液 pH 大小问题三、 NaHCO 3 溶液中离子浓度的高低顺序问题四、如果把 NaHCO 3 换成 NaHSO 3 ，那么溶液中离子浓度的高低顺序又如何由上述枚举，可以进行不完全归纳：水解超过电离的强碱弱酸酸式盐 NaHA 溶液，只要浓度不太稀时，其离子浓度顺序都是： c(Na ＋ ) ＞ c(HA － ) ＞ c(A 2 － ) ＞ c(OH － ) ＞ c(H ＋ ) ；电离超过水解的强碱弱酸酸式盐 NaHA 溶液，只要浓度不太稀时，其离子浓度顺序都是： c(Na ＋ ) ＞ c(HA － ) ＞ c(H ＋ ) ＞ c(A 2 － ) ＞ c(OH － ) 。五、与 Na 2 CO 3 溶液有关的其他几个问题文献下载地址：弱酸酸式盐溶液中的若干问题.pdf; 个人分类: 精读资料|4872 次阅读|5 个评论

硫的(络/螯)合物阴离子团 —— 科学家在溶液中发现硫元素新形式: 热度 3 readnet 2011-2-27 16:01; 作者：Gleb S. Pokrovski 来源：《科学》发布时间：2011-2-26 16:30:13 选择字号：小中大 http://news.sciencenet.cn//htmlpaper/20112261630139815261.shtm 科学家在溶液中发现硫元素新形式.pdf 科学家在溶液中发现硫元素新形式法国和德国研究人员日前在溶液中首次发现了硫元素的离子形式S3－，这一成果将有助于他们对地质结构进行深入研究。该研究由法国国家科研中心和德国拜罗伊特大学等机构共同完成。研究人员在最新一期美国《科学》杂志上报告说，科学界此前普遍认为，硫元素在地壳中只以硫化物和硫酸盐两种形式存在。一些地质学家推测，地壳深处流动的热液中可能存在硫元素的其他形式，但由于埋藏太深、探测器无法取到样本，因此这一猜想始终没有得到证实。为了得到问题的答案，法德两国研究人员模拟地壳深处高温高压的环境，制出了类似的溶液。在分析这些溶液的成分时，研究人员发现了硫元素的离子形式S3－，此前，它被认为只存在于硅酸盐玻璃和群青颜料中，而不会出现在溶液中。科学家还注意到，与硫化物和硫酸盐不同，S3－在溶液中具有很强的“机动能力”，它能携带一些贵金属在地壳的热液中流动，成为运送这些金属元素的主要载体。研究人员认为，上述发现能够帮助他们更深入地了解部分地质层的结构，并由此锁定金、铜等贵金属在地壳中的神秘“行踪” 。（来源：新华网李学梅）更多阅读《科学》发表论文摘要（英文）科学家在溶液中发现硫元素新形式.pdf 【2011-03-01补充注释：科学网对该文标题的翻译不准确( )：硫元素的离子形式S3－应该为硫的负一价阴离子团硫元素的价态可以是（-2，0，+4，+6）； S↓3^(－) 应为（S阴离子团）^(-) 】这没什么可奇怪的，完全有这种可能性。地质历史上形成的很多块状硫化物多金属矿床大多是以硫的金属络合物（螯合物）形式在溶液中迁移、沉淀并形成矿床。如果Science的报道为真，即S↓3^(－), 假定：阳离子为Cu^(2+)，配两个S↓3^(－), 分子式为 ( CuS·5H ↓ 2S ) 分子的空间构型应为八面体，二价铜离子在六个硫原子组成的八面体中心位置，配位数为6。铜的位置亦可为铅/锌所取代。当热液进入海盆凹陷处时，由于压力和温度的降低，硫的金属络合物（笼状）分解，形成黄铜矿、黄铁矿以及闪锌矿等沉淀，另外一部分硫，则以重晶石、石膏等形式沉淀，也不排除有少量H2S，SO2等以气体形式释放。块状硫化物通常产在沿深断裂分布的湖/海盆地内，含矿溶液沿深断裂通道上升至海盆地低洼部位形成热液喷流型沉积铜铅锌矿床，成矿温度为中低温。（现代热液成矿作用实例为海底“黑烟囱”）。黑烟囱现代海底的黑烟囱的研究始于1978年，当时，美国的阿尔文（Alrin）号载人潜艇在东太平洋洋中脊的轴部采得由黄铁矿、闪锌矿和黄铜矿组成的硫化物。 1979年又在同一地点约2610～1650米的海底熔岩上，发现了数十个冒着黑色和白色烟雾的烟囱，约350℃的含矿热液从直径约15厘米的烟囱中喷出，与周围海水混合后，很快产生沉淀变为“黑烟”，沉淀物主要由磁黄铁矿、黄铁矿、闪锌矿和铜－铁硫化物组成。这些海底硫化物堆积形成直立的柱状圆丘… 中国出版的《岩石学报》封面上刊登的中国科学家发现的完整的海底“黑烟囱”切面深海“黑烟囱”无机过程制造能源财富 http://www.enorth.com.cn　 2008-02-01 16:28 　　图片说明：中大西洋“失落之城”的黑烟囱。(图片来源：D. KELLEY M. ELEND, UNIV. WASHINGTON INST. FOR EXPLORATION/URI-IAO/NOAA/THE LOST CITY SCIENCE TEAM) 　　高度可达几十米的深海黑烟囱是海底热液活动区域的一道奇观。由于矿液与海水成分、温度的差异以及释放出的大量氢气会形成浓密的黑烟，遇到冷的海水后迅速降温，带出的矿物质结晶从而形成耸立于海底的“烟囱”。美国科学家的一项最新研究表明，深海黑烟囱能够为人类带来意想不到的财富——天然气和石油产品。而令研究人员惊讶的是，这些有机分子是通过无机化学过程制造出来的，而非典型的对生物质材料的分解过程。相关论文发表在2月1日的《科学》杂志上。　　众所周知，地球上绝大部分的石油和天然气都是历史上的生物在地下高温条件下逐渐腐烂分解演变形成的。不过，科学家在地球深处也发现了非生物烃，这些分子由无机材料比如岩石转变而来。尽管此前在海洋中也发现了一些无机制氢的证据，但论文第一作者、美国Woods Hole海洋学研究所的Giora Proskurowski表示，“新的发现首次找到了确切的例子，证明在深海世界，烃类正以非生物的方式合成。” 　　黑烟囱的富氢环境有利于烃分子的化学合成。2003年，Proskurowski小组在中大西洋“失落之城”(Lost City)热液区收集到了冒出黑烟囱的液体。2005年，他们再次利用遥控潜水艇采集了更多样本。在最新的研究中，通过对样本中烃类进行同位素分析，研究人员发现，这些碳和氢原子更像是来自于地幔中而非洋底的生物质。　　Proskurowski表示，为了准确取样，他们收集150毫升液体需要一个由9公斤钛包裹的容器，防止压力降低。此外，为了排除这些烃类源于生物材料的可能，他们分析了不止一种同位素。　　研究小组分析了分别含一个、两个、三个和四个碳原子的碳氢化合物中，碳-13的总量。结果发现，随着碳原子数的增多，碳-13同位素的浓度会降低——这与生物材料分解形成烃类的趋势恰好相反。　　研究人员认为，黑烟囱合成烃类利用的应该是化学合成中的费托方法(Fischer-Tropsch process)，逐渐在富氢环境中创造出越来越大的烃分子。　　研究人员还发现，他们采集的甲烷中不含碳-14同位素，这表明黑烟囱制造烃类的碳元素来源是地幔，与有可能参与全球碳循环的生命体相隔甚远。　　美国科罗拉多大学大气与空间物理实验室的Tom McCollom评价说，“总有人怀疑这一过程中有生物学因素，新的研究的确为扫清这一疑虑提供了方法。”McCollom同时指出，还没有人知道深海到底有多少碳氢化合物，但考虑到“失落之城”的岩石类型在海洋中十分普遍，烃类的无机合成也应该是一种普遍现象。　　(《科学》(Science)，Vol. 319. no. 5863, pp. 604 - 607，Giora Proskurowski, Deborah S. Kelley) 编辑：赵海涛科学时报; 个人分类: 地学探索|7499 次阅读|25 个评论

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