火焰究竟是什么物質(zhì)

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無論是在沙灘上、星空下還是在冬日的家中,沒有什么能比圍坐在一堆火焰旁昏昏欲睡更愜意的了。然而,科學家研究火,可不是出于一般的好奇,從化學構(gòu)成角度幫助我們了解火的奧秘。

美國科學家在火中發(fā)現(xiàn)了新的化合物。美國科技中心視頻新聞2005年12月16日在該網(wǎng)站通過視頻介紹了科學家的新發(fā)現(xiàn)?茖W中心新聞(ScienCentralNews)視頻報道解釋說,該發(fā)現(xiàn)揭開了有關(guān)火的部分謎團,并可能為人類帶來新的清潔燃料。

來自加州Livermore的Sandia國家實驗室的燃燒化學家說:“火的化學構(gòu)成之所以重要,是因為它可以幫助我們設(shè)計并發(fā)明一些設(shè)備,以便減少燃燒所造成的污染。”

盡管科學家對火的研究已有150多年的歷史,但這次是科學家首先在乙烯(一種用來制造普通塑料聚乙烯的物質(zhì))燃燒的火焰中發(fā)現(xiàn)烯醇(enols)這種化合物。

克雷格·塔提耶(Taatjes,他是在加州一個國家實驗室專門研究燃燒的化學家)解釋說:“在以前的火焰中,我們從來沒有發(fā)現(xiàn)過這種分子,而且它們在燃燒模型中也不存在,因此我們很吃驚。由于長久以來,人類就了解到其他相關(guān)化合物——酮類(keto)存在于火中,而這種化合物的質(zhì)量與烯醇相同,因此人們長久以來忽略了烯醇的存在。”

他還解釋說,研究燃燒這一化學反應(yīng)對設(shè)計出新的設(shè)備,以減少污染物排放有重要作用。

他還說:“我們非常了解燃燒,然而在一些細微之處也的確存在空白。燃燒是極為復(fù)雜的過程,在一團小小的火焰中也有幾百種物質(zhì),它們相互發(fā)生著數(shù)以千計的化學反應(yīng)。”

烯醇可能與污染存在聯(lián)系!

塔提耶和來自不同國家的科學家組成研究小組,他們將燃燒過程中的上千種化學反應(yīng)分類,發(fā)現(xiàn)大多數(shù)火焰中都含有烯醇,從技術(shù)上可以將它歸入醇類化合物。塔提耶認為這類化合物可能和污染存在聯(lián)系。

“它們是汽車排放的尾氣形成過程中的重要介質(zhì),”塔提耶解釋說,“幾乎所有的燃燒過程從一開始就含有碳,結(jié)束時形成最終物質(zhì)二氧化碳和水。木頭燃燒是這樣的,煤、原油、汽油燃燒也是這樣的。同時還有一些微量的化合物,生成其他的污染物。”

據(jù)《探索》雜志報道,塔提耶用一種特殊設(shè)計、叫做同步加速器的高能輻射探測器分析了不同燃料總共14種火焰類型,分析出火中不同的化學反應(yīng)過程。

使用這個設(shè)備不僅能識別出火焰中的分子包含什么原子,還能夠看清這些原子是怎樣結(jié)合在一起的。這樣,人們就可以辨別出包含相同的原子的不同分子。

首先,一個防火的石英圓錐體將燃燒產(chǎn)生的氣體抽入與之相連的真空容器內(nèi)。然后,用一束強輻射線照射,氣體中的一些成分因此帶電,隨即被探頭發(fā)現(xiàn),塔提耶就是這樣發(fā)現(xiàn)了烯醇。

烯醇的發(fā)現(xiàn),幫助人們改進引擎污染現(xiàn)狀

他說:“我們從火焰的任一部分提取出分子,經(jīng)過質(zhì)量分光計分析,實質(zhì)就是根據(jù)分子的質(zhì)量判定是什么分子。”但是當分子質(zhì)量相當時,就像烯醇和酮類化合物,科學家就得用射線照射分子,看看這些分子攜帶電子的緊密程度。同步加速器中的一個金屬盤將分子打向一個帶電極的探頭。塔提耶根據(jù)帶電分子到達電極所用的時間判斷出是什么分子。

這一新的認識或許能幫助人們設(shè)計新的引擎,減少污染物的排放,讓天空更藍,更清澈。

塔提耶最后說,烯醇還存在于星際空間,更多地了解烯醇也能幫助科學家認識星際空間的物質(zhì)存在形式。


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