今天每家厨房里都有各式各样的调味品。如果要问,这么多种调味品中,哪一个是最重要的,毫无疑问是食盐。
食盐也是人类最早使用的调味品之一。今天厨房中的许多调味品,我们的祖先根本没见过,也想象不出来。不过他们早就对食盐很熟悉。
不过,熟悉并不意味了解。就是这人人熟悉的食盐,曾经两次让科学家们大吃一惊!两个世纪前,英国著名化学家汉弗莱·戴维给食盐加热,使它熔化成液体,然后让电流流过液体的食盐(那时候,意大利的伏打刚刚发明能够产生持续电流的装置)。
戴维为什么要这么做呢?——因为,他如果不对食盐采取一点特殊的处理,不把什么特别的东西施加到它上面,而只是像一般人那样,对它瞅一瞅,放到汤里尝一尝,那他只能发现人人都已经知道的东西,不可能发现新事情。这就像新冠疫情出现之前,大家按照惯常的方式生活着,互相都熟悉。一把“疫情”加到人们身上,我们才互相发现了许多原先不了解的事情,许多人大吃一惊。
戴维让电流通过熔化的食盐。他发现了什么呢?他发现,当电流通过食盐时,食盐会分解成一种柔软的银色的金属,和一种黄绿色的气体。人们之前已经发现了这种气体,把它称为氯气;人们还知道,氯气是一种有腐蚀性的气体,它能侵蚀许多金属,如果被人吸入,它会刺激鼻子与喉咙的粘膜。而那种柔软的银色金属则是钠。
这是金属钠这是装在瓶里的氯气食盐,这种人们每天都食用的带咸味的白色物质,竟是由一种金属与一种腐蚀性的气体组成的!这太让人吃惊了!我们知道,菜里如果放了食盐,又放了醋和油,我们能吃出盐的咸味、醋的酸味和油的香味来。然而,食盐能分解成金属钠和氯气,但我们一点不能从食盐的性质中察觉出钠或氯气的性质!这是食盐第一次让科学家们大吃一惊。
大约一个世纪后,年仅23岁的英国物理学家劳伦斯·布拉格,将一束很细的X射线照射到食盐晶体上,X射线穿过食盐后,照射到照相底片上。X射线是德国物理学家伦琴在十几年前发现
的。你看,布拉格又把一种新东西施加到食盐上。底片洗出来了。照片上显示的不是一个亮点,而是许多个排列得很美丽的亮点!就像下面这个图:
X射线穿过食盐晶体后产生的团,图上的每个黑点表示一个亮点,图上的连线是人画上去的这是怎么回事呢?根据光的衍射理论,并使用一种叫做“傅里叶分析”的数学方法,布拉格可以从上面的图案,计算出食盐中的氯原子与钠原子是怎样排列的!它们是像下图这样:食盐晶体结构模型,绿色与黑色小球分别代表氯原子与钠原子原来,食盐晶体中的氯原子与钠原子,是方方正正排列起来的。每个氯原子的前后上下左右,各有一个钠原子;每个钠原子的前后上下左右,各有一个氯原子。布拉格的这个发现,又叫化学家们大吃了一惊!原来,化学家们一直认为,氯化钠是由分子组成的,每个氯化钠分子由一个氯原子与一个钠原子组成,就像每个氧分子由两个氧原子组成,每个水分子由一个氧原子与两个氢原子组成一样。他们用NaCl这个式子表示氯化钠分子,其中Na表示钠原子,Cl表示氯原子。
现在,布拉格的发现表明,氯化钠晶体中根本没有什么氯化钠分子!每个钠原子与氯原子都与它前后左右上下的另一种原子离得一样近。根本指不出,哪个氯原子与哪个钠原子是一对,组成一个氯化钠分子。大自然中隐藏了多少出人意料的秘密啊!正因为这样,揭示这些秘密的科学是多么有意思啊!