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1700543451 不过,早在15世纪左右橡胶就已经踏上了欧洲大地,为什么直到400年之后球类竞技运动才开花结果呢?其实,在这漫长的400年中,橡胶并非像我们现在所看到的样子,而是一种“脾气古怪”的材料。经过多次技术突破后,橡胶才变成我们所熟知的样子。
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1700543456 奇妙的材料:改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 [:1700542008]
1700543457 奇妙的材料:改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 分泌橡胶的植物
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1700543459 天然橡胶的小分子团分散于水中形成乳状汁液,即乳胶。乳胶遇到空气则出现硬化现象。不少植物能分泌乳胶,大家常见的蒲公英就是其中的一种。墨西哥有种名叫人心果树的植物,当地人习惯咀嚼从它的汁液中提取出的糖胶树胶打发时间,据说这就是口香糖的起源。
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1700543464 采集乳胶
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1700543466 但是,最理想的乳胶供给源就是大名鼎鼎的橡胶树。它不仅产量高,能够生产出弹性最好的橡胶,而且收集方法极为简单,只要划破橡胶树的表皮,汁液就会自然滴落,然后将汁液集中干燥就可以获得生橡胶。古代墨西哥原住民就已经将收集到的生橡胶加工成球,并举行娱乐性比赛。当时比赛的专用球场还保留至今。
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1700543468 这个游戏经过多方演化,到了今天成了名叫“玛雅球赛”的游戏,并依旧流行于世。玩法是双方队员在臀部挂上防护罩去击打塞满生橡胶的重球,使其穿过离地7米高的环即可获胜。虽然这个游戏看上去充满滑稽色彩,但是据说当部族间剑拔弩张时,可以用这样的比赛替代战争来一决胜负。从某种意义上来说,橡胶球是以前维系当地社会和平不可或缺之物。
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1700543474 奇妙的材料:改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 橡胶弹性的秘密
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1700543476 橡胶的最大特点就是具有其他材料所无法比拟的优异弹性,这种特性的奥秘在于橡胶的分子结构。
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1700543481 异戊二烯的分子结构
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1700543483 橡胶分子主要由碳、氢原子构成,分子比率大约为5∶8,发现这一点的是在后文中会出现的迈克尔·法拉第(1791—1867)。今天人们已经知道橡胶是由异戊二烯(分子式为C5H8)组成的长链。
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1700543488 聚异戊二烯的分子结构
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1700543490 异戊二烯分子团是重要的有机物单位,自然界有很多由异戊二烯组成的有机化合物。例如,柑橘类芳香成分中的柠檬烯含1个异戊二烯,薄荷类芳香成分中的薄荷醇含2个异戊二烯,玫瑰花类芳香成分含3个异戊二烯,许多水果、蔬菜中含有的胡萝卜素含8个异戊二烯,橡胶分子则是由众多异戊二烯分子组成的分子链。虽然从表面上看,柑橘类芳香成分与橡胶没有关联性,但是在分子世界中,两者可以说是极其相似的同族物质。
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1700543492 有一个实验能证明以上观点:对着充满气体的气球喷洒橘子皮汁液,过了不久气球就会爆炸。其原理在于分子结构相近的物质易于发生溶解现象,含有柠檬烯的橘子皮汁液溶解了橡胶分子导致气球的薄壁劣化,使得气球爆炸。
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1700543494 橡胶分子中的异戊二烯分子以碳碳双键形式相结合,碳碳双键与其他种类的分子键不同。以其他种类分子键结合的分子无法转动,分子键的自由度也受到制约。由于橡胶分子之间的碳碳双键极为规整,使橡胶分子整体处于收缩状态。当橡胶分子受到外部拉力时则伸展开来,撤掉外力则恢复成原先的收缩状态,这就是橡胶具有弹性的奥秘。换个思路考虑,可以简单理解为橡胶分子的结构类似纳米级的弹簧。
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1700543500 奇妙的材料:改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 橡胶远渡重洋
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