毒藥過期是不毒了還是更毒了？

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任何東西只要達(dá)到一定劑量都可能成為“毒藥”，包括水。這里只討論那些少量使用即可毒害人體的典型毒藥。

劇毒物質(zhì)分許多種——天然毒物和人造毒物；有機(jī)物和無機(jī)物。對于很多天然毒物，比如蛇的毒液、肉毒桿菌的毒素，其中具有毒性的主要蛋白質(zhì)或多肽，如果沒有妥善保存很容易分解變質(zhì)，失去原本的作用，這也就意味著毒性變?nèi)趿恕?/span>

用來防治病蟲害的農(nóng)藥噴灑到植物上后，通常也會隨時間推移逐漸分解，以免殘留在食物上。不過也有些農(nóng)藥在施用后，需要遇水分解釋放出毒性更強(qiáng)的揮發(fā)性氣體，起到殺蟲作用。也就是說它們剛分解時可能會更毒，需要更長時間消解毒性。

還有些毒藥化學(xué)性質(zhì)相對穩(wěn)定，比如三氧化二砷（俗稱砒霜、鶴頂紅）在空氣中不容易變質(zhì)，不過在酸性環(huán)境下會被緩慢氧化，堿性溶液中則會生成亞砷酸鹽。無論變成哪種形式，大多數(shù)砷化合物都有毒。

毒物雖然臭名昭著，但用對地方也是把利劍，比如防治蟲害、鼠害，甚至成為治病良藥。反過來，原本用于治病的藥，不當(dāng)服用也會變成毒藥。有毒性的藥劑雖然標(biāo)有保質(zhì)期，但只是保守估計的時間，不排除過期后仍未變質(zhì)，或變質(zhì)后仍具毒性。

總之，有毒藥劑的毒性隨著時間推移變?nèi)踝儚?qiáng)都有可能，這也不是我們該拿命賭的“盲盒”。

二氧化硫有毒，為什么能用來加工食品？

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正如上文所說，拋開劑量談毒性是毫無意義的。帶有刺鼻氣味的二氧化硫被歸為有毒物質(zhì)，但微量的二氧化硫是能被人體代謝掉的，如果把握好用量，也可在不傷害人體的情況下用來保鮮和漂白。

二氧化硫是國內(nèi)外允許且普遍使用的添加劑，從各類食品、飲品，到紙巾等生活用品，二氧化硫無處不在。它通常以亞硫酸鹽的形式添加在食品中作為防腐劑和抗氧化劑，或者通過硫磺熏蒸產(chǎn)生二氧化硫用于漂白。使用了二氧化硫或亞硫酸鹽的食品必須在配料表中標(biāo)明，對用量也有嚴(yán)格要求。

這些硫化物中的四價硫具有還原性和漂白性。它的還原能力可抑制細(xì)菌、霉菌或食物本身所含氧化酶的活性，以免食物被氧化變質(zhì)或發(fā)褐。果蔬、果蔬汁、果脯蜜餞、葡萄酒等食物都經(jīng)常用這種方式延長保質(zhì)期。而漂白能力則體現(xiàn)在它能與有色物質(zhì)結(jié)合，讓食物變白。白砂糖、米粉、銀耳、紙巾經(jīng)二氧化硫處理后會顯得更白凈。

然而，一些不法商家為了讓原本不太新鮮的食物顯得格外鮮亮，過度使用二氧化硫，就會導(dǎo)致殘留過多，超出人體的代謝能力，危害健康。

蛋白酶為什么不會分解彼此？

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蛋白酶是一大類專門分解蛋白質(zhì)的酶，例如幫助我們消化食物的胃蛋白酶和胰蛋白酶。然而，這些酶本身也是蛋白質(zhì)，怎么沒把彼此分解了？

蛋白質(zhì)是由各種氨基酸組成的，一個個氨基酸通過形成肽鍵連接成多肽鏈，然后由一條或多條多肽鏈盤曲折疊成蛋白質(zhì)。只有維持一定的空間結(jié)構(gòu)，蛋白質(zhì)才能發(fā)揮特定功能，酶也是如此。

蛋白酶的結(jié)構(gòu) | 圖源：Wikimedia Commons

蛋白酶作為“有原則”的生物催化劑并不會逮住任意蛋白質(zhì)就大卸八塊，它們只會在特定條件（適宜的pH值、溫度等等）下，挑蛋白質(zhì)的特定肽鍵切割。而且它們各有自己的切割風(fēng)格，有的專從肽鏈內(nèi)部開切，有的則喜歡從肽鏈兩端切起。

以胃蛋白酶為例，它們在不工作時以酶原的形式存在，只有在被胃酸激活后，才會活力滿滿地去切蛋白質(zhì)。胃蛋白酶切割的位點比較廣，在不同pH值下會表現(xiàn)出不同的特異性，通常偏愛疏水氨基酸上的肽鍵。很多蛋白質(zhì)都有這些位點，胃蛋白酶自己也有，但由于蛋白質(zhì)是有空間結(jié)構(gòu)的，如果這些位點被藏在內(nèi)部，蛋白酶就夠不到了，這也是為什么胃蛋白酶不會輕易被同類分解。而被我們吃掉的那些蛋白質(zhì)承受不了胃酸，變性過后，把弱點暴露出來，就被胃蛋白酶給拆了。

同樣地，如果一種蛋白酶因為環(huán)境變化暴露出自己的弱點，那么也可能被自己的同類或是其他蛋白酶分解。

烤肉為什么這么香？香氣的成分是什么？

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一大塊生肉擺在你面前，你肯定毫無食欲，但烤熟之后，必然“真香”。

這得感謝我們的祖先學(xué)會了用火，讓食物得以在加熱的催化下，發(fā)生各種美妙的化學(xué)反應(yīng)，生成豐富的風(fēng)味物質(zhì)。而烤肉的誘人香氣主要來源于美拉德反應(yīng)、脂質(zhì)氧化和硫胺素的降解。

著名的美拉德反應(yīng)還是烤面包、紅燒肉等諸多食物的美味秘訣。在加熱條件下，蛋白質(zhì)或氨基酸與還原糖類（葡萄糖、果糖等）反應(yīng)生成一系列物質(zhì)，包括讓食物呈現(xiàn)褐色的黑素，以及香味物質(zhì)。

研究人員從牛肉、豬肉和雞肉烤制后的香氣中分析出了大量含硫化合物（二甲基二硫、二甲基三硫及硫醇、噻吩等）和含氧、氮的雜環(huán)化合物（呋喃、吡咯等）。烤鴨的香氣也被分離出了多達(dá)90種化合物，種類涵蓋醛類、烴類、酮類、醇類、酯類、酚類、雜環(huán)等等。其中“肉香”的關(guān)鍵在于含硫化合物。

除了來自肉自身成分（蛋白質(zhì)、脂類等）的化學(xué)反應(yīng)，各種調(diào)味料和香料也是烤肉香氣的重要來源。

熱量加速了這些香氣成分，尤其是揮發(fā)性物質(zhì)的分子運動，讓它們在空氣中擴(kuò)散開來，大老遠(yuǎn)就鉆到你的鼻子里。

所以聞到烤肉香，就算間接“吃”到肉，其他氣味同理。

超聲檢查涂的凝膠是什么？

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做超聲檢查的醫(yī)護(hù)人員在用探頭接觸體檢者之前，總會先涂抹一層透明凝膠。你可能以為它是潤滑劑，但這只是它的次要作用。

這種凝膠的正式名稱是超聲耦合劑，它的主要用途正如它的名字，是用來“耦合”的媒介。超聲檢查用人耳聽不到的超聲波（頻率大于20千赫）掃描人體，并把回聲信號轉(zhuǎn)換成體內(nèi)的圖像信息。B超呈現(xiàn)的是不同亮度（Brightness）的黑白圖像，而彩超則是在此基礎(chǔ)上以彩色呈現(xiàn)組織的血流情況。

超聲圖像顯示的早期胎兒 | 圖源：Wikimeidia Commons

然而作為機(jī)械波，聲波的傳播會受介質(zhì)變化影響。雖然超聲設(shè)備的探頭挨著皮膚，但干接觸難免隔著空氣。由于空氣和人體這兩種完全不同的介質(zhì)聲阻抗相差大，聲波在二者的界面上會被大量反射，在進(jìn)入人體前已經(jīng)損失很多聲能。

超聲檢查的線陣探頭 | 圖源：Wikipedia

為了讓聲波順利抵達(dá)體內(nèi)，就需要一種能夠擠掉空氣，并且聲阻抗和人體差不多的媒介，這就是超聲耦合劑充當(dāng)?shù)慕巧Ｄz態(tài)的物質(zhì)能充分填充探頭和皮膚間的空隙，和人體相似的聲阻抗減少了聲能損失。做婦科B超檢查時憋尿也是類似的原理。

除了要滿足這些物理特性，直接接觸人體的超聲耦合劑還得足夠舒適、安全。早期超聲耦合劑使用礦物油、植物油等成分，有的刺激皮膚，有的難清理，還有的聲學(xué)特性不夠理想，于是逐漸被淘汰。

如今的超聲耦合劑主要是卡波姆樹脂等高分子材料，還會添加潤滑劑（如甘油）、保濕穩(wěn)定劑（如丙二醇），以及抗菌成分（如植物提取物）等等，就當(dāng)給皮膚敷了個“面膜”。

電池為什么會爆炸？

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電動自行車、汽車和手機(jī)電池都曾出現(xiàn)過自燃或爆炸事故，它們使用的都是技術(shù)成熟且已經(jīng)普及的鋰離子電池。正常使用時，鋰離子電池是相當(dāng)安全的。但沒有任何東西是絕對安全的，各種因素都可能導(dǎo)致意外發(fā)生。

鋰離子電池內(nèi)部一直在隨著充放電穩(wěn)定地發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，鋰離子在正負(fù)極間規(guī)律循環(huán)。一旦這種穩(wěn)定被打破，電池就可能變成不定時炸彈。

適宜鋰離子電池化學(xué)反應(yīng)的溫度范圍比較窄，損耗的化學(xué)能和電能會轉(zhuǎn)化成多余的熱量。如果在沒有保護(hù)機(jī)制的情況下過量充電、內(nèi)/外電路發(fā)生短路，或外界溫度過高，都可能導(dǎo)致熱失控，引發(fā)自燃。如果電池內(nèi)部壓力積聚過大，又沒有泄壓閥，還可能發(fā)生爆炸。

電池?zé)崾Э氐姆磻?yīng)可以分為三個階段：首先是固體電解質(zhì)的界面膜分解，電極與電解質(zhì)反應(yīng)，產(chǎn)生熱量。接著隔膜坍塌，內(nèi)部短路，電能轉(zhuǎn)化成熱能。最后正負(fù)極直接發(fā)生劇烈的氧化還原反應(yīng)，釋放大量的熱。

為了讓電池更便攜，它們被制造得越來越小，電容量越來越大，這意味電池能量密度變大，也增加了安全隱患。不過，合格的電池都會有相應(yīng)的保護(hù)機(jī)制，這也是研發(fā)人員在努力的方向。而使用者則需要警惕電池質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、電池或充電設(shè)備老化以及拆裝不當(dāng)?shù)葐栴}。

如何分離糖和鹽？

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小手一抖，不小心把糖（蔗糖）和鹽（氯化鈉）混在一塊兒了該怎么辦？

就讓我們吃飽了撐著研究研究把糖和鹽拆散的N種方法：

1. 愚公移山法：糖和鹽的結(jié)晶形態(tài)不同，在放大鏡下一顆顆挑出來就行了，是不是很簡單？

蔗糖顆粒和氯化鈉顆粒 | 圖源：見水印

2. 過篩法：糖和鹽的顆粒大小不同，白砂糖通常比精制鹽顆粒大。搞個篩子，把小顆粒篩掉，留下大顆粒，前提是你能找到尺寸這么精確的篩子。

3. 風(fēng)選法：氯化鈉的密度大于蔗糖，且顆粒形態(tài)存在差異，用風(fēng)選機(jī)控制好風(fēng)力，氯化鈉和蔗糖顆粒跑出的距離不同。

4. 溶解法：糖和鹽在水里都極易溶，我們需要找另一種溶劑只讓一種溶，另一種不溶或難溶，這樣就能把不溶的過濾出來。糖在一些有機(jī)溶劑如無水乙醇中的溶解度大于鹽（蔗糖0.6 g/100 ml ，氯化鈉0.05g/100ml），雖然都很低，但相比之下，可以近似認(rèn)為鹽不溶。

你可能還會想到利用熔點不同，直接加熱固體，讓氯化鈉熔化需要801℃，讓蔗糖熔化只需要186℃，然而問題是蔗糖在化了的同時已經(jīng)不再是蔗糖，而是變成了焦糖。

上述方法顯然都不完美，要是能用上精密的實驗儀器，你還可以根據(jù)它們的分子大小不同，設(shè)計半透膜，溶解后進(jìn)行透析；或利用某些物質(zhì)對它們的吸附性不同，進(jìn)行層析（色譜法）。

聽起來都太麻煩了？

那不如就讓它們一起下鍋做成咸甜口味的菜肴，在我們身體里被分別吸收吧！正常的話，尿液里應(yīng)該只有鹽，沒有糖，鹽還可以回收利用。

如果你有更巧妙的方法，歡迎在留言區(qū)分享。

來源：把科學(xué)帶回家

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