化学实验
提起振荡，人们并不陌生，如钟摆的往复摆动，弹簧的自由伸缩，心脏的收缩和舒张，电路中的电流或电压在最大值和最小值之间重复变化的过程等都是振荡。说起化学振荡，其实，也是一种随时间周期性重要变化的过程，只是这一过程发生在化学反应中。最初发现化学振荡现象是在1873年。德国化学家李伯曼曾经做过一个有趣的“汞心脏”实验。当时，李伯曼把水银放在玻璃杯的中央，再把重铬酸钾和硫酸的混合溶液慢慢地注入杯中，然后将一个铁钉放在紧靠水银附近的溶液中。他惊奇地发现，水银珠就像心脏似地跳动了起来，他认为，这是由于化学反应使得水银的体积发生了周期性变化造成的。此后，化学家们还发现了许多别的化学振荡现象。化学振荡究竟是怎么一回事呢？这种现象一出现，就有人对它进行了研究。1910年，洛特卡提出了一个以质量作用定律为基础的振荡反应数学模型；到了1931年，沃尔特拉在洛特卡模型的基础上，又提出了一个更完善的模型，这个模型就以他俩的名字来命名，称为洛特卡—沃尔特拉模型。虽然这一模型为化学界所普遍接受，但它并不是尽善尽美的。尽管化学家对化学振荡现象还不甚了解，生物学家对化学振荡却如获至宝，企图用它解开“生物钟”的奥秘。不论在植物体、动物体还是人体内，都存在着一些周期性的现象，例如植物的花开花落，春华秋实，动物的冬眠夏徙、昼出夜归，人类的一日三餐、早起晚寝，这些现象的周期虽然不很精确，却是客观存在的。即使在消除了外部节律的人造环境中，这些“生物钟”现象依然我行我素。于是，生物学家便关注起了生物体的内部节律：生物体内是不是存在着某种周期性的化学反应？是不是由于化学振荡现象在其中“捣鬼”？果真如此，事情也未必会水落石出，因为任何化学反应都将受到外部环境因素的影响；如温度、光照等等，而“生物钟”却不是这样。化学振荡和“生物钟”究竟有何瓜葛？要解答这个问题，首先必须搞清楚化学振荡的本质，对此，化学家们正在做积极地探索。比利时著名科学家普利高津教授曾断言：化学振荡现象只能在化学耗散过程才可能出现。这为解开化学振荡之谜开辟了一条新的途径。
气与水的化合物——可燃冰
冰是水在0℃以下结晶形成的固体。我们知道冰在高温条件下又会融化成水，而是不可能燃烧的。但是在一次工程施工当中，一位苏联工程师却发现了一种可以燃烧的冰，称为可燃冰。这是在低温下天然气和水发生反应形成的类似冰的化合物。不过这种“冰”可以然烧。由可燃冰人们想到了可能天然气并不只有在陆地才有，海洋中也有，不过它们以可燃冰的形式存在着，没有被人发现，这一构思无疑为人们开采天然气能源带来福音。可燃冰的开采能顺利实现吗？若干年前，苏联有一位天然气专家为了研究往天然气井里注水对产气量的影响，让工人把20吨水注入一口气井里。不料，天然气出不来了，刚刚还出气的气井顿时变得死气沉沉。难道水会压住天然气？这是不大可能的事。这位天然气专家决定向气井里注入2吨甲醇。没有几个小时，气井又喷气了。他继续研究这一奇怪现象，发现原来气体在低温和高压条件下很容易形成水化物。在气井深处，温度低，压力大，水注入之后，就跟井里的天然气很快结合起来，形成一种特殊的水化物——可燃冰。气与水形成冰，气又如何喷出气井呢？而注入甲醇之后，甲醇与水有很大的亲和力，这样就破坏了可燃冰的结构，让气又解放了出来，重新喷出地面。
开发海底可燃冰
人们很自然会想到在大海深处，很可能存在丰富的可燃冰。经过海洋学家和化学家的努力，这个猜想终于得到证实，在北极的海底发现了大量的可燃冰。可燃冰的结构很奇特，在一个可燃冰气体分子周围，包围着六个水分子，只要把水去掉，就是一种理想的燃料。它的热值很高，在每立方米可燃冰内压缩着200立方米的可燃气体。它们的储量在海洋里也大得惊人，现在已探明的储量，比煤、石油和天然气的总储量还要大几百倍。至少可供人类用上几千年。在海洋底部为什么会形成这么丰富的可燃冰，至今没有研究透。据推测可能因为海底压力大，海洋里的生物死后尸体沉入海底，经过细菌分解，生成甲烷、乙烷等可燃性气体，然后与水结合形成可燃冰。自古至今，一年又一年，就形成了这样的可燃冰矿藏了。但是，这种解释虽然有道理，却显得苍白无力。按说气体比水轻，它应该冒出海面，释放到大气中来。为什么反而钻入海底，与水结合呢？还有一个问题，海洋的生物死亡之后，尸体一般都是浮在海面，很少沉入海底的，不沉入海底，又如何谈得上分解成甲烷和乙烷可燃性气体呢？如果上述理论成立，那么陆地上的天然气早就应该与地下水形成可燃冰了，为什么没有这样呢？所以，此论不足取。人们对可燃冰有如此大的储藏量感到高兴，但要开采却有不小的困难。因为它们都沉睡在海底，人无法下去开采。这就需要一种有效的破冰剂，在机器人的操纵下进入海底，用破冰剂破坏可燃冰的结构，同时又能集中收集可燃性气体。这当然是未来的任务了。
超强酸的强烈腐蚀性
从何而来？我们知道，在化学物质构成中，酸是一种具有强氧化性，强溶解性和强深发生的物质。酸非常容易和金属反应，生成气体和其他物质。酸也被运用于金属加工。在众多的酸类物质中，酸性腐蚀最强的是哪一种呢？起初人们认为是盐酸和硫酸，后来人们又发现了硝酸和盐酸的混合物——“王水”，它甚至能融化黄金。但它还不是最强的酸，人们发现了一种“超强酸”，可以让任何物质都在这种溶液中粉身碎骨。但是超强酸的强烈腐蚀性是从何而来的呢？人们至今也没有得出合理答案。酸是化学物质当中的一个大家族，它的成员包括盐酸、硝酸、硫酸等，都是参与化学反应的重要物质。人们对酸的认识是逐步深入的。起初人们只知道醋酸，到17世纪，荷兰化学家才发现了盐酸、硝酸和硫酸，但是这远远不是“酸”类物质的尽头。人们知道，盐酸、硝酸、硫酸可以溶解其他金属，但是对于黄金却无能为力。黄金不怕酸的时代并没有延续多久，化学家们就发现，如果将浓硝酸和浓盐酸按照1∶3的体积比混合，所得到的混合酸液的酸性强度比上述几种酸要强得多，黄金遇到这种混合酸液就像“泥牛入海”一样，很快就变得无影无踪。无怪乎人们称这种混合酸液为“酸中之王”——王水。在很长的一段时间里，人们认为最强的酸就是王水了，不会再有新的“酸王”出现了。就在人们对强酸没有什么新追求的情况下，在一个圣诞节的前夕，美国加利福尼亚大学的实验室里却传出了一则惊人的消息：奥莱教授和他的学生偶然地发现了一种奇特的溶液，它能够溶解性质非常稳定的蜡烛。这种奇特的溶液是1∶1的SbF5·HSO3F溶液。我们知道，蜡烛是高级烷烃，通常不与强酸、强碱甚至强氧化剂作用，但1∶1的SbF5·HSO3F溶液却能让它“粉身碎骨”。奥莱教授对此现象非常惊愕，他把这种溶液称做“魔酸”，后来又称做超强酸。SbF5·HSO3F超强酸的发现，重新点燃了人们对强酸研究的兴趣之火。迄今为止，化学家们又找到了多种新的超强酸。不仅有液体超强酸，还有固体超强酸。从成分上看，超强酸都是由两种或两种以上的化合物组成的，且都含有氟元素。它们的酸性强得令人难以思议，真不愧是酸中的“巨魔”。例如，当其“摩尔比”为1：1时，其酸性强度约为浓硫酸的十亿倍。它们是强酸家族的新秀，也是名副其实的超级明星，王水在它们面前只是“小巫见大巫”了。对于超强酸为什么能使正丁烷发生上述化学反应，其详细反应机理至今也不清楚。现在已知的几种超强酸，除了可以做催化性能极高的酸性催化剂以及做有机化合物和无机化合物的质子化试剂外，在其他领域里还有哪些应用，这方面的谜也藏得很深很深，等待着人们去发现。
