逍遥学能 2017-08-15 11:31
在我们眼睛看得见、手摸得着的地方还存在着一个表面世界，我们平常说的水面就是一种表面。固体物质也有表面，而且有的固体物质的表面大得惊人，是你从来没有听说过的。例如，lg活性炭的表面积可以达到600～1500平方米，这些表面积主要由活性炭上许多肉眼看不到的纵横交错的毛细孔的内表面所提供的。活性炭内有极为丰富的毛细孔，而且毛细孔的长度都非常长，1g活性炭的毛细孔的总长度可以达到1.6×108km，这也就是活性炭的表面积如此之大的原因。
活性炭在第一次世界大战中曾经立下了汗马功劳。大战期间，德军向英、法、俄的军队施放了一种有强烈刺激味的烟雾，使英、法、俄的士兵顿时乱作一团，打了败仗。英法联军指挥部接到前线的报告后，立即派出著名的医生赶到前线进行调查。专家们经过直接观察，发现德军所施放的毒气是氯气。能否找到一种防止氯气中毒的办法，这个任务便落到了化学家的身上。
俄军司令部把俄国最优秀的化学家泽林斯基派往前线，他在调查中发现，当有的士兵受到毒气袭击时，有人因为把头蒙在军大衣里，或者把面部紧贴在松软的土地上，从而免遭毒害。泽林斯基分析了这两种情况，认为军大衣上的毛毛和松软的土壤都具有吸收毒气的性质，使毒气不能再发挥作用。
泽林斯基提出用木炭做毒气的吸收剂。在一个面罩前安装一个短粗的罐子，里面装着木炭，把罐子罩在士兵的鼻子上。士兵呼吸时，毒气被木炭吸收，空气仍畅通无阻。士兵在打仗时仍然可以自由自在地呼吸新鲜空气，这就是世界上最早的防毒面具。
为了找到比木炭的吸附能力更强的物质，泽林斯基将木炭加热，并通入水蒸气，以除去吸附在木炭表面的有机化合物，使木炭中形成更大量的纵横交错的毛细孔，从而使表面积大大增加，这就是活性炭。用活性炭填充在防毒面具中，效果比木炭更好。
防毒面具的寿命是如此之长，以致在1991年中东地区发生的一场举世瞩目的海湾战争中，士兵所带的防毒面具仍跻身于各种各样的新式武器之中。
现在，活性炭不仅用于防毒面具，而且在精制食糖和食油中，可以用作脱色剂和除臭剂。它还被用于饮水净化（净水器中装有活性炭）和污水处理。冰箱中用的除臭剂也是活性炭。
我们的祖先也早就在利用表面世界的这种特性。我国考古工作者在挖掘湖南长沙马王堆一号汉墓时发现，棺椁外面有大量木炭，用它来除去棺椁周围的湿气和浊气，从而对尸体起到了防腐作用。由此可见我国劳动人民在2000多年以前就知道利用木炭的吸附作用。
现在，让我们再去漫游比活性炭更奇妙的表面世界，它就是分子筛。它是化学家仿照沸石的结构用人工合成的方法制造出来的水合硅酸铝，是一种多孔的物质。
分子筛之所以具有优良的性能，奥秘就在于它的孔道只允许某些分子（较小的分子）通过，但能将其他一些分子（较大的分子）阻挡在外面。于是，分子筛就能对各种分子起筛分作用，因此化学家为它起了一个很有意思的名称，叫做“分子筛”。
分子筛的这种奇妙的筛分作用正好是催化反应所非常需要的。在多相催化反应中，催化剂都是固体，气体分子必须在催化剂的表面上才能发生反应。分子筛的一大优点是具有巨大的表面积，可以吸附大量的分子在它的表面发生化学反应。但是分子筛又和一般的固体催化剂有着不同的地方，它可以使应该参加化学反应的分子（与分子筛的孔道大小一样的气体分子）进入分子筛的内部，被固体催化剂吸附而发生反应，其他不应该或不必要参加反应的分子则统统被拒之于大门之外。因此，以分子筛做催化剂的反应既具有选择性，也有较高的效率。例如提炼石油中的重整反应，原料油中的芳烃、异构烷烃和环烷烃的分子较大，不能进入分子筛内部；正构烷烃的分子较小，就能进入分子筛内部发生催化反应，转化为优质的高辛烷值的汽油。