No.450《超乎想像的化學課》

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☆★【☆科普探索.無限可能☆】經典科學套書5折起 ★☆ 第450期 2017/05/06
超乎想像的化學課 化學這門科學,如何變成後來這番面貌?從知道物質是什麼,到知道分子的結構,過程中曲折起伏不斷,會有什麼意想不到的故事發生?

作者從最初從希臘、中國和印度對於元素的奇特想法講起,到追求長生不老的神祕鍊金術如何開啟這門科學,香料貿易以及草藥醫學怎麼啟發各種實驗,還有化學家如何確立原子和分子的觀念,最後來到多彩多姿的有機化學分子世界。

本書會讓你更加了解,這些化學家如何做出觀念上的重大突破,化學如何形塑了我們所在的現代世界。

超乎想像的化學課

  這是一門課本不會講的化學課,不只告訴你整個千迴百轉的化學發展過程,豐富的化學知識,還有宛如小說情節般精彩的化學家故事:   .拉瓦節一手建立起現代化學的架構,但是常用律師的辭令修飾事實,老愛搶頭功,最後在法國大革命時命喪斷頭臺。   .道耳頓生性謙遜、生活沉悶,沒有受過太多正式教育,竟能提出石破天驚的原子論,還常受邀到倫敦、巴黎等各地去演講。   .亞佛加厥家世顯赫,原來是一位風流的律師,他天分奇高,居然想出方法解決原子量的問題,卻長期受到化學界的忽視。   作者巴金漢在倫敦大學教有機化學,他的化學課和別人不一樣,充滿各式各樣的人性故事,有爭吵、友情和背叛,還有人愛自吹自擂,有人以精神錯亂收場。   透過這些故事,認識這些人,你才會發現讀化學這麼有意思。   原來,拉瓦節、道耳頓、亞佛加厥,還有許多科學家,竟然和我們想得不一樣!

超乎想像的化學課

  英國皇家研究院的傳奇   十八世紀末,燃素理論終結,引導出一波科學發現,化學也變得超級受歡迎。在英國,這種轉變以倫敦中心皮卡迪利旁新建立的皇家研究院為中心展開。   皇家研究院的創始人是湯普生,出生於當時仍是英國殖民地的美洲麻薩諸塞,他是擁皇派,也是富蘭克林的朋友。他二十三歲時正值美國革命期間,當時他是英國間諜,因而不得不潛逃出境。到了歐洲,他在巴伐利亞待了一陣子,還讓聖羅馬帝國的王權選侯封為伯爵。這會兒他變成聖羅馬帝國的冉福得伯爵,是個非常務實也大有作為的科學家,他做了許多研究,澄清令人費解的熱本質,說明熱是一種流動的現象,也做了一些實際有用的發明,例如改良型的火爐和煙囪。   冉福得在慕尼黑創立了啟蒙時代相當常見的教育機構,僱用窮人並教他們運用新發明的技術。一七九五年,他搬到英國時也提議創建類似的機構,於是四年後皇家研究院成立了。冉福得自己倒是沒留下來,他前往巴黎,在那裡娶了拉瓦節的遺孀。這場婚姻並不成功。雖然冉福得過去冒險犯難,在婚姻裡卻很討人厭,處處仰賴太太的錢。結婚才幾個月,他就把太太的朋友鎖在門外,太太則往他的盆栽澆滾水洩恨。   就化學這方面來說,皇家研究院的起頭並不看好。他們的第一位教授是布萊克的學生加尼特,他來自蘇格蘭的格拉斯哥。這位人選看來不錯,因為格拉斯哥的化學傳統很強,而且據說加尼特很會教書。但是他來倫敦不久,妻子就死於難產。加尼特傷心過度,後來做得不如預期。他接受這個職位的三年後,也就是一八○二年,由於在藥房工作時染上斑疹傷寒而身故。   接任的人選是來自康瓦耳郡的戴維,他來倫敦當加尼特的助手時年僅二十四歲,沒有任何學位。他魅力十足,迅速大受歡迎,有如化學界的拜倫。詩人索錫和柯立芝都盛讚他的詩,而他教課也極吸引人。   有一次他生病,皇家研究院所在的阿爾伯馬爾街上擠滿了載著女性粉絲的馬車,場面大到職員必須在外頭立一塊黑板,記載戴維的最新醫療現況和體溫表。   戴維來到倫敦之前,在一七九九年就發現人吸入一氧化氮(「去除燃素的含氮氣體」)的效果,他最有名的示範表演是讓自願者吸「笑氣」。這顯然是讓化學跨足醫學領域了。戴維的精彩演講主要講給聰明的外行人聽,那些人同時還得夠有錢才行,因為每個人的入場費足足要二十英鎊。只有少數人是去找樂子,也只有少數人是基於對科學的強烈興趣。   大多數會出席的觀眾,一定是因為他們察覺到化學家即將在人類的健康和疾病上有重大突破。畢竟,如果有一種氣體能讓人頭重腳輕、笑得歇斯底里,連這種不可思議的事情都能表演給大家看了,那麼下一個了不起的醫學發現又會是什麼? (本文為節錄,完整內文請見超乎想像的化學課

■ 化學殘留、疑似致癌物讓人心惶惶?劑量才是關鍵!—食安基本功(上) 科學新聞由Pansci.tw泛科學提供 諮詢專家/姜至剛 醫師 採訪/雷雅淇、李德庭 整理/李霜茹

近年來 N 次的食安事件,使得大家只要一講到食品安全就感到十分緊張,擔心哪個常吃的食品會不會又有什麼問題;而每當媒體又報導某食物中含有「殘留化學物質」、「疑似致癌物」,就會全民情緒激動,要求下架。

可是,到底什麼是「毒」呢?毒理學之父 Paracelsus 先生(1493-1541)有一句名言:「所有化學物質都有毒,世界上沒有不毒的化學物質。」很恐怖吧?但他話還沒說完,「但依使用劑量的多寡,可區分為毒物或藥物。」也就是許多專家學者努力向大家解釋的:劑量決定毒性!當我們詢問一種物質有沒有毒的時候,「劑量」是決定答案的關鍵。

這邊先來兩個最極端的例子。

就算是人體必需的「水」,短時間內飲用過量還是會中毒:人類腎臟最大利尿能力約為每分鐘 16 毫升(或者說 1 公升/小時),超過這個量,過多的水分會使細胞開始膨脹,造成細胞脫水、鹽分(鈉離子)濃度降低,使體內電解質不平衡。當血液中的鈉含量降到低於約 120mEq/L 時,會出現頭痛、噁心等症狀,若更嚴重則可能導致呼吸困難甚至死亡。

劇毒的「砒霜」也能入藥:文學作品和民間傳說中都常出現的毒藥 ──「砒霜」,主成分其實是最具商業價值的砷化合物:三氧化二砷。台灣早在 2002年就已核准三氧化二砷藥物 Asadin上市,在醫學上常常被應用於急性前骨髓細胞白血病(APL)的治療。

看似無味無毒的人類生存必須物質,超過安全範圍仍會致命;「壞東西」若拿捏正確,也能成為救命仙丹。這背後的概念便是「劑量決定毒性」!重點來了,這個「劑量」要如何訂定?到底誰說了算?

在台灣,我們的《食品安全衛生管理法》對食品中之食品添加物等有「安全容許量」的相關規定,而這個「量」經常是參考世界各國標準所訂定。參考的對象,包含聯合國糧食和農業組織與世界衛生組織大會在 1963 年組成的食品法典委員會(Codex Alimentarius Commission, CAC),以及世界衛生組織(WHO)所召開的專家會議。

得到了參考劑量之後,主管機關會根據它來訂定法規上的「安全容許量」,也就是大家在新聞上出現的「標」。制定時,會把握「安全容許量(容許食品中殘留的劑量)× 膳食平均值(國人平均都吃多少)< RfD(參考劑量)」原則,也就是總共吃下去的殘留物質,不可以超過經實驗取得的參考劑量。在這個安全容許量之下,就算有殘留,長期食用也不太可能對人體造成危害。 不論是致癌物還是非致癌物,劑量都是決定毒性的關鍵。下次再有人恐嚇你「吃某某東西會致癌」,你就可以得意地算數學給他看,到底有沒有達到會致癌的風險程度;或是又有人在節目或網路上說「某某食品竟然驗出了殘留物」時,也不妨試著自己檢視「是有驗出,但有沒有超標呢?」,別只能恐慌地什麼都不敢吃了。 (本文為節錄,完整內文請見 【Pansci.tw泛科學】
化學殘留、疑似致癌物讓人心惶惶?劑量才是關鍵!—食安基本功(上)


 

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