化学与人类的关系

化学在人类的生存、发展过程中起着重要作用。化学知识带来了新材料、新工艺，改善了人类的生活质量，人类运用化学知识解决了能源危机、环境污染和社会问题，化学对人类的贡献不容忽视。

0．2．1　化学与生命

元素组成了大自然和人类，在100多种元素中，人体内含有60多种。其中，有28种元素是生命健康所必需的元素，称为生命必需元素。包括氢、硼、碳、氮、氧、氟、钠、镁、硅、磷、硫、氯、钾、钙、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、砷、硒、溴、钼、锡和碘。在28种生命必需的元素中，按体内含量的高低可分为常量元素和微量元素。常量元素指含量占生物体总质量0．01%以上的元素。有：氧、碳、氢、氮、磷、硫、氯、钾、钠、钙和镁，这11种元素共占人体总质量的99．95%。微量元素指含量占生物体总质量0．01%以下的元素，如：铁、硅、锌、铜、溴、锡、锰等。

无论是常量元素还是微量元素，在人体内都十分重要，直接影响人体健康。如：常量元素钠、钾和氯离子能调节体液的渗透压、电解质平衡和酸碱平衡，同时，钠离子、钾离子还参与神经信息的传递；钙和氟是骨骼和牙齿形成的必要成分；镁离子是体内糖代谢的辅因子。微量元素铁离子是构成血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素和多种氧化酶的重要成分，是维持生命的主要物质；锌离子是许多酶的辅基或酶的激活剂；锡离子与蛋白质的合成有关。因此，常量元素和微量元素都是生命必需的元素，都会影响人的健康。同时，人体内生命必需元素的含量都有一个最佳范围，超过或低于这个范围，对人的健康也不利。例如：微量元素硒能促进人的生长发育，增强机体对疾病的抵抗力，解除体内重金属的毒性，保护心血管和心肌健康。成年人每天摄取硒的量以100μg左右为宜，若长期低于50μg可能引起癌症、心肌损害等；若过量摄入，有可能造成腹泻、中毒、甚至死亡。因此，必须控制并适量补充生命必需元素的量，更好地保证人体的健康。

生命必需元素必须通过饮食来获取，人的生命质量与饮食营养有极大的关系。营养是指人类不断从外界摄取食物，经体内消化吸收、新陈代谢来满足自身生理需要、维持身体生长发育和各种生理功能的全过程。我们把食物中含有能被人体消化、吸收和利用的具有营养作用的物质称为营养素。营养素在人体内的功能可以分为3个方面：一是作为能源物质，供给人体所需要的能量；二是作为结构物质，构成和修补机体组织；三是作为调节物质，调节人体的生理功能。人体生命活动所必需的营养素包括七大类，即水、矿物质、蛋白质、脂肪、糖、维生素和膳食纤维。

1）水

水是生命之源，是人类赖以生存和发展不可缺少的重要物质资源之一。水能调节体温和润滑组织，作为体内营养物质的溶剂和运输的载体，人体内的水分，大约占到体重的65%。人的生命一刻也离不开水，没有水，食物中养料不能被吸收，氧气不能运到所需部位，废物不能排出体外，新陈代谢会停止，人将死亡。因此，水在生命演化中起到了重要的作用。

2）矿物质

矿物质是人体内无机物的总称，又称为无机盐或灰分。约占人体体重的5%，矿物质是酶系统的活化剂，是构成机体组织的重要材料，它能调节体液平衡、酸碱平衡。矿物质在人体内不能自行合成，必须通过膳食进行补充，我国居民膳食中较易缺乏的矿物质主要有：钙、铁、锌、碘、硒。

3）蛋白质

蛋白质含量占人体质量的16%～20%，它是由氨基酸组成的具有一定构架的高分子化合物。在组成蛋白质的20多种基本氨基酸中，其中有8种是成年人必不可少，而机体内又不能合成，必须通过食物来摄取的氨基酸，称为必需氨基酸。这8种必需氨基酸是：色氨酸、苏氨酸、蛋氨酸、缬氨酸、赖氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和苯丙氨酸。

蛋白质是生命的物质基础，没有蛋白质就没有生命，其有五大功能：

①产生热量。1g蛋白质可以产生4 kcal能量。

②修补、建造组织。这是蛋白质在人体里最重要的功能之一，也是其他营养素无法取代的作用。

③维持正常渗透压、调节体内酸碱平衡。

④携带其他物质，帮助吸收、运输。

⑤提供必需氨基酸、完成生理功用。

4）脂类

脂类是人体的重要组成成分，占人体质量的14%～19%。脂类是油脂和类脂的总称。油脂主要是油和脂肪，一般把常温下是液体的称作油，是固体的称作脂肪。类脂主要是磷脂、糖脂、胆固醇及胆固醇酯等。脂类的生理功能有：

①供能和贮能作用。脂类是人体最丰富的能量来源，1g脂肪可以产生9 kcal能量，为等量糖和蛋白质的2倍，同时也是体内能量的贮存库，人体的能量除供生理代谢及体力活动需要外，多余的转化为脂肪储存体内，必要时可为机体提供能量。

②作为细胞膜结构的基本原料，用于激素的合成。

③为机体提供生长发育所必需脂肪酸，提高免疫功能。

④保护作用。脂肪的不导热性可以防止体温散失过快，起到保温的作用。

⑤构成人体细胞的组成成分。

5）糖类

糖类是多羟基醛、多羟基酮以及水解后能生成多羟基醛或多羟基酮的有机化合物。糖类是人体热能的主要来源，人体所需的能量70%左右由糖提供。糖还是构成组织和保护肝脏功能的重要物质。由于糖属酸性物质，吃糖过量会改变人体血液的酸碱度，呈酸性体质，减弱人体白血球对外界病毒的抵御能力，使人易患多种疾病。食糖过多比烟和含酒精的饮料对人体的危害还要大，容易引起心脏病、高血压、血管硬化症及脑溢血、糖尿病的发病。

6）维生素

维生素又名维他命，是维持人体生命活动必需的一类有机物。它分为水溶性和脂溶性两大类。维生素是多种酶的活性成分，通过酶的作用来调控人体的物质代谢和能量代谢。当人体缺少某种维生素时，代谢就不能正常进行，容易生发疾病。

7）膳食纤维

膳食纤维是一种不能被人体消化的多糖。分为水溶性和非水溶性纤维两大类。膳食纤维对促进良好的消化和排泄固体废物有着重要的作用。适量地补充纤维素，可使肠道中的食物变软，促进肠道蠕动，加快排便速度，防止便秘和降低肠癌的风险。纤维素还可调节血糖，有防治高血压、糖尿病、心脑血管疾病的作用。

保持人体健康，七大营养素缺一不可，过剩同样有害。

0．2．2　化学与生活

随着生产力的发展与科学技术的进步，化学与人类生活越来越密切。日常生活的各项活动中，无时不在体现化学知识：蒸馒头时放些苏打，用酸除去水垢，用氢氟酸雕画玻璃，用泡沫灭火器灭火，用“王水”检验金子是否纯，等等。化学使生活充满着乐趣，给人类带来了变化，下面介绍一些生活中常见的化学知识。

1）食盐的防腐

食盐是生活中最常用的一种调味品，其主要成分就是氯化钠。食盐不仅能增加食物的味道，而且也有良好的防腐能力。在鲜肉上加点盐就可长期放置，使其不腐蚀、不变质。原因在于食物腐败是由于微生物细菌的作用，只要控制细菌的生长，就能防止食物腐败。当渗透压大的溶液和渗透压小的溶液间以半透膜（如细胞膜）隔开时，溶剂分子将从渗透压小的一方向渗透压大的一方渗透。由于食盐溶液的渗透压大于微生物细菌中细胞溶液的渗透压，所以，在食盐溶液存在下，微生物细菌细胞中的水分子将不断向食盐溶液中渗透，导致细菌细胞失水干枯而死，从而起到防腐的作用。

2）菠菜与豆腐

菠菜中的维生素种类多、含量高，常吃菠菜对健康很有益。但不要把菠菜和豆腐放在一起做菜，菠菜中含有草酸，而豆腐中含有石膏（CaSO4）和卤水（MgCl2），草酸与CaSO4和MgCl2相遇就会发生化学反应，生成不溶于水的草酸镁或草酸钙，沉积在血管壁上，影响血液循环。

3）蒸锅水不能喝

蒸馒头或蒸食物后剩余的水叫蒸锅水。蒸锅水不能喝也不能煮饭或烧菜，由于水里含有微量的硝酸盐，长时间加热，水分蒸发，硝酸盐的浓度相对增加，而且硝酸盐受热后还会分解成亚硝酸盐。亚硝酸盐对人的健康有害，它能使人体血液里的血红蛋白变性，不能再与氧气结合，导致缺氧，亚硝酸盐还是一种强烈的致癌性物质。

4）食醋的用途

食醋是一种很好的调味品，化学名字叫乙酸。生活中有很广泛的用途。在烹制食品过程中加点醋，可保护食品中的维生素C；做鱼加点醋可以解除腥味，软化鱼刺；煮排骨加点醋，可以增大排骨中的钙质和磷质在汤中的溶解度，有利于吸收；过咸的食物加点醋可降低咸味。

醋不仅有开胃进食，消食化积的作用，还能促进唾液和胃液的分泌，患有低酸性胃病的人食用少量的醋，可以补充体内的胃酸。醋有抑菌和杀菌作用，可以预防流行性感冒，起到预防肠道疾病的功效。

生活中醋的作用也不少，醋能恢复光泽、消除异味；旧的铜、铝制品，用醋涂擦后清洗，就能重新光亮；发生霉变的毛巾，可用醋除去霉味；衣服上沾染的水果汁，用醋泡后可以搓掉；壶中有了水垢，也能用醋浸泡后除去。

食醋虽然好处很多，但成年人每天的摄入量也不可过量，应为20～40g，最多不宜超过100g；过多的摄入醋容易引起牙齿的腐蚀和脱钙，所以吃醋应小心，特别不要空腹吃醋，以免胃酸过多而伤胃。

5）衣服的除污

衣服上沾染了汗渍可用10%的食盐水浸泡一会儿，然后再用肥皂洗涤。衣服上沾染了油渍可用汽油搓洗，待汽油挥发完后油渍也会随之消失。衣服上沾染了蓝墨水可用2%的草酸溶液浸泡几分钟，然后用洗涤剂洗除。衣服上沾染了血渍可用双氧水或者漂白粉水浸泡一会然后搓洗。衣物上沾染了万能胶渍，可用丙酮或香蕉水滴在胶渍上反复刷洗，再用清水漂洗。衣物上沾染了酱油渍可用冷水搓洗，再用洗涤剂洗涤。衣服上沾染了汤汁或乳汁，可用丙酮润湿擦洗，然后用2%的氨水溶液搓洗，最后用水清洗。

0．2．3　化学与环境

化学带来了物质世界的繁荣，同时也给环境造成了污染。保护环境，与自然和谐相处，已成为了人类文明的重要任务。目前，水体的污染、大气的污染、城市发展的污染等其他污染，给人类带来的危害已不容忽视，环境问题已成为21世纪人类面临的主要问题。

1）水体污染

水是一种宝贵的自然资源，它是人类生存所必需的物质。地球表面约有70%的部位被水覆盖，尽管地球上的水资源很丰富，但淡水的资源却很有限，且在地球上的分布也不均匀。中国的水资源也较贫乏，更加棘手的是水体污染较大，全国七大淡水体系（珠江、长江、黄河、淮河、海滦河、辽河、松花江）中2/3的河流被污染，黄河、松花江、辽河流域水污染特别严重，如果对水资源不注意合理利用，加强治理和保护，就有可能产生水资源危机。

造成水体污染的原因很多，特别严重的是工业废水、生活污水、农业污水等。工业废水是水体污染的主要原因，对世界危害更大。1956年日本发生的水俣病，就是水俣湾的水被含甲基汞的工业废水污染，导致水俣湾的鱼中毒，十多万人食用毒鱼后受到不同程度的伤害，其中60多人死亡。最为严重的一次水体污染是1986年瑞士发生的剧毒物污染莱茵河事件。近30吨剧毒物流入莱茵河，顺流而下150 km内的鱼被毒死，河岸两侧500 km的井水不能饮用，与水有关的啤酒厂、水厂纷纷停产关闭。同时，淤积河底的有毒物使莱茵河因此“死亡”了20年。鉴于水资源短缺加上水污染严重的状况，水资源保护和水体污染的防治尤为重要。

2）大气的污染

大气污染已成为城市居民生活一个无法逃避的现实。工业文明和城市发展，为人类创造巨大财富的同时，也把数十亿吨的废气和废物排入大气，给人类带来了巨大的灾难。1930年比利时马斯河谷工业区的烟雾事件致死60余人死亡，是20世纪最早记录下的大气污染惨案。1952年英国伦敦发生的一起较为严重的大气污染事件，由于工业燃煤产生的二氧化硫转化成硫酸雾，导致许多人胸闷、咳嗽、呕吐，造成1万多人因为空气污染而丧生。

大气污染的主要原因有工业污染、生活污染和交通污染。如今大气污染已超越国界，危害遍及全球，对全球大气的危害主要体现在臭氧层破坏，酸雨的形成和温室效应。

臭氧层破坏表现在臭氧层中臭氧的减少，太阳光照射到地面的紫外线增强，紫外线对生物细胞的杀伤作用也就增强，人体免疫能力也就降低，导致多种疾病的诱发。紫外辐射增强还会使城市内的烟雾加剧，加速橡胶、塑料等有机材料的老化。同时，紫外辐射的增加对水生生态系统也有潜在的危险。

酸雨的形成是由于工业废气、生活废气中的二氧化硫、氮氧化物等酸性气体，与空气中的水蒸气相遇生成硫酸和硝酸溶于雨中，使雨水酸化，就形成了酸雨。酸雨降到地面，使土壤肥力减弱，水质恶化，植物及水生动物吸收大量酸性物质后，都会受到死亡的威胁。人类长期饮用酸性的水质，也会造成呼吸器官受损、肾病和癌症等一系列疾病的发生。

温室效应是大气保温效应的俗称。温室效应是全球气候变暖的现象。全球气温上升，会令北极冰层融化，被冰封十几万年的致命病毒可能重新出现，地球上的病虫害必然增加。温室效应还会导致气候反常，土地干旱，沙漠化面积增大，海洋风暴增多，海平面上升，一些岛屿国家和沿海城市将把淹没。温室效应主要是由于过多燃烧煤炭、石油和天然气放出大量的二氧化碳气体进入大气造成的，因此节能减排，提倡低碳有利于改善温室效应状况。