为什么油纸伞能遮风挡雨的科学故事
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原来,油纸伞是用桐油浸泡过的“油纸”制成的。桐油,是从桐树子中榨取的油,在中国古代被当作“油漆”。它的成分也是甘油三酯。在1000多年以前,我们的祖先就发现,如果把桐油涂在木头或金属表面,它很快就会变干,即从液态变为固态,形成一层膜,可以防水、防锈、防腐蚀。如果把布浸泡在桐油里,还能得到油布,用来防雨防潮。
桐油在空气中会变干,类似的现象也发生在我们的身边。现代家庭厨房的抽油烟机上,常常可以看到滤网上黏附了许多油滴,如果不及时清洗,时间长了就会变黏稠,最后变成像橡胶一样的物质,用清洁剂也很难去除。可见,不只是桐油,其他植物油在空气中也会变干。
植物油在空气中变稠变干的原因,是由于它们所含的不饱和脂肪酸被氧气氧化时,会发生脂肪酸分子之间的“交联”。氧化过程中生成的过氧化物不但能使脂肪酸分子断裂,形成小片段(比如使食物变“哈喇”味),也能“攻击”附近的其他不饱和脂肪酸分子,把它们连在一起。许多脂肪酸分子彼此交联,就会形成网状化合物,好像线被织成了布。这样植物油就逐渐变黏变稠,甚至形成附着牢固的膜。这就是抽油烟机滤网上黏结的油腻用清洁剂也不易洗掉的原因。
那么,为什么桐油特别适合用来作为“油漆”的原料呢?这是因为桐油所含的脂肪酸不但绝大多数为不饱和脂肪酸,而且在这些不饱和脂肪酸中,又绝大多数为α-桐酸。α-桐酸含有三个双键,彼此相近,两两之间仅以一个单键隔开,形成“双键—单键—双键—单键—双键”的结构。这种被一个单键隔开的双键叫作“共轭双键”,比单个双键或者彼此分得比较远的多个双键更容易受到氧的攻击。α-桐酸中有三个双键形成的“共轭双键”,就特别容易受到氧的攻击而被氧化,所以桐油在空气中也干得特别快。食用植物油中的不饱和脂肪酸虽然也含有一个或多个双键,但是大多不形成共轭双键,所以被氧化的速度比较慢,需要数周甚至数月才能被闻出有“哈喇”味。而且脂肪酸之间的交联程度也比较低,不会完全变干,所以不能被当作“油漆”来使用。
为什么油纸伞能遮风挡雨的科学故事点评和食物变“哈喇”味时不饱和脂肪酸断裂形成有气味的小片段一样,桐油中的脂肪酸在彼此交联时,也会有一些脂肪酸分子断裂,形成小片段。这些小片段也会挥发到空气中,所以新刷的桐油漆会有气味。随着时间延长,这些小片段逐渐挥发殆尽,而脂肪酸之间的交联也逐渐完成,油漆的气味就会越来越小,最后几乎闻不到了。
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