爲什麼油紙傘能遮風擋雨的科學故事
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原來,油紙傘是用桐油浸泡過的“油紙”製成的。桐油,是從桐樹子中榨取的油,在中國古代被當作“油漆”。它的成分也是甘油三酯。在1000多年以前,我們的祖先就發現,如果把桐油塗在木頭或金屬表面,它很快就會變幹,即從液態變爲固態,形成一層膜,可以防水、防鏽、防腐蝕。如果把布浸泡在桐油裏,還能得到油布,用來防雨防潮。
桐油在空氣中會變幹,類似的現象也發生在我們的身邊。現代家庭廚房的抽油煙機上,常常可以看到濾網上黏附了許多油滴,如果不及時清洗,時間長了就會變黏稠,最後變成像橡膠一樣的物質,用清潔劑也很難去除。可見,不只是桐油,其他植物油在空氣中也會變幹。
植物油在空氣中變稠變乾的原因,是由於它們所含的不飽和脂肪酸被氧氣氧化時,會發生脂肪酸分子之間的“交聯”。氧化過程中生成的過氧化物不但能使脂肪酸分子斷裂,形成小片段(比如使食物變“哈喇”味),也能“攻擊”附近的其他不飽和脂肪酸分子,把它們連在一起。許多脂肪酸分子彼此交聯,就會形成網狀化合物,好像線被織成了布。這樣植物油就逐漸變黏變稠,甚至形成附着牢固的膜。這就是抽油煙機濾網上黏結的油膩用清潔劑也不易洗掉的原因。
那麼,爲什麼桐油特別適合用來作爲“油漆”的原料呢?這是因爲桐油所含的脂肪酸不但絕大多數爲不飽和脂肪酸,而且在這些不飽和脂肪酸中,又絕大多數爲α-桐酸。α-桐酸含有三個雙鍵,彼此相近,兩兩之間僅以一個單鍵隔開,形成“雙鍵—單鍵—雙鍵—單鍵—雙鍵”的結構。這種被一個單鍵隔開的雙鍵叫作“共軛雙鍵”,比單個雙鍵或者彼此分得比較遠的多個雙鍵更容易受到氧的攻擊。α-桐酸中有三個雙鍵形成的“共軛雙鍵”,就特別容易受到氧的攻擊而被氧化,所以桐油在空氣中也幹得特別快。食用植物油中的不飽和脂肪酸雖然也含有一個或多個雙鍵,但是大多不形成共軛雙鍵,所以被氧化的速度比較慢,需要數週甚至數月才能被聞出有“哈喇”味。而且脂肪酸之間的交聯程度也比較低,不會完全變幹,所以不能被當作“油漆”來使用。
爲什麼油紙傘能遮風擋雨的科學故事點評和食物變“哈喇”味時不飽和脂肪酸斷裂形成有氣味的小片段一樣,桐油中的脂肪酸在彼此交聯時,也會有一些脂肪酸分子斷裂,形成小片段。這些小片段也會揮發到空氣中,所以新刷的桐油漆會有氣味。隨着時間延長,這些小片段逐漸揮發殆盡,而脂肪酸之間的交聯也逐漸完成,油漆的氣味就會越來越小,最後幾乎聞不到了。
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