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- 1、身边的有机物有哪些
- 2、「元素家族——连载30」有机物中的明星
1、身边的有机物有哪些
身边的有机物有沼气、天然气和石油气等，天然气主要是甲烷，可以取暖、做饭。还有制作打火机的丁烷，都是烷类有机物。切割金属用的乙炔，是炔类有机物。以及喝的酒是乙醇，是醇类有机物。
有机物是生命产生的物质基础，所有的生命体都含有机化合物。脂肪、氨基酸、蛋白质、糖、血红素、叶绿素、酶、激素等。生物体内的新陈代谢和生物的遗传现象，都涉及到有机化合物的转变。
2、「元素家族——连载30」有机物中的明星
有机物中的明星（七）乳液聚合和苯乙烯
在上一篇我们写到表面活性剂的时候，我们曾一笔带过表面活性剂的一个用途是"乳化"，究竟"乳化"是什么意思呢？大家可以查阅一下我们在"氢"的篇章里，有一篇是"水性化"，其中提到，很多有用的化学品是不溶于水的，为了减少有害的有机溶剂使用量，我们需要借助于表面活性剂来帮助这些化学品分散在水中。一般来说，最后的混合液是白色浑浊的液体，和牛奶很相似，比如装修时用的乳胶漆，所以化学工程师们把这种混合液形象的称为"乳液"，把这个过程叫做是"乳化"，起到这种作用的表面活性剂就叫做"乳化剂"。
在我们身边，化妆品里的"乳液"其实也是"乳化"之后的混合物，另外诸如乳胶漆、洗发水中也是乳液的形态，所以都有表面活性剂的功劳。
一般来说，我们首先得到我们需要的成分物质，然后加入水和乳化剂，再进行高速搅拌，就可以得到我们需要的乳液了。这对于一些分子量低的物质是比较简单的，但是对于一些高分子物质，由于它们的粘度过大，乳化起来会不太方便，另一方面，我们上一篇提过，在聚合之后得到的高分子一般都是一系列的混合物，分子量差别巨大的一系列分子性质相差巨大，也会导致乳液不稳定。
有聪明人开始想了，高分子都是用低分子单体聚合而成的，要做成乳液还需要一道物理搅拌工艺进行乳化。机械物理相对于化学来说永远是低效的，那么能不能干脆让这些单体通过表面活性剂的作用分散在水里，然后直接在水里聚合呢？对了，这就是乳液聚合！
乳液聚合示意图，右边的大颗粒是单体的颗粒，在分成小的胶束后，单体在胶束中聚合成高分子。这种直接在乳液状态下聚合成的高分子分布更加均匀，乳液更加稳定。
20世纪初的德意志是一个结束了纷争，刚刚统一的国家，这个国家的一部分精英们在思索着怎样挑战世界旧秩序，建立世界新秩序，扩大他们的生存空间。当时的各种新式武器、战车、军舰、飞机都需要战略资源：橡胶，但是橡胶产地是有限的，而且都已经被英国、法国占领了。为了打破垄断，德国人只有进行科技创新，研发出新型的合成橡胶。
德国拜耳公司的科研人员们在思索：天然橡胶也是在室温下产出的，橡树的内环境充满了一种胶体的聚合物，可以理解，一些小分子在这种环境下聚合成了橡胶。那么按照仿生学，有没有可能让化学家们也模仿这个环境，用一些小分子把高分子的橡胶制造出来呢？拜耳的科研人员尝试将明胶、淀粉、蛋清等混合在一起，模拟橡树的内环境，从现在的观点看，这还不是乳液聚合，而只是分散体聚合。
20世纪20年代，随着施陶丁格高分子理论的诞生，化学家们也开始对乳液聚合理论进行研究，并成功的用异戊二烯用乳液聚合的方法合成了橡胶，橡胶仿生终于成功了！
各种各样的橡胶制品充斥在我们生活的方方面面，轮胎、按键、奶嘴、玩具等等等等。没有合成橡胶，我们简直不知道我们的生活会是什么样？
一战结束，德国被迫签署了耻辱的《凡尔赛条约》，所有的军舰、坦克、飞机数量都得到限制，德国成为一个被解除武装的赤裸国家。然而，这个民族不会因此而消沉下去，哲学思想是他们的盾牌，科学技术就是他们的武器，他们必将在20年后再次挑战世界秩序。
20世纪30年代，德国人用丁二烯合成了一种丁钠橡胶，然后又发现，将丁二烯和苯乙烯共聚，生成一种丁苯橡胶，这种橡胶的性质和天然橡胶非常接近。在这种方法发明出来以后，德国人再也不用担心自己因为没有海外殖民地，无法得到天然橡胶。
有了合成橡胶这种战略资源，德军才有可能建立自己的Panzer坦克集群，古德里安、曼斯坦因们才有能力去发明钳式进攻，希特勒才有资本去发动一次又一次闪电战。
稍晚一点，苏联人也发明了同样的方法，就这样，苏德坦克大战才成为可能。在规模最大的库尔茨克会战中，德国参战约3000辆坦克，战损约600辆，苏联参战约5000辆坦克，战损约3000辆。这些数字的背后，不仅标示着这两个国家的军事、工业能力，更代表着两个国家科研水平的比拼，当然，还有无数鲜活生命的凋零。
1943年，库尔茨克会战，是人类历史上最大规模的坦克大会战。人们往往会将坦克集群喻为钢铁洪流，殊不知，如果没有丁苯橡胶，这些庞然大物只是一堆堆废铁。
二战以后，更多种类的合成橡胶被发明出来，合成橡胶也开始在各种方面得到应用，但是历经70多年，丁苯橡胶仍然保持着合成橡胶中 "霸主"的角色，而其中超过四分之三的丁苯橡胶是采用乳液聚合法生产出来的。
丁苯橡胶的基本结构，引入苯环，其特性与天然橡胶更加接近，而且耐磨耐热耐候性能更好。
苯乙烯这种单体将苯环引入到高分子化学品中，让高分子化学品具有了特别的性质，丁苯橡胶只是一个开始，化学家们开始了更多的尝试。在丁苯胶乳中引入羧基，赋予丁苯胶乳更好的粘结性和结膜强度，这种羧基丁苯胶乳被广泛用于造纸、地毯、纺织品等的涂层中，不仅提高强度，还可以降低成本，提高生产效率。
造纸的最后一步是纸张涂布，将羧基丁苯胶乳卷涂在纸张或者纸板上，让纸张更加平滑，美观大方。
将苯乙烯和丙烯酸酯共聚，得到苯丙乳液，这种乳液被广泛用于外墙涂料，它的耐水性、耐碱性、耐擦洗性和耐候性都很非常好。最近10几年是我国房地产建设的高峰期，这种绿色环保的水性涂料迅速发展起来。
最近十余年的房地产建设让我国成为了钢筋混凝土森林（Concrete Jungle），每个城市里，一座座楼房如雨后春笋般的竖立起来。基于苯丙乳液的水性涂料取代了之前的油漆和瓷砖，既美观又环保，让我们得以放心。
将苯乙烯与丙烯腈、丁二烯一起共聚，可以生产出ABS塑料，其中A代表丙烯睛、B代表丁二烯、S代表苯乙烯。这种ABS树脂具有三种组份的综合性能：A可以提高耐油性、耐化学腐蚀性，从而具有一定的表面硬度；B使ABS呈现橡胶态的韧性，提高了冲击韧性；S使ABS塑料呈现出较好的流动性，使之具有热塑性塑料成型加工的良好性能。
由于ABS如此优异的性能，被广泛用于汽车内饰、电子电器和建筑材料中，要不是因为它的成本稍微高一点，聚乙烯、聚氯乙烯、聚酯等通用塑料简直无生存空间了。
ABS塑料轻便美观，还可以用各种加工方式来加工，比如注塑、挤出或热成型，与聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯并称为五大通用塑料。
ABS还搭上了3D打印技术的顺风车，成为3D打印最早使用的塑料材料之一。相对于其他塑料材料，它的强度更好，也更加美观，可以被打印出各种轻巧耐用、耐冲撞的小饰品。
当然现在它也受到了一些质疑：它在高温下容易翘曲，另外还会挥发出令人不快的烟雾，虽然没有任何危害。也许在不远的将来，科学家们会研发出更加适合3D打印技术的材料，但是大家不要忘了，在新技术的婴儿期，ABS如同一个奶瓶，陪同我们长大。
3D打印技术让我憧憬美好的未来，ABS会退出3D打印材料市场吗？
说了这么多篇有机物仍然意犹未尽，因为有机物家族实在太大了，我还想跟大家说说甲醛、醋酸、乳酸甚至美女最讨厌的脂肪，但那喧宾夺主了，毕竟我写的是《元素家族》而不是《有机物家谱》。不过经过前面几篇，大家应该能感受到碳元素的魅力，正是碳元素的这种性质，撑起了有机物质的骨架，让我们的生命更加丰富多彩。
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