130張炫酷動(dòng)圖-讓你秒懂高中物化生原理

【教學(xué)動(dòng)圖】130張炫酷動(dòng)圖，讓你秒懂高中物化生原作

者：一氣貫長空

原理：其實(shí)這就是經(jīng)典的中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)氨氣噴泉：充

滿氨氣的瓶子接觸水，氨氣迅速在水中溶解，瓶?jī)?nèi)氣

壓降低，水倒吸進(jìn)瓶中形成噴泉，pH的變化又讓指

示劑變色。只不過，在這里水溶液中加入的指示劑不

是酚酸，而是百里酚藍(lán)，它從中性的黃色變成堿性的

藍(lán)色。

花絮：氨氣噴泉其實(shí)還有更多玩法，比如說，讓它發(fā)

光。下面展示的就是一個(gè)魯米諾氨氣噴泉：“噴泉”

的倒吸依然由氨氣溶解引發(fā)，但下方的兩條管子分別

接上了堿性魯米諾溶液和氧化劑次氯酸鈉溶液，兩種

溶液被吸進(jìn)瓶中混合引發(fā)反應(yīng)，就讓噴泉發(fā)出了漂亮

的藍(lán)光。

錄制者：DeclanFleming,來自：

危險(xiǎn)：較低。氨氣會(huì)有刺激性，不過不用我說你大概

也會(huì)躲著它的……

焰色文字

錄制者：RoyalSocietyOfChemistry

原理：各種堿金屬鹽的焰色反應(yīng)，這里把它們做成了

彩色的火焰文字。焰色反應(yīng)是識(shí)別金屬離子的一種方

式，它體現(xiàn)了電子受激發(fā)躍遷并發(fā)出特定能量光子的

過程。堿金屬一族的焰色反應(yīng)現(xiàn)象比較明顯，所以它

們經(jīng)常出現(xiàn)在演示實(shí)驗(yàn)當(dāng)中。

花絮：理論上說，通過焰色反應(yīng)能鑒別的金屬鹽相當(dāng)

不少，不過實(shí)際上并沒有那么容易：一些焰色反應(yīng)并

不明顯，另一些顏色又比較容易混淆。不過我們有更

準(zhǔn)確的檢測(cè)方法：原子吸收光譜與原子發(fā)射光譜分

析。

危險(xiǎn)：低。

鋁熱反應(yīng)

錄制者：TheUniversityofMinnesota,

TheDepartmentofChemistry

原理：不必多說，這就是中學(xué)化學(xué)中感覺最炸裂、最

讓人印象深刻的反應(yīng)了！鋁粉與氧化鐵粉末混合制成

鋁熱劑，通過插在其中的鎂條引燃。鋁還原氧化鐵，

反應(yīng)劇烈放熱，光芒耀眼、火花四濺，得到熔融的鐵

單質(zhì)。其他一些金屬（例如錦）的氧化物同樣可以發(fā)

生反應(yīng)。

反應(yīng)式：2Al+Fe203-A1203+2Fe

花絮：除了焊接鐵軌、冶煉金屬等用途之外，鋁熱反

應(yīng)產(chǎn)生的極高溫度也曾被用來制造武器。

危險(xiǎn)：高。鋁熱反應(yīng)可以在局部產(chǎn)生幾千度的高溫，

在沒有專業(yè)保護(hù)、沒有按規(guī)程操作時(shí)，這會(huì)非常危

險(xiǎn)。在網(wǎng)絡(luò)上，我們可以找到大量鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)視

頻，其中有的看起來簡(jiǎn)直帥到不行，讓人恨不得立刻

親身體驗(yàn)，但必須嚴(yán)肅指出的是，這些“酷炫”的視

頻很多都沒有遵守安全原則。這真的很危險(xiǎn)，請(qǐng)一定

不要模仿！

消失無痕

錄制者：MELScience

原理：白色粉末欹地一下消失了！這不是升華，而是

碳酸鏤的熱分解。產(chǎn)物是氨氣、二氧化碳和水蒸氣，

所以看起來就消失得了無痕跡了。當(dāng)然，如果你提鼻

子一聞的話……碳酸鏤遇熱相當(dāng)不穩(wěn)定，在60°C左

右就可以分解。

反應(yīng)式：（NH4）2C03-2NH3t+CO2t+

H2Ot

花絮：基于同樣的原理，碳酸氫鏤也被作為一種食品

膨松劑使用，不過如果使用不當(dāng)、沒有讓氨氣完全散

去，它就會(huì)給食物留下糟糕的氣味……

危險(xiǎn)：較低。

氣球遇橘皮

錄制者：TomKuntz1eman

原理：橘子或橙子皮里擠出的“汁液”破壞了氣球

膜。這些汁液并不像果肉里的汁水，它的主要成分是

一些親脂性、容易揮發(fā)的小分子，比如D-檸檬烯。

這些揮發(fā)油成分可以看成極性弱的有機(jī)溶劑，而制作

氣球的材料分子也有類似的性質(zhì)，它們遇到這些有機(jī)

溶劑時(shí)更容易溶解（或者說溶脹），氣球膜就會(huì)破

壞。而水作為一種極性強(qiáng)的溶劑不會(huì)破壞氣球膜，這

就體現(xiàn)了我們?cè)诨瘜W(xué)課本上學(xué)到的“相似相溶”規(guī)

律。

花絮：生活中可以找出很多“相似相溶”的例子，利

用它也可以讓你的生活變得更美好，比如說，不好清

除的油性筆筆跡和不干膠痕跡都可以用含有機(jī)溶劑的

洗甲水擦掉哦~

危險(xiǎn)：低，但是要注意避開眼睛。

“炸蛋”

錄制者：RoyalSocietyOfChemistry

原理：這是一個(gè)真-“炸蛋”。雞蛋的兩頭都用釘子

打出了小洞，掏空內(nèi)容物之后洗凈晾干，然后蓋住上

面的小孔，并從下面的小孔向雞蛋殼里充入氫氣，然

后再從上面點(diǎn)燃。在燃燒中，氫氣消耗并從上面的小

孔逃逸出去，空氣從下面的小孔進(jìn)入，與剩余的氫氣

混合，最終混合氣體發(fā)生爆炸。

反應(yīng)式：2H2+02-2H20

花絮：用甲烷也可以得到類似的效果，不過如果是密

度大的可燃?xì)怏w，得到的效果可能更像是之前介紹過

的“瓶中火”。這個(gè)實(shí)驗(yàn)也提醒我們，可燃?xì)怏w的操

作必須要謹(jǐn)慎進(jìn)行。

瓶中的下沉火焰，這種效果是用醇蒸汽之類密度較

大的可燃?xì)怏w實(shí)現(xiàn)的。

危險(xiǎn)：中高。作為化學(xué)課上的教學(xué)演示還是可以的，

自己在家就別試了。

碘鐘反應(yīng)

碘鐘反應(yīng)(Iodineclockreaction)是一種化學(xué)

振蕩反應(yīng)，其體現(xiàn)了化學(xué)動(dòng)力學(xué)的原理。它于1886

年被瑞士化學(xué)家HansHeinrichLandolt發(fā)現(xiàn)。在

碘鐘反應(yīng)中，兩種(或三種)無色的液體被混合在一

起，并在幾秒鐘后變成靛藍(lán)色。

下面介紹其中一種碘鐘反應(yīng)的簡(jiǎn)要實(shí)驗(yàn)過程。

實(shí)驗(yàn)試劑：

29%過氧化氫溶液、丙二酸、硫酸錦、可溶性淀

粉、碘酸鉀、lmol/L硫酸

實(shí)驗(yàn)步驟：

(1)配制3.6mol/L過氧化氫溶液250mL

(2)配制0.15m制/L丙二酸、0.02mol/L硫酸錦、

和0.03%淀粉的混合溶液250mL

(3)配制0.2mol/L碘酸鉀和0.08m制/L硫酸的混

合溶液250mL

(4)用一個(gè)錐形瓶將三份溶液混合，混合后會(huì)看到

反應(yīng)液由無色變?yōu)樗{(lán)紫色，幾秒后褪為無色，接著

又稱琥珀色變逐漸加深，藍(lán)紫色又反復(fù)出現(xiàn)，幾秒

后又消失，這樣周而復(fù)始地呈周期性變化。

反應(yīng)的化學(xué)方程式：

CH2(C00H)2+4H202==3C02+6H20

2KI+H202+H2SO4==I2+2H20+K2sCh

熒光染料

在吸收紫外線或可見光后，能把短波長的光轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

波長較長的可見光波而反射出來，呈閃亮的鮮艷色

彩。例如，酸性曙紅、熒光黃、紅汞以及某些分散

染料等。它們大多是含有苯環(huán)或雜環(huán)并帶有共朝雙

鍵的化合物。

應(yīng)用：

熒光染料常用于熒光染料產(chǎn)品的制備，以及增白洗

衣粉中的增白劑，指示信號(hào)用的各種熒光路標(biāo)漆，

熒光標(biāo)志服等。在科研上廣泛應(yīng)用于熒光免疫，熒

光探針，細(xì)胞染色等。包括特異性的DNA染色，用

于染色體分析、細(xì)胞周期、細(xì)胞凋亡等相關(guān)研究。

“狗吠”反應(yīng)

“狗吠”反應(yīng)(barkingdogreaction)是L.J.

李比希發(fā)現(xiàn)的一種化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)物是二硫化碳

(CS2)溶液、一氧化二氮(N20),輔助原料是水。

實(shí)驗(yàn)步驟：

(1)在帶活塞的試管中充入N20氣體，在加入幾滴

CS2溶液，迅速蓋上活塞

(2)震蕩搖勻，使N20和CS2混合均勻

(3)打開活塞，用點(diǎn)火器在瓶口點(diǎn)燃?xì)怏w，或往試

管中放入燃著的火柴

(4)氣體被點(diǎn)燃，發(fā)出明亮的火焰，并發(fā)出如狗吠

的聲音。

反應(yīng)原理：

當(dāng)一氧化氮或一氧化二氮與二硫化碳混合并點(diǎn)燃

時(shí)，燃燒波沿管向下傳播。上面的火焰燃燒時(shí)會(huì)壓

縮下層的氣體，發(fā)出“狗吠”聲，燃燒的產(chǎn)物是

N2、CO、C02、S02和單質(zhì)硫。

反應(yīng)的化學(xué)方程式：

3NO+CS2-3/2N2+CO+S02+1/8

S8

4NO+CS2-2N2+C02+S02+1/8

S8

硼酸三甲酯的燃燒

硼酸三甲酯燃燒發(fā)出漂亮的綠色火焰

鈉與水反應(yīng)

鈉屬于堿金屬元素，鈉原子最外層只有一個(gè)電子，

非常容易失去，所以顯示出非常強(qiáng)的金屬性，化學(xué)

性質(zhì)非?；顫姟?/p>

金屬鈉與水反應(yīng)是高中化學(xué)需要掌握的重要化學(xué)實(shí)

驗(yàn)之一，金屬鈉與水反應(yīng)的化學(xué)方程式：2Na+2H2。

=2NaOH+H2t

反應(yīng)劇烈放熱，而鈉的熔點(diǎn)低，只有97℃,反應(yīng)放

出的熱量能使金屬鈉和氫氣點(diǎn)燃，發(fā)生爆炸。所以

一般老師或?qū)W生做此實(shí)驗(yàn)時(shí)，取金屬鈉的量要小。

“黃金雨”

“黃金雨”實(shí)驗(yàn)其實(shí)是碘化鉛的沉淀實(shí)驗(yàn)。碘化鉛

是亮黃色的粉末或者鱗片狀結(jié)晶，與黃金的顏色非

常相似。碘化鉛的溶解度約為0.08g,溶解度較

小，因此我們可以用可溶性的鉛鹽和碘化鉀反應(yīng)來

制備碘化鉛，生成的碘化鉛沉淀亮黃色閃閃發(fā)光，

就像在下“黃金”雨一般，非常漂亮。

如用硝酸鉛與碘化鉀反應(yīng)的化學(xué)方程式：

2KI+Pb(NO3)2==PbI2I+2KNO3

丙酮手電筒

"AcetoneFlashlight"

“丙酮手電筒”實(shí)驗(yàn)應(yīng)該為實(shí)驗(yàn)作者的實(shí)質(zhì)是丙酮

的催化氧化實(shí)驗(yàn)。丙酮在銅做催化劑和氧氣的參與

下，能使丙酮蒸汽氧化成乙醛和乙酸，反應(yīng)放熱，

能使銅絲保持紅熱。反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

這里有個(gè)誤區(qū)，高中化學(xué)里面認(rèn)為丙酮是不能催化

氧化的。事實(shí)上化學(xué)反應(yīng)是多變的，不同的實(shí)驗(yàn)條

件下，化學(xué)反應(yīng)會(huì)有所不同。下面我們來看一下這

個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程。

(1)先準(zhǔn)備好一條銅絲，緊密得繞成銅絲圈

(2)在燒杯中倒入少量丙酮

(3)將銅絲在酒精燈或者其他燃燒器中加熱，使銅

絲表面形成一層黑色的氧化銅膜，將銅絲圈伸入燒

杯底部幾乎接近丙酮液體的表面

然后我們的就能觀察到銅絲發(fā)亮，原因是丙酮蒸汽

在銅絲表面被氧化銅氧化，放出熱量，使銅絲發(fā)

亮，由于局部丙酮蒸汽濃度的不同，銅絲表面出現(xiàn)

亮暗不均一的現(xiàn)象，感覺像發(fā)亮的地方會(huì)移動(dòng)。

化學(xué)熒光

Fluorescence

熒光物質(zhì)中的電子吸收光的能量由低能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

高能狀態(tài)，再回到低能狀態(tài)時(shí)釋放出的光。大多數(shù)

情況下，發(fā)光波長比吸收波長較長，能量更低。熒

光屬于冷光，顏色為藍(lán)、綠、紅和黃色。

由吸收光的能量來源分為：光致熒光、化學(xué)熒光、X

射線熒光、激光熒光、生物發(fā)光等。視頻中的熒光

屬于化學(xué)熒光，是由于化學(xué)反應(yīng)引起的熒光。我們

實(shí)際生活中也有化學(xué)熒光的應(yīng)用，例如熒光棒。

下面還有一些收集的各種有趣動(dòng)圖

大象牙膏

用雙氧水+碘化鉀+發(fā)泡劑制成。自己就可以做，雙

氧水消毒用的，藥店應(yīng)該有賣的吧，碘化鉀用碘酒

就可以，發(fā)泡劑用洗滌靈。

MAKEGIFSATGIFSOUP.COM

金屬鈉與水

看到貼吧里有個(gè)段子：老師同時(shí)問中國孩子和外國

孩子如何測(cè)量眼前這塊乒乓球大小的金屬葩的體

積，中國孩子不會(huì)！外國孩子說放在水里看體積變

化！理科生呵呵一笑，而文科生們開始鼓掌。

銅加硫磺

外層紅色粉末是重銘酸鏤，它不穩(wěn)定，受熱分解可

以產(chǎn)生大量暗綠色灰燼(三氧化二銘)和明亮的紅色

火焰

(NH4)2Cr207(s)-Cr203(s)+N2(g)+4

H20(g)

魔術(shù)沙

充滿魔力的疏水沙在水中的奇妙表現(xiàn)

當(dāng)可口可樂和氯粉混合之后

點(diǎn)燃裝滿酒精蒸汽的水桶的效果，很危險(xiǎn)

發(fā)光氨氧化，法證上用的。

鉛筆芯通電之后的神奇反應(yīng)

橙色LED燈放進(jìn)液氮的反應(yīng)

當(dāng)液氮和1500個(gè)乒乓球混合，好壯觀!

用紙擠汞金屬

甘氨酸，硝酸鹽和硝酸鋼、硝酸錯(cuò)和氧化鋁的硝酸

士卜

nTL

干冰氣泡你需要把稀釋的肥皂水倒入干冰上，然后

用布掛掉表面，之后就能看到這個(gè)現(xiàn)象了?原理

是，干冰在水中會(huì)直接從固體變成氣體二氧化碳，

隨之體積急速增大，當(dāng)肥皂水制造的氣泡Hold不

住二氧化碳時(shí)就炸了

杯中是對(duì)硝基苯胺和濃硫酸的混合物，加熱后發(fā)生

非常復(fù)雜的反應(yīng)一一事實(shí)上，我們還不完全清楚反

應(yīng)的詳細(xì)過程。最后得到的黑色泡沫物原子比例為

C6H3N1.5S0.1501.3,幾乎肯定是對(duì)硝基苯胺交聯(lián)

后的多聚物。整個(gè)反應(yīng)有時(shí)被稱為“爆炸式聚

合”。膨脹成這么大這么長是反應(yīng)生成二氧化碳等

氣體的功勞。

這種液體是二乙基鋅。它是一種極易燃燒的有機(jī)鋅

化合物，接觸氧氣便自燃。真正的二乙基鋅如此圖

所示是藍(lán)色火焰，但是網(wǎng)上流傳最廣的視頻/動(dòng)圖來

自2008年諾丁漢大學(xué)，他們拍到了黃色的火焰一

一照他們自己的說法，這是鈉污染所致。

這是一個(gè)閃光燈泡，內(nèi)裝鋅絲和氧氣，通電即點(diǎn)

燃，只能使用一次。外面包有一層塑料膜以防萬一

燈泡破碎。在現(xiàn)代電子閃光燈出現(xiàn)之前它是主要的

閃光道具，抵達(dá)滿亮度所花時(shí)間更長，但燃燒時(shí)間

也更長。

血液和過氧化氫，血液中有高效的過氧化氫酶，能

夠催化過氧化氫分解為水和氧氣，大量氧氣形成泡

沫效果。

丙酮“溶解”泡沫塑料

原理：淺淺一層丙酮并不能真的把整塊泡沫塑料

“溶解”，實(shí)際上它只是溶解了聚苯乙烯的長鏈，

讓泡沫塑料里的大量空氣逃逸出去。但是，長鏈交

聯(lián)的地方丙酮無能為力，所以碗底部還會(huì)剩下殘存

的聚苯乙烯。

原理：在加熱之后，試管中的氯酸鉀發(fā)生熱分解產(chǎn)生

氧氣，試管中的氧氣和熱足以點(diǎn)燃小熊軟糖中的糖類

等有機(jī)物。氧氣促進(jìn)燃燒，而燃燒產(chǎn)生的熱量又進(jìn)一

步促進(jìn)氯酸鉀分解產(chǎn)生更多氧氣，因此就產(chǎn)生了劇烈

的燃燒反應(yīng)。

原理：這是金屬鋰燃燒的景象，燃燒過程中固態(tài)的

金屬鋰不斷熔化，并生成氧化鋰。鋰的焰色反應(yīng)為

紅色，但當(dāng)劇烈燃燒時(shí)火焰呈現(xiàn)一種“亮銀色”的

狀態(tài)。

原理：銅與濃硝酸反應(yīng)，生成硝酸銅、二氧化氮和

水，生成的氣體通入水中，隨著氣體生成停止并逐

漸溶解，水倒吸進(jìn)入反應(yīng)瓶，最終形成淡藍(lán)色的硝

酸銅溶液。

Cu(s)+4HN03(aq)-Cu(N03)2(aq)+

2N02(g)+2H2O(1)

aq：水溶液g：gas氣

體1：liquid液體s：

solid固體

一開始出現(xiàn)的綠色與濃酸條件下銅離子與硝酸根的

結(jié)合有關(guān)，而在引入更多水之后，溶液就顯示為水

合銅離子的藍(lán)色了。

原理：燃燒需要可燃物和氧氣接觸，狹窄的瓶口使

得氧氣只能逐漸進(jìn)入，燃燒面逐漸下移。

原理：將除銹處理后的鐵棒放入硫酸銅溶液中，鐵

單質(zhì)比銅更加活潑，置換出來的銅形成漂亮的松散

沉淀。

原理：鋁是高度活潑的金屬，但是表面的氧化鋁層

阻止了它和空氣中氧氣完全反應(yīng)。而汞會(huì)破壞這一

保護(hù)層，使得鋁迅速“生銹”。

氫氣遇到火，氫氣易燃易擴(kuò)散，在空氣中可以爆炸

式燃燒。

T

火柴燃燒的過程，看著是不是有點(diǎn)別扭

火+油

看完這個(gè)圖就知道著火的油鍋里為什么不讓用水撲

了吧

膨脹反應(yīng)里最有名的一個(gè)，外號(hào)法老之蛇。硫氧化

汞受熱易分解，會(huì)因體積迅速膨脹，曲折生長成蛇

形。原理：硫氧化汞不溶于水，可由硝酸汞和硫氧

化鉀溶液反應(yīng)制得，并以Fe3+作指示劑，當(dāng)溶液變

成紅色時(shí)，說明Hg2+已完全沉淀，如果硫氧化鉀過

量，硫氧化汞則會(huì)生成絡(luò)合物而溶解。

硫氧化汞受熱易分解，且體積膨脹很大，曲曲折折

生長成蛇形。其化學(xué)反應(yīng)大致如下：

4Hg(SCN)2=4HgS+2CS2+3(CN)2t+N2t

硫氧化汞燃燒產(chǎn)生劇毒物質(zhì)，硫氧化汞本身也有

毒。實(shí)驗(yàn)應(yīng)在室外或通風(fēng)櫥中進(jìn)行。

人造雪是一種神奇的吸水樹脂，能把水變成一種白

色蓬松的物質(zhì)，看起來像真雪一樣。這種雪現(xiàn)常用

在電影業(yè)及室內(nèi)裝飾上。這種人造雪就是一種聚合

體的化學(xué)物質(zhì)，聚合體的意思是長鏈分子(poly的

意思是很多，mer的意思是個(gè)體或分子。)人造雪利

用它對(duì)水的滲透性(水分子滲透到其中)。當(dāng)水份子

與聚合體接觸時(shí)，從聚合體外部進(jìn)入內(nèi)部產(chǎn)生膨

脹。聚合物鏈?zhǔn)蔷哂袕椥缘模荒苌扉L到一定長

度后就不能再伸長了。

酒精燒杯

自制食鹽別樣鮮

原理：金屬鈉被加熱后，放入充有氯氣的容器中，

伴隨著夕陽暮云遮一般的鈉特征黃光，氯化鈉便生

成了。鈉在氯氣中燃燒，把電子轉(zhuǎn)給了氯，于是鈉

變成了鈉離子，氯變成了氯離子，通過靜電力吸在

一起。燃燒過后，容器中的濃煙就是氯化鈉顆粒：

在原視頻中，老爺爺甚至還現(xiàn)場(chǎng)掏出雞蛋，蘸著事

先純化過的“自制食鹽”吃了起來：

錄制者：UCBerke1ey

且慢，煙為啥是棕色？原視頻中并沒有給出解釋，

據(jù)我推測(cè)，這種顏色可能是來自雜質(zhì)，或者晶格缺

陷產(chǎn)生的色心，另外劇烈燃燒產(chǎn)生的氯化鈉顆粒會(huì)

比較細(xì)小，無色的晶體在粒徑大幅度減小時(shí)，也可

能產(chǎn)生不同于大塊晶體的顏色。

花絮：在人們對(duì)原子結(jié)構(gòu)還沒有充分認(rèn)識(shí)之前，有

一個(gè)理論認(rèn)為，鈉原子是帶有“小孔”的，氯原子

是帶有“小鉤”的。所以鈉原子和氯原子化合，就

是氯原子用小鉤鉤住了鈉原子的小孔。氯原子和氯

原子因?yàn)榭梢酝ㄟ^小鉤互相鉤住，所以可以形成

C12；而小孔和小孔沒法連在一起，所以沒有Na2。

現(xiàn)在看來也是一個(gè)神奇的腦洞……

危險(xiǎn)：高。鈉很活潑，氯氣很毒，弄個(gè)鹽不用這么

費(fèi)事吧……

二氧化碳熄滅蠟燭

利用二氧化碳的密度比空氣大，不支持燃燒的性

質(zhì)。

金屬“錢”其實(shí)在室溫下就會(huì)融化。

錢的熔點(diǎn)在29.78℃,所以放在手心上就會(huì)融化,

它可以做成光學(xué)玻璃、合金、真空管等。

干冰遇到水會(huì)冒出大泡泡!

因?yàn)楦杀A會(huì)直接從固體變成氣體，所以會(huì)冒出

很多蒸氣。大家有沒有想到小時(shí)候?qū)W校園游會(huì)賣的

“干冰汽水”？

白錫像變成老木材一樣的變成灰錫

溫度低于攝氏13度的時(shí)候，原本堅(jiān)硬的白錫會(huì)變

成脆弱的灰錫。

AMC

美劇《絕命毒師》里演的是真的

三碘化氮就像會(huì)爆炸的灰塵一樣

輕輕地用羽毛一碰就會(huì)爆炸喔。

混合鋁和碘發(fā)生反應(yīng)就會(huì)變成“仙女棒”鞭炮。

燃燒的鋼絲絨

將油墨投進(jìn)煤油后的變化

誰說水墨畫一定要用紙筆展現(xiàn)呢？

，,

生物

DNA復(fù)制

原理：這是DNA復(fù)制過程的動(dòng)畫演示。你沒看錯(cuò)，

DNA復(fù)制過程，就是如此的繁復(fù)而精致，猶如精密機(jī)

器的運(yùn)作。

DNA復(fù)制過程中，需要面對(duì)的最大問題，就是新DNA

鏈的合成方向問題。DNA聚合酶，只能沿著磷酸核糖

骨架5，端向3，端的方向來延伸新的DNA鏈，因此

決定了兩條DNA新鏈中，只有一條先導(dǎo)鏈能夠連續(xù)的

合成，而另一條后隨鏈則只能不連續(xù)的合成。

因此，生物體演化出一套復(fù)雜的分子機(jī)器來解決這個(gè)

問題。這個(gè)分子機(jī)器由多個(gè)蛋白構(gòu)成。天藍(lán)色的解旋

酶負(fù)責(zé)解開DNA雙鏈，先導(dǎo)鏈在DNA聚合酶（紫色）

的作用下連續(xù)合成。而后隨鏈則首先結(jié)合引物酶（草

綠色）合成RNA引物，隨后在復(fù)制因子C（RFC,藍(lán)

綠色）幫助下結(jié)合DNA后隨鏈，將后隨鏈傳遞給另一

側(cè)的DNA聚合酶，進(jìn)行后隨鏈的合成。后隨鏈之所以

繞出一個(gè)大大的圈，就是來保證兩條新鏈能夠幾乎同

等速度的合成。

花絮：除了DNA復(fù)制外，細(xì)胞內(nèi)大部分的生理活動(dòng),

都是由諸多蛋白構(gòu)成的大型復(fù)合體，以“分子機(jī)器”

的形式來進(jìn)行的。這樣可以大大提高生化過程的進(jìn)行

效率。

答題時(shí)間：在轉(zhuǎn)錄過程中，DNA的雙鏈發(fā)生了怎么樣

的變化呢？

向日葵“轉(zhuǎn)頭”

原理：我們從小就聽說，向日葵喜歡追著太陽，不過

事實(shí)上，讓向日葵“向陽”的其實(shí)是一種總喜歡躲著

陽光的物質(zhì)。對(duì)，它就是經(jīng)常出現(xiàn)在生物課本上的生

長素。陽光的照射會(huì)使得生長素向莖的背光側(cè)運(yùn)輸，

而較高濃度的生長素會(huì)刺激這一區(qū)域細(xì)胞的伸長，因

此將向日葵的花推向太陽一側(cè)。

不過，這種情況只會(huì)發(fā)生在向日葵的生長階段和開花

初期。在動(dòng)圖中，我們看到的也是向日葵幼小花盤

“搖動(dòng)找太陽”的延時(shí)攝影。而當(dāng)向日葵花盤完全展

開，莖不再伸長時(shí)，向日葵也就不再“向日”了。

花絮：生長素是最早被發(fā)現(xiàn)和確定功能的植物激素。

達(dá)爾文父子為生長素的發(fā)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

答題時(shí)間：除了生長素以外，植物還存在哪些激素？

還記得它們各自有什么作用嗎？

有絲分裂

原理：體內(nèi)正時(shí)刻經(jīng)歷著這樣的過程，這就是細(xì)胞的

有絲分裂。這是人體，以及一切真核細(xì)胞最為普遍的

分裂方式。

經(jīng)過層層的包裝壓縮，彌散在細(xì)胞核內(nèi)亂麻似的DNA

長鏈，被凝聚為可以觀察到的棒狀的染色體。而當(dāng)它

們到達(dá)細(xì)胞中央時(shí)，被熒光染色點(diǎn)亮的微管構(gòu)成的紡

錘絲，將它均勻地分為兩份，并拉向細(xì)胞兩端，使得

新形成的兩個(gè)細(xì)胞，具有了一模一樣的遺傳信息。圖

中的細(xì)胞為豬腎上皮細(xì)胞（LLC-PK1Line）,用熒

光蛋白分別標(biāo)記了微管蛋白（綠色）和染色體中的組

蛋白（紅色）。

和有絲分裂類似，減數(shù)分裂也需要紡錘絲和微管的參

與。只不過在減數(shù)分裂中，DNA只復(fù)制了一次而分裂

發(fā)生了兩次，從而使最終的細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)減半，

這樣就形成了有性生殖所需的配子。

大蚊幼蟲精母細(xì)胞的減數(shù)第一次分裂。

花絮：有絲分裂可能是生物學(xué)愛好者們最喜歡玩的一

個(gè)梗了，在網(wǎng)上，你能找到用各種東西演示的奇怪

“有絲分裂”，比如草莓：

甜甜圈:

或者是，呃，星之卡比

M^aohase

AiloftheKirby's。

chromosomesImeupin

thecenterofthe

cytoplasmandthe

spindlefibersare

attachedtothem

。Telochase

Aptnchformsinth?center

oftheKirby,andthe

divisionisn?artycomplete

Bothsidescontainaneven

amountofchromosomes

Cvtokims

Althispoint,divisionis

completeandtwo。

"DaughterKnb?es"are

formedBothareidentical

copiesoftheParentK>rt>y

ThetwonewK?rt?esthen

proceedtoenterthe

interphasestageofanew

mrtoiccycle

我想這并不是合理的繁殖方式

答題時(shí)間：請(qǐng)簡(jiǎn)述有絲分裂的各個(gè)時(shí)期名稱，并畫出

不同時(shí)期內(nèi)DNA和染色體數(shù)量的變化曲線。

酵母出芽

原理：吹個(gè)大泡泡！這其實(shí)就是酵母在繁殖。作為結(jié)

構(gòu)最為簡(jiǎn)單的真菌，同時(shí)也是最為人所熟知的單細(xì)胞

真核生物，酵母一直以來是人們研究真核細(xì)胞生物學(xué)

過程的重要對(duì)象。而它最為典型的繁殖方式，就是出

芽生殖。

酵母的出芽生殖，可以看作一種特殊的細(xì)胞有絲分裂

現(xiàn)象，在有絲分裂的后期，酵母細(xì)胞進(jìn)行了細(xì)胞質(zhì)不

等的分裂，形成了一大一小兩個(gè)相連的細(xì)胞，小的即

是“芽”。芽會(huì)連接在母體上一段時(shí)間，進(jìn)行一定的

物質(zhì)交換，待進(jìn)一步長大后，芽即從母體脫落，形成

一個(gè)新的獨(dú)立的細(xì)胞。

酵母出芽的銅鑄模型，看起來還挺可愛的……

花絮：盡管出芽是酵母最為常見的繁殖方式，但作為

真核細(xì)胞，酵母同樣可以進(jìn)行有性生殖。

答題時(shí)間：酵母菌與大腸桿菌在結(jié)構(gòu)和繁殖方式上有

哪些相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？

“爆炸”細(xì)胞

原理：這是被放進(jìn)純水中的血細(xì)胞。水是生命之源，

而純水，則可以成為細(xì)胞的“殺手”。

細(xì)胞表面的細(xì)胞膜，是一個(gè)精密的半透膜，它允許中

性小分子如水的進(jìn)出，卻能阻礙大分子和帶電粒子，

如蛋白質(zhì)、金屬離子等的自由移動(dòng)。

因此在純凈的水中，細(xì)胞外更高濃度的水分子，會(huì)大

量的涌入細(xì)胞，來達(dá)到細(xì)胞膜兩側(cè)水分子濃度的平

衡。然而水的涌入，使得細(xì)胞逐漸膨脹，失去原有形

態(tài)成為球狀。而當(dāng)水繼續(xù)進(jìn)入細(xì)胞時(shí)，薄薄的細(xì)胞膜

承受不住這種膨脹，于是過飽的氣球一樣，啪的破裂

To

細(xì)胞們需要穩(wěn)定的生存環(huán)境，在人體內(nèi)，也有很多機(jī)

制來維持水、電解質(zhì)、pH值等因素的穩(wěn)定狀態(tài)，這

就是生物課本上的“內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)”知識(shí)點(diǎn)啦。

反過來，在高滲環(huán)境中，細(xì)胞就要失水了，還記得彌

漫著洋蔥味的質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)嗎？

花絮：滲透壓和很多人體現(xiàn)象都有關(guān)系。比如說，當(dāng)