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1. Effervescent: the beauty of bubbles
· 可逆反应 / 勒夏特列原理
· 传说香槟的起源：某年冬季异常寒冷，导致一些葡萄酒未发酵完全(即还有剩余的糖)就被装瓶。气温回暖后，瓶中二次发酵，产生了格外多的二氧化碳。
· 液体中气泡的气压 = 气泡外的液压 + 表面张力。若气泡过小(~半微米)，便不能克服表面张力进一步扩张了。
· 气泡成核(bubble nucleation)通常发生在容器壁表面，因为那里更可能有成核中心(如刮痕、灰尘)。
2. Orderly: the charm of crystals
· 14种晶格(crystal lattice)
· 晶体在宏观上外形规则，但晶胞(unit cell)本身未必具有“规则”的形状，如沸石(zeolite)。
· 结晶是常用的提纯方法。
· 晶格缺陷(lattice defect)会影响材料的强度。对金属来说，位错(dislocation)正是金属延展性的来源。
· X射线晶体学(X-ray crystallography)可利用X射线与电子散射所形成的的衍射图样来反推晶体结构。由于制备大型晶体不易，科学家正在探究如何从单个分子的衍射图样中获取分子的结构信息，这对X射线源的强度提出了很高的要求。
3. Insoluble: the power of precipitation
· 由于溶液中的正负离子间有静电吸引，除非它们分开时自由能(free energy)更低，否则它们就会结合(形成沉淀)。对钡离子与氯离子来说，它们各自处于水合状态时能量更低，所以氯化钡在水中可溶。对钡离子与硫酸根离子来说，则是形成沉淀能量更低。
· 由于氢键(hydrogen bond)的存在，水在标准状态下为液体，而无法形成氢键的甲烷是气体。不过，水分子间的氢键在不停地断裂与形成，平均寿命仅为10^-12秒，因此水仍然具有流动性(对比冰的结构)。
· 大分子若要进入水中，势必要破坏部分氢键以让出空间。由于醇类与糖类所含氧原子和氢原子可以与水分子形成新的氢键，从而达成一定的补偿。因此，醇与糖在水中有较高的溶解度。
· 蛋白质中含有的氢、氮、氧原子可以使蛋白质内部形成氢键，进而“折叠”蛋白质。
· 蛋白质既有亲水(hydrophilic)基团，也有疏水(hydrophobic)基团。如果蛋白质的“表面”以亲水基团为主，这种蛋白质就可溶于水。否则，它更可能嵌在膜上(这样疏水部分可以“藏”入膜内)，如离子通道(ion channel)
· 如果一个分子的亲水与疏水基团泾渭分明，就叫做两亲分子(amphiphiles)。像磷脂就可以形成双分子层(如细胞膜、核膜)，疏水基团位于两层之间。
· 当温度、压强、盐离子浓度变化时，蛋白质会变性(denature, 近似于将折叠的蛋白质展开)，从而失去在水中的溶解度。
· 当盐浓度增加时，原本悬浮于液体中的有机小颗粒会聚集，这一现象叫做絮凝(flocculation)，其机理尚不完全明确。一般认为，这与小颗粒(通常带负电)被金属离子中和有关。
4. Exuberant: the delight of dendritic growth
· 金属凝固时，一旦某处随机形成了微小的突起，由于这样的结构散热效率更高(比表面积大)，因此突起的末端容易继续凝固，树突便会继续延伸。次级树突的形成的原因相同，其与上一级树突的夹角由底层的晶体结构决定。由于表面张力的限制，枝蔓晶体(dendritic crystal)的结构不能过于纤细。
· 准平衡态下的凝固会形成规则的晶体结构，而远离平衡态下的凝固(如快速降温)就容易形成树突状结构。
· 树枝状矿物(mineral dendrite)常被误认为植物化石。它们与电化学沉积(electrodeposit)的形成过程都属于扩散限制凝聚(diffusion-limited aggregation)。
5. Incendiary: the fascination of flames
· 蜡烛火焰中的烟尘(soot)可以被加热到1400摄氏度，通过近似黑体辐射发出黄光。火焰底部的蓝光则由C2自由基的能级跃迁发出。
· 部分彗星也富含C2。在太阳光中紫外线的照射下，C2被激发，跃迁时发出绿光。（但为什么火焰是蓝光而彗星是绿光？有资料说火焰中的CH也有贡献。）
· 烛焰中已发现了碳的全部四种同素异形体。据估计，烛焰每秒产生百万个纳米级别的钻石颗粒。
· 焰色反应可用于部分金属元素的鉴别。
· 碳氢化合物的火焰可形成如花序般精妙的结构。气流条件合适时，结构还会旋转。
6. Galvanizing: the enchantment of electrochemistry
· 戴维(Humphry Davy)通过电解对应的熔融盐，发现了钠、钾、镁、钙、锶、钡、硼等七种元素。
· 铜阳极与铜盐溶液可在阴极实现电镀(electroplating)。
· 锂电池充电时，锂离子在负极重新沉积，可能形成枝晶，造成电池短路的风险。为抑制这一现象，可使用固体电解质(electrolyte)。
· 金属反光的解释。（一）金属表面的自由电子在入射电磁波作用下开始振动，并发出相同频率的电磁波，宏观上表现为对入射光的反射。若入射光频率过高，可理解为电子“跟不上”电磁场的振动，金属会对该频率显得透明。（二）金属电子与光子的作用主要涉及d与s层间的跃迁，如4d到5s。对多数金属来说，这个能级差对应紫外光，因此可见光不被吸收。
· 金原子核的电荷数大，其内层电子的运动已达到相对论速度，必须考虑质量增加效应。由于原子实更重，外层轨道收缩(relativistic contraction)，6s与5d之间的能级差变小，从而可以吸收蓝紫光、显黄色。
7. Chromatic: the curiosity of color changes in plants
· 动物皮毛中的黑色素(melanin)因具体分子结构不同，可呈现棕黄色、红色、棕色、黑色等。
· 三大类植物色素分别为叶绿素(chlorophyll)、类胡萝卜素(carotenoid)、花青素(anthocyanin)。秋季来临时，叶片中的叶绿素更快分解，使叶片显出黄色。
· 胡萝卜素(carotene)的分子结构约等于两个视黄醛(retinal，维生素A的一种)。视黄醛与视蛋白(opsin)结合后形成视紫红质(rhodopsin)，它吸收光子后会重新分解为视黄醛与视蛋白，同时产生电信号形成视觉。视紫红质是暗视力的重要影响因素。由于动物无法在体内合成维生素A，因此必须通过摄入适当的植物来补充。维生素A缺乏会降低重新合成视紫红质(参见视循环visual cycle)的速度，导致夜盲症。
· 经典的植物染料：靛蓝、茜草红。
· 花青素酸性显红、碱性显蓝，然而，萼片含有大量花青素的绣球花却是在酸性土壤(如泥炭土)中显蓝、碱性土壤(如粘性土)中显红。原来，绣球花的颜色并不取决于花青素分子自身的颜色，而是取决于有多少铝离子与花青素结合(越多越蓝)。在中性或碱性土壤中，铝离子会与氢氧根结合为不易溶的氢氧化铝，难以被根部吸收，导致萼片缺乏铝离子，进而显红。因此，往土壤中洒醋固然可以种出更多蓝色绣球花，但更有效的方法是向土壤(乃至萼片)喷洒含铝离子的溶液。
8. Calescent: the helpfulness of heat
· 热成像仪使用锑化铟或碲镉汞作为探测材料
· 化学反应朝降低焓(enthalpy)或增加熵(entropy)的方向发生(严格来说是自由能降低)。氯化铵与氢氧化钡的反应吸热，并不违反热力学第二定律，因为产物中的液态水与氨气熵增更多。
9. Organic: the contortions of chemical gardens
· Johann Glauber在一本1646年出版的书籍中首次描述了化学花园(chemical garden)的形成方法：将金属的强酸盐置于硅酸盐溶液中。
· 金属盐溶解时，金属离子与硅酸根形成薄膜状沉淀，包裹住金属盐。这层薄膜具有半透膜的性质。随着金属盐不断溶解，包腔内部金属离子浓度高于外部，因此水渗透进入包腔内部，造成内压升高(类似植物细胞的膨压turgor pressure)，直至腔体破裂。内部金属盐溶液上浮，接触硅酸盐溶液，形成新的薄膜与腔体，反应周而复始，结构断长高。
· 洋底的热液喷口(hydrothermal vent)涌出的高温液体富含金属离子。它不仅提供热源，还提供了浓度梯度。这些条件有可能触发一些在新陈代谢中可见的反应。科学家猜想，最早的生命或许就孕育于此。
10. Creative: the profusion of patterns
· 均质(homogeneous)系统的对称性最高，因为在任何变换(transformation)下系统状态都不发生变化。因此，一旦系统中出现规律性的纹样，反而是对称性的破缺(symmetry breaking)。
· 只有当系统处于非平衡态时(例如，反应物还在不断输入)，自发的纹样形成才有可能。
· BZ反应中的振荡是自催化(autocatalysis)的结果。产物A会促成更多A被合成，直至反应物被消耗殆尽。之后，系统生成另一种产物B，而它能补充用以形成A的反应物。于是，当B足够多时，形成A的反应就能重新开始了。
· 当BZ反应在薄层中发生时，会产生同心圆状或螺纹状的化学波(chemical wave)，后者通常波长更短。
· 在反应-扩散系统(reaction-diffusion system)中，反应决定了原料消耗的速率，扩散决定了原料(从它处的第二步反应)得到补充的速率。BZ反应、李泽冈环(Liesegang ring，指凝胶中的沉淀通常呈同心环状)、图灵斑图(Turing pattern)都是反应-扩散系统的例子。自然界中，缟玛瑙的纹路可能就是在类似李泽冈环的机制下产生的。
· 图灵是研究扩散-反应系统的先驱(事实上，这个术语就是他命名的)。计算表明，这类系统形成的纹样会近似等间距排列的斑点或条纹。
· 贝壳上的纹样可能是化学波与图灵斑图的共同产物。当贝壳生长时，当下的系统状态就被固定在了新一层的沉积中。不随时间演化的图灵斑图纹样形成直条纹，随时间演化的化学波纹样则形成V形图案。