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化学与奥运会之“约”

2016/8/8 16:30:43  作者:腾准&思域


今年的奥运在里约正火热举行,在关注盛大的国际赛事时,小编为大家准备了与奥运会有关的化学知识 , 一起来看看吧~~

 

一、火炬

 

几千年来,火炬一直是光明、勇敢和威力的象征。自第十一届奥运会以来,历届开幕式都要举行颇为隆重的“火炬接力”。谁使火炬闪烁出耀眼光芒?是易燃有机物。丁烷气和煤油都是常用的火炬燃料:

2C4H10+13O2  点燃  8CO2+10H2O

2008年北京奥运会火炬在燃烧稳定性与外界环境适应性方面达到了新的技术高度,能在每小时65公里的强风和每小时50毫米的大雨情况下保持燃烧。“祥云”燃烧系统内装的燃料是丙烷(C3H8)火苗高达一米左右,即使在睛朗的白天,二百米以外,仍然清晰可见。火炬在工艺上采用轻薄高品质铝合金和中空塑件设计,十分轻盈。下半部喷涂高触感塑胶漆,手感舒适不易滑落。

 

 

二、塑料与橡胶

 

在体育场,围绕着翠绿色足球场的是一圈圈十分醒目的棕红色的田径跑道。这种跑道是用合成材料——塑胶铺设的。俗称“塑胶跑道”。塑胶跑道的构造,好像是一块正贴胶粒的海绵乒乓拍。跑道面上的橡胶颗粒好比是胶粒,那塑胶面层就相当于海绵层,而跑道的地基就像球拍的木底板。这种塑胶跑道为田径健儿创造佳绩,提供了良好的基础。

 

塑胶跑道又称全天候田径运动跑道,由聚氨酯预聚体、混合聚醚、废轮胎橡胶、EPDM橡胶粒或PU颗粒、颜料、助剂、填料组成。塑胶跑道具有平整度好、抗压强度高、硬度弹性适当、物理性能稳定的特性,有利于运动员速度和技术的发挥,有效地提高运动成绩,降低摔伤率。塑胶跑道是由聚氨酯橡胶等材料组成的,具有一定的弹性和色彩,具有一定的抗紫外线能力和耐老化力,是国际上公认的最佳全天候室外运动场地坪材料。

 

不同的运动员对于运动鞋的材料也有不同的要求。为此,设计师采用了最新的化学材料设计了各种性能的运动鞋,颇受运动员的青睐。篮球、排球运动员需要有一定弹跳性的鞋,他们选用弹性十分好的顺丁橡胶作鞋底;

 

顺丁橡胶 (BR)

全名为顺式-1,4-聚丁二烯橡胶,简称BR

分子式   -[CH2-CH=CH-CH2]-n

由丁二烯聚合制 顺丁橡胶得的结构规整的合成橡胶。与天然橡胶和丁苯橡胶相比,硫化后的顺丁橡胶的耐寒性、耐磨性和弹性特别优异,动负荷下发热少,耐老化性尚好,易与天然橡胶、氯丁橡胶或丁腈橡胶并用。

 

足球运动员要求鞋能适应快攻快停、坚实耐用的要求,便用强度十分高的聚氨酯橡胶作底材,并安装上聚氨酯防滑钉;

 

聚氨酯

 

聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯 ,是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称。它是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。

 

田径运动员要求鞋柔软而富有弹性,又设计了高弹性的异戊橡胶鞋底,满足了运动员的要求。

异戊橡胶

 

是聚异戊二烯橡胶的简称,于1960年投入工业生产。它的结构和性能跟天然橡胶相同或相似,因此有“合成天然橡胶”的美称。它的弹性、耐热、耐磨、撕裂强度等都优于天然橡胶,而且吸水性小、含非橡胶成分少。缺点是加工性能较差。它能代替天然橡胶应用于各方面,特别适合单独制造各种轮胎、胶管、胶带等产品。

 

三、发令枪发出的响声和烟雾

 

2008年北京奥运会及之前的奥运会比赛所用发令枪,原理比较相似,赛跑时,发令枪一响,同时产生白色烟雾。响声和烟雾是如何产生的呢?这是因为发令枪所用的“火药纸”里含有氯酸钾和红磷两种“药粉”,此混合物经撞击即发生剧烈反应而发出响声。反应方程式为:

  5KClO3+6P=3P2O5+5KCl

生成的P2O5白色固体小颗粒(形成白烟)吸水性很强,吸收空气中的水,生成磷酸溶液的小液滴(雾),因此产生烟雾。

 

2012年伦敦奥运会进行了技术改进,不再使用之前老的化学反应了,它使用新的起跑发令枪,计时开始由起跑发令脉冲决定。枪响后会同时发生3件事情:选手身后的扩音器播放声音,确保他们同时听到起跑令;发生闪光;向计时装置发送起跑令脉冲。如果在两秒钟内第二次扣动扳机,说明有人抢跑。发令枪的声响可以利用电脑改变和下载。在一些场馆,公共广播系统也会传回起跑令的声音。

 

四、止痛的氯乙烷

 

足球运动员或其他运动员在激烈拼搏中可能发生踢伤或摔伤事故,疼痛非常。这时往往有队医提上一个小壶跑上前去,在运动员受伤的部位喷几下,然后进行揉搓、按摩。这种办法的镇痛效果一般是很好的。多数受伤运动员当时又能进入拼搏的行列。队医用的什么灵丹妙药呢?

这就是氯乙烷( CH3CH2Cl),一种无色、沸点只有13.1℃的易挥发有机物。我们知道,液体挥发时,将从周围吸收热量,所以当把氯乙烷药液喷洒在运动员受伤部位时,由于它们迅速挥发而使皮肤表面的温度骤然下降,知觉减退,从而起到镇痛和局部麻醉的独特作用。

 

五、“镁粉”

 

举重运动员和有些项目的体操(单双杠等)运动员比赛前把两只手伸入盛有一种白色粉末的盆中,然后互相摩擦掌心。这种白色粉末俗称“镁粉”,其实是碳酸镁(MgCO3)粉末。碳酸镁粉末具有很好的吸湿性,能加大手掌心与器械之间的摩擦系数,从而有助于运动员创造优异成绩。

 

六、各种比赛器具

 

1、玻璃钢与撑杆跳高

 

田径比赛中,撑杆跳高是人们最喜欢的项目之一。它充分体现了体育比赛过程中更高、更强的竞赛精神。撑杆跳高运动员必须具备全面的身体素质、高超的技术和过人的勇气,才能跃过令人眩目的高度。同时撑杆跳高作为一项得用器材的运动,撑杆也越来越起到重要作用。

 

上世纪40年代以前,撑杆跳高运动员选用强度、韧性高的竹子作撑杆。50年代起改用金属杆。在使用金属杆的19年中,撑杆跳高的世界纪录虽有提高,但只提高了6厘米。70年代改用玻璃钢制作的撑杆后到现在,此项纪录提高的程度就大得多。可见此项纪录与所采用的撑杆的品种、质量不无关系。

 

玻璃钢

 

玻璃钢是一种复合材料,它是用玻璃纤维作“筋骨”,用合成树脂(酚醛树脂、环氧树脂或聚酯树脂等)作“肌肉”制成的材料,质轻而坚韧,其抗拉强度可与钢材相媲美,因此得名玻璃钢。

 

2、铝杆与掷标枪

 

标枪杆的材料最初采用木材,后来又制成竹杆标枪。1952年起,逐渐改用铝杆标枪。1984年洛杉矶奥运会上,前民主德国选手乌贝霍思使用铝杆标枪,投出105米世界最高纪录。

 

3、高聚物与射箭

 

1972年的慕尼黑大赛上,美国选手推出了“秘密武器”:一种用涤纶加聚酯制成的新型弓弦。

1985年,又一种新的弓弦高分子聚乙烯弦问世,射箭的命中率又有了进一步的提高。

 

4、尼龙纤维、涂料与游泳

 

荷兰人对穿不穿游泳衣时的阻力做过研究,发现不穿游泳衣要比穿游泳衣时的阻力大9%。穿游泳衣可遮住身体凹凸部分,使之更趋于流线型,甚至在一定程度上阻力引起的身体变形也会减少,有利于提高游泳速度。

 

1908年第4届伦敦奥运会上,亨利·泰勒(Henry Taylor)穿着一件连体泳衣,夺得了男子400米游泳的冠军。从20世纪初到40年代,连体泳衣瞬时成为一种时尚。

 

于是游泳衣的材料成了研究对象。上世纪4050年代,丝绸泳衣称雄泳坛;50年代后期,尼龙泳衣开始风靡世界;汉城奥运会上,美国选手借助新颖的“大力士泳衣”取得了好成绩。这种泳衣由超细尼龙纤维和聚氨酯纤维织成,其平滑度和伸缩性都比普通泳衣好得多。

 

七、奥运批准可用药物

 

1.维生素C

 

医疗用途:预防感染、坏血病和疲劳。

体育用途:进行激烈、短促的运动时迅速刺激机体,预防维生素流失。

风险: 易激动,睡眠紊乱,消化系统和泌尿系统紊乱。

 

2.复合维生素

 

医疗用途:医治疲劳,预防因饮食不平衡所引起的维生素缺乏。

体育用途:长时间运动或训练时的预防维生素(ABDPP)的“流失”。

风险: 恶心,呕吐,骨骼疼痛。

 

3.磷酸肌酸

 

医疗用途:心脏问题。

体育用途:肌酸是一种可以提高肌肉力量的氨基酸,与一种蛋白合成激素结合使用可 以达到最好的效果。

 

4.氨基酸混合物

 

医疗用途:营养缺乏。

体育用途:对激烈比赛中受到损毁的肌肉进行补偿,主要是构成肌肉的组成物质——蛋白质,与蛋白合成激素和肌肉锻炼相结合可以增加肌肉的总量。

5.葡萄糖、果糖

 

医疗用途:治疗低血糖。

体育用途:比食物更快地使人恢复体力。

6.抗凝剂

 

医疗用途:治疗静脉炎,阻止血块在静脉里形成。

体育用途:避免促红细胞生成素使血液变稠。

 

7.镁

 

医疗用途:治疗缺镁和痉挛。

体育用途:在紧张运动几小时前注射,或在紧张运动后注射以弥补镁的流失。

风险: 如果注射速度太快,会造成发烧和全身不适。

 

8、铁

 

医疗用途:治疗贫血。

体育用途:比赛中耗铁量很大,因此这种药品主要用于剧烈运动之后的再平衡,有时 用于治疗自行车运动员赛后的大量缺铁(“粗大腿”综合征)。

风险: 心血管问题。

9、叶酸

 

医疗用途:消除疲劳。

体育用途:与其他药品(铁、镁和维生素B12)混合,可以改善红血球的状况,与促红细胞生成素结合不结合均可。

 

10、维生素B12+叶酸

 

医疗用途:消除疲劳,治疗贫血。

 体育用途:制造高质量的红血球。

 

11、镁+铁+维生素B12+叶酸

 

这四种药品混合在一起使用,可以提高红血球的效率,增强肌肉的功能。(但是,这种混合物是使用促红细胞生成素的准备性药品。促红细胞生成素会增加红血球的数量,而这四种药品混合使用又会使红血球数量恢复正常。因此,使用此种药物就有使用了促红细胞生成素的可能)。

八、奥运违禁药物

 

中华试剂网编辑整理(www.labgogo.com

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