第20章 化学元素(2)

　　1962年，英国年轻化学家巴特列特在进行铂族金属和氟反应的实验时，意外地得到了一种深红色的固体，经过分析才知道它是六氟铂酸氧的化合物（O2PtF6），并从这个化合物中看到这样一个现象：已经达到8个电子稳定结构的氧分子居然能失去一个电子，形成阳离子，而氧是很难失去电子的，它的第一电离能（也就是原子失去电子的困难程度）比氙的第一电离能还大些。那么，惰性元素氙是否也能形成阳离子呢？而且六氟化铂是一种强氧化剂，如果让六氟化铂同氙作用，结果怎样呢？

　　巴特列特按照合成六氟铂酸氧的方法，在常温下把六氯化铂蒸气和过量氙气混合，结果得到了六氟铂酸氙的橙黄色固体。这是世界上第一个惰性气体化合物。接着，氙的氟化物、氯化物、氧化物也相继问世，而且氟化氡、二氟化氩等惰性气体化合物已有数百种之多。

　　惰性气体化合物的合成成功，又给了科学家一次启示：科学是无止境的，今天的真理，明天很可能变成谬误。只有善于探索，人们才能永远站在真理一边。

　　7.尿液里的白磷

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　　我们知道“鬼火”是因为磷的氢化物——磷化氢燃烧形成的，对磷的化合物有了一定的了解，那么我们对磷是否了解，是否知道磷是怎么发现的呢？

　　欧洲中世纪，炼金术奉行，人们都像发了疯，什么东西都拿来尝试炼金，他们把采集来的铁、铅、石头、碎布等东西放到大锅炉里，不停地搅拌，并贴上咒语，企图哪天能炼出金灿灿的黄金。

　　德国汉堡一位叫弗尔朗德的商人，偶尔听人说，用强热蒸发人尿能制造出黄金，或者能够得到点石成金的宝贝。

　　听到这个消息后，布朗特迫不及待。他想：“这倒是个好办法，何乐而不为呢？”

　　于是，他立即偷偷地收集大量的尿液，然后在幽暗的小屋里偷偷地干起来。

　　布朗特天天蒸啊蒸啊，一点一点地慢慢将它们蒸干后，又兑上各种各样的东西，一会儿用煮的方法，一会儿用烤的方法，一会儿用这个配方，一会儿用那个配方。一时这样试验，一时那样试验，就这样试验来试验去……

　　布朗特做了几十次甚至几百次的试验。有一次，他将尿渣、沙子和木炭放在火中加热，然后用水冷却，结果这次他虽然没有得到黄金，却意外地得到一种像白蜡一样的物质，这种物质在黑暗的小屋里还一闪一闪地发着亮光。

　　“这是什么东西呢？”布朗特非常吃惊。

　　其实，这种能发出荧光的一小块白色柔软的物质，就是白磷。

　　磷在拉丁文中的意思是“冷光”。

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　　白磷，又称黄磷，是呈淡黄色、接近无色半透明的固体，不溶于水，溶于CS2，剧毒，着火点低，只有40℃，具有大蒜臭味。它是由正四面体结构的分子构成，也就是它的分子结构是正四面体。

　　白磷的化学性质活泼，自然界中不能以游离态存在，在空气中易氧化成三氧化二磷和五氧化二磷，呈白色烟雾，在潮湿空气中可氧化成次磷酸和磷酸，易与金属、卤素及氢气合成磷化物。

　　白磷是制造炸药、燃烧弹、灭鼠剂、肥料等制品的基本成分，是石油化工的催化剂、表面活性剂必不可少的原料。

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　　白磷和红磷是磷的两种单质，是同素异形体（是相同元素组成，不同形态的单质。如碳元素就有金钢石、石墨、无定形碳等同素异形体。同素异形体由于结构不同，彼此间物理性质有差异；但由于是同种元素形成的单质，所以化学性质相似）。

　　红磷是红棕色粉末状固体，不溶于水，不溶于CS2，无毒。红磷的着火点高，在200℃以上，它是由原子组成的。

　　白磷在加热（高温）的情况下能转化为红磷。

　　8.银餐具的功效

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　　我们在新闻、网络上经常看到集体食物中毒、吃了豆角中毒等，所有食物中毒的都是人类，动物中毒很少见，但下面这只小花猫，却食物中毒了，而且还是吃了皇帝的玉膳。是有人蓄谋要杀小花猫呢，还是另有原因？

　　古时候，一个奸臣想谋权篡位，于是他想先杀害皇帝，再起兵造反。可是，他无法接近皇帝，有事上朝时，文武百官都在，根本下不了手，即使下了，众目睽睽之下，别说篡位了，连自己的小命都保不住。于是，他想出了一条毒计，花钱买通了为皇帝做饭的厨子，在皇帝的饭菜中下毒。

　　有一天，这个厨子在皇帝的饭菜里已经下好了毒，贴身的太监把皇帝爱吃的饭菜恭恭敬敬地递了上去。这时，皇帝看见侍女抱着自己最疼爱的小花猫，一时兴起，就命令侍女拿了一条红烧鱼给小猫吃，想不到小花猫刚吃几口就中毒而死。贴身太监急了，拿起皇帝的银汤匙，往别的菜里一插，发现直冒泡，皇帝见了大吃一惊，继而龙颜大怒，最后把奸臣和厨子打入死牢。从此以后，不仅皇帝自己，连皇帝的嫔妃也用银碗银匙作食具呢！

　　在古代帝王的宫室中，银制食具的确是屡见不鲜。在银碗里盛放牛奶，可以保持几个月不变质。这主要就是因为银具中含有银离子，具有强烈的杀菌作用，故而食物不易腐败。所以，皇宫里使用银具，不仅能防毒，也能杀菌，有益健康！

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　　银在地壳中的含量很少，在自然界中有单质的自然银存在，但主要以化合物状态产出。纯银为银白色，熔点960.8℃，沸点2210℃，密度10.49g／cm3。银是面心立方晶格，塑性良好，延展性仅次于金，但当其中含有少量砷As、锑Sb、铋Bi时，就变得很脆。银的化学稳定性较好，在常温下不氧化。在所有贵金属中，银的化学性质最活泼，它能溶于硝酸生成硝酸银；易溶于热的浓硫酸，微溶于热的稀硫酸；在盐酸和“王水”中表面生成氯化银薄膜；与硫化物接触时，会生成黑色硫化银。此外，银能与任何比例的金或铜形成合金，与铜、锌共熔时极易形成合金，与汞接触可生成银汞柱。

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　　银在所有金属中是最好的电和热的导体。银在电子工业中最重要的用途是提供厚膜涂层，最普遍的是银钯合金用于多层磁电容器和制造水下开关，涂银薄膜用在汽车电热挡风玻璃中以及用在导电黏合剂中。

　　银易于从双碱金属氰化物（例如氰化钾中或者使用银阳极）中产生电解沉淀，因而广泛应用于电镀工艺。

　　银的反光性是无与伦比的，在抛光以后几乎可以100％地反光，使其能用在镜子上，涂在玻璃、赛璐玢或金属上。

　　在医院、边远地区和家庭的水净化系统中，银用作杀菌和除藻剂。

　　9.科学家纠错

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　　有一句俗语是“捧在手里怕摔了，放在嘴里怕化了”，这是对父母溺爱子女的形象说法。可有一种物质真的放在手里怕化，这种物质是什么呢？

　　伍尔兹院士在巴黎科学院召开的例会上宣布：三天前，他的学生布瓦博德朗在某种闪锌矿中发现了一种新元素，并建议将这种元素命名为镓，以纪念法国（法国古称为“家里亚”）。

　　镓被发现的消息被宣布后不久，布瓦博德朗就收到了一封来自俄罗斯的信，信中这样写道：“尊敬的布瓦博德朗先生，您所说的镓就是我四年前预言的‘类铝’，它的密度（现称密度）应为5.9左右，而不是您所说的4.70，请您再测一下吧……”信尾的署名是：德米特里·伊凡诺维奇·门捷列夫。

　　太有意思了，一位世界上唯一拥有金属镓的科学家在巴黎实验室中借助精确的测量和实验，测得了它的密度，而另一位从未见过镓元素的科学家却在千里之外彼得堡的书房中说他测错了！

　　布瓦博德朗将信将疑地在实验室重测了镓的密度，结果果然是自己测错了，镓的密度是5.94！

　　布瓦博德朗对门捷列夫佩服得五体投地，他想到的第一件事，就是立即给门捷列夫寄了一张自己的照片，背面写上：谨向我的朋友门捷列夫伯爵致以诚挚的敬意和热情的祝愿。

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　　镓是一种有白色光泽的金属，它的熔点很低，只有29.8℃，放在手掌上，人的体温就可以将它熔化成液体。镓的熔点很低，可它的沸点却出奇的高，达1893℃。

　　当镓从液体凝成固体时，体积反而要膨胀3％，这一性质是其他金属所不具备的。

　　金属镓的一个重要的用途是制造合金。镓和锡、铟的合金在10.6℃就会熔化，可用来制作电熔丝。镓和锡、铟和锌的合金也是一种易熔合金，常常用来制造自动救火水龙头。当失火时，温度一升高，合金龙头立即熔化，水就会自动喷射出来。

　　镓的许多化合物都是优良的半导体材料，其中尤其以砷化镓最为突出。砷化镓是一种黑灰色的固体，在空气中很稳定，是继锗和硅之后的第三代半导体材料，被广泛地应用于雷达、导弹、计算机、人造卫星、宇宙飞船等尖端领域。

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　　比镓熔点还低的金属是钯，只有28℃，钯是1830年英国的沃拉斯顿从粗铂中发现并分离出的。

　　10.传统习俗中的科学

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　　元素周期表中有一种元素叫砷，公元317年，由中国的一位道士葛洪从雄黄、松脂、硝石合炼制得来，后由法国拉瓦锡确认为一种新元素。关于砷，你知道它有什么故事吗？

　　有一位少数民族的大学生在宿舍里聊天时，他谈到自己家乡的风俗习惯，说道：“每年农历五月初五的端午节，人们都特别垂青雄黄。那一天，不仅成人爱喝几杯加入几粒雄黄的酒，小孩子在中午也要洗个澡，在水中加入一些雄黄，就连那洗澡水也舍不得乱泼，要有‘计划’地撒向住处四周，好像是什么‘仙水’似的，希望能沾到些光。小时候，没学过化学，懂得知识比较少，后来才知道，人们偏爱雄黄并不是一种迷信做法，而是有一定的科学道理。”

　　其实，端午节来临时，各种蚊子、蛀虫等活动渐渐猖獗。把雄黄喷洒在屋里，确有杀虫防腐作用。雄黄也是中药原料，具有消肿、强心等功能。雄黄要是与其他防腐剂混合在一起，喷在船底，还能避免海蚧的寄生，增加船的航速。

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　　雄黄是砷的化合物，化学名字叫硫化砷，主要成分是砷。它的颜色是橘红色的，所以也叫鸡冠石。

　　当砷在空气中加热，就会燃烧生成白色的粉末或晶体，叫三氧化二砷，也就是我们平时所说的砒霜。它是一种毒药，只要0.1克就能让人中毒死亡。

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　　砷是一种古老的毒物。化妆品中砷含量不得超过10毫克／千克，否则用后如果吸收中毒的话，砷也会引起神经系统的改变，同时还有一些周围神经的改变，比如手麻、脚麻，四肢无力、疼痛等症状，皮肤上可能还有黑变、色素的沉着。

　　在自然界中，砷主要是以硫化物如雄黄的形式存在。砷的各种化合物的应用很广泛，如五氧化二砷被用作杀菌剂，砷酸盐与亚砷酸盐衍生物被用作除草剂，砷酸被用于木材防腐，在玻璃、颜料、涂料、半导体颜料、制药工业等行业也被广泛应用。

　　11.被冤枉的财宝

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　　铂，我们俗称为“白金”，现在它比金子还贵重，在古时候，有些官员却把它们抛进大海里。是官员清廉，还是别有用意呢？