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【盘点个性鲜明的卤族元素】化学武器始祖:氯

2020年09月08日
科学家在发现氯气前,就发明了盐酸。把食盐加入浓硫酸,所产生的气体用水吸收后,便会形成一种有酸性的液体——盐酸。
氯气呈黄绿色、有刺激性气味
单质的氯第一次是用盐酸加软锰粉制出来的。18世纪70年代,瑞典化学家舍勒将软锰矿(主要成分是MnO?)与浓盐酸混合加热,产生了一种黄绿色、有刺激性气味的气体。受当时流行学说的影响,舍勒未能确认这种气体。直到1810年,英国化学家戴维以大量事实为依据,才确认这种气体是一种新元素组成的单质——氯气。从氯气的发现到氯被确认为是一种新的元素,过程长达三十多年,其间经历了数位科学家的不懈探索。
英国化学家戴维(图片来源/维基百科)
氯的应用十分广泛,尤其在消毒方面对人类贡献极大,如在各种自然灾害(洪涝、地震等)过后,含氯消毒剂就会派上用场,同时,生活饮用水、医院污水、废水处理厂等也均离不开含氯消毒剂。
二氧化氯
1974年,科学家分别从荷兰和美国的城市自来水中检出了以氯仿为主的三氯甲烷有机物,此后,随着相关研究的不断深入,研究人员发现自来水中有765种有害于人体健康的有机物,其中致癌物有20种,可疑致癌物23种,促癌物有18种,诱变物质有56种。除致癌物外,还有可引起人肝中毒、神经中毒、代谢紊乱等危害的物质,因此,研究人员开展了大量氯代用品的研究工作,其中二氧化氯是最有前途的一种消毒代替品。
含有氯气的池水
不含天然氯气的纯天然泉水
二氧化氯是一种高效氧化剂,其氧化能力是氯的2.5倍,对细胞具有较强的吸附和穿透力,可有效氧化细胞内含巯基的酶,还可以快速抑制微生物蛋白质的合成,从而破坏微生物。二氧化氯除对一般细胞有杀死作用外,对芽孢、病毒、藻类、铁细菌、硫酸盐还原菌和真菌等均有很好的杀灭作用。
二氧化氯是第四代消毒产品(第一代消毒产品有效成分是氯酸钠,生活中常见的产品为84消毒液;第二代消毒产品有效成分是对氯间二甲苯酚,其成本较高,有轻微毒性,同时也有轻微腐蚀性,生活中常见的产品为滴露消毒液、威露士消毒液等;第三代消毒产品有效成分是单双链复合季铵盐,生活中常见的产品为安洁全效除菌液等,其消毒杀菌率很高,但长期使用易使细菌病毒产生抗药性),被世界卫生组织和世界粮食组织列为A1级安全高效消毒剂。为控制饮用水中“三致物质”(致癌、致畸、致突变)的产生,欧美发达国家已广泛应用二氧化氯替代氯气进行饮用水的消毒。
自来水的制备示意图
化学武器的始祖
1915年4月22日,在第一次世界大战的比利时战场上,英法联军在战壕里与德军对峙着。突然,从处于上风口的德军阵地上升起一股黄绿色的云团,一直飘向处于下风口的英法阵地,随着黄绿色的气体涌来,毫无准备的两万余名英法联军士兵猝不及防,先是出现咳嗽,喘息,继而大多士兵因中毒而死亡。这些黄绿色的云团就是氯气,而这也是氯气在人类战争史上的第一次“亮相”,也正是这次行动标志着人类放出了化学武器这个恐怖的恶魔。
战争催生科技的发展。事后,科学家们注意到了一个奇怪的现象。原来,在德军施放毒气弹的地区,除了联军士兵和居民的尸体外,各种飞禽、牛、羊、马、狗也惨遭毒害。可是,猪却大量地活着,并没有中毒的迹象。那么,猪为什么没有中毒呢?
原来,猪比其他畜牧的嗅觉灵敏得多,它们很早就能闻到异味,马上拼命逃窜。当逃不出去时,它们就拼命地刨土,然后把长鼻子插入刨松的泥土中“闭目养神”。毒气散尽后,其他动物都死了,它们却不慌不忙地从土中拔出鼻子,用力把鼻孔中的土粒喷出,然后就跟没事一样跑了起来。由此,科学家研发出世界上第一个类似猪鼻子形状的防毒面具,此后,防毒面具又经过不断改良,现在,新型、优良的防毒面具已装备到各国的军队以应对生化武器危害。
一战时佩戴防毒面具的士兵和战马(图片来源/维基百科)
来源:知识就是力量公众号