大学化学, 2018, 33(7): 20-24 doi: 10.3866/PKU.DXHX201804016

科普

氯先生的申诉

周智媚, 朱亚先,

Appeal of Mr. Chlorine

ZHOU Zhimei, ZHU Yaxian,

通讯作者: 朱亚先, Email:yaxian@xmu.edu.cn

第一联系人:

§2017级本科生

收稿日期: 2018-04-12  

基金资助: 国家基础科学人才培养基金.  J1310024

Received: 2018-04-12  

Fund supported: 国家基础科学人才培养基金.  J1310024

摘要

氯是现代社会生产、生活离不开的元素,但是氯与生化武器有关,曾一度被人们误解。本文模拟法庭形式,介绍氯的发现及应用。

关键词: 氯 ; 发现史 ; 实际应用

Abstract

Chlorine is an indispensable element in modern society's production and life. However, as a kind of Chemical and Biological Weapons, chlorine has once been misunderstood. This passage is going to simulate the form of court, and introduce the discoveries and applications of chlorine.

Keywords: Chlorine ; Route to the discovery ; Practical application

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周智媚, 朱亚先. 氯先生的申诉. 大学化学[J], 2018, 33(7): 20-24 doi:10.3866/PKU.DXHX201804016

ZHOU Zhimei, ZHU Yaxian. Appeal of Mr. Chlorine. University Chemistry[J], 2018, 33(7): 20-24 doi:10.3866/PKU.DXHX201804016

时间:2018年4月10日    星期二    地点:化学院法庭

书记员:现在宣布法庭纪律,旁听人员必须保持肃静……

全体起立,请审判长、审判员、公诉人入庭。

报告审判员(以下简称审),公诉人(以下简称公),当事人(即申诉人,以下简称申)均已到庭,请开庭。

审:(敲法槌)庭前准备工作就绪,可以开庭。

审:全体请坐。现在开庭,传申诉人到庭。

审:你叫什么名字?

申:我叫氯,是一种元素,位于元素周期表中第三周期,第VIIA主族,是最早被分离出来的卤素单质。当我在曲颈瓶内随风飞舞时,氟弟弟却在岩石内沉睡,溴哥哥仍在盐池中困守,碘姐姐还在海洋里遨游。

我在地壳中存在不多,存在量为126 mg·kg-1;同时主要以氯化钠等盐类的形式存在于地球上最大的“液体反应器”——海洋中,存在量为19000 mg·dm-3 [1]。在海盐中默默成长的我,直到19世纪末,出现大功率直流发电机后,通过氯碱法才让我可以单独出来找寻工作。

审:你为何事申诉?

申:我为自己申诉,我要为自己正名。

在很多人心目中,我是有毒、有害的元素。我每每出门就会遭人唾弃,大家听到我就会想到催泪弹(苯氯乙酮)、催泪瓦斯(2-邻氯苯亚甲基丙二腈)以及其他生化武器。不过,那些并不是我本人,是别的元素暗恋我的产物。

我确实有毒性,可引起呼吸道的严重损伤,对眼睛、黏膜和皮肤有高度刺激性,也会损害内脏器官,严重时甚至会危及生命。我也确实被战争贩子们拿去做伤害人类的武器。但那并不是我的本意,我不愿意看到人类利用我相互杀戮,况且我对人类生活也是有很大贡献的。

审:你本意并不想作恶,那么是谁让你变成这样的?

申:德国的化学家哈伯,一个天使与恶魔并存的先生。他最早发现氯气对人体有巨大的伤害,1915年4月22日在伊普尔第一次大规模使用装有氯气的化学武器,造成近一万五千多名英法士兵中毒,超过1100人死亡[2]。从此,我就背上了千古骂名。

让我变得令人憎恨的还有日本人。沪淞会战期间,日军对中国军队使用了芥子气(二氯二乙硫醚),一种含氯的有害毒气,造成了无数中国军民的伤亡。更为严重的是,日本人在很长一段时间内拒不承认对华使用化学战的事实,部分化学武器长期遗留在中国[3]。

审:你说没想到你的出现会对人类造成这么大的伤害,可有证据向本庭出示?

申:我有证人。舍勒先生在实验室里发现我,戴维先生研究我,他们都可以证明当时人们并没有想把我当作简单粗暴的战争武器。

审:本庭准许传证人到庭。请证人宣誓,确保自己应当如实提供证言,若有意作伪证或隐匿者应当承受法律责任。

证人宣誓。

舍勒先生出庭作证。

审:证人舍勒,你是如何发现申诉人的?

证人:那是1774年,由于冶金工业的需要,我研究软锰矿。我先让软锰矿品尝了一下酸的味道,它似乎很喜欢。于是,我给它喂了浓盐酸,产生了一种黄绿色的气体。

但那时的我并没有认识到自己发现了一种新元素,只是把它看作一种从二氧化锰获得了附加的氧的“海酸”,认为氯是“脱燃素的酸”。后来,戴维先生……

戴维先生出庭作证。

审:证人戴维,你如何研究申诉人的?

证人:我拿出我的独门秘籍——电流,对这个黄绿色的气体放电,几个小时后它就爆炸了。接着我又对它的化合物放电,但没有分离出氧。

由此我认为,它根本就不是化合物,而是一种新的元素。我注意到它喜欢穿绿色的衣服,就将其命名为“氯”(Chlorine)。与此同时,我发现酸可以不含“酸素”——氧,并将这种酸叫做“无氧酸”,盐酸就是典型代表。

审:申诉人对证人的证言有无异议?

申:没有异议。

审:根据诉讼法规定,公诉人可以询问申诉人。公诉人(以下简称公),你现在可以讯问了。

公:申诉人氯,现在公诉人要问你几个问题。你要如实回答,听清楚了?

申:听清楚了。

公:说一说你自单独出来创业后的历程。

申:由于我的名声不好,大家见到我都会躲得远远的,找工作屡次碰壁。于是,我决定自己创业,成立了氯氏公司,并把我公司的宗旨定为:洗心革面重新做人、全心全意服务人类。

一开始,我们公司通过电解盐水大规模生产氯气,后来又开发了电解熔融NaCl制备氯气的方法。氯气可是个魔术师,具有消毒和漂白作用,纸、木浆、纺织品等经过他的手就会变白,日常生活的环境卫生、废水处理也都少不了他。我们产品的销量很广,挖到了创业的第一桶金。

然后,我尝试与水老板合作开发了次氯酸系列产品。但是,他的工作状态很不稳定,一有风吹草动就会跳槽,受了光的诱惑就分解成盐酸和原子态氧。没想到原子态氧的氧化性十分了得,不管是细菌还是HIV病毒,分分钟秒杀。我们公司因此扩大了业务,将之用于水的消毒,自来水公司、游泳协会争相购买。不瞒您说,我因此免费观看了很多场高水平的游泳比赛呢!

公:你公司生产的一款消毒液,俗称“84消毒液”很畅销,但我们最近收到对它的投诉,有人受到伤害,对此你有什么可说?

申:对此我深表歉意!84消毒液的主要成分是次氯酸钠,具有刺激性和腐蚀性。经常用于宾馆、旅游、医院、食品加工业、家庭等卫生消毒,效果显著。但是,一定要稀释后使用!也借此提醒爸爸妈妈们,切勿把消毒液放在孩子可触摸到的地方,如被孩子当作“饮料”误服,请尽快送进医院救治。

对了,还有一件事需要大家注意,千万不要让消毒液和洁厕灵碰面。我们可是商业宿敌,一旦见面混合,那就变成“制毒”了!

公:你们公司的消毒液会产生少量有毒的有机氯化物,对人类健康有害,对此你作何解释?

申:正是因为这个不足,我公司研发出了另一种优良的消毒剂二氧化氯。此产品可以由氯气氧化固态的亚氯酸钠得到[1],它是国际上公认的无毒无害的消毒剂。

公:你们在消毒这行业经常和另一家公司的老板不和,是否确有此事?

申:是的。我和双氧水老板一见面就会发生激烈的争吵,可以说是水火不容。虽然,我们两家企业产品服务对象不太一样,我们侧重于对物品的消毒,而他们的稀溶液可直接用于对皮肤伤口的消毒。但做生意嘛,抢客户是在所难免的,嘿嘿。

记得2016年,我和双氧水在里约奥运会游泳馆一起工作时发生冲突,打得不可开交。虽然最后我成功氧化了他,但双方都受了伤,生成的氧气让水中的浮游生物坐收渔翁之利,泳池变成了“碧池”。说心里话,我真希望与他和平相处,各自为自己的客户服务。

公:申诉人,70%的氯气用于制造氯化有机化合物[1],你们公司在有机化工方面有何产品?

申:科学家法拉第首先发现了氯气喜欢和乙烯、乙烷一起工作,我们公司与时俱进开发氯的有机产品为人类服务,最畅销的产品是二氯乙烯(CH2ClCH2Cl)和氯化乙烯基单体[1]。

审:申诉人是否有证人?

申:有。

审:证人乙烯,你有何证据出示?

乙烯老板出庭作证,向法庭出示了塑料材质的日用品、管材、包装膜等。

证人:我和申诉人经常有生意上的合作,我觉得他本性不坏。我们合作生产了聚氯乙烯(PVC),相比于聚乙烯(PE)成本更低廉,而且耐候性、弹性更好,应用广泛,想必在座的各位家中都有使用过我刚才出示的产品吧。

公:申诉人,你们公司这些年发展得很快,除了氯气和消毒液还有什么产品?

申:我们是家族公司,产品众多、人才济济,对人类有着重要的贡献。

我boss级大哥高氯酸,那可是无机世界的大哥大,被称为无机最强酸。他的两位高徒是常用的氧化剂,大徒弟高氯酸盐常用于火箭燃料,二徒弟氯酸盐兼职在实验室制备氧气。烟花爆竹公司的老板看上了他们独特的烟火效应,邀请他们加入。大徒弟稳重安全,工作出色;但二徒弟过于顽皮,给花炮带来了安全隐患,2002年已被勒令下岗了。哎,不稳定的性格断送了他此项工作的前程啊。

我二哥盐酸是大名鼎鼎的工业三酸之一,常被人类邀请出席矿物精选、酸洗钢材、石油脱硫、橡胶乳化液的凝聚、pH调节、纺织品的湿法生产等活动[1]。

二哥还是个教学名师呢,可谓桃李满天下,他的氯化物弟子众多,个个出类拔萃,是我们公司的主打产品之一。

你环顾周围,处处都有他们的身影。比如在高速公路上帮助融雪、除冰;氯化银帮助胶片成像;氯化钙改良食品性能,还可作稳定剂或干燥剂[4];氯化镁作凝固剂和膨松剂[5];氯化锂在啤酒中促使菌种变异,作诱变剂[6];氯化锂可以用于治疗糖尿病[6],氯化钙参与合成的L-天门氨酸钙能治疗荨麻疹[4]。土壤也少不了氯化钾、氯化铵帮助增加氮和钾的含量;农药里也有氯化亚砜的存在。

更可贵的是,二哥的弟子们都有奉献精神,为了人类的生活甘愿牺牲自己。比如,工业上电解氯化钠水溶液生产烧碱;电解熔融氯化镁制备金属镁;还原氯化硅制作半导体硅、有机硅、硅酸酯等;氯化磷用于制造农药等。

公:申诉人,盐酸以及氯化物在有机行业也有应用,你可有证据?

申:有。我二哥开设有机分公司,投资生产氟苯、氯丁二烯橡胶、粘胶人造丝等有机物[1]。他有时还兼当“保镖”的任务,在一些反应中保护羟基和醛酮。他还擅长川剧的“变脸”,比如无水氯化氢是有机催化的佼佼者,芳环的甲酰化反应[7]、beckmann重排反应[8]等都少不了他。

除了他之外,我公司还有不少催化明星,三氯化铝催化苯酚和乙苯制备反应,三氯化铁催化Friedel-Crafts反应[7]、酯化反应等。有机合成中需要的氯化剂也少不了我们公司产品。

公:审判人,公诉人讯问完毕。

这时,有一个人匆匆跑进法庭,原来是石蜡公司的老板也要求出庭作证。

证人:我和氯氏公司也有生意来往,我们两家齐心协力生产出氯化石蜡,应用于PVC辅助增塑剂、阻燃剂和润滑油添加剂等[9]。

话音未落,旁听席站起来了几个毛头小伙,他们是氯氏公司的年轻人。

三氟化氯:我是最活泼的化合物之一,可用作实验性火箭发动机……

氯磺酸:我常用来合成酸性染料……

一氯化硫:我在石油工业中用于制取高压润滑剂……

审:请肃静!请肃静!(敲击法槌)申诉人,你还有什么要补充的?

申:有。我是人体内的必需元素,以离子状态存在于血浆、细胞液中。我帮助生命维持水和电解质的平衡、促进二氧化碳的排泄、杀菌防腐、抑制体内病毒、参与胃酸形成、帮助消化和吸收食物,是人体正常吸收维生素B12和铁、激活淀粉酶必不可少的元素[10]。

人们每天必吃的食盐就是我和小钠妹妹的结晶。在人类历史上,为了获得食盐有过很多美丽的故事,也有不少残忍的杀戮。哦,往事不堪回首啊。

不过,再需要的东西也不能贪多,食盐每日应控制在10–20 g [11],过多会诱发高血压、心脏病哦。

审:公诉人讯问完毕,证人出庭作证完毕,现在当庭宣判(敲击法槌)。

本着元素与人类和平共处的原则,本庭采纳申诉人氯的申诉。

其实,每一种元素的应用都是一把双刃剑,可以造福人民、也可以祸害生命。但愿今后人类再不要自相残杀,携手开发元素和化合物的新用途,共同营造和谐美好的幸福生活!

庭审结束,现在宣布闭庭(敲击法槌)!

参考文献

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