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第27章 卤素(5)

缺碘缘何会引起疾病

碘是人体生命活动中必不可少的微量元素之一,在人体血液中以碘化物的形式存在。一个正常成人,每天只需从外界获得100微克左右的碘就足够了,当人体较长时间生活在缺碘环境中,每天摄入的碘量不足50微克时,就可能患碘缺乏病(简称IDD),如成人的甲状腺肿病,婴幼儿的克汀病、亚克汀病等。

那么,缺碘缘何会引起疾病的发生呢?这首先让我们了解一下对人体生长发育重要作用的甲状腺。

我们知道,在每个人喉头的前下方,有一个分为左右两叶的腺体,即为甲状腺。它和脑垂体、肾上腺等一样,属于内分泌腺体,分泌出来的东西统称为“激素”。甲状腺分泌的激素称甲状腺素,它的量虽然很少,但对人体的代谢、生长、发育等有着极重要的作用。甲状腺激素对人体具有生热效用,它能增加人体内绝大多数组织细胞的耗氧量,增加产热以维持基础代谢。甲状腺激素还可以促进人体对糖的吸收利用,调节人体对脂肪的合成与分解代谢。

甲状腺激素促进婴幼儿生长发育的作用是通过促进细胞的分裂和加强细胞内DNA的合成而实现的,它能帮助生长激素发挥作用,如果缺少了它,生长激素的促生长作用便不能很好地发挥。值得强调的是,甲状腺激素对婴幼儿的中枢神经系统和骨骼的发育尤其重要,甲状腺激素不足不仅使婴幼儿身材矮小,而且脑子发育不全,智力低下,称为“呆小症”,该症患儿鼻骨、眶骨不能完全成熟,形成塌鼻、两眼间距增宽、唇厚、舌大等呆头呆脑的特殊面容。

由此可见,甲状腺激素对人体生长发育的作用是举足轻重的,而甲状腺激素的产生必须利用甲状腺球蛋白和碘作为原料,甲状腺球蛋白由甲状腺本身合成,碘则必须依赖于从食物中获得。一旦人们从食物中摄取的碘少了,甲状腺这座“加工厂”就会因为“原料”不足而导致“减产”,也就是使人体内的甲状腺激素减少。这便是碘缺乏病的成因所在。

当然,这绝不是说人体摄入的碘量越多越好,当肌体摄入的碘长期超过正常生理需要量时,也可以引起甲状腺肿大以至于甲状腺机能亢进等疾病。所以,人体对碘的依赖性就是这样──少了要得病,多了也不行。

氯化铵的妙用——防火布

如果将一块普通的棉布浸在氯化铵的饱和溶液中,片刻之后,取出晾干就成防火布了。将这块经过氯化铵浸泡处理的布用火柴点,不但点不着,而且还冒出白色的烟雾。你知道,这是为什么吗?

原来,经过这种化学处理的棉布(防火布)的表面附满了氯化铵的晶体颗粒,氯化铵这种化学物质的热稳定性很差,受热后会发生分解,分解出两种不能燃烧的气体,一种是氨气,另一种是氯化氢气体。

NH4Cl△NH3↑+HCl↑

这两种气体把棉布与空气隔绝起来,棉布在没有氧气的条件下当然就不能燃烧了。当这两种气体保护棉布不被火烧的同时,它们又在空气中相遇,重新化合而成氯化铵小晶体,这些小晶体分布在空气中,就像白烟一样。

实际上,氯化铵这种化学物质是很好的防火能手,戏院里的舞台布景、舰艇上的木料等,都经常用氯化铵处理,以求达到防火的目的。

“鬼火”是什么

我国清代文学家蒲松龄所写的短篇小说《聊斋志异》里,常常谈到“鬼火”。

旧社会里迷信的人,还把“鬼火”添枝加叶地说成是什么阎罗王出现的鬼灯笼。

那么,“鬼火”究竟是怎么回事呢?原来人类与动物身体中有很多磷,死后尸体腐烂生成一种叫磷化氢的气体在空气中自燃,这就是旷野上出现的“鬼火”。

不管白天还是黑夜,都有磷化氢冒出,只不过白天日光很强,看不见“鬼火”罢了。为什么夏天的夜晚在墓地里常看到“鬼火”,而“鬼火”还会“走动”呢?夏天的温度高,易达到磷化氢气体的着火点而出现“鬼火”,又由于燃烧的磷化氢随风飘动,所以,所见的“鬼火”还会走动。

水能助燃的奥秘

俗话说:“水火不相容”。水只能灭火,怎么会助燃呢?一般情况下水与火是不相容的,如发生火灾时,人们用高压水龙头输出大量的水来扑灭烈火。但在特殊的情况下,水却能帮助燃烧,甚至助火为虐。

在生活中,我们可能经常会碰到这样的事,在我们使用煤炉或煤气灶的时候,如果不小心,将水洒在煤炉上,这时火不但没有小,反而猛地变成了一个火团向上蹿。这是为什么呢?

原来,水能灭火,是因为当你把大量水浇到火上去时,水将燃烧产生的热量夺去,产生了水蒸气,使可燃物的温度降低;同时,水蒸气又像一条毯子覆盖在燃烧物上面,形成了一道与空气隔绝的屏障,所以就能减小火势,把火扑灭。但是,少量的水遇到烧得通红的较多的煤炭或煤气时会产生水煤气。水煤气的主要成分是一氧化碳和氢气,它们都是能够燃烧的,一遇火就会立刻燃烧起来。当然火就更旺了。因此,遇少量水的煤气灶火更旺了。我们看到有经验的人或烧炉师傅常常喜欢在燃烧旺盛的炉火上加一些湿煤,就是这个道理。

水,有时还会助火为虐,变成为可怕的“烈性炸药”!曾经在英国发生过这样一件事:一天,英国一家炼铁厂的熔铁炉底部产生了裂缝,顿时炽热的铁水从裂口夺路而出。当温度高达一千多摄氏度的铁水碰上炉旁一条水沟里的水时,刹那间,“轰”的一声震天动地的巨响,整个车间被掀掉了。水为什么会产生这么大的相当于TNT炸药的威力呢?这是因为水本来是很稳定的,如遇高温便会发生下面的反应,3Fe+4H2O高温Fe3O4+4H2↑。当一千多摄氏度的铁水流入水沟时,在极短的时间内产生了大量的这种易燃易爆气体,并且被铁水的高温点燃,所以轻而易举地把巨大的生产车间给炸掉了。正是因为水遇高温后产生这种氢氧混合气体的性质,钢铁厂里的铁水包,在注入炽热的铁水与钢水之前,必须进行充分的干燥处理,不让包中留下一滴水,以防止爆炸事故的发生。

我们知道,水在通电的情况可以分解为氢气和氧气,而点燃氢气和氧气的混合气体就会发生爆炸。在做氢气燃烧的实验时,如果我们不小心收集了混有氧气或空气的氢气,那么我们不是在点燃,而是在引爆。那样会使人受到伤害,实验仪器受损。

你看到过“用水点火”的实验吗?在酒精灯的灯芯里,放入绿豆那么大的一粒切除了表面氧化物的金属钾,用水一“点”,酒精灯就马上被点着了。这是金属钾遇水发生了剧烈的化学反应的缘故,生成了氢氧化钾和氢气,同时还放出了大量的热,使酒精燃烧起来。由此可见,当钠、钾等化学物质发生燃烧时,如果在上面浇水,那么比往火上浇油还要危险。

科学实验证明,向液体燃料油中喷水,使油雾化后燃烧,可使火焰更旺,而掺入的水量竟然可达三分之一。这是怎么回事呢?人们利用显微镜快速摄影技术进行了研究,终于发现了其中的奥秘。原来,喷入的水处在这些燃料油的微滴当中。当油滴燃烧时,水受热变为水蒸气,膨胀的水蒸气将油滴炸得粉碎,从而使油与空气混合成了油气。这样一来,燃料油同空气中的氧气混合得更充分了,燃烧当然进行得更迅速。因而火焰也就更旺了。由于这个实验具有巨大的经济意义,人们就采用这个做法使劣质的燃料油和废弃的石油得到利用,还可将含有大量可燃性成分的污水补加适量的重油,作为燃料使用,甚至可用来发电。这样既处理了污水,保护了环境,又增加了燃料的来源,真可谓是一举两得。

氯气的毒性

氯气主要通过呼吸道侵入人体,氯气对上呼吸道黏膜会造成有害的影响,它会溶解在黏膜所含的水分里,生成次氯酸和盐酸,次氯酸使组织受到强烈的氧化;盐酸刺激黏膜发生炎性肿胀,使呼吸道黏膜浮肿,大量分泌黏液,造成呼吸困难,所以氯气中毒的明显症状是发生剧烈的咳嗽。症状重时,会发生肺水肿,使循环作用困难而致死亡。由食道进入人体的氯气会使人恶心、呕吐、胸口疼痛和腹泻。

1L空气里最多可以允许含氯气0.001mg,超过这个含量就会引起人体中毒。战争中,氯气曾被用作强杀伤性的武器。如在第一次世界大战期间,一次德军与英、法军战士在比利时的伊普尔对峙,黎明时,英、法军前线战壕的士兵突然看到一股阴森森的黄绿色气体逐渐向前袭来,很快数百名英、法军战士窒息而死,数千名士兵双目失明。这是1915年4月22日发生的令人发指的事件。

生产漂白粉的主要反应

1774年,舍勒发现氯气的同时也发现了氯水对纸张、蔬菜和花具有永久性的漂白作用。1785年法国化学家贝托雷提出把漂白作用应用于生产,并注意到氯气溶于草木灰水形成的溶液比氯水更浓,漂白能力更强,而且无逸出氯气的有害作用。1789年英国化学家台耐特把氯气溶解在石灰乳中,制成了漂白粉。

现在工业上还是采用把氯气通入消石灰或石灰乳的方法制取漂白粉。消石灰要含略少于1%(质量分数)的水,因为极为干燥的消石灰是不跟氯气反应的。生产漂白粉的反应过程比较复杂,主要反应可以表示如下:

3Ca(OH)2+2Cl2=Ca(ClO)2+CaCl2·Ca(OH)2·H2O+H2O

在较高级的漂白粉中,氯化可按下面的化学方程式进行,反应比较安全。

2CaCl2·Ca(OH)2·H2O+2Cl2+8H2O=Ca(ClO)2+3CaCl2·4H2O

漂白粉是混合物,有效成分是Ca(ClO)2。商品漂白粉往往含有Ca(OH)2、CaCl2、Ca(ClO2)2和Cl2等杂质。

次氯酸钙很不稳定,遇水就发生下述反应:

Ca(ClO)2+2H2O=Ca(OH)2+2HClO

当溶液中碱性增大时,漂白作用进行缓慢。要短时间内收到漂白的效果必须除去Ca(OH)2,所以工业上使用漂白粉时要加入少量弱酸,如醋酸等,或加入少量稀盐酸。家庭使用漂白粉不必加酸,因为空气中的二氧化碳溶在水里也起弱酸的作用:

Ca(ClO)2+H2O+CO2=CaCO3↓+2HClO

漂白粉的质量是按它的“有效氯”以及它能长时间保持有效氯的能力来决定的。有效氯是根据它同盐酸作用时产生的氯气的量来计算的。反应的化学方程式是:

Ca(ClO)2+4HCl=2Cl2↑+CaCl2+2H2O

Cl2+2HI=2HCl+I2

2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI

反应生成的碘用硫代硫酸钠(Na2S2O3)溶液来滴定。漂白粉的氧化能力(漂白作用主要是由氧化反应引起的)是用有效氯的质量分数来表示的,工业品漂白粉一般含有效氯35%,高的可以达到40%。

如何“兴氟利,除氟害”

氟可以有效防龋,已得到世界公认。有调查表明,长期坚持使用含氟牙膏,可以使龋齿患病率下降20%~40%。在欧美发达国家,含氟牙膏占整个市场90%,而我国市场尚不足30%。美国人从1955年开始使用含氟牙膏,长期坚持下来,使美国龋齿患者明显减少。

氟是组成人体和形成牙齿釉质所必需的微量元素之一,缺氟容易患龋齿及骨质疏松症,适量氟可预防儿童龋齿、老年人骨质变脆,但是,过量氟可致地方性氟病。地方性氟病(简称地氟病)指长期摄入过多的氟所引起的以斑釉齿和氟骨症为主要病变特征的一种地方性流行病。

氟的利用有两种途径:一种是通俗意义上的“把氟吃进去”,再通过口腔分泌唾液释放出氟;另一种就是“局部用氟”,如含氟牙膏对于牙齿的作用。饮用氟化水是世界上较为常用的方法,但氟化水源面临的最实际的问题是,氟加多了就容易产生氟中毒。其实对于防龋来说,局部用氟就足够了。国内一位老牙科专家曾经说过,“中国要兴氟利,除氟害”。所以说,既可以有效预防龋齿、又不至于把氟吃下去的局部用氟即使用含氟牙膏是最安全、经济的防龋方法。

1.科学补氟

含氟较多的食物有鳕鱼、鲑鱼、沙丁鱼等海鲜类食物还有茶叶、苹果、牛奶、蛋、经过氟处理过的饮水等。

老年人骨钙(补钙产品,补钙资讯)流失较多,易发生骨质疏松症,注意氟的摄取对身体有益;青少年的牙釉质还很脆弱,加之又较喜好甜食,易发生龋齿,补氟十分必要。

缺氟可造成龋齿、骨质疏松、骨骼生长缓慢、骨密度和脆性增加是缺氟的主要表现,另外还可能造成不孕症或贫血。

2.氟与工业

氟元素是一种反应性能极高的元素,被称为是“化学界顽童”。但是氟一旦与其他元素结合,就会成为耐热、难以被药品和溶剂侵蚀的具有“高度安全性能”的化合物。而且氟树脂等高分子化合物具有防粘、防水、防油、润滑、弯曲率低、电气性能好等优异性能。氟元素被广泛应用于家庭用品、办公自动化设备、半导体、汽车等领域。氟原子非常小,仅次于氢原子。氟化合物具有无限的潜力,今后一定会有无数种具有各种特性的氟化合物诞生。

“无氟冰箱”的提法不科学

自从我国加入了保护大气臭氧层的“蒙特利尔议定书”,并逐步淘汰“消耗臭氧层物质”以来,“无氟冰箱”、“无氟城市”、“无氟工程”等用语就不时见之于报刊杂志,“无氟”一时间成了消耗臭氧层物质的替代品的简称。最近有关专家指出,“无氟”的提法是不科学的,在公众中造成了许多误解,应当纠正这一用语。

全国人大环资委委员、原北京市环保局局长江小珂说,“无氟”给人一种错觉,即破坏大气臭氧层的罪魁祸首是氟原子,“无氟”即不含氟,对臭氧层也就没有破坏作用了。实际上,臭氧层的破坏是由于现在人们广泛使用的制冷剂、发泡剂、灭火剂、清洗剂中含有的氯原子和溴原子造成的,跟其中的氟原子一点关系也没有。例如,例如用于冰箱制冷剂的氟氯烃中含有氯原子,氟里昂的化学成分是二氟二氯甲烷,用于灭火剂的哈龙中含有溴原子。此外,目前开发出来的损耗臭氧层物质的替代品中有很多都含有氟,例如用于汽车空调器和冰箱的制冷剂HFC-134a的化学成分是四氟乙烷,另外还有两种替代品是二氟乙烷和二氟甲烷,这些替代品之所以对臭氧层没有破坏作用不是因为“无氟”,而是由于“无氯”。

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