正文 第八章 羅斯福的智慧(2 / 3)

某些汞化合物毒性更大。在日本出現的令人談汞色變的“水俁病”就是因為甲基汞這個“妖魔”在作祟。原來,新日本氮肥公司的含汞汙水大量排入海灣,然後汞被水中微生物轉化為甲基汞而進入浮遊生物體內,再經過“浮遊生物———小魚———大魚”食物鏈的富集,使大魚中有機汞濃度達到海水汞濃度的幾萬倍!人吃了這種魚,便發生甲基汞中毒,也稱“水俁病”。

日常生產和生活中其他許多重金屬(如鉻、鎘、鋅)被人體吸收後也會對人的健康造成危害。比如在礦業生產中,鎘是鋅的副產品,銀是銅、鋅及鉛礦的副產品,鋅和鉛本身又是所有其他礦物的伴生物。這些重金屬在礦業生產中會經過自然界的循環係統進入人體造成危害。

所幸的是,在當代社會,化學和其他科學已經高度發展,人們對於重金屬性質的認識已越來越深入。對於重金屬,人們必將能更好地趨利避害,從而不斷提高生產和生活水平。

農婦的“情報蛋”

“一戰”中的一天,有位挎籃子的德國農婦在過邊界時受到了法國崗哨的例行盤查,籃裏裝滿了煮熟的雞蛋,哨兵無意中發現這些雞蛋竟是“情報蛋”。這是發生在第一次世界大戰中的一個故事。當時,在索姆河前線的德法交界處,法軍崗哨林立,戒備森嚴,過往行人都要接受特別嚴格的檢查。當哨兵檢查這個挎籃子的農婦時,看見籃裏裝滿了煮熟的雞蛋,便想撈點小便宜,順手牽羊拿它幾個。不料,農婦死活不肯,而且神色緊張,講話有點語無倫次,這些反常的舉動引起了法國哨兵的懷疑。雞蛋被打開了,隻見蛋清上布滿了字跡和符號。原來德軍為了將情報安全送出,請教了化學家,製成了一個個“情報蛋”。其做法其實很簡單:用醋酸在蛋殼上寫字,等醋酸幹了以後,再將雞蛋在稀的銅鹽溶液中煮熟,字跡便奇跡般地印在蛋白上,外麵不留下任何痕跡。

這裏麵應用了什麼化學原理呢?我們知道,醋酸是食醋的主要成分,又叫乙酸。蛋殼的主要成分是碳酸鈣,它碰到醋酸即發生如下的反應:CaCO3+2CH3COOH

→Ca(CH3COO)2+H2O+CO2↑碳酸鈣與醋酸反應,生成了醋酸鈣、水和二氧化碳,這樣醋酸就把蛋殼的一部分溶解掉了。醋酸在溶解了蛋殼後,少部分滲入到蛋白內。雞蛋白的成分是一種由氨基酸組成的蛋白質———球蛋白。組成蛋白的蛋白質在弱酸環境中水解,分解成含有肽鍵的多肽等物質,能和銅離子(Cu2+)發生絡合反應,生成藍色或紫色的絡合物。

雞蛋煮熟後,蛋白質凝固,字跡便牢牢地記錄在蛋白表麵,而雞蛋外麵不露一點痕跡。

盡管德國間諜用了上述化學原理,將情報偽裝得很巧妙,還是被高度警惕的法國哨兵識破了。法國哨兵逮捕了化裝成農婦的德軍間諜,避免了一次戰場上的重大損失。

蛋白質是由不同的氨基酸互相結合而形成的高分子化合物。蛋白質的結構很複雜,種類也很多。雞蛋所含的蛋白質是人們需要的營養物質,而有些種類的蛋白質卻是致命的毒素。下麵這個“殺人傘”的故事或許能說明這一問題。1978年9月7日,在英國倫敦,一個年近50歲的男人匆匆忙忙去上班,走在擁擠的人行道上。不知為什麼,他的右大腿被一個身材魁梧的人用雨傘刺了一下。那大漢在轉眼之間就不見了。

那個男人上班後,感到右大腿很痛,被送到醫院。醫生們使盡了渾身解數,也終究是回天乏術,那個男人4天之後就死了。

死者名叫格奧爾基·馬爾科夫,本是保加利亞的一個劇作家,在1969年訪問意大利時叛離了祖國,後來在英國廣播公司工作。他常常在廣播中抨擊保加利亞當局。

由於馬爾科夫是被雨傘刺死,於是這一案件便被稱為“殺人傘案件”。

奇怪,一個人被傘尖碰了一下,怎麼就會喪命呢?馬爾科夫之死,引起了英國警局的注意。法醫解剖了馬爾科夫的屍體,在他的右大腿肌肉中,找到一顆直徑為17毫米的銀光閃閃的小圓珠。經鑒定,在小圓珠上,有兩個微小的孔,小圓珠的中心是空的,容積約為04微升。在小孔附近,找到了蠟跡。估計兩個小孔本來是用蠟封死的,進入人體後,蠟化了,小圓珠裏的東西流了出來。

小圓珠裏裝了什麼東西呢?是有名的劇毒藥氰化鉀嗎?按照小圓珠裏的容積計算,最多隻能容納04毫克以下的毒劑。然而,氰化鉀使一個成年人致死,起碼要100毫克,比半粒米還大,無法裝進那顆小小的圓珠裏。

另一類跟氰化鉀差不多劇毒的藥物是砷化物,它的致死量也是100毫克。

其他一些劇毒藥雖然比氰化鉀更毒,致死量也要50毫克,都無法容納在小圓珠之中。

是放射性元素嗎?不是。經過檢查,馬爾科夫的血液裏並沒有放射性物質。

是細菌或者病毒嗎?也不是,因為馬爾科夫並沒有明顯的細菌或病毒中毒的症狀。

經過法醫們的仔細鑒定,並研究了有關的間諜情報,最後查明小圓珠內裝的是劇毒的蓖麻毒素。

蓖麻毒素是從蓖麻子中提取的。早在第二次世界大戰之前,英國化學生物戰研究機構就開始提取蓖麻毒素。在第二次世界大戰中,美國開始生產這種毒素。後來,蘇聯獲知了有關情報,也著手研究、製造蓖麻毒素。

那顆使馬爾科夫致死的小圓珠,是裝在一把特殊的雨傘裏。這是一把“殺人傘”,內有彈簧、槍管、扳機等。一扣扳機小圓珠就沿槍管射出,刺入人體。小圓珠用白金製作,為的是防止蓖麻毒素變質。

蓖麻毒素也是一種蛋白質,但這是一種毒性極強的植物蛋白,主要損傷肝髒。蓖麻毒素是由A、B兩條肽鏈構成的糖蛋白,當它與細胞接觸時,首先通過B鏈結合到細胞上,爾後它的A鏈透過細胞膜,抑製細胞的蛋白質合成,從而導致細胞中毒死亡。

其實,在豐富多彩的自然界裏,蛋白質廣泛存在於生物體內,是組成細胞的基礎物質。動物的肌肉、皮膚、血液、乳汁以及發、毛、蹄、角等都是由蛋白質構成的。植物的各種器官也都含有蛋白質,例如,小麥的種子裏約含18%蛋白質。

蛋白質的成分裏含有碳、氫、氧、氮、硫等元素。蛋白質的分子量很大,有的幾萬、幾十萬、幾百萬,個別的甚至上千萬,真可算得上是龐然大物了。

氨基酸是構成蛋白質的基本單位,它是一種含氮有機物,分子裏不但含有羧基(—COOH),而且含有氨基(—NH2)。氨基酸是一個大家族,種類很多,蛋白質就是由不同的氨基酸互相結合而形成的高分子化合物。

由於蛋白質的分子量很大,組成蛋白質的氨基酸的種類和排列順序各不相同,所以,蛋白質的結構很複雜。研究蛋白質的結構和合成,進一步探索生命現象,這是科學研究中的重要課題。這方麵,我國曾有過輝煌的成就。1965年,我國科學家在世界上第一次用人工方法合成了具有生命活力的蛋白質———結晶牛胰島素,對蛋白質和生命的研究作出了重大貢獻。蛋白質在熱、酸、堿、重金屬鹽、紫外線等作用下,會發生性質上的改變而凝結起來。這種凝結是不可逆的,不能再使它們恢複成為原來的蛋白質。蛋白質的這種變化叫做變性。蛋白質變性後,就喪失了原有的可溶性,並且失去了它們生理上的作用。高溫消毒滅菌就是利用加熱使蛋白質凝固從而使細菌死亡的。重金屬鹽(如銅鹽、鉛鹽、汞鹽等)能使蛋白質凝結,所以會使人中毒。蛋白質可以跟許多試劑發生顏色反應,蛋白質被灼燒時,則產生具有燒焦羽毛的氣味。人們常用這種方法鑒別皮革製品是不是用真皮製作的。

酶是一種生物催化劑,它能催化許多有機化學反應和生物體中複雜的反應,如氧化還原、水解等,而酶也是一種蛋白質。

蛋白質是我們極為重要的營養物質,因為一切生命現象都跟蛋白質息息相關,所以,可以這樣說:沒有蛋白質就沒有生命。不僅如此,蛋白質在工業上也有廣泛用途。但願蛋白質能夠更好地造福人類,也希望人類不再用蓖麻毒素之類的藥物去製造謀殺、血腥和毀滅。

海明威的發明

海明威的《老人與海》許多人都讀過,可是,提到這位文豪的化學發明,就鮮為人知了。

大文豪海明威在他的著名小說《老人與海》中講述了漁夫桑提亞哥與鯊魚鬥爭的故事。這故事歌頌了人的尊嚴、勇氣、毅力和信心。也許桑提亞哥就是海明威自己的象征吧!海明威自己就曾與鯊魚鬥爭過。

那是在第二次世界大戰方興未艾的時候,遼闊的大西洋、太平洋已成為殘酷的戰場。這是一場鋼鐵消耗戰,雙方都有大批船隻被擊沉。在危急關頭,官兵們不得不棄船逃生,然而,那些跳到海裏去的官兵很少能夠生還,因為海裏有許多鯊魚正在等著他們。在鯊魚陰冷的眼裏,每個落水者都是一頓點心,不論你是士兵還是軍官,也不論你是日軍還是美軍。那些掛了彩的士兵,更逃不脫鯊魚靈敏的鼻子。

為了使自己一方的士兵免遭鯊魚的攻擊,美國當局號召全國有識之士都來研究防鯊藥品。許多科學家和捕鯊者紛紛響應,投入了以藥防鯊的試驗。海明威也在鯊魚出沒的海域裏圈了一塊海麵,選用化學物質進行試驗。有一次,他把含有硫酸銅和不含硫酸銅的誘餌交錯地布置在海麵上,看鯊魚有什麼反應。兩天後,當他乘船來檢驗這些誘餌時,他由驚奇到振奮,高興得手舞足蹈。他發現,鯊魚把不含硫酸銅的誘餌吃得精光,含硫酸銅的誘餌一點也沒動。他又做了一次試驗,結果還是一樣。

海明威把自己的發現告訴了海軍當局。人們對這位作家的話將信將疑,這人既非生物學家又非化學家,他的發現可靠嗎?直到海軍指揮部的官員親自觀察了海明威的試驗,才不得不相信了!可是澳大利亞的專家們提出了疑問,他們說:“這也許是美國鯊魚太溫順了吧,如果在澳大利亞,也許情況會不一樣呢!”於是,澳大利亞專家在本國海岸的鯊魚灣裏進行了類似試驗,結果與海明威的試驗完全一樣,以凶惡聞名的澳大利亞鯊魚對硫酸銅照樣是唯恐避之不及。

就這樣,一種有效的防鯊藥物被找到了。美國海軍的將士,無論官階大小一律佩戴由這種常見鹽類製成的“護身符”。

硫酸銅是一種重金屬鹽,能使細菌身體裏的蛋白質發生變性而死亡,在我們普通的遊泳池裏就溶有硫酸銅,不過,這可不是用來防鯊的,而是用來消滅眾多遊泳者身上帶進來的細菌,以保證遊泳者身體健康。

無水的硫酸銅是一種白色固體,能溶於水,溶於水後生成藍色的溶液。從這種溶液裏析出的晶體是藍色的,俗稱膽礬或藍礬,含有結晶水,化學式是CuSO4·5H2O。膽礬受熱又能失去結晶水,成為白色CuSO4。在工業上,精煉鋼、鍍銅以及製造各種銅銀的化合物時,都要應用硫酸銅。

硫酸鹽的種類很多,除硫酸銅外,還有一些在實際應用上很有價值。

比如硫酸鈣,它是白色固體。帶兩個分子結晶水的硫酸鈣,叫做石膏(CaSO4·2H2O)。石膏在自然界以石膏礦的形式大量存在。給石膏加熱到150~170℃時,石膏就失去所含大部分結晶水而變成熟石膏(2CaSO4·H2O)。熟石膏跟水混合成糊狀物後很快凝固,重新變成石膏。人們利用這種性質,通常把石膏用來製造各種模型。醫療上用它來作石膏繃帶。水泥廠也要用石膏來調節水泥的凝結時間。

帶7個分子結晶水的硫酸鋅(ZnSO2·7H2O)是無色的晶體,俗稱皓礬。醫療上用做收斂劑,可使有機體組織收縮,減少腺體的分泌;在鐵路施工上用它的溶液來浸枕木,是木材的防腐劑;在印染工業上用它能使染料固著於纖維上,是一種媒染劑。硫酸鋅又可用於製造白色顏料(鋅鋇白等)。

硫酸鋇(BaSO4)可作白色顏料。天然產的硫酸鋇叫做重晶石。重晶石是製造其他鋇鹽的原料。硫酸鋇不溶於水,也不溶於酸。利用這種性質以及不容易被X射線透過的性質,醫療上常用硫酸鋇作X射線透視腸胃的內服藥劑,俗稱“鋇餐”。

硫酸和硫酸鹽溶於水時都會產生硫酸根離子。可以利用硫酸鋇的不溶性來檢驗硫酸根離子的存在。比如在硫酸或硫酸鈉的溶液裏加入氯化鋇溶液,就生成白色的硫酸鋇沉澱。

BaCl2+H2SO4

BaSO4↓+2HClBaCl2+Na2SO4

BaSO4↓+2NaCl在碳酸鈉的溶液裏加入氯化鋇溶液,也生成白色沉澱,這是碳酸鋇沉澱。

BaCl2+Na2CO3

BaCO3↓+2NaCl白色的硫酸鋇既不溶於水,也不溶於鹽酸或稀硝酸,但白色碳酸鋇能夠溶於鹽酸或稀硝酸。

BaCO3

+2HClBaCl2+H2O+CO2↑BaCO3+2HNO3

Ba(NO3)2+H2O+CO2↑許多不溶於水的鋇鹽(如磷酸鋇)也跟碳酸鋇一樣,能溶於鹽酸或稀硝酸。

由此可見,用可溶性鋇鹽溶液和鹽酸(或稀硝酸)可以檢驗硫酸根離子(SO2-4)的存在。石灰的妙用公元180年,蒼梧(今廣西梧州市南)、桂陽(今湖南省郴州)一帶出現一股叛軍,攻打郡縣,聲勢很大。

零陵郡太守楊璿想出兵清剿,又感到兵少力弱,於是心生一計。他找來幾十輛馬車,每輛車上裝一個大布袋,袋裏放滿石灰粉末,並在馬尾巴上係一條布繩子。

戰鬥開始時,楊璿命令拉石灰的馬車走在前麵,讓士兵順風使勁敲打石灰袋子,飛散出來的石灰粉末遮天蔽日,使敵人看不到這邊的情況。接近敵人後,楊璿又叫士兵點燃馬尾巴上的布繩子。馬被燒後,拚命地向敵陣衝撞,更使石灰粉末紛飛,嗆得敵人睜不開眼,喘不過氣。這時,裝有弓箭手的兵車在石灰煙幕的掩護下,衝了上去亂箭齊發,很快就殺散敵軍,敵人首領也被打死了。

在近代中國反帝反封建的鬥爭中,石灰也書寫過它光彩的一筆。讓我們追溯到1839年6月3日,這一天是中國人揚眉吐氣的日子,值得我們永遠紀念。

這一天,廣州虎門炮台人山人海,旗幡招展,鼓樂喧天,圍觀的百姓數以萬計。在虎門炮台的高坡上,搭了一座帥帳,高掛著串串彩燈。帥帳正中上方,供著道光皇帝的聖旨以及尚方寶劍,下前方設帥位。帥帳前擺著欽差大人的全套執事:立瓜、臥瓜、長槍、銀戟、雁翎刀、金鉞、銅斧,肅靜牌、虎頭牌、回避牌、官銜牌,旗羅傘蓋,指、掌、權、衡。

500名禦林兵分站左右,一個個身穿錦衣,肋掛彎力,甚是威風。在帥帳左右,還搭起兩座觀禮台。左麵台上站滿了被邀請來的各界代表,右麵台上都是在廣州的洋商,有英國人、美國人、瑞典人、荷蘭人、葡萄牙人、西班牙人等。本來也邀請了鴉片販子英國人義律、顛地等前來觀禮,隻因他倆心懷鬼胎,沒敢露麵。

上午10時,欽差大臣林則徐率領廣州文武來到虎門,在一片歡呼聲和鞭炮聲中,林則徐下轎,升坐帥位,鄧廷楨、關天培、廣東巡撫怡良、廣州知府餘保純等人都入了座。

林則徐今天格外高興,端坐在帥位之上,滿麵紅光,神采奕奕。稍微休息片刻之後,問道:“都準備好了沒有?”關天培滿麵賠笑著回答:“都準備好了,欽差大臣請看。”說著,用手指向海灘。

林則徐欠身一看:隻見海灘上並排挖了6個大坑,呈正方形,每邊長4丈5尺,深約9尺。靠海水那麵設有閘門,可以把海水引進坑內。每個坑邊都站著50名水勇,正在把一箱箱鴉片倒在坑裏;還有許多人往坑裏倒生石灰,然後用竿子把鴉片和生石灰攪拌在一起。在海灘上是鴉片箱子堆積如山,無數水勇持械守護。

林則徐看罷,連說:“好,好,好!”馬上傳令道:“關將軍,傳我的令,開始銷煙!”“是。”關天培手舉大令,站在帥帳外高聲喝道:“欽差大臣有令,銷煙開始!”

這真是“一聲令下如山倒,兵隨將令草隨風”。水勇們聽到命令,立即行動起來,忙絞起閘門,把海水灌入坑內。海水遇上生石灰,產生了高溫,這大坑裏就“咕嘟咕嘟”開了鍋。氣泡連成片,濃煙衝上天,被銷毀的鴉片隨著海水流入大海,什麼也剩不下了。

據說過去也銷毀過鴉片,方法是用火燒。燒的結果,鴉片由固體變成液體,這種煙液,一部分化為煙霧飄散,一部分則滲到地裏。有些精明鬼兒就把滲進煙液的土挖出來,又煉出了不少大煙。對比之下,用海水和生石灰銷煙,實在高明。

人們看著把一箱箱鴉片倒入坑內,頓時煙霧騰空,銷煙池裏黏稠的廢水流入大海,老百姓歡聲雷動,洋商們瞠目結舌,中國人揚眉吐氣,侵略者狼狽不堪。林則徐虎門銷煙,震驚中外,流芳千古。

從6月3日開始,至6月25日截止,一共燒了23天,才把2萬多箱、共230餘萬斤鴉片銷盡。當然,銷煙所用的石灰也是數量驚人。

石灰的生產有著悠久的曆史。生產石灰的原料是石灰石。石灰石的主要成分是碳酸鈣,它也是重要的建築材料。把石灰石放在石灰窯裏,經過高溫煆燒,就製得生石灰,同時釋放二氧化碳氣體。

CaCO3

高溫CaO+CO2↑生石灰的主要成分是氧化鈣,而建築上直接使用的是熟石灰。生石灰吸水就變成熟石灰:CaO+H2O

Ca(OH)2人們在粉刷牆壁時用的是由熟石灰做成的石灰膏。牆壁在剛用石灰粉刷後,含有大量的水分,空氣中的二氧化碳溶於水後生成碳酸,碳酸在水中離解成氫離子和碳酸根離子,碳酸根離子和鈣離子結合,生成不溶於水的碳酸鈣。這是一個不可逆的化學反應過程。這樣,原來粉刷牆壁的熟石灰與二氧化碳發生化學反應,又逐漸變成了白色的碳酸鈣。