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第3章 元素构成了这个世界(2)

生物学家们发现,人的神经系统对溴的化合物很敏感。在人体中注射或吸收少量溴的化合物后,神经便会逐渐被麻痹。这样,溴的化合物——溴化钾、溴化钠和溴化铵,在医学上便被用作镇静剂。通常,都是把这三种化合物混合在一起使用,配成的水溶液就是我们常听到的“三溴合剂”,压成片的便是常见的“三溴片”,是现在最重要的镇静剂之一。不过,溴化物主要从肾脏排泄出去,排泄比较慢,长期地服用不太合适,容易造成中毒。

近年来,我国用溴和钨的化合物——溴化钨制造新光源。溴钨灯非常明亮而且体积小,已开始用于我国电影摄影、舞台照明等方面。在高温时,碘钨灯中碘的蒸气是红色的,会吸收一部分光,影响发光效率,而溴蒸气在高温时是无色的,因此,溴已逐渐代替碘来制造卤化钨新光源。

在有机化学上,溴也很重要,像溴苯、溴仿、溴萘、溴乙烷都是常用的试剂。另外,在制造著名的汽油防震剂——四乙基铅时,也离不了溴,因为要合成四乙基铅,首先要取得中间产品——二溴乙烯。

人工放射打开了潘多拉魔盒

人工放射性的发现,为人类开辟了一个新领域,开阔了放射性同位素的应用。从此,科学家不必再只依靠自然界的天然放射性物质来研究问题,这也大大推动了核物理学的研究速度。

小居里夫妇的发现

1934年11月15日,法国科学院召开会议,一位名叫约里奥·居里的年轻科学家在会议上提出科学报告,宣布他和他的夫人伊伦·居里一起得到的重要发现。

约里奥·居里是法国科学界的“驸马”,因为他是法国科学泰斗居里夫人的女婿。

约里奥·居里在结婚后不久就改姓了岳父岳母的姓——居里,因为人们认为他娶伊伦·居里是别有目的,是醉翁之意不在酒。甚至居里夫人也曾专门因为这件事安慰过他。

约里奥·居里也无愧于居里夫人女婿这个光荣称号,他进行了多年的潜心研究,在发现中子的过程中发挥了非常重要的作用,之后在1934年,约里奥·居里发现了放射性元素。以前人们只知道有铀、钍、镭、钋等天然存在的放射性元素,这些元素都是位于元素周期表末尾的重核元素。现在,小居里夫妇发现了列在周期表前面的轻核元素也可以有放射性的同位素。它们在自然界并不存在,而是人工制造的,是人工放射性元素。

1934年11月15日,在法国科学院的会议上的科学报告,受到了大家热烈的鼓掌。

1935年底,小居里夫妇由于发现了人工放射性元素而得到了诺贝尔化学奖。约里奥·居里在领取奖金的演说中预言:“我们看清楚了,那些能够创造和破坏元素的科学家也能够实现爆炸性的核反应……如果在物质中能够实现核反应的话,那就可以释放出大量有用的能量。”

人工放射性元素的意义

自从1934年约里奥·居里夫妇有了这个重大发现以后,物理学家们研究和发展了他们的方法。越来越多的、更大的粒子加速器问世了,从此,科学家们几乎能制取到每一种元素的放射性同位素。目前,所知的两千种以上的放射性同位素中,绝大多数都是人工制造的。

现在,放射性同位素不但广泛地运用于工业、农业、商业和国防工业等各个领域,而且对于推动某些学科的研究也产生了重大的影响,特别是对化学、生物学和医学更起了巨大的推动作用。这就使原子(核)能的和平利用变成了现实,极大地造福于人类。同时,人造放射性核素的发现也为第一颗原子弹的制造提供了重要的启示。人类历史上第一颗原子弹的制造原理是费米提出的。然而,费米制造原子弹的程序完全是按照伊伦的人造放射性元素的理论和实践来编排的。伊伦·约里奥·居里作为发现人造放射性同位素的先驱,其贡献将永远载入人类文明的史册。

1986年4月26日,苏联的乌克兰共和国切尔诺贝利核反应堆发生严重泄漏及爆炸事故,1650平方千米的土地被辐射。后续的爆炸引发了大火并散发出大量高辐射物质到大气层中。这次灾难所释放出的辐射线剂量是广岛原子弹的400倍以上。事故导致30人当场死亡。

这是一起严重的核事故。外泄的辐射尘随着大气飘散到苏联的很多地区,并以乌克兰、白俄罗斯、俄罗斯受污染最为严重,事故也间接导致了苏联的瓦解。苏联瓦解后,俄罗斯、白俄罗斯及乌克兰等每年仍然在事故的善后以及居民的健康保健方面投入经费与人力。2005年一份国际原子能机构的报告认为,直到当时,有56人丧生,47名核电站工人及9名儿童患上甲状腺癌,并估计大约4000人最终将会因这次意外所带来的疾病而死亡。

而以绿色和平组织发布的调查结果则更令人震惊。该组织于2006年4月18日发表报告称,切尔诺贝利核事故导致27万人患癌症,因此而死亡的人数达9.3万。研究人员的一项研究表明,切尔诺贝利核事故的长期影响可能导致另外6.6万人死于癌症。也就是说,除了国际原子能机构承认的死亡数外,还有6.6万人死于辐射所致的癌症,仅这个数字就是国际原子能机构所承认的死亡数的15倍之多。

知名的致命杀手——砒霜

砒霜的大名一直流传于宫廷贵族之间,一直是杀人灭口、谋财害命的必备武器,在毒药界的“威望”一直是最高的。

光绪原来是被毒死的

100多年来,有关光绪皇帝的死因众说纷纭,有人说他是病死的,有人说他是被毒死的,即便认为他是被毒死的,也有几个不同的版本,有慈禧版的,有李莲英版的,有袁世凯版的,多年来一直没有一个权威的说法。

二十世纪初,考古人员对光绪皇帝的遗体进行了科学检测。他们先后提取了光绪分别长26厘米、65厘米的两小缕头发,清洗后晾干,剪成1厘米长的截段,逐一编号、称重和封装,然后用核分析方法逐段检测光绪头发中的元素含量。

结果显示,光绪头发中含有高浓度的元素砷,且各截段含量差异很大,而与光绪同时代并埋在一起的隆裕皇后含量则很少。

最后得出结论:光绪头发上的高含量砷不是自然代谢产生,而是来自于外部沾染;大量的砷化合物曾存留于光绪尸体的胃腹部,尸体腐败过程中进行了再分布,侵蚀了遗骨、头发和衣物,而砷化合物也就是剧毒的砒霜。

人体需要砒霜

现在,砒霜的使用已经得到了严格的控制,但是在治疗一些寄生性的疾病时,仍然少不了砒霜的帮助。

除了医学领域,砒霜还是半导体装置中不可或缺的一个元素,这时砒霜多存在于镓砷化合物中。

在最近几年的时间里,随着中医理论得到了越来越广泛的共识,中医药中使用砒霜治疗一些肿瘤疾病,特别是急性脊髓白血病的实践也得到了证实。这种血液疾病的患者,由于体内遗传因子突变而产生畸形蛋白质,白细胞球的正常产生与死亡就会受到干扰。经美国食品和药物管理局证实,砷的三氧化合物能够使得畸形蛋白质产生自我消灭的能力,从而使白细胞的生长恢复正常。韦克斯曼说:“可以说,这种药物可能是可预见的治疗此类白血病的最佳药物形式。”一些医生还认为,砷的三氧化合物对病人的副作用小于常规的化学疗法。砷的三氧化合物已经越来越多地被用于治疗诸如淋巴癌、前列腺癌或子宫癌的临床实践。

最近的研究还显示,少量的砷也是人体不可缺少的营养成分。它能促进蛋氨酸的新陈代谢,从而防止头发、皮肤和指甲的生长紊乱。美国官方开办的大福克斯人体营养学研究中心药剂研究师埃里克·乌图斯认为,少量的砷对人体无害,甚至有益。

关于砷的发现,西方化学史学家都认为是在1250年,德国的马格耐斯在用雄黄与肥皂共热时得到砷。

近年来,我国学者通过研究发现,实际上,我国古代炼丹家才是砷的最早发现者。据史书记载,约在317年,我国的炼丹家葛洪用雄黄、松脂、硝石三种物质炼制得到砷。

砷有黄、灰、黑褐三种同素异形体。其中灰色晶体具有金属性,脆而硬,具有金属般的光泽,并善于传热导电,易被捣成粉末。密度为5.727克每立方厘米;熔点为817℃(28大气压),加热到613℃,便可不经液态,直接升华,成为蒸气,砷蒸气具有一股难闻的大蒜臭味。砷的化合价+3和+5。第一电离能9.81电子伏特。游离的砷是相当活泼的。在空气中加热至约200℃时,有荧光出现,至400℃时,会有一种带蓝色的火焰燃烧,并形成白色的氧化砷烟。游离元素易与氟和氮化合,在加热情况亦与大多数金属和非金属发生反应。砷不溶于水,溶于硝酸和王水,也能溶解于强碱,生成砷酸盐。

“抗癌之王”——硒

硒是一种非金属元素,可以用作光敏材料、电解锰行业催化剂,是动物体必需的营养元素和植物有益的营养元素。

人体不可或缺的元素

1817年,瑞典的化学家永斯·雅各布·贝采利乌斯从硫酸厂的铅室底部的黏物质中制得硒。

起初,硒并未得到人们的重视,但是随着科技的日益发展,人们对硒的认识越来越深入,也越来越清醒地认识到这种元素对人类的不可或缺性。

硒是抗癌之王

科学界研究发现,血硒水平的高低与癌的发生息息相关。大量的调查资料说明,一个地区食物和土壤中硒含量的高低与癌症的发病率有直接关系。目前癌症治疗中使用硒辅助治疗十分普遍。

硒是迄今为止发现的最重要的抗衰老元素。

广西巴马县是世界著名四大长寿地区之一。中国科学院专家对巴马的研究表明:巴马土壤、谷物中的硒含量高于全国平均水平10倍以上,百岁老人血液中的硒含量高出正常人的3~6倍。

硒是明亮使者

生物学家们经过长期的研究发现:硒对于视觉器官的功能维持起到了重要的作用。硒能催化并消除对眼睛有害的自由基物质,从而保护眼睛的细胞膜。

硒是心脏守护神

硒是维持心脏正常功能的重要元素,对心脏肌体有保护和修复的作用。人体血硒水平的降低,会导致体内清除自由基的功能减退,造成有害物质沉积增多,血压升高、血管壁变厚、血管弹性降低、血流速度变慢,送氧功能下降,从而诱发心脑血管疾病的发病率升高。科学补硒,对预防心脑血管疾病、高血压、动脉硬化等都有较好的作用。

硒是万能良药

硒是肝病天敌。位于长江三角洲的江苏启东地区是鱼米之乡,经济发达,但是长期以来,这里的人们肝癌、肝炎发病率极高。专家们经16年研究终于找出原因,原来这里的水、土壤、粮食中缺少元素“硒”。硒可以使肝炎病人的病情好转,使肝炎病人发生癌症的比例大大降低。硒能恢复胰岛功能。糖尿病对人类危害极大,但是硒是糖尿病的克星。硒可以促进糖分代谢、降低血糖和尿糖。人们把硒称作是微量元素中的“胰岛素”。

硒还可以解毒排毒。硒与金属的结合力很强,能抵抗镉对肾、生殖腺和中枢神经的毒害。硒与体内的汞、锡、铊、铅等重金属结合,形成金属硒蛋白复合而解毒、排毒。因此经常接触有毒有害工作的人群,尤其需要注意补硒。

硒是皮肤疾病的福音。

银屑病患者血清中硒水平较正常人显著降低。发病时间超过3年的患者,疾病严重的患者,其体内血清硒的水平就越低。白癜风患者过氧化氢酶活性较低,使得表皮过氧化氢聚集,因此,推测氧化应激可能是导致黑色素细胞死亡、发病的原因之一。但是,硒都可以将它们制服。

硒除了对银屑病、白癜风有辅助治疗外,还可应用于皮肤老化及免疫相关性皮肤疾病和病毒性皮肤疾病的治疗。硒在皮肤科的应用有广阔前景。

既然硒如此重要,那到底该如何补硒呢?

日常生活中,我们主要通过食物补充。含硒丰富的食物有:富硒大米、富硒小麦、海鲜、蘑菇、鸡蛋、大蒜、银杏等。另外,动物脏器、海产品、鱼、蛋、肉类等是硒的良好来源,多吃这些食物可以安全有效地补硒。

有的人的吸收功能欠缺,因此就需要服用高活性易吸收的保健食品来进行补充。市面上出售的含硒保健品、食品即硒营养补充剂种类很多。吃这些含硒制品能不能纠正缺硒现象,主要取决于它们的含硒量。

根据观察,我国成年人每日食物外补硒25微克以上有保健作用;缺硒成年人每日食物外补硒50微克或75微克以上,连续服2~3个月,可改善缺硒现象。

既然硒如此重要,那是不是吃得越多越好呢?回答是否定的,硒过量也会发生危险。

过量地摄入硒可导致中毒,出现脱发、脱甲等。最主要的中毒原因就是机体直接或间接地摄入、接触大量的硒,包括职业性、地域性等原因,饮食习惯及滥用药物等。所以补硒要严格精确摄入量,建议服用有国家认证的补硒品,如纳米硒等。

硒中毒的临床表现

急性硒中毒

急性中毒通常是在摄入了大量的高硒物质后发生。致死性中毒死亡前大多先有直接心肌抑制和末梢血管舒张所致顽固性低血压。其特征性症状为呼气有大蒜味或酸臭味、恶心、呕吐、腹痛、烦躁不安、流涎过多和肌肉痉挛。

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