浓硫酸、王水?都太low了!传说中的化骨水真的存在!

致乐化学2019-05-14 16:01:04

相传,江湖上有一种神奇的物质——化骨水,它能够把人类的血肉之躯和最坚韧的兵器化于无形。在科学不断前行的过程中,人们不断地发明出越来越强大,也越来越恐怖的化骨水——超级强酸。

从化尸粉到硫酸

在金庸小说《鹿鼎记》里,韦小宝在皇宫里用化尸粉化掉了小太监小桂子的尸体,小说里这样描述道:“(韦小宝)倒了些药末,撒在尸身伤口之中……只听得小桂子尸身的伤口中嗤嗤发声,升起淡淡烟雾,跟着伤口中不住流出黄水,烟雾渐浓,黄水也越流越多,发出又酸又焦的臭气,眼见尸身的伤口越烂越大。尸身肌肉遇到黄水,便即发出烟雾,慢慢地也化为水,连衣服也是如此。”消灭一个人如此简单,真使人有点毛骨悚然。

那么,这种化人于无形的化尸粉真的存在吗?

其实,在科技不发达的古代,这种神奇的化尸粉并不存在。而到了今天,神奇的化学家已经研制出比化尸粉厉害千百倍的化骨水了。

什么样的东西才能把人体腐蚀掉?最早、最有名的就是三强酸——硫酸、硝酸、盐酸,其中有代表性的就是浓硫酸,它具有强大的腐蚀性,民间常常有向仇家泼浓硫酸毁容的事情发生。

浓硫酸为什么能毁容呢?因为浓硫酸具有极强的吸水能力,当它碰到含有氢和氧的物质时,浓硫酸就把这些物质中的氢和氧凑成水吸取出来。而皮肉的细胞一般是碳水化合物组成的,有碳、有氢、有氧,当遭遇到浓硫酸后,氢和氧就会乖乖跑出来,凑成水被浓硫酸吸走。之后,被浓硫酸打劫后的皮肉就只剩下碳,呈黑色了。浓硫酸中的酸根离子也很厉害,它和其它物质发生反应的能力很强,可以与一些人体的有机物反应,使人体面目全非。这样一来,人的皮肉不就完蛋了?除此之外,硝酸也可以腐蚀我们日常生活中见到的很多物质,盐酸的腐蚀能力则较差一些。

硫酸、硝酸、盐酸都是在中世纪西方炼金术士手中诞生的,由于它们具有相当强的溶解金属的能力,备受炼金术士们的推崇。说起来,炼金术士可是化学这门学科的开山鼻祖,他们试验各种方法提炼长生不老的金丹,连大科学家牛顿都对炼金术迷恋不已。长生不老的金丹从来就没有炼成过,不过,种瓜得豆,炼金术士尝试出了很多实验方法,都为后来的化学家所继承,他们提炼出来的很多新的化合物,也对人类社会的发展做出了很大贡献。


话说回来,硫酸最多也就是毁毁皮肉,不可能把人完全化掉。另外,硫酸对诸如黄金这样不活泼的金属更是无可奈何的,那么有没有能够溶解黄金的化金水呢?


王水称霸江湖

化金水还真的有。不过化金水仍然是由炼金术士首先发现的。公元800年左右,波斯一名简称叫哈杨的炼金术士将食盐与硫酸混合到一起时发现了盐酸,后来,他将盐酸与硝酸混合在一起发明了能够溶解黄金的王水。

所谓“王水”,也叫“王酸”。这“王水”可真的不得了,它确实是一种连黄金都能溶解的水。虽然王水的两个组成部分——盐酸与硝酸,单独都无法溶解黄金,但它们联合起来却可以溶解黄金。那个波斯炼金术士确实是个天才,把两大强酸相配,终于造就了一代酸王。

王水是按1:3的比例将浓硝酸与浓盐酸混合后配成的混合酸。当金属浸入王水中,先是金属外层原子的电子被浓硝酸拉跑了,使金属原子带上了正电。然后盐酸中带负电的氯离子立刻扑上去,与金属离子结合在一起,形成了易溶的化合物。如此这般,金子就是这么一点点被王水剥蚀并溶解掉的。


王水的这种能力常被过去的珠宝商用来偷取顾客的金首饰。当顾客拿着金首饰到珠宝商那清洗时,黑心的珠宝商用王水作为清洗液,可想而知,虽然金首饰会焕然一新,但也会被王水“扒掉几层皮”。清洗的金首饰多了,王水中积累的金离子被还原后,就是一锭金子。此法偷金子真是神不知鬼不觉!


浓硝酸与浓盐酸的混合比例当然不一定是1:3,只是1:3的比例时腐蚀黄金等金属的能力最强。而如果反过来,把浓硝酸与浓盐酸按3:1的比例混合,则王水就变成了逆王水。逆王水同样具有超强的腐蚀性。白银是王水无法啃动的硬骨头,但逆王水就可以把白银等金属溶解掉。王水和逆王水可谓天生一对双煞,有它们联手,天底下它们溶解不了的金属剩不下几个了。但王水和逆王水并不是包打天下的豪杰,它们对钽等少数金属却无可奈何,并且对石蜡等碳氢化合物和玻璃等无机物也无能为力。

有没有既可以溶解金属,又可以溶解石蜡和玻璃的全能强酸呢?


魔酸横空出世

王水虽然足以令人恐惧,但为什么对普通的石蜡和玻璃却无计可施呢?原来石蜡是几种高级烷烃的混合物,其分子结构很稳定,王水和逆王水根本都无法对其产生化学反应,所以无计可施。另外,王水对岩石等无机物也只能望而兴叹,这足以说明王水的溶解功力仍然有限,所谓“王”水,无非是“山中无老虎,猴子称霸王”罢了。

时间在流逝,千年岁月倏忽而过,谁是真正的山中老虎、一代酸王呢?虽然科学在隆隆向前发展,但科学家的技艺却没能突破千年之前的炼金术士。

直到上世纪60年代,一代新的超强酸诞生了——不过这种超强酸的构成太不大众化了,需要我们费点脑筋才能记住——1966年圣诞前,美国的欧拉教授的学生偶然将一支圣诞蜡烛放入到氟磺酸-五氟化锑混合液中,惊奇地发现蜡烛竟然溶解了,欧拉教授立即做出了一系列相关测试,发现蜡烛居然已经分解,溶液中没有任何蜡烛成分。

原来,由氟磺酸与五氟化锑(油状液体)按不同比例混合后,得到的溶液就像获得了魔法一样,不但可以将金、银、铂等极不活泼的金属溶解,还会把玻璃化掉。更可怕的是,它还能迅速溶解烷烃类的有机物,连蜡烛放进这种溶液中都很快就不见了踪影。这种超强酸一问世,就被冠上了“魔酸”的称号。


魔酸可以溶解盛放王水的玻璃容器,一般的塑料也会被它化掉。所以为了寻找盛放魔酸的容器,人们犯了难。后来人们终于找到了一种能够在魔酸攻击下岿然不动的材料——聚四氟乙烯,魔酸才算是有了栖身之所。

魔酸不仅腐蚀性让王水望尘莫及,就连酸性也非常强大。当氟磺酸和五氟化锑以最合适的比例混合时,魔酸的酸性竟然达到了纯硫酸酸性的1千万倍!

1994年,制造出魔酸的科学家因为对超强酸的研究而获得了的诺贝尔化学奖。


强中更有强中手

魔酸已经如此厉害,难道还有比它更凶悍的超强酸?有,最强的酸要比魔酸还强10亿倍!它与魔酸的配料类似,只是用氟化氢代替了氟磺酸,另一种配料还是五氟化锑,形成的酸叫氟锑酸。氟锑酸也是欧拉教授苦心研究的结果,与魔酸算是同胞兄弟。

氟锑酸不仅可以溶解各种金属,还会与玻璃、沙石,甚至泥土等剧烈反应,几乎可以溶解所有有机物(某几种有机物除外)。比如一种叫做正丁烷的有机物,分子结构的主干由四个碳原子连成一线,是很稳定的有机物,但遇到氟锑酸,会立刻缴械投降,被分解成氢气和甲烷。如果韦小宝怀揣一小瓶氟锑酸(当然需要用聚四氟乙烯塑料装着),遇到敌人,撒上几滴,就会马上在敌人身上腐蚀出几个透心窟窿,并且会很快扩大。如果全身都撒上一些,一具硕大的人体,顷刻间即化为无形,这可真正是恐怖的化骨水!韦小宝的化尸粉最后还会剩下一滩黄水,而这化骨水可以让尸体完全无影无踪!


魔酸和氟锑酸兄弟俩的腐蚀性为何会这么强?原来氟磺酸、五氟化锑和氟化氢各自的腐蚀性本来就很强,搭配组合成魔酸和氟锑酸后,腐蚀性简直天下无敌!它们腐蚀金属的方式,其实与王水类似,但魔酸和氟锑酸中的氟化物是个邪派高手,它的氟离子可以与各种金属离子结合,生成更容易溶解的物质,也就是说,当魔酸和氟锑酸攻击金的时候,一个金原子刚被五氟化锑氧化,就被氟离子马上变成了易溶的化合物,这个速度要比氯离子快多了。这样把金表面的原子一层层地“咬”下来,使金很快地被溶解。

更厉害的是,魔酸兄弟俩的氟离子不但会与金属结合,甚至还能与玻璃中的硅结合,生成四氟化硅,而四氟化硅居然是气体!我们知道,玻璃的主要成分是硅酸盐,所以,玻璃一遇到魔酸兄弟,很快就变成一缕青烟,消失得无影无踪了。

氟锑酸不仅腐蚀性冠绝当世,酸性之强也令人匪夷所思,它的酸性在最强的时候,是魔酸的10亿倍!是纯硫酸的2×10的19次方倍!它们之所以酸性如此强,是因为在其它酸中,氢离子和别的物质像情侣一样手拉手地在一起,而它们的氢离子有很多简直就是单个的质子,极其活泼,极易与有机物或碱性物质发生反应,因此赋予了这兄弟俩超强的酸性。当有机物遇到魔酸兄弟时,魔酸兄弟手中的氢离子与有机物中的碳和氢都可以结合生成气体,所以对碰到的有机物一概通吃,于是蜡烛、生物体之类的有机物在魔酸兄弟面前,简直不堪一击。


超级“夺命法宝”

魔酸和氟锑酸之所以魔力如此之强,与它们都含氟很有关系,氟离子增进了它们的氧化性和酸性。说起氟,那才是真正的超级夺命物质。氟是一种呈淡黄色的气体,它是天然化学元素中最活跃的,几乎能与任何物质发生反应,氟在受热的情况下,可以与包括金、铂等惰性金属在内的所有金属剧烈反应,即使是自然界最无活力的惰性气体如氖、氙、氪与氡等等,氟都能与之产生反应,生成化合物。氟遇到有机物时,反应更是剧烈得无法控制,甚至会引起燃烧和爆炸。如果韦小宝用氟来对付敌人,那么他喷出氟后,就得赶快跑,否则敌人身体爆炸也会把他炸伤。

即使氟变成氟离子,也极活泼,很容易与别的物质结合。氟锑酸中,就是氟离子与五氟化锑结合成了稳定的原子团,从而让氢离子游离出来,变得极活泼,使氟锑酸的酸性极强。而氟离子与金属氧化物的快速结合,会让氟锑酸的腐蚀性增强。可以说,由氟组成的化合物不少都有强烈的腐蚀性,以氢氟酸为例,它就是一种可怕的化骨水,人的身体与氢氟酸接触后,氟离子不断渗透到深层组织,与体内钙、镁离子结合,造成人体脱钙,甚至于侵蚀骨骼与肌肉,造成骨骼组织变黑坏死。估计人摄入1.5克氢氟酸就可能立即死亡。制造魔酸的氟磺酸,也是一种含氟的强酸,同样有极强的刺激性和腐蚀性,挥发出的气体能严重刺激眼睛、皮肤和呼吸系统,造成极其严重的灼伤,溅到皮肤上会让皮肤瞬间变成焦炭。

正是由于氟的性质太活泼,几乎能与所有物质发生反应,使得历史上科学家对氟的分离实验,成为化学元素发现史上最为悲壮的一页。自1813年以来的几十年中,有许多化学家为分离氟元素而献身。

由此可见,氟才是超级恐怖的化骨物质。

酸的“左右手”

人有一双手,酸的厉害之处也在于它有两只手:左手是酸性,右手是腐蚀性。各种酸中,这两只手的作用并不是相同的,有的是“左撇子”,就是说酸性强的,腐蚀性不一定很强,这两种性质并不成同比关系。

酸性强弱,主要看酸中的氢离子的含量和活泼性,氢离子含量越大,越活泼,酸性就越强。像浓硫酸的酸性已经很强了,但魔酸的酸性是它的上千万倍,氟锑酸又超过魔酸10亿倍,可见氟锑酸的酸度有多大!之所以这些酸有如此超强的酸性,不但氢离子含量大,而且这些酸中氢离子特别自由,不受约束,因此酸性就特别强。

而腐蚀性的强弱,主要看酸中酸根离子的攻击力的大小。有些酸中,主要是酸根离子与金属或是化合物发生氧化反应,像浓硫酸等酸类;王水中则是氯离子和硝酸根联合发起攻击,因此才能把金给溶掉;而魔酸和氟锑酸之所以腐蚀性最强,是因为氟离子和五氟化锑的联手,而氟离子的攻击性更强。

各种酸的酸性和腐蚀性有很大差别:盐酸的酸性不弱,但它的腐蚀性却比浓硫酸差远了,盐酸溅到身上,只要马上冲洗,就不会有太大问题,它算是酸中的“左撇子”。而魔酸和氟锑酸,不但酸性极强,而且腐蚀性也是酸中之王,属于左右手都能搏击的高手,所以武功盖世,是真正的化骨水。

由于超强酸具有的特性,因此它们备受化学家的青睐。但超强酸的极强腐蚀性和危险性却又让科学家发怵,它们经常把各种设备腐蚀掉,就像带着一群狼去打猎一样,实在令人望而生畏!所以超强酸无法得到广泛应用。

但工业生产中经常要用到酸,有没有酸性极强,而腐蚀性很小的酸呢?

独臂“剑客”

这种酸还真有!2004年,美国加州大学的研究者合成出了另一种形式的超强酸,这种酸的奇特之处是酸性超强,但腐蚀性却很小,非常温和。这种新的“既强又温和”的超强酸名叫“碳硼烷酸”。它的酸度是浓硫酸的百万倍,但腐蚀性却微不足道,跟盐酸差不多,连铜都腐蚀不了。所以这名叫碳硼烷酸的超强酸就像武侠小说中的独臂“剑客”,虽然只有一只“左手”,但依然从容取胜。

碳硼烷酸并不是混合酸,它的腐蚀性如此低,原因在于它本身体形巨大,是由20多个原子组成的硕大的原子团,形状像个圆球。在碳硼烷酸中,它的氢离子很活泼,使它的酸性很大,但它的其他部分则是原子量巨大的碳硼烷离子,几乎不会与其他物质结合,也没有什么氧化性,因此碳硼烷酸的腐蚀性相当低。

传统的石油化工、精细化工和合成药物工业中常常使用传统的酸作催化剂,但一般的液体酸腐蚀性强、污染严重,且难以回收或再生使用,已不适应未来绿色化工的发展潮流。而碳硼烷酸独特的性质正好可以成为无污染的酸催化剂,实现传统高污染行业向绿色化工工艺转型。


超强酸的吸星大法


在金庸小说《笑傲江湖》里,日月神教教主任我行会一种吸星大法的武功,可以把别人的功力吸来为自己所用。

在强酸里面,也有一种酸,它虽然没有氢离子,但它会吸星大法,可以把别的物质中的氢拿来为己所用,成为强酸中的超强酸。

更让人称奇的是,这种酸与众不同,是固体的,并且是一种不含氢的固体酸。

酸不都是液体吗?固体也叫酸?简直闻所未闻!而且不含氢还能算是酸吗?要知道,氢离子是酸性的代表,一种化合物中自由的氢离子含量越多,这种物质的酸性就越强。没有氢离子怎么会是酸呢?并且还是超强酸?

你可真别把固体超强酸不当酸,它是超强酸中的高高手。这种固体超强酸的独门绝技就在于,它虽然没有自己的氢离子,但却可以在反应中迅速吸取含氢化合物中氢原子的电子,产生了大量的氢离子。这是典型的吸星大法。通过这种方式,固体超强酸获得了极强的酸性,可以达到纯硫酸的十倍甚至万倍。

不过,这位超强酸中的高高手处世低调,平时如果周围没有含氢化合物,它就会平和地呆在那里,对周围物质没有腐蚀性,也没有污染。真所谓“静如处子,动如脱兔”。正因为固体超强酸不腐蚀设备、后续处理简单、很少污染环境的特性,在未来的绿色化工工艺中会大显身手。


说了一大堆强酸、超强酸,其中有可以称作化骨水的魔酸兄弟,也有颇具王者风范的碳硼烷酸和固体超强酸,谁是酸中的霸主呢?每人心中自有评说吧。

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