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第11章 千姿百态的金属(4)

原来,在卡顿深山里有一个巨大的硫化汞矿,天长日久,硫化汞已分解成几千吨的金属汞并汇集成所谓的“水妖湖”,游人在湖上莫名其妙地死去,并非是水妖在作怪,而是被水银湖上散发的高浓度的水银蒸气所毒死的。

世界上最毒的物质——钋

钋密度9.4克/立方厘米。熔点为254℃,沸点为962℃。所有钋的同位素都是放射性的。化学性质近似碲。溶于稀矿酸和稀氢氧化钾。钋的化合物易于水解并还原。化合价已有+2和+4价,也有+6价存在。钋是世界上最稀有的元素。

女人与钋

“钋”这种世界上最毒的物质是一个妇人发现的。

19世纪末,人们发现了铀的放射性衰变特性,并且认为放射性是铀元素所特有的性质。而当时在法国工作的波兰化学家居里夫人在测试收集到的矿物放射性时,发现沥青铀矿和辉铜矿的放射性比纯粹的铀的放射性更强烈。她经过细心重复地检验实验结果,找出了这些矿物中含有一种比铀的放射性强得多的元素。居里先生注意到了妻子研究的重要性,就决定暂时停止自己在物质结晶方面的研究,同妻子共同寻找这个新元素。经过艰苦的工作,他们从巨量的矿石中分离出了这种放射性很强的新元素并了解了这种新元素的特性与铋相近。居里夫人为了纪念自己的祖国波兰,就提议叫这种新元素为polonium(钋)。

钋在沥青铀矿中的含量仅仅是一亿分之一,用一般的化学方法收集它是极其艰巨的任务。

无处不在的钋-210

钋有25个同位素,都有放射性,钋-210是其中的一个核素,也称为镭F(RaF)。

以相同重量来比较,钋-210的毒性是氰化物的2.5亿倍,因此只需一颗尘粒大小就足以取人性命(氰化物对人致死剂量是0.1克),受害者根本无法透过感官察觉,而下毒者本身也要冒相当大的风险。

它是元素周期表中最剧毒的元素,所以稍稍一丁点儿就足以送人上西天。但钋-210无处不在,土壤里、空气中都是。我们每个人的体内都有微量的这种物质——听起来很可怕,实际不然,因为我们体内的钋-210还不到致命量的百万分之一呢。

钋-210是一种放射性物质,会释放一种被称之为阿尔法的粒子射线。这种粒子无法穿过皮肤上已经死去的细胞层,但一旦通过食道或呼吸道进入人体内,它就会对人的内脏或肺细胞造成极大的破坏。尽管它不会在人体内快速流动,但它却像是辆慢速行驶的重型货车,所到之处,无坚不摧——一个阿尔法粒子可能破坏大约5个相互临近的细胞。

因此,可以这么说,如果一个人确实吸入了钋-210,基本就没什么治疗方案,只能期待吸入量不足以引起严重破坏。

一次钋-210中毒事件,引起了两个安理会常任理事国的争执,使这两个国家的关系饱经考验。

2006年11月1日,正在英国政治避难的原俄罗斯联邦安全局中校、43岁的亚历山大·利特维年科,因身体不适住进医院。此后他不断呕吐,大量脱发,检查表明,他的中枢神经、心脏、肾和骨髓都遭到不同程度的伤害,于当月23日晚不治身亡。

2006年11月24日下午英国卫生防护局召开新闻发布会,宣布他们在利特维年科的尿液里发现了放射性核元素钋-210,而且钋-210的含量极高,表明他被人下毒。

英警方将俄商人、特工出身的卢戈沃伊列为头号嫌疑人,并要求俄将卢戈沃伊引渡至英国受审。但是俄总检察院却不同意,以俄宪法规定本国公民只能在本国受审为由,拒绝了英方的引渡要求。

这起事件不仅导致俄英之间的法律纠纷,而且还破坏了两国本来就不和睦的政治关系。

能够毁灭世界的元素——铀

铀是自然界中能够找到的最重的元素。在自然界中存在三种同位素,均带有放射性,拥有非常长的半衰期(数亿年~数十亿年)。此外还有12种人工同位素(铀-226~铀-240)。

具有放射性的神秘物质

铀是1789年由马丁·海因里希·克拉普罗特发现的。铀化合物早期用于瓷器的着色,在核裂变现象被发现后用作为核燃料。

铀是致密而有延展性的银白色放射性金属。铀在接近绝对零度时有超导性,有延展性。铀的化学性质活泼,能和所有的非金属作用,能与多种金属形成合金。空气中易氧化,生成一层发暗的氧化膜,能与酸作用,与U-234、U-235、U-238混合体存在于铀矿中。少量存在于独居石等稀土矿石中。铀最初只用做玻璃着色或陶瓷釉料,在1938年铀核裂变被发现后,开始成为主要的核原料。

不稀有的稀有金属

铀在地壳中的含量不低,比汞、铋、银要多得多,但是铀通常被人们认为是一种稀有金属,这是为什么呢?

这是因为铀是一种化学性质很活泼的物质,可以和很多物质反应,因此,在自然界中不存在游离的金属铀,它总是以化合状态存在着。而且由于提取铀的难度较大,所以它注定了要比汞这些元素发现的晚得多。尽管铀在地壳中分布广泛,但是只有沥青铀矿和钾钒铀矿两种常见的矿床。

即平均每吨地壳物质中约含2.5克铀,这比钨、汞、金、银等元素的含量还高。铀在各种岩石中的含量很不均匀。例如在花岗岩中的含量就要高些,平均每吨含3.5克铀。一立方千米的花岗岩就会含有约一万吨铀。海水中铀的浓度相当低,每吨海水平均只含3.3毫克铀,但由于海水总量极大,且从水中提取有其方便之处,所以目前不少国家,特别是那些缺少铀矿资源的国家,正在探索海水提铀的方法。

虽然铀元素的分布相当广,但铀矿床的分布却很有限。铀资源主要分布在美国、加拿大、南非、西南非、澳大利亚等国家和地区。据估计,已探明的工业储量到1972年已超过一百万吨。中国铀矿资源也十分丰富。

最简单的原子弹采用的是枪式结构。两块均小于临界质量的铀块,相隔一定的距离,不会引起爆炸,当它们合在一起时,就大于临界质量,立刻发生爆炸。但是若将它们慢慢地合在一起,那么链式反应刚开始不久,所产生的能量就足以将它们本身吹散,而使链式反应停息,原子弹的爆炸威力和核装药的利用率就很小,这与反应堆超临界事故爆炸时的情况有些相似。因此关键问题是要使它们能够迅速地合在一起。

二战后期,美国人投掷在日本广岛的“小男孩”原子弹,就是枪式结构。

处于低临界的球形钚,被放置在空心的球状炸药内。周围接上同时起爆的雷管。雷管接通起爆后,产生强大的内推压力,挤压球形钚。当钚的密度增加至超临界状况,引发起核子连锁反应,造成核爆。这就是内爆式钚弹。

1945年7月16日新墨西哥州试爆了一枚称为“小玩意”的原子弹,采用的就是这种结构。结果试验非常成功,得到的当量达二万公吨,比原先预计高出二至四倍。

精神病人的福音——锂盐

事实上抗躁狂药全部是锂盐一类,常用的是碳酸锂。20世纪40年代,卡特首次用锂盐治疗躁狂症成功,60年代改进了锂盐治疗方法,此后被广泛应用。

精神病人的福音

精神病是一种对社会有严重危害的疾病,全世界约有数以百万计的精神病患者,既给家庭和个人带来不幸,又是社会的沉重负担。因此,寻找治疗精神病的药物具有重要的意义。

澳大利亚有一位名叫卡特的精神病学家,长期以来对精神病进行了研究。他把病人的尿注射到几内亚猪的腹腔中,猪果然中毒。他猜测这种毒物的分子为尿酸,于是卡特就用尿酸代替病人的尿液继续实验。由于尿酸溶解度低,他就把尿酸锂来代替尿酸。当卡特把尿酸锂注入猪的腹腔中时,猪的中毒现象不仅没有加剧,反而大大缓解。卡特干脆用更容易溶解的碳酸锂注入猪腹腔内,原来呆板的猪竟然变得活泼了,症状也明显改善多了。

为什么锂盐注入猪的腹腔内,猪的精神症状会缓解呢?原来锂离子抵御了精神躁狂和抑郁病人中的尿酸毒性。从此,一种有效治疗精神病的药物——碳酸锂问世了。

1948年后,卡特开始把他的研究成果应用于临床。其中一个较成功的病例是有一个51岁的患者,处于慢性癫狂性兴奋状态已有5年,他不休息,并经常胡闹捣乱,妨碍他人休息,因此成为长期监护的对象。但这位患者经卡特医生三周的锂盐的治疗后,便开始安定下来,并且很快成为恢复期的病人,继续服用两个月锂药剂后,他完全康复并很快回到原来工作岗位。

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