雜說(shuō)生活中的氯

馮大誠(chéng)

氯是一種非金屬元素，原子序數(shù)為17，氣態(tài)氯單質(zhì)俗稱(chēng)氯氣，常溫常壓下為黃綠色氣體，具有強(qiáng)烈的刺激性氣味和毒性。84消毒液是很多家庭常備常用的一種含氯消毒液，另一種用得較多且作用原理與之相近的消毒用品是漂白粉。84消毒液起作用的物質(zhì)是次氯酸鈉，漂白粉起作用的物質(zhì)是次氯酸鈣，兩者都含次氯酸根離子。

次氯酸鈉和次氯酸鈣都易溶解于水。在水里，次氯酸鈉解離成鈉離子（正離子）和次氯酸根離子（負(fù)離子）；次氯酸鈣解離成鈣離子和次氯酸根離子。次氯酸根是由一個(gè)氯原子和一個(gè)氧原子組成的負(fù)離子，它很不穩(wěn)定，容易分解為氯離子和氧原子。

這種剛產(chǎn)生的氧原子與氧氣分子的活潑程度相差很大。氧原子外層有六個(gè)電子，很容易“奪取”其他體系的兩個(gè)電子或者與其他原子組成共價(jià)鍵，所以性質(zhì)非?；顫?。而氧氣分子由兩個(gè)氧原子組成，由于兩個(gè)氧原子“手拉手”，以很牢固的共價(jià)鍵結(jié)合起來(lái)了，所以如果氧氣分子要參與化學(xué)反應(yīng)，往往先要花大力氣把它們之間的共價(jià)鍵拆開(kāi)。

也正因?yàn)檠踉优c氧氣分子的活潑程度差別很大，所以很多物質(zhì)雖然能夠在空氣中穩(wěn)定存在，但也很容易與氧原子發(fā)生反應(yīng)。例如，絕大多數(shù)微生物能夠在空氣中穩(wěn)定存活，但是組成這些微生物的分子很容易與氧原子發(fā)生反應(yīng)，因而微生物也就很容易被氧原子殺死了。又如，很多染料在空氣中是很穩(wěn)定的，但是染料分子在與氧原子發(fā)生反應(yīng)后，會(huì)把染料分子中呈現(xiàn)出各種顏色的基團(tuán)給破壞掉。正因如此，次氯酸根在水中分解成的氧原子能夠殺滅水里的微生物，達(dá)到“消毒”的目的；同時(shí)，分解成的氧原子也能夠與衣服中的顯色基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，“漂白”衣服。

84消毒液雖是家庭常用消毒用品，但如果使用不當(dāng)，也會(huì)出安全問(wèn)題。比如，人們常用84消毒液清洗馬桶，發(fā)現(xiàn)效果不佳后，又倒入了潔廁劑。但潔廁劑里的鹽酸會(huì)與84消毒液里的次氯酸鈉發(fā)生反應(yīng)，釋放出大量氯氣，不僅味道刺鼻，如通風(fēng)不及時(shí)，還可能致人中毒。

氯氣是一種有著強(qiáng)烈刺激性氣味的毒氣，第一次世界大戰(zhàn)時(shí)，就曾被用作毒氣彈。過(guò)去，液態(tài)氯曾被用作自來(lái)水的消毒劑，這是因?yàn)槁瓤梢耘c水發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生次氯酸和鹽酸。次氯酸分解出的氧原子能殺死水中的微生物，從而達(dá)到清潔的目的?，F(xiàn)在，自來(lái)水消毒早已淘汰使用液態(tài)氯了，而是改用更安全的二氧化氯。

能夠殺死微生物的物質(zhì)，多少也對(duì)人體細(xì)胞有傷害，所以能夠消毒的物質(zhì)差不多都有毒。有一類(lèi)重要的消毒方法，是奪取組成生物細(xì)胞的分子中的電子，從而殺死這些細(xì)胞。這種方法被稱(chēng)為氧化。次氯酸鈣、次氯酸鈉都是強(qiáng)氧化劑，它們的消毒機(jī)理就是氧化；氯氣、二氧化氯、臭氧、雙氧水、高錳酸鉀等也是強(qiáng)氧化劑，其消毒機(jī)理也是氧化。所以，它們都對(duì)人體細(xì)胞有毒，使用時(shí)一定要注意使用方法和使用劑量。

除了含氯消毒液，另一類(lèi)人們經(jīng)常接觸的含氯化合物就是食鹽，其主要成分是氯化鈉。氯化鈉具有一定的殺菌、消毒、防腐作用，最常見(jiàn)的就是用鹽來(lái)腌制魚(yú)、肉、菜等。當(dāng)然，氯化鈉抑制細(xì)菌的機(jī)理不是氧化，而是滲透。

動(dòng)植物的細(xì)胞膜或細(xì)胞壁都是半透膜，如果半透膜兩邊溶液的濃度不同，水分子就可以通過(guò)這些半透膜從濃度較低的溶液滲透到濃度較高的溶液中。買(mǎi)來(lái)的蔬菜如果放置時(shí)間長(zhǎng)了，就會(huì)因失去水分而發(fā)蔫；但如果把它泡在水里，不一會(huì)兒，水就能夠滲透到蔬菜的細(xì)胞中，菜葉就又會(huì)挺立起來(lái)，這就是滲透作用的效果。用食鹽腌制食物，食物細(xì)胞中的水會(huì)滲透到濃度較高的食鹽溶液中；同時(shí)，食物中那些微生物細(xì)胞中的水也由于滲透作用被抽提出來(lái)；失去了大量水分的微生物失去了分裂、繁殖甚至生存的能力；沒(méi)有了微生物，食物也就不容易腐爛了。

幾乎所有陸生高等動(dòng)物都有辨別咸味的能力，而且也都需要鹽。那么為什么陸生高等動(dòng)物需要鹽呢？這是因?yàn)辂}中的鈉離子和氯離子在動(dòng)物體內(nèi)起到了重要的作用。

一方面，生物細(xì)胞內(nèi)外需要保持滲透壓平衡。在細(xì)胞內(nèi)，由于許多化學(xué)反應(yīng)都需要鉀離子的參與，所以鉀離子的濃度比較高，而細(xì)胞外需要有較多的鈉離子，這樣才能獲得鈉鉀離子平衡。如果鈉鉀離子不平衡，細(xì)胞外沒(méi)有鈉離子，水不斷滲透到細(xì)胞中，就會(huì)把細(xì)胞“撐大”，甚至“撐破”。鈉離子和鉀離子都是正離子，帶正電荷，為了電荷平衡，細(xì)胞內(nèi)外都需要帶負(fù)電荷的離子，細(xì)胞內(nèi)的負(fù)離子有磷酸氫根等，細(xì)胞外的負(fù)離子則以氯離子最多。

另一方面，人體的體液需要酸堿度平衡。體液中的分子和離子對(duì)組成了酸堿平衡的緩沖液。在這種緩沖液中，分子有碳酸，正離子有氫離子，負(fù)離子有碳酸氫根、氯離子等。體液的酸堿度平衡主要靠肺呼出二氧化碳、腎臟排出多余的酸和堿、尿液排出多余的氯離子來(lái)控制。

氯離子也是胃酸的重要組成部分。胃酸中有大量的氫離子，氫離子帶正電荷，必須有帶負(fù)電荷的離子，胃液才能夠呈現(xiàn)電中性，而胃液中帶負(fù)電荷的離子就是氯離子。所以，胃酸實(shí)際上就是由氫離子和氯離子組成的鹽酸。

動(dòng)物體內(nèi)氯離子的重要來(lái)源就是鹽。億萬(wàn)年來(lái)，陸生高等動(dòng)物通過(guò)各種途徑獲取鹽，比如人類(lèi)就通過(guò)曬海鹽和開(kāi)鹽礦輕松得到了食鹽。食鹽雖重要，多食卻對(duì)人體有害。攝入過(guò)多食鹽后，血液中鈉離子和氯離子的濃度會(huì)增加，為了防止細(xì)胞中的水分被抽提，人們需要飲用更多的水來(lái)稀釋血液中鈉離子和氯離子的濃度，但人體血管的容積就這么大，液體的增加必定會(huì)引起血壓的上升，進(jìn)而使心血管系統(tǒng)出現(xiàn)各種問(wèn)題。因此為了預(yù)防心血管疾病，大家不要過(guò)多攝入食鹽。

氯化鈉還是很多化合物中氯元素的重要來(lái)源，比如含氯殺蟲(chóng)劑。這其中最具代表性的就是六六六（化學(xué)名稱(chēng)六氯環(huán)己烷）和DDT（化學(xué)名稱(chēng)二氯二苯基三氯乙烷）。尤其是DDT，它對(duì)蚊子、蒼蠅、跳蚤等的殺滅效果非常好，而且效果持久，一度在世界范圍內(nèi)被大量地使用，瘧疾、霍亂等患者的數(shù)量也大幅減少。DDT的發(fā)明者，瑞士化學(xué)家穆勒還因此獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

但是，也正因?yàn)镈DT的穩(wěn)定、長(zhǎng)效和不易分解，當(dāng)它被大量使用后，土壤里、水體中積聚了大量殘留物，造成了極大的環(huán)境污染，尤其對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)的生存造成了嚴(yán)重危害。20世紀(jì)七八十年代后，很多國(guó)家紛紛禁止使用DDT等含氯殺蟲(chóng)劑。不過(guò)，人們很難在短時(shí)間內(nèi)找到DDT的完全替代者，畢竟DDT低廉而有效，尤其在熱帶地區(qū)，DDT被禁止使用后，蚊子變得十分猖獗，每年都有上億人感染瘧疾，死亡人數(shù)超百萬(wàn)。2002年，世界衛(wèi)生組織宣布，可以有限度地、有控制地使用DDT，以預(yù)防和阻止瘧疾等傳染病的大規(guī)模蔓延。

從濫用到禁用，再到有控制地使用，這也是人類(lèi)認(rèn)識(shí)事物的一個(gè)過(guò)程。在一次次類(lèi)似的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)之中，人們?nèi)匀辉诓粩嗟剡M(jìn)步。