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氯元素:人类文明的“卤”味建筑师

已有 741 次阅读 2026-4-26 17:02 |个人分类:《元素的文明征程》化学诗歌集|系统分类:科普集锦

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从地球诞生氯元素就参与生命演进,

它是必须的食盐、消化的胃酸,

绿盐、角银矿、钾石盐、磷氯铅矿,

各种含氯矿不一而足。

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卤盐是贯穿文明的“百味之源”

这种由海水或盐湖水制盐的母液,

主要成分包括氯化钠、氯化镁、氯化钙等,

先民们学会采食卤盐,才告别茹毛饮血。

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世界考古发现原始部落、城邦,

多建在卤盐采集地附近。

小雪腌菜,大雪腌肉,

卤盐还用于豆腐制作和其他食品加工中。

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汉代盐铁论后中国形成了2千年盐业政府垄断。

威尼斯从对盐的商业垄断崛起,

汉萨同盟依靠吕贝克的盐腌制鲱鱼兴盛,

法国大革命前征收盐税导致民怨四起。

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1774年舍勒用软锰矿与盐酸反应,

产生一种令人窒息的刺鼻气体。

那幽灵一样的“淡绿色”:

氯,成为它的名子。

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巴黎Javel码头的实验室中,

贝托莱将氯气通入碳酸钠溶液,

生成“Javel 水”(次氯酸钠稀溶液)用于漂白,

他还提出通过滴定靛蓝标准溶液来测定漂白液浓度。

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拉瓦锡认为氯中含氧,

戴维确认氯是一种元素,且盐酸中不含氧。

氯活泼可与金属反应,

再用钾还原,可得金属单质。

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杜马研究氯气漂白过的蜡烛时,

发现生成了刺激性的氯化氢,

导致国王的宴会被破坏,

但他认为是“氯取代了有机物中含水中的氢”。

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洛朗提出“取代理论”,

认为氯气与有机物反应,

取代有机物中的氢,

突破了贝采利乌斯的“电化学二元论”。

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1835年李比希与学生勒尼奥(Regnault),

合成了氯乙烯这一气体。

1838年,勒尼奥在盛放氯乙烯的烧瓶中,

发现聚氯乙烯粉末。

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杜马合成三氯乙酸,

并提出了“类型理论”解释有机物取代反应。

李比希合成的三氯甲烷(氯仿),

成为19世纪流行的麻醉剂。

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1872年德国化学家拜尔(Baeyer),

在研究乙炔与氯化氢的加成反应时,

再次合成出聚氯乙烯,

命名为Polyvinyl Chloride(聚氯乙烯)。

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常温下干燥的氯气或液氯不与铁反应,

只能在加热情况下反应,

所以可用钢瓶储存氯。

工业生产氯多用电解法。

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19世纪末自来水用氯气消毒,

每升水中通入约0.002克氯气,

氯气与水反应生成次氯酸(HClO),

能够有效杀灭水中的细菌和病毒。

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一战时各国开始使用毒气弹,

法国采用了氯丙酮和溴化物。

德国的毒气战由哈伯推动并实施,

采用的是氯气。

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氯气通过呼吸道侵入人体并溶解在黏膜所含的水分里,

生成次氯酸和盐酸造成急性中毒。

战场上它化身恐怖的死神,

是人类第一种大规模毒气。

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施陶丁格(Staudinger)提出高分子链结构理论,

证实 PVC 是由氯乙烯单体,

通过加聚反应形成的长链高分子化合物,

为 PVC 的改性与加工提供了理论依据。

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氯乙烯与乙酸乙烯酯共聚反应,

生成内增塑聚氯乙烯,

1926 年美国联合碳化物公司(Union Carbide)

将其推向市场。

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1931 年德国法本公司改进增塑剂,

添加邻苯二甲酸酯类,

使其从硬质塑料变为软质材料,

氯乙烯真正成为具有工业价值的化工单体。

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第二次世界大战期间,

聚氯乙烯(PVC) 广泛用于军事领域:

替代金属制造军用水壶、管道、电缆护套、容器内衬材料,

制作防水帐篷、雨衣、防毒面具……

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各国相继建成规模化氯乙烯生产装置,

采用乙炔氯化法(以电石乙炔和氯化氢为原料),

全球年产量从 1930 年的不足千吨,

飙升至 1945 年的数万吨。

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杜邦公司开发乳液聚合法,

主要用于生产软 PVC 专用树脂。

主流的悬浮聚合法是把液态氯乙烯单体,

分散在水相中完成聚合。

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PVC 的工业化实现了氯气的高值化利用,

形成 “氯碱工业 —PVC” 的产业链纽带,

PVC 原料易得(石油 / 煤制乙烯 + 氯碱氯气),

成为四大通用塑料之一。

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1920年代法国合成聚氯丁二烯。

1930年代杜邦公司将氯丁橡胶商业化,

这是第一个真正的合成橡胶,

PVC的增塑剂也能用于氯丁橡胶。

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双对氯苯基三氯乙烷,简称DDT,

瑞士化学家米勒发现其是有机氯类杀虫剂,

在二战期间推广应用,

防疟杀虫,短期保护健康却危害了环境。

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高纯氯用于等离子体薄膜刻蚀,

超高纯氯化氢用于硅片表面杂质清洗,

氯系导电聚合物用于电子皮肤,

氨氯地平、氯雷他定等含氯药物年销量达百亿美元。

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氯是有机化学的明星,

氯化物用于塑料、药物、制冷剂,

氯制冷剂损害臭氧层,

多种含氯气体促进了温室效应。

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氯无处不在,

氯润物无声。

它是净化清洁的魔术师,

也是物质文明的建筑师。



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