化学与生活

刘辉,北京大学有机化学博士

目录

  • 1 绪论
    • 1.1 课程简介
    • 1.2 化学发展简史;化学是一门中心科学
    • 1.3 火的使用与人类文明
    • 1.4 燃烧与爆炸极限
    • 1.5 灭火与阻燃
  • 2 化学与能源
    • 2.1 能源概述与分类
    • 2.2 化石能源
    • 2.3 化学电源
    • 2.4 新能源
  • 3 化学与环境
    • 3.1 大气环境化学
    • 3.2 水环境化学
    • 3.3 绿色化学
    • 3.4 室内污染
  • 4 舌尖上的化学之化学与营养
    • 4.1 营养物质概述
    • 4.2 营养物质的代谢
    • 4.3 脂肪与蛋白质
  • 5 舌尖上的化学之化学与食品
    • 5.1 课外学习专题:舌尖上的中国
    • 5.2 食品安全
    • 5.3 食品添加剂1
    • 5.4 食品添加剂2
    • 5.5 奶茶的真相
  • 6 化学与药物
    • 6.1 药物概述
    • 6.2 感冒及解热镇痛类药
    • 6.3 抗菌药
    • 6.4 抗癌药物
  • 7 化学与新材料
    • 7.1 金属材料
    • 7.2 高分子材料
  • 8 化学与日用品
    • 8.1 洗涤剂
    • 8.2 化妆品
  • 9 化学与国防
    • 9.1 化学与武器
    • 9.2 化学武器
  • 10 化学与文艺
    • 10.1 文学作品中的化学
    • 10.2 影视中的化学
  • 11 化学文献检索
    • 11.1 常用数据库
    • 11.2 常用网站
  • 12 化学化工前沿
    • 12.1 《化学化工前沿》视频
化学武器

一、概述


1、化学武器相关事件


1915年4月22日下午,埋伏在比利时城市伊普尔附近战壕里的法国士兵,注意到一股黄绿色的烟雾正向自己飘来德军从6000个密闭容器中释放的氯气

2017年2月,由于毒物的高致命性,从医疗介入到朝鲜男子(金正男)死亡只有15到20分钟

死亡原因与VX神经毒剂的毒理作用高度一致

2017年4月初,在叙利亚伊德利卜省的汉谢洪市,一次导致数十人死亡的沙林毒气袭击再度令世界震惊。

2018年3月初,英国首次有人使用神经性毒剂(nerveagent)进行暗杀行动——针对前俄国特工斯克里帕尔父女中毒案。

2016年3月12日,极端组织“伊斯兰国”(IS)在伊拉克北部城市基尔库克附近发动两场化学武器袭击,导致一名3岁女童死亡,约600人受伤

IS曾经在战场上数次使用化学武器——氯气芥子气



2、定义:

战争中用来毒害人畜、毁灭生态的有毒物质叫军用毒剂,装有军用毒剂的炮弹、炸弹、火箭弹、导弹、地雷、布(喷)洒器等,统称为化学武器。


3、分类:

按化学毒剂的毒害作用把化学武器分为六类:

神经性毒剂

糜烂性毒剂

全身中毒性毒剂

失能性毒剂

刺激性毒剂

窒息性毒剂


(1)神经性毒剂

神经性毒剂可通过呼吸道、眼睛、皮肤等进入人体,并迅速与胆碱酶结合使其丧失活性,引起神经系统功能紊乱,出现瞳孔缩小、恶心呕吐、呼吸困难、肌肉震颤等症状,重者可迅速致死。

神经性毒剂为有机磷酸酯类衍生物,分为G类和V类神经毒。

G类神经毒是指甲氟膦酸烷酯或二烷氨基氰膦酸烷酯类毒剂。主要代表物有塔崩、沙林、棱曼;

V类神经毒主要代表物——维埃克斯(VX)。

图:神经性毒剂的名称及化学结构


表:神经性毒剂的物理化学性质

 

名称

 
 

塔崩

 
 

沙林

 
 

棱曼

 
 

VX

 
 

常温状态

 
 

无色水样液体,工业品呈红棕色

 
 

无色水样液体

 
 

无色水样液体

 
 

无色油状液体

 
 

气味

 
 

微果香味

 
 

无或微果香味

 
 

微果香味,工业品有樟脑味

 
 

无或有硫醇味

 
 

溶解度

 
 

微溶于水,易溶于有机溶剂

 
 

可与水及多种有机溶剂互溶

 
 

微溶于水,易溶于有机溶剂

 
 

微溶于水,易溶于有机溶剂

 
 

水解作用

 
 

缓慢生成HCN和无毒残留物,加碱和煮沸加快水解

 
 

慢,生成HF和无毒残留物,加碱和煮沸加快水解

 
 

很慢, 生成HF和无毒残留物,加碱和煮沸加快水解

 
 

很难, 加碱煮沸加快水解

 
 

战争使用状态

 
 

蒸气态或气溶胶态

 
 

蒸气态或气液滴态

 
 

蒸气态或气液滴态

 
 

液滴态或气溶胶态

 


(2)糜烂性毒剂

糜烂性毒剂主要通过呼吸道、皮肤、眼睛等侵入人体,破坏肌体组织细胞,造成呼吸道粘膜坏死性炎症、皮肤糜烂、眼睛剌痛畏光甚至失明等。

这类毒剂渗透力强,中毒后需长期治疗才能痊愈。

抗日战争期间,侵华日军先后在我国13个省78个地区使用化学毒剂2000次,其中大部分是芥子气。

图:糜烂性毒剂的名称及化学结构


糜烂性毒剂解毒

在染毒12小时内用30%浓度的硫代硫酸钠(大苏打)溶液处理染毒部位皮肤可以有效减轻痛苦

芥子气可溶于碱性液,所以残毒可以用石灰水消毒

漂白粉、二氯胺等可破坏氮芥毒性

二巯基丙醇可抑制路易斯气毒性,用作解毒剂

                                           

(3)失能性毒剂

失能性毒剂是一类暂时使人的思维和运动机能发生障碍从而丧失战斗力的化学毒剂。

其中主要代表物是1962年美国研制的毕兹(BZ)(二苯基羟乙酸-3-奎宁环酯),其化学式结构为:


(4)刺激性毒剂

刺激性毒剂是一类刺激眼睛和上呼吸道的毒剂。

按毒性作用分为催泪性和喷嚏性毒剂两类。

催泪性毒剂主要有氯苯乙酮、西埃斯。

喷嚏性毒剂主要有亚当氏气。

图:刺激性毒剂的名称及化学结构


(5)全身中毒性毒剂

全身中毒性毒剂是一类破坏人体组织细胞氧化功能,引起组织急性缺氧的毒剂,主要代表物有氢氰酸、氯化氢等。

氢氰酸(HCN)是氰化氢的水溶液。有苦杏仁味,可与水及有机物混溶,战争使用状态为蒸气状,主要通过呼吸道吸入中毒。

其症状表现为:恶心呕吐、头痛抽风、瞳孔散大、呼吸困难等,重者可迅速死亡。

二战期间,德国法西斯曾用氢氰酸一类毒剂残害了集中营里250万战俘和平民。

窒息性毒剂是指损害呼吸器官,引起急性中毒性肺气的而造成窒息的一类毒剂。其代表物有光气、氯气、双光气等。

光气(COCl2)常温下为无色气体,有烂干草或烂苹果味。难溶于水、易溶于有机溶剂。

中毒症状分为4期:

(1)刺激反应期

(2)潜伏期

(3)再发期

(4)恢复期

在高浓度光气中,中毒者在几分钟内由于反射性呼吸、心跳停止而死亡。


4、化学武器防护

化学武器虽然杀伤力大,破坏力强,但由于使用时受气候、地形、战情等的影响使其具有很大的局限性,而且,同核武器和生物武器一样,化学武器也是可以防护的。其防护措施主要有:探测通报、破坏摧毁、防护、消毒、急救。

探测通报——采用各种现代化的探测手段,弄清敌方化学袭击的情况,了解气象、地形等,并及时通报。

破坏摧毁——采用各种手段,破坏敌方的化学武器和设施等。

防护——根据军用毒剂的作用特点和中毒途径,防护的基本原理是设法把人体与毒剂隔绝。同时保证人员能呼吸到清洁的空气,如构筑化学工事、器材防护(戴防毒面具、穿防毒衣)等。

防毒面具分为过滤式和隔绝式两种。

过滤式防毒面具主要由面罩、导气管、滤毒罐等组成。滤毒罐内装有滤烟层和活性炭。滤烟层由纸浆、棉花、毛绒、石棉等纤维物质制成,能阻挡毒烟、雾,放射性灰尘等毒剂。活性炭经氧化银氧化铬、氧化铜等化学物质浸渍过,不仅具有强吸附毒气分子的作用,而且有催化作用,使毒气分子与空气及化合物中的氧发生化学反应·转化为无毒物质。

隔绝式防毒面具中,有一种化学生氧式防毒面具。它主要由面罩、生氧罐、呼吸气管等组成。使用时,人员呼出的气体经呼气管进入生氧罐,其中的水汽被吸收,二氧化碳则与罐中的过氧化钾和过氧化钠反应,释放出的氧气沿吸气管进入面罩。

其反应式为:

2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2

2K2O2+2CO2 = 2K2CO3+O2

      消毒    主要是对神经性毒剂和糜烂性毒剂染毒的人、水、粮食、环境等进行消毒处理。

       急救    针对不同类型毒剂的中毒者及中毒情况,采用相应的急救药品和器材进行现场救护,并及时送医院治疗。


5、禁止使用化学武器

化学武器的使用给人类及生态环境造成极大的灾难。因此,从它首次被使用以来就受到国际舆论的谴责,被视为一种暴行。

为制止这种罪恶行径,在英、法、德等国19世纪中期研制出化学武器后不久,在1874年召开的布鲁塞尔会议上就提出了禁止化学武器的倡仪。

1899年在海牙召开的和平会议上通过的《海牙海陆战法规惯例公约》中又明确规定:禁止使用毒物和有毒武器 。

1925年在日内瓦又签订了《关于禁用毒气或类似毒品及细菌方法作战协定书》。 

《禁止化学武器公约》于 1997 年 4 月 29 日正式生效。《公约》的核心目标是全面禁止和彻底销毁化学武器。

我国以无化学武器国家身份于1997 年 4 月加入《公约》,是《公约》原始缔约国。

禁止化学武器组织(Organization for the Prohibition ofChemical Weapons,简称OPCW)是 1997 年 5 月成立的政府间国际组织。





课外拓展

推荐电影:《战狼2》

视频简介:《战狼2》是由吴京执导的动作、战争、军事类型的电影,由吴京、卢靖姗、弗兰克·格里罗等主演,累计票房56.79亿。

该片讲述了脱下军装的冷锋被卷入了一场非洲国家的叛乱,本来能够安全撤离的他无法忘记军人的职责,重回战场展开救援的故事。

该片于2017年7月28日在中国内地上映,于2018年9月19日重映。2017年12月,该片获得2017中国-东盟电影节最佳影片奖,在第二届澳门国际影展上获得亚洲人气电影大奖 。2018年11月10日,吴京凭借该片获得第34届大众电影百花奖最佳男主角。2018年12月8日,吴京凭借《战狼2》获第17届中国电影华表奖优秀男演员奖,影片获得优秀故事片奖。

重点关注:吴京在没有枪火武器时,自制了毒箭,被射中的人中毒生亡。而这个箭的重点是箭头抹了某种植物的液体,是什么样植物的液体才能做到见血封喉?

(以下是可能的解释)

见血封喉,又名箭毒木,多生于海拔1500米以下的雨林中,乔木,高25-40米,胸径30-40厘米;具乳白色树液,树皮灰色,春季开花。

见血封喉是国家三级保护植物, 是一种剧毒植物和药用植物。箭毒木的乳白色汁液含有剧毒,一经接触人畜伤口,即可使中毒者心脏麻痹(心率失常导致),血管封闭,血液凝固,以至窒息死亡,所以人们称它为"见血封喉"。

见血封喉树液有剧毒。常用它与士的宁碱(strychnine)混合作为箭毒药用。树液由伤口进入体内引起中毒,主要症状有肌肉松弛、心跳减缓,最后心跳停止而死亡。动物中毒症状与人相似,中毒后20分钟至2小时内死亡。见血封喉是世界上最毒的树,即见血封喉树,其树汁洁白,却奇毒无比,见血就要命。

而电影中则是引用古代印第安人用箭毒木狩猎的传统方法。古代印第安人就经常在见血封喉树木的树干部分割开一个伤痕,让树脂流出,当地人便用这种树脂涂在箭头上来捕杀猎物。


推荐电影:《勇闯夺命岛》


《勇闯夺命岛》(The Rock)是一部动作惊悚电影,由迈克尔•贝执导,肖恩•康纳利、尼古拉斯•凯奇、艾德•哈里斯领衔主演。影片于1996年6月7日在美国上映。

故事由艾德哈里斯所饰演的汉默将军因不能忍受美国政府对于参与秘密行动而死亡的部下的冷漠,因此决定以发射VX毒气导弹到旧金山湾区做为威胁,要求美国政府给予部下家属金钱赔偿而展开。影片结构紧凑,扣人心弦,让人有一种欲罢不能的感觉。

重点关注:VX神经毒剂