2021年09月24日 星期五
元素家族
亦正亦邪的元素砷
□ 宋 丹

    砷,元素周期表第33号元素。

    砷是一种古老的元素,单质砷没有毒,但是砷的化合物则是一种古老的毒物。

    我国古代也有对含砷化合物使用的记载,最早见于公元973年宋朝人编辑的《开宝本草》,指出小剂量砒霜可用于制药。砒霜或砒石就是中国古代文献中对三氧化二砷的称呼。

    很多古典小说和戏剧中都有描述,鹤顶红就是不纯的三氧化二砷,是古代对砒霜的隐晦称呼。其实这与丹顶鹤头上那一抹红没有半点儿关系,主要是三氧化二砷中含有杂质,是其为红色的原因。提纯过的三氧化二砷是白色晶体,能摧毁线粒体中的丙酮酸脱氢酶,而这种酶恰好是细胞内有氧呼吸和无氧呼吸的唯一桥梁,于是进入体内的三氧化二砷相当于阻断了细胞内氧化供能的途径。

    如果注意用量和使用方法,三氧化二砷也会摇身一变成为治病的良药。中国古代就有以毒攻毒的说法,在《本经逢原》中就记载有“砒霜疟家常用”的医案,用砒霜催吐,来治疗腹内生虫的病人。十九世纪的欧洲,人们发现了砷的腐蚀性,能去除皮肤表面不正常的组织,于是用砷化物涂抹在皮肤表面,来治疗牛皮癣和银屑病,还误打误撞地抑制住了梅毒的扩散。有的欧洲人意外地发现砷化物可以让毛细血管扩张,使面部看起来红润有气色,于是十九世纪的欧洲贵族流行服用砷化物让自己变得更白更漂亮,但都因为使用过多,最终成为了“美丽的尸体”。世界卫生组织指出,每升溶液中低于10微克的砷含量对人体是安全的。

    西方化学史学家们一致认为,分离出单质砷的是13世纪德国的炼金家阿尔伯特·马格努斯,在其所著的《炼金术》中记载了用肥皂和雄黄共热制得单质砷的方法。18世纪,瑞典化学家、矿物学家布兰特阐明了砷与三氧化二砷等含砷化合物之间的关系,最终由拉瓦锡认定砷是一种化学元素。其后,德国的矿物学家还发现了砷的一种同素异形体——金属砷,外表似金属,较脆能传热。

    砷也被用于冶炼和制作合金,我国早期制作的白铜中,有一种就是添加了三氧化二砷的砷白铜,铜中含砷小于10%时,呈金黄色,被称为“药金”;当含砷量大于10%时,变得洁白如雪,灿烂如银,被称为“药银”,其历史可追溯到西汉时期。砷白铜和镍白铜外观相似,工艺更加复杂,易变质,且有毒,因此到目前为止还没有找到砷白铜的实物,但砷白铜在史料上确有记载,是我国特有的一种冶炼技术,堪称一项宝贵的文化遗产。

    现代工业中,砷也被用于合金添加剂,制作铅制弹丸、印刷合金、高强结构钢及耐蚀钢等。人们还研制出了砷化镓、砷化铟等半导体材料,这些材料广泛用于制作二极管、发光二极管、红外线发射器、激光器等。

    2011年年初,人们发现了在高浓度砷环境中生存的细菌,初步研究表明,或许是因为砷可以取代细菌DNA中的磷,才使得细菌对砷有了耐受性。但也有科学家认为,由砷形成的DNA类似物极不稳定,不可能是细菌耐受的原因,其作用有待进一步研究。

    (作者系武汉市第二十中学化学教师、武汉市科学家科普团成员)

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