周泓宇

摘 要：《絕命毒師》這部作品十分優(yōu)秀，在嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)理論基礎(chǔ)上延伸了許多藝術(shù)產(chǎn)物，本文將從三處作品中的基本化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象原理為基礎(chǔ)，從更深的層面來探究反應(yīng)原理背后的一些歷史、產(chǎn)物和用途。

關(guān)鍵詞：歧化反應(yīng);氟化氫;雷酸汞

主人公沃特？懷特（Walter White），又名老白是一名中學(xué)化學(xué)教師，在一次體檢后突然得知身患肺癌且已步入晚期，時間所剩無幾的他決定在生命最后的時光中為家庭做些貢獻(xiàn)，于是他走上了一條違法犯罪不歸且悲慘的路……此部作品中充滿了大量的且?guī)捉跬昝赖幕瘜W(xué)反應(yīng)，挑選幾處進(jìn)行一些更深入的探究。

一、使用磷化氫（PH3）化解危機(jī)

一次在荒野里房車中的貨物交易，買家看到了老白技術(shù)的高超，想要得到他的制作技術(shù)，于是借著環(huán)境優(yōu)勢威脅他交出技術(shù)，手無寸鐵的老白深知自己在劫難逃，交出或是不交都會招致災(zāi)禍，便只能設(shè)法自救。在加熱濃NaOH溶液的時候，他緩緩拿起了裝有白磷（P4）的容器，在將其倒入了熱液剎那，他利用劇烈反應(yīng)發(fā)出的眩光沖了出去，頂住車門后，他復(fù)雜的神情解釋了他聽到的哀嚎……

白磷與熱NaOH溶液的劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生了劇毒的PH3氣體，反應(yīng)如下：

P4+3NaOH+3H2O ? ? 3NaH2PO2+PH3↑

純凈的PH3氣體是無色無味的，其微溶于水，易溶于乙醇，吸入PH3急性中毒癥狀十分嚴(yán)重，這種系統(tǒng)毒劑會引發(fā)身體系統(tǒng)的功能嚴(yán)重紊亂以及死亡，哪怕是吸入一點也會產(chǎn)生一些癥狀，這也是為什么患有肺癌的老白不慎吸入一丁點后帶上了防毒面具的緣故。至于產(chǎn)生的火光，其原因一是可能上述反應(yīng)進(jìn)行時，產(chǎn)生了微量的P2H4（聯(lián)膦），而空氣中含痕量P2H4可自燃，PH3濃度達(dá)到一定程度時可發(fā)生爆炸，二是PH3作為易燃?xì)怏w，其與空氣混合物爆炸下限為1.79%（26 g/m3），濃度達(dá)到后遇到加熱的明火產(chǎn)生爆炸。

分析上述的反應(yīng)式，可以看出P元素在反應(yīng)中有一部分被還原，一部分被氧化，一個標(biāo)準(zhǔn)的歧化反應(yīng)，那如何判斷歧化反應(yīng)呢？其一就是運用元素電勢圖進(jìn)行判斷，一般具有多種化合價的元素不同價離子或者單質(zhì)之間的元素電勢并不相同，在酸性或是堿性的環(huán)境中反應(yīng)便會依據(jù)kθ的大小確定反應(yīng)物的產(chǎn)物趨勢，接下來拿氯（Cl）元素的來進(jìn)行分析：

堿性介質(zhì)中Cl的電勢如下：

可知Cl2可發(fā)生歧化反應(yīng)，產(chǎn)物可能是ClO-和Cl-，也可能是ClO3-和Cl-，對于反應(yīng)：

Cl2+2OH-=ClO-+Cl-+H2O

Eθ=Eθ（Cl2/Cl-）-Eθ（ClO-/Cl2）=1.358-0.40=0.958（V）

根據(jù)lgKθ=nEθ/0.0592 可算出反應(yīng)的平衡常數(shù) K1θ=1.7×1016

而對于Cl2的另一歧化反應(yīng)：

Cl2+6OH-=ClO3-+5Cl-+3H2O

Eθ=Eθ（Cl2/Cl-）-Eθ（ClO3-/Cl2）=1.358-0.48=0.878（V）

K2θ=2.6×1074

由K1

二、錯誤的使用了含有氫氟酸（HF）的酸液去銷毀證據(jù)

老白和搭檔在一次事故后，需要銷毀一些證據(jù)，于是老白配置了一些含有HF的酸液，并安排他的搭檔也是他曾經(jīng)的學(xué)生去處理證據(jù)，老白特意叮囑了搭檔要找一個塑料容器進(jìn)行溶，這位昔日不學(xué)無術(shù)的學(xué)生顯然不明白這句話的重要性，偷懶的他使用了浴池當(dāng)作容器以至于二樓樓板塌下，兩人功虧一簣。

之前有提到，使用的酸液里含有HF，這種酸的水溶液濃度很高的情況下，會快速對SiO2或者含有SiO2的物質(zhì)產(chǎn)生腐蝕，瓷質(zhì)浴缸、樓板（混凝土制成）中恰恰少不了SiO2以及其化合物，HF的接觸使得它們的結(jié)構(gòu)迅速破壞，最后導(dǎo)致大面積的破壞，反應(yīng)式如下：

SiO2+4HF = 2H2O+SiF4↑

SiF4+2HF = H2[SiF6]

因此，HF不能象其他常見酸一樣使用玻璃制品保存，只能使用塑料容器進(jìn)行存放，四氟乙烯制品效果最好，這也是為什么老白堅持要使用塑料容器的原因。

酸液中含有HF的原因又是為何？因為HF對生物組織具有極強(qiáng)的腐蝕性，人體皮膚與HF接觸后，F(xiàn)-會溶解細(xì)胞膜，不斷解離而滲透到深層組織，造成各層組織液化壞死。當(dāng)接觸到代人體的牙齒時，牙齒的表層物質(zhì)（Ca5[PO4]3F）并不溶于單純的弱酸HF中，為了徹底的處理證據(jù)，因此酸液中應(yīng)該還有強(qiáng)酸，諸如HCl和H2SO4等，反應(yīng)式如下：

Ca5[PO4]3F + 5H2SO4 = 3H3PO4 + 5CaSO4 + HF↑

Ca5[PO4]3F + 10HCl = 5CaCl2 + 3H3PO4 + HF↑

當(dāng)然，HF的存在意義并非于此，它是一種機(jī)器重要的化工原料，用來蝕刻玻璃制品、去除硅表面的氧化物、做烷基化反應(yīng)的催化劑，在芯片行業(yè)中來蝕刻“電路”等，這些用途都是與它的特殊性質(zhì)分不開的，舉一個它在半導(dǎo)體行業(yè)中的完美應(yīng)用方式。眾所周知，今天的世界可以說是一片片半導(dǎo)體芯片堆積起來的世界，半導(dǎo)體芯片的巨大用途目前來看是其他事物所無法比擬的，一片片的芯片是如何生產(chǎn)的呢？首先把柱形的純硅（99.9999%）切片，在切片上涂抹一層光敏樹脂（遇紫外線發(fā)生性狀改變而溶于水），然后用紫外線照射一面雕刻好部分集成電路的透鏡（只有電路部分可以透過紫外線），之后對切片用純凈水進(jìn)行清洗，性狀改變部分的樹脂被清洗掉，再使用含有HF、HNO3的混合溶液蝕刻切片，進(jìn)行一層的電路蝕刻，之后重復(fù)這個幾個步驟，就可以雕刻出一層層的電路。蝕刻電路的原理就是先利用HNO3把Si氧化為SiO2，然后HF溶解SiO2，為了控制反應(yīng)速率，蝕刻液中往往加入醋酸（CH3COOH）來控制反應(yīng)速度。

三、巧用雷酸汞（Hg（CNO）2）彰顯身手

老白的幫手在一次糾紛中遭到了競爭對手的惡意報復(fù)，于是為了彰顯自己的能力，老白決定找到競爭對手進(jìn)行一次實力上的談判，重病在身的他自然不可能用蠻力去征服，于是他把Hg（CNO）2結(jié)晶成為冰塊狀固體，外觀酷似他們的產(chǎn)品，輕而易舉的帶著“產(chǎn)品”進(jìn)入了談判地點后，使用一小塊Hg（CNO）2爆炸的威力震懾了對手，贏得了談判最后的勝利。

老白制作的Hg（CNO）2是塊狀的，而一般Hg（CNO）2的粗制品為灰色至暗褐色晶體或粉末，精制品為白色光澤的針狀結(jié)晶，這應(yīng)該是對晶體結(jié)晶技術(shù)深有造詣的老白運用了特殊的結(jié)晶方式制成的。Hg（CNO）2的化學(xué)性質(zhì)極其不穩(wěn)定，在干燥時，其對振動、撞擊和摩擦極為敏感，很容易被火星和火焰引起爆炸，高純度的Hg（CNO）2熱分解可以在低至100°C的溫度下開始，盡管隨著溫度的升高它的分解速率要高得多，其反應(yīng)式如下：

Hg（CNO）2 = 2CO↑+ N2↑+ Hg↑

也有文獻(xiàn)提到分解反應(yīng)可能會產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，氮氣以及相對穩(wěn)定的汞鹽的混合物，其反應(yīng)式如下：

4 Hg（CNO）2 ?= 2CO2↑+ N2↑+ HgO + 3Hg（OCN）CN

此反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱量和氣體，因此產(chǎn)生的能量十分巨大。

Hg（CNO）2可以通過將汞溶解在硝酸中并向該溶液中添加乙醇制得，這種制備方法是由愛德華？查爾斯？霍華德于1800 年首次發(fā)明的，人們發(fā)現(xiàn)了Hg（CNO）2的性質(zhì)后遲遲未使用這種危險的物質(zhì)，但自18S世紀(jì)20年代開始，它被用作小型銅制帽蓋的起火成分，迅速取代火石成為點燃槍口裝火器中黑色粉末裝藥的一種方法，后來在19世紀(jì)后期和大多數(shù)20世紀(jì)，Hg（CNO）2或KClO3被廣泛使用在引物的自包含的步槍和手槍子彈。有趣的是，人們使用了很久Hg（CNO）2，但是它的晶體結(jié)構(gòu)直到2007年才得以確定。