牛樹航，方泉海，顏靜,＊，蔡寧靜，閆毅,＊

1西北工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，西安 710129

2西北工業(yè)大學(xué)倫敦瑪麗女王大學(xué)工程學(xué)院，西安 710072

在元素世界中，有一個歷史悠久但名聲不太好的家族——砷家族[1]。在人類歷史上砷殘害了很多生靈導(dǎo)致人們談砷色變。然而，人們對砷元素的很多性質(zhì)和用途都是一知半解，而一些砷的誤用中毒事件也加劇了人們對它的偏見和誤解。為了尋求生存，砷家族內(nèi)部涌現(xiàn)出兩大派別，傳統(tǒng)人士希望砷家族保持高傲孤僻的姿態(tài)，繼續(xù)以毒藥的形象面對大眾；改良派則認為應(yīng)該發(fā)掘自身對人類的價值，只有變革才能更好地發(fā)展。

為了砷家族(圖1)的生生不息，兩派打算在四年一度的家族會議中采取行動。一場假借“砷少主”選擇導(dǎo)師而引發(fā)的陰謀正在醞釀中。

圖1 砷家族人物簡介

1 各路英雄，競選導(dǎo)師

成為少主的導(dǎo)師是很多砷族人的夢想。有人希望以此提高自己的名聲和威望，頑固派希望能把少主教育成像他們一樣的殺人狂魔，而改良派則希望砷家族能從此改邪歸正。

在大家的注視下，砷族長帶著砷少主步入會場。他們都是灰色，身后跟著黑色和黃色的砷單質(zhì)隨從。因為單質(zhì)砷較活潑，易與氧氣反應(yīng)，所以房間內(nèi)溫度較低，充滿氬氣[2]。族長清了清嗓子說：“我們砷家族族人眾多，在自然界中廣泛分布[3]。我們今天聚在這里，就是要為少主選出一名最優(yōu)秀的導(dǎo)師，他會在我們尋求生生不息的發(fā)展道路上發(fā)揮重要作用。希望所有候選人都能展示出最好的自己！下面，請第一位候選人三氧化二砷上場?！?/p>

只見一位滿臉撲著白色粉末的男子上場了，他露出陰險的笑容，看向砷少主，說道：“大家好，我是三氧化二砷，又被稱為砒霜、鶴頂紅或白砷?！北娮迦舜篌@失色。三氧化二砷輕蔑地笑了笑說：“我對人類比較了解，如果我成為少主的導(dǎo)師，我定將畢生所學(xué)傾囊相授，當(dāng)然包括我的下毒絕招[4]。”說罷，他又奸詐地笑了笑。

“但是你只是微溶于水，很難藏進水中?！币幻滓履凶诱酒饋碚f。

“原來是五氧化二砷?。〈_實，你是可以溶于水，但我們?nèi)齼r砷的毒性可比你們五價砷大很多，而且我既可以溶于酸，也可以溶于堿[5]?！比趸樗坪鯇ξ逖趸榈拇驍嗪苌鷼?。

“確實是這樣，但我們的毒性對人類也是致命的。我不參選，只是想補充一下，請你繼續(xù)?！?/p>

這時，少主突然問了一句：“前輩，請問我們砷單質(zhì)有毒嗎？”

“你們砷單質(zhì)很容易變成砷化合物。比如在空氣中很容易被氧化成我們?nèi)趸閇6]?！?/p>

“原來如此，我還有一個問題，為什么我們砷家族對人類有那么大的毒性呀？”

“這就是我們的高明之處！你知道我們的鄰居磷元素嗎？他是人體重要元素，也是DNA的重要組成元素。一般來說，五價砷和人體內(nèi)磷的化學(xué)性質(zhì)和分子結(jié)構(gòu)相似，如果進入人體，就會取代一部分磷，進而攪亂人體機能，使其中毒。而三價砷則主要通過與細胞中大分子的巰基結(jié)合而產(chǎn)生毒性效應(yīng)，對人類傷害很大[7,8]?！?/p>

砷少主若有所思地點了點頭。三氧化二砷擺擺手走下講臺，示意下一位上臺。

接下來上臺的是一位帥氣的男子，身著鮮艷橙紅色披風(fēng)，他說：“大家好，我是四硫化四砷，人們常稱我為雄黃或者雞冠石。砒霜毒性很強，但是自然界卻少有。古代制取砒霜最常用的方法就是煅燒砒石，而我雄黃就是砒石的主要成分之一?！彼ｎD了一下，看了三氧化二砷一眼，說：“但是我并不希望我們像砒霜那樣毒害人類。如果我成為少主的導(dǎo)師，我會讓他變得更理性、更有頭腦，為砷家族的未來做出改變。對了，我們雄黃是一味中藥，端午節(jié)人類有喝雄黃酒的風(fēng)俗，他們還用雄黃驅(qū)除害蟲、止癢、殺菌?！?/p>

“但是你們也有毒呀！雄黃酒就會導(dǎo)致中毒?！比趸榭瘫〉卣f。

“我們毒性比你們小得多，很多的中毒案例都是我們經(jīng)過光照或加熱后部分轉(zhuǎn)化成砒霜導(dǎo)致的。所以我不建議家庭自制雄黃酒[9,10]！”

三氧化二砷張大嘴巴正要反駁，四硫化四砷卻下臺了，一位漂亮的女士上臺。她身呈鮮艷黃色，優(yōu)雅地說：“各位族人們好，我是三硫化二砷，人稱雌黃，是砒石的另一種重要組成部分，人們常稱我和雄黃為‘礦物鴛鴦’。如果我成為少主的導(dǎo)師，我會引導(dǎo)他向正確的方向發(fā)展。我們雌黃也是一味中藥。而且我們還可以用作顏料，莫高窟的很多壁畫都是用我創(chuàng)作的[11]。我相信，經(jīng)過我們的探索，能夠為人類和世界的發(fā)展做出更多貢獻，也會改變?nèi)祟悓ξ覀兩榧易宓目捶ā！?/p>

“哈哈，你又在信口雌黃，人類都造出成語諷刺你了！”三氧化二砷反駁道。

“你這個殺人狂理智一點。信口雌黃這個成語是因為古人用雌黃涂改錯別字才演變來的[12]。”

臺下議論紛紛，爭吵不斷。砷族長走上臺嚴肅地說：“感謝各位候選人的精彩發(fā)言，我和兒子已經(jīng)商量過了，他的導(dǎo)師就選三氧化二砷！”

臺下有族人鼓掌，也有很多族人大失所望。

三氧化二砷走上講臺，詭笑著說：“感謝族長和少主的信任，我一定會把少主教導(dǎo)好！”

2 游歷四方，逐步成長

三氧化二砷對砷少主說：“毒人之道，在于用計。不宜直取，而應(yīng)像刺客一樣潛入，然后毒殺目標(biāo)。我們砷家族的元素符號是As，而刺客(Assassin)的開頭字母也是As。我們要利用好人類，借人類的手殺人?！?/p>

砷少主問道：“難道他們不知道我們砷的毒性嗎？”“人類發(fā)現(xiàn)砷還是比較早的，中國4世紀(jì)的煉丹家葛洪在《抱樸子》中多次提到含有雄黃和雌黃的配方，西方的馬格努斯(Albert Magnus)在13世紀(jì)制出了單質(zhì)砷?！薄澳撬麄冞€用砷自相殘殺？”“沒錯，人類內(nèi)部有很多矛盾，有時甚至要置對方于死地。砷作為他們發(fā)現(xiàn)較早的元素，理所當(dāng)然成為了他們熟練運用的毒藥[13]?！?/p>

幾年后，砷少主在三氧化二砷的帶領(lǐng)下來到了法國的圣赫勒拿島，他們此行的目標(biāo)是刺殺被流放的法國皇帝拿破侖。綠色墻紙是當(dāng)時很多西方人的喜好，拿破侖也不例外。他們用的顏料被稱為巴黎綠，成分為乙酰亞砷酸銅(Cu(C2H3O2)2·3Cu(AsO2)2)。這種物質(zhì)能與空氣反應(yīng)生成砷的化合物，會導(dǎo)致慢性中毒。三氧化二砷便打算以此害死拿破侖。最后，不管拿破侖是真的因為砷中毒而亡或是死于胃癌，砷少主和三氧化二砷的目的達成了[14]。但是這次刺殺讓少主開始思考自己的所作所為，這真的有利于家族的生生不息嗎？

當(dāng)然他們也失敗過。在刺殺達爾文的行動中，不僅沒有殺死目標(biāo)，反而治愈了他的濕疹。這讓三氧化二砷非常生氣，而砷少主卻在想：我們砷家族雖然被看作魔鬼，但是也有天使的一面[3]。

此后砷少主便開始自學(xué)如何檢測出食物中的砷或者鑒定砷中毒，一種被稱為“馬氏試砷法”的檢測技術(shù)引起了他的注意。馬氏試砷法是用鋅、鹽酸和試樣混在一起，將生成的氣體導(dǎo)入熱石英管。若試樣中存在砷化合物，就會生成AsH3，這種物質(zhì)在加熱部位分解產(chǎn)生單質(zhì)砷，從而形成亮黑色的“砷鏡”?！吧殓R”如果能溶于次氯酸鈉溶液，則證明是砷[15]。此過程發(fā)生的化學(xué)方程式為：

學(xué)習(xí)期間砷少主回過一次家族，向族長匯報自己的學(xué)習(xí)成績。他還找來雌黃女士詢問家族近況，雌黃說：“最近沒有什么大事，不過我和雄黃還是一直致力于家族的改革。雄黃發(fā)現(xiàn)自己可以用于制作玻璃和煙火，而我則為了改善家族的生存環(huán)境，負責(zé)清理周圍的硝酸池，很多家族成員比如雄黃和你們砷單質(zhì)都溶于硝酸?！彼€虛心向五氧化二砷博士討教，五氧化二砷說：“我呀，跟雄黃、雌黃、三氧化二砷還有你們砷單質(zhì)比，最獨特的性質(zhì)就是易溶于水吧。高溫下我會分解，易腐蝕受熱的玻璃。我還易吸潮，遇空氣中的水分形成砷酸?！鄙樯僦鹘又鴨枺骸安┦?，你和三氧化二砷導(dǎo)師都是砷的氧化物，相互之間可以轉(zhuǎn)化嗎？”“當(dāng)然可以，我們之間的轉(zhuǎn)化就是三價砷和五價砷之間的轉(zhuǎn)化，舉幾個例子：我可以將二氧化硫氧化成三氧化硫，同時我就轉(zhuǎn)化成三氧化二砷。我和氫氣反應(yīng)也能生成三氧化二砷和水。三氧化二砷在一定溫度下可以被空氣氧化成五氧化二砷?！?/p>

之后，砷少主和三氧化二砷來到了中國。三氧化二砷對少主說：“在這里，你轉(zhuǎn)化成砒霜可能更容易下手，因為砒霜是這里的一種藥劑?！?/p>

砷少主便和氧氣結(jié)合變成了三氧化二砷。三氧化二砷導(dǎo)師說：“不純的砒霜呈紅色，在中國被稱為鶴頂紅。而中國常用的驗毒方法是用銀針檢測，銀針變黑就說明有毒。但是銀針變黑是銀和硫反應(yīng)所致，和我們砷無關(guān)。所以只要我們足夠純凈就很難被他們發(fā)現(xiàn)?！弊兂扇趸榈纳樯僦鼽c點頭說：“導(dǎo)師，雖然我知道你可能不喜歡聽，但是我真的不想再殺人了。我們這樣濫殺無辜會讓很多人家破人亡啊?！薄澳沁@是最后一次，好嗎？殺死光緒皇帝我們就回去[16]?！?/p>

3 亂象頻出，真相大白

幾年后，砷少主獨自回到家族，告訴族人三氧化二砷在一次行動中犧牲了。雄黃、雌黃二人立即與砷少主見面，希望他不再殺人。然而砷少主只是輕蔑地笑了笑。

兩天之后，砷家族發(fā)生了一件不幸的事情，砷族長出行時不慎墜入濃硝酸溫泉中[2]，砷少主繼位成為新的族長。在他召開的第一屆族人大會上，有族人問他以后的政策會有什么變化，他只是陰險地笑了笑，說：“諸位拭目以待吧?！?/p>

過了一段時間，新的砷族長宣布砷家族要參與越南戰(zhàn)爭。他命令很多族人轉(zhuǎn)化成二甲次胂酸。這種被稱為“藍劑”的物質(zhì)是一種落葉劑，使水稻大大減產(chǎn)，給越軍帶來了很大的打擊。

當(dāng)新的砷族長帶領(lǐng)他的手下們回到家族后，他驚訝地發(fā)現(xiàn)老族長竟然完好無損地站在他面前。原來，雄黃和雌黃聽說老族長墜入濃硝酸溫泉后，立刻趕到現(xiàn)場舀出大部分溫泉水。老族長雖然與濃硝酸反應(yīng)變成了砷酸，但經(jīng)過加熱后變成三氧化二砷，最后雄黃用木炭將其還原成了單質(zhì)砷[2]。

老砷族長指著新族長的鼻子說道：“你不是我兒子！一回來我就覺得你不對勁，雖然長相相似，但性格和我兒子大相徑庭。當(dāng)時我也拿不準(zhǔn)，只好繼續(xù)暗中觀察。怎料在我外出時被你伏擊，最終落入濃硝酸溫泉。不過這也驗證了我的疑慮?！?/p>

“哈哈哈，沒錯，我確實不是少主，我是他的導(dǎo)師三氧化二砷。本來我好心好意教他，可惜后來他不聽我的教導(dǎo)，不愿意毒殺人類，這種人怎么能把我們家族管理好？人類作惡多端，看看他們把曾經(jīng)美好的自然破壞成了什么樣？我在他們身上看不到希望?！泵俺渖僦鞯娜趸榻妻q道。

“是啊，他們確實做了很多壞事，我以前也是那么認為的，這也是我當(dāng)初選你做少主導(dǎo)師的原因。但是現(xiàn)在我想我們應(yīng)該做出改變了！據(jù)我的了解，人類已經(jīng)開始治理環(huán)境，簽訂了各種氣候協(xié)定。他們?yōu)榱俗约旱纳幌⒁苍谧龀龈淖?。雖然并不是每個人和每個國家都能做到，但是我愿意給他們一次機會。對了，我已經(jīng)派五氧化二砷去找少主了，不管他被你變成什么樣，博士都會找到的?！?/p>

假冒少主的三氧化二砷被批得無地自容，正要離開。雄黃、雌黃卻希望他能留下來，用自己的改變來更好地服務(wù)家族的發(fā)展。真正的砷少主和五氧化二砷博士也一起回來了(少主被三氧化二砷變成砒霜后困在了光緒皇帝的陵墓)?？吹饺趸榘没诘氐拖铝祟^，少主最終原諒了自己的導(dǎo)師。

4 積極變革，迎難而上

為了家族的生生不息，砷家族決定放棄以前作為毒藥的傳統(tǒng)，積極變革，為人類謀福利。但是，由于本身帶有的毒性，砷家族必須經(jīng)歷一段艱苦的過程才能實現(xiàn)這個目標(biāo)。

一些家族成員利用自身毒性投身于殺蟲劑行業(yè)，比如一開始的砷酸鉛和后來的甲胂酸鈉，但是二者的毒性還是較大，目前被一些毒性更小的殺蟲劑取代了[17]。除此之外，諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎的獲得者埃爾利希(Paul Ehrlich)也依靠砷家族發(fā)明了有效治療梅毒的藥物606 (砷凡納明)[18]。

正當(dāng)砷家族積極改革時，一個壞消息突然傳來。原來，不法分子在山西省平陸縣民工的食物中放入了“信石”，其中的砒霜使工人們集體食物中毒，生命垂危。正當(dāng)砷族長召集族人商討策略的時候，又有斥候帶來好消息，工人們已經(jīng)得救了。經(jīng)過調(diào)查，他們發(fā)現(xiàn)原來是輾轉(zhuǎn)千里的“二巰基丙醇”救了工人們。二巰基丙醇含有兩個巰基，能夠緊緊“鉗住”體內(nèi)的砷元素。結(jié)合之后的產(chǎn)物可以通過尿液排出體內(nèi)，從而達到解毒的功效[19]。

三氧化二砷導(dǎo)師也再次來到中國，和哈爾濱醫(yī)科大學(xué)的韓太云醫(yī)師、張亭棟教授合作研發(fā)出了治療白血病的特效藥物“癌靈I號”[20]，在慢性粒細胞白血病治療方面起到了重要作用。

經(jīng)過了不懈努力，砷元素的潛力正在被一點點發(fā)掘。長路漫漫，為了改善自己的形象、為了給世界做出更多貢獻、為了家族的生生不息，砷家族還會繼續(xù)負重前行。