杂说生活中的氯

冯大诚

氯是一种非金属元素，原子序数为17，气态氯单质俗称氯气，常温常压下为黄绿色气体，具有强烈的刺激性气味和毒性。84消毒液是很多家庭常备常用的一种含氯消毒液，另一种用得较多且作用原理与之相近的消毒用品是漂白粉。84消毒液起作用的物质是次氯酸钠，漂白粉起作用的物质是次氯酸钙，两者都含次氯酸根离子。

次氯酸钠和次氯酸钙都易溶解于水。在水里，次氯酸钠解离成钠离子（正离子）和次氯酸根离子（负离子）；次氯酸钙解离成钙离子和次氯酸根离子。次氯酸根是由一个氯原子和一个氧原子组成的负离子，它很不稳定，容易分解为氯离子和氧原子。

这种刚产生的氧原子与氧气分子的活泼程度相差很大。氧原子外层有六个电子，很容易“夺取”其他体系的两个电子或者与其他原子组成共价键，所以性质非常活泼。而氧气分子由两个氧原子组成，由于两个氧原子“手拉手”，以很牢固的共价键结合起来了，所以如果氧气分子要参与化学反应，往往先要花大力气把它们之间的共价键拆开。

也正因为氧原子与氧气分子的活泼程度差别很大，所以很多物质虽然能够在空气中稳定存在，但也很容易与氧原子发生反应。例如，绝大多数微生物能够在空气中稳定存活，但是组成这些微生物的分子很容易与氧原子发生反应，因而微生物也就很容易被氧原子杀死了。又如，很多染料在空气中是很稳定的，但是染料分子在与氧原子发生反应后，会把染料分子中呈现出各种颜色的基团给破坏掉。正因如此，次氯酸根在水中分解成的氧原子能够杀灭水里的微生物，达到“消毒”的目的；同时，分解成的氧原子也能够与衣服中的显色基团发生反应，“漂白”衣服。

84消毒液雖是家庭常用消毒用品，但如果使用不当，也会出安全问题。比如，人们常用84消毒液清洗马桶，发现效果不佳后，又倒入了洁厕剂。但洁厕剂里的盐酸会与84消毒液里的次氯酸钠发生反应，释放出大量氯气，不仅味道刺鼻，如通风不及时，还可能致人中毒。

氯气是一种有着强烈刺激性气味的毒气，第一次世界大战时，就曾被用作毒气弹。过去，液态氯曾被用作自来水的消毒剂，这是因为氯可以与水发生反应，产生次氯酸和盐酸。次氯酸分解出的氧原子能杀死水中的微生物，从而达到清洁的目的。现在，自来水消毒早已淘汰使用液态氯了，而是改用更安全的二氧化氯。

能够杀死微生物的物质，多少也对人体细胞有伤害，所以能够消毒的物质差不多都有毒。有一类重要的消毒方法，是夺取组成生物细胞的分子中的电子，从而杀死这些细胞。这种方法被称为氧化。次氯酸钙、次氯酸钠都是强氧化剂，它们的消毒机理就是氧化；氯气、二氧化氯、臭氧、双氧水、高锰酸钾等也是强氧化剂，其消毒机理也是氧化。所以，它们都对人体细胞有毒，使用时一定要注意使用方法和使用剂量。

除了含氯消毒液，另一类人们经常接触的含氯化合物就是食盐，其主要成分是氯化钠。氯化钠具有一定的杀菌、消毒、防腐作用，最常见的就是用盐来腌制鱼、肉、菜等。当然，氯化钠抑制细菌的机理不是氧化，而是渗透。

动植物的细胞膜或细胞壁都是半透膜，如果半透膜两边溶液的浓度不同，水分子就可以通过这些半透膜从浓度较低的溶液渗透到浓度较高的溶液中。买来的蔬菜如果放置时间长了，就会因失去水分而发蔫；但如果把它泡在水里，不一会儿，水就能够渗透到蔬菜的细胞中，菜叶就又会挺立起来，这就是渗透作用的效果。用食盐腌制食物，食物细胞中的水会渗透到浓度较高的食盐溶液中；同时，食物中那些微生物细胞中的水也由于渗透作用被抽提出来；失去了大量水分的微生物失去了分裂、繁殖甚至生存的能力；没有了微生物，食物也就不容易腐烂了。

几乎所有陆生高等动物都有辨别咸味的能力，而且也都需要盐。那么为什么陆生高等动物需要盐呢？这是因为盐中的钠离子和氯离子在动物体内起到了重要的作用。

一方面，生物细胞内外需要保持渗透压平衡。在细胞内，由于许多化学反应都需要钾离子的参与，所以钾离子的浓度比较高，而细胞外需要有较多的钠离子，这样才能获得钠钾离子平衡。如果钠钾离子不平衡，细胞外没有钠离子，水不断渗透到细胞中，就会把细胞“撑大”，甚至“撑破”。钠离子和钾离子都是正离子，带正电荷，为了电荷平衡，细胞内外都需要带负电荷的离子，细胞内的负离子有磷酸氢根等，细胞外的负离子则以氯离子最多。

另一方面，人体的体液需要酸碱度平衡。体液中的分子和离子对组成了酸碱平衡的缓冲液。在这种缓冲液中，分子有碳酸，正离子有氢离子，负离子有碳酸氢根、氯离子等。体液的酸碱度平衡主要靠肺呼出二氧化碳、肾脏排出多余的酸和碱、尿液排出多余的氯离子来控制。

氯离子也是胃酸的重要组成部分。胃酸中有大量的氢离子，氢离子带正电荷，必须有带负电荷的离子，胃液才能够呈现电中性，而胃液中带负电荷的离子就是氯离子。所以，胃酸实际上就是由氢离子和氯离子组成的盐酸。

动物体内氯离子的重要来源就是盐。亿万年来，陆生高等动物通过各种途径获取盐，比如人类就通过晒海盐和开盐矿轻松得到了食盐。食盐虽重要，多食却对人体有害。摄入过多食盐后，血液中钠离子和氯离子的浓度会增加，为了防止细胞中的水分被抽提，人们需要饮用更多的水来稀释血液中钠离子和氯离子的浓度，但人体血管的容积就这么大，液体的增加必定会引起血压的上升，进而使心血管系统出现各种问题。因此为了预防心血管疾病，大家不要过多摄入食盐。

氯化钠还是很多化合物中氯元素的重要来源，比如含氯杀虫剂。这其中最具代表性的就是六六六（化学名称六氯环己烷）和DDT（化学名称二氯二苯基三氯乙烷）。尤其是DDT，它对蚊子、苍蝇、跳蚤等的杀灭效果非常好，而且效果持久，一度在世界范围内被大量地使用，疟疾、霍乱等患者的数量也大幅减少。DDT的发明者，瑞士化学家穆勒还因此获得了诺贝尔生理学或医学奖。

但是，也正因为DDT的稳定、长效和不易分解，当它被大量使用后，土壤里、水体中积聚了大量残留物，造成了极大的环境污染，尤其对鸟类的生存造成了严重危害。20世纪七八十年代后，很多国家纷纷禁止使用DDT等含氯杀虫剂。不过，人们很难在短时间内找到DDT的完全替代者，毕竟DDT低廉而有效，尤其在热带地区，DDT被禁止使用后，蚊子变得十分猖獗，每年都有上亿人感染疟疾，死亡人数超百万。2002年，世界卫生组织宣布，可以有限度地、有控制地使用DDT，以预防和阻止疟疾等传染病的大规模蔓延。

从滥用到禁用，再到有控制地使用，这也是人类认识事物的一个过程。在一次次类似的经验和教训之中，人们仍然在不断地进步。