溴溴的魔法世界

王蕊，張來英，朱亞先

廈門大學化學化工學院，福建 廈門 361005

溴溴是一位擁有棕紅色卷發(fā)的小女孩，是鹵素家族的第三個孩子，在元素國排在第35位。

1 初到人間

溴溴剛來到人類世界，正對一些事物感到新鮮好奇時，便與一個人撞了個滿懷。那人一抬頭便指著溴溴驚呼一聲：

“好久不見，氯化碘！”原來是著名化學家李比希先生。

由于氯化碘小姐也有一頭紅棕色的美麗長發(fā)，與溴溴長得極為相像，李比希先生便將溴溴誤認成了氯化碘。溴溴沒能被認出來，有些失落地走開了。

走到下一個路口時，溴溴遇到了一位名叫安東尼·巴拉爾的哥哥。他一開始也以為是遇到了氯化碘小姐，但仔細一看，發(fā)現(xiàn)雖然二者長得相似，但性格卻大不相同，就給其起名為muride，在拉丁文中意為鹽水。因缺少安全感，溴溴常會使用一種可以散發(fā)刺激性臭味的魔法來保護自己，這種魔法產(chǎn)生的煙霧可以強烈地刺激眼睛和呼吸道。因此，當巴拉爾先生將自己發(fā)現(xiàn)溴溴這件事告訴全世界時，大家為溴溴改名為bromine，在葡萄牙語中意為臭的[1]。

由于溴單質(zhì)熔點為-7.2 °C，遇到空氣極易揮發(fā)，溴溴十分喜歡用深色和寒冷保護自己，通常以液體的形態(tài)住在棕色的瓶子里[2]，用玻璃塞當作自己的小被子。每當玻璃塞被輕輕打開，溴溴一見到空氣先生，就會立刻害羞地變成氣體逃跑。

溴溴有許多好朋友，如：乙醇、氯仿、二硫化碳、四氯化碳、濃鹽酸等溶液，溴單質(zhì)十分容易與她們互溶，打成一片。

來到人類世界的溴溴對一切都充滿了好奇，便開始了自己的旅行。溴溴到過地殼中的火成巖和沉積巖，石油廠區(qū)的礦井，無邊無際的大海……溴溴逛遍了世界，最后選擇在最喜愛的大海安家。地球上99%的溴元素都以Br-的形式存在于海水中[3,4]，溴也因此得名“海洋元素”。

結(jié)束旅行后，溴溴愛上了魔法。但魔法世界等級森嚴，每一級都需要經(jīng)受巨大考驗。她聽說世界上藏著一個巨大的試煉城堡，考驗?zāi)Х◣煾鞣矫娴膶嵙Γ挥型ㄟ^城堡的試煉，才能算是一個合格的魔法師。溴溴無比期待這場考驗，她查閱了許多資料后，就向著試煉城堡出發(fā)了。

城堡門前聚集著許多慕名而來的魔法師們，每個人都對考驗躍躍欲試。

城堡守衛(wèi)一遍又一遍地重復著城堡內(nèi)的試煉規(guī)則：城堡中每一層有著不同的守護者或者通關(guān)條件，只要應(yīng)用自己所掌握的魔法與守護者發(fā)生化學反應(yīng)生成相關(guān)產(chǎn)物，或解決守護者所提出的問題便可以成功通關(guān)，前往下一層試煉，直至沖破最頂層。

2 試煉城堡一——煉出自己

溴溴越過人群，推開了城堡的大門，里面空無一人！這時，空中飄來了一個聲音：

“你好，溴溴！歡迎來到人類世界！聽說你喜歡定居于大海，還被人們稱為海洋元素。可是，人類朋友如果去海邊，該如何找到你呢？”

溴溴思索片刻，回答道：“我也苦惱過這個問題。在與朋友們聊天時，我們想到了魔法學校的老師教過的方法，比如：水蒸氣蒸餾法、溶劑萃取法、離子交換樹脂法、空氣吹出法等。我的朋友們也用過很多種方法，但試來試去，都覺得空氣吹出法最好用，方法簡單并且效率還特別高！因此空氣吹出法也被用于工業(yè)生產(chǎn)。”

溴溴繼續(xù)說道：“如果你去海邊，想找我一起玩，那就按照以下魔法施展吧：

(1) 先借助氯氣哥哥的氧化魔法將大海中的溴離子變?yōu)橛坞x溴；

(2) 然后找空氣先生幫忙將溴單質(zhì)從鹵水中大力吹出；

(3) 用堿液吸收吹出的溴，并用歧化魔法使溴單質(zhì)再次變回溴離子；

(4) 向含溴化物的溶液中加硫酸溶液，并使用歸中魔法使溴又重新析出；

(5) 加入FeBr3，使用置換魔法，剩下的氯氣先生就可以離開啦。”

“整個流程看似復雜，其實應(yīng)用的魔法咒語卻十分簡單。”溴溴在一旁的黑板上寫下魔法方程式：

于是，溴溴順利地通過了第一關(guān)。

3 試煉城堡二——刁蠻的氫公子

溴溴進入第二層，迎面撞上了守護者——氫公子。氫公子看起來柔柔弱弱，是最輕的單質(zhì)。

溴溴恭敬地鞠了一躬：“請多多指教!”

“來吧，我的要求是讓整層樓充滿溴化氫氣體。”氫公子微微一笑，緩緩揮動魔杖變幻出一陣氫氣。

見此，溴溴也引出一陣溴氣，溴氣包圍著氫氣，緩緩生成了少量無色的溴化氫氣體。

突然，氫公子用魔杖放出一陣強烈的紫外光，直直照向剛剛生成的溴化氫氣體，生成的溴化氫竟然被分解了！

溴溴慌張起來，快速尋找其他可以與氫氣發(fā)生反應(yīng)的方法。她拿出了一根鉑制的魔杖作為反應(yīng)的催化劑，并將城堡二層的溫度升高到200-400 °C，氫氣與溴氣在高溫和鉑催化劑的作用下，再次生成了溴化氫氣體：

氫公子冷笑一聲，收回了氫氣，溴化氫的產(chǎn)生戛然而止：“哼哼，看你如何充滿整個樓層！”

溴溴突然想到了水老師上課時教她的紅磷還原魔法：溴溴隔空變出一些紅磷單質(zhì)，將紅磷加入到水中，然后向其中滴加溴水，于是，溴化氫又源源不斷生成了：

不一會兒，城堡的二層滿是無色、無味兒的溴化氫氣體。

“好險好險。”溴溴自言自語道。

氫公子十分溫柔地對溴溴說：“恭喜你成功通過我這一關(guān)！繼續(xù)往前走就能看到去城堡第三層的樓梯了，加油哦！”

溴溴揮揮手作別了氫公子。

4 試煉城堡三——自家姊妹

走向第三層，溴溴感受到了一股十分熟悉的氣息，門一打開，就看到氟姐姐和氯哥哥。溴溴暗自竊喜又十分忐忑：“第三關(guān)居然是面對自己的族人！可是，我以前完全沒學習過這類魔法呀！”

氯哥哥穿著最喜歡的黃綠色戰(zhàn)袍，引出一陣氯氣包圍住整個三樓，溴溴對如何打敗氯哥哥毫無頭緒，只好也變出一陣溴氣。溴氣沖向氯氣時，引起一陣陣波動，黃綠色竟然消失了，整個大廳變成了一片桔紅色！原來是生成了氯化溴氣體。

氯化溴妹妹對溴溴說：“謝謝你制造了我！我討厭細菌，我去學習消毒了！”說完，她便飄走了。

溴溴沉浸在獲勝的喜悅中，這時氟姐姐站了出來。

氟姐姐拿起魔杖變出一陣氟氣飄向溴溴。溴溴見狀，如法炮制，也連忙引出一陣溴氣，與氟氣環(huán)繞在一起。但是，過了一段時間，卻沒有任何魔法發(fā)生的跡象。

溴溴沒有放棄，開始施展魔法升高溫度，但兩種氣體仍是毫無反應(yīng)。持續(xù)升溫讓溴溴的體力有點不支，但是她咬著牙繼續(xù)堅持著。當溫度升高到130 °C，氟氣和溴氣緩緩消失，變成了三氟化溴與五氟化溴：

溴溴繼續(xù)用提純魔法，得到了純度達到98%以上的三氟化溴產(chǎn)品[5]。

氟姐姐告訴溴溴，三氟化溴是一種稻草色的液體，脾氣十分火爆，一點即炸；她與水姐姐總是彼此不對付，見面就打架，可以與水發(fā)生極度劇烈的反應(yīng)；她好像是天生的魔法師一般，見到易燃物質(zhì)，總會小施魔法，使易燃物質(zhì)立刻爆炸，而且遇到硼、碳、硅等其他同伴時，總會使用氟化魔法，將他們變?yōu)榉铩?/p>

溴溴通過了第三層試煉，告別哥哥、姐姐，堅定地向著城堡的第四層走去。

5 試煉城堡四——慈祥的奶奶

溴溴推開第四道大門，看到一位慈祥的奶奶正在廚房里忙著。奶奶告訴溴溴，她是一名科普作家，被選為城堡第四層的守護者。

“我正在寫一本關(guān)于氧的百科全書。眾所周知，氧對于人類來說十分重要。溴溴，你知不知道與氧反應(yīng)的魔法呢，告訴奶奶吧。”奶奶笑瞇瞇地說道。

溴溴說：“當然啦！先說說我的氧化物吧！我和氧公子最初彼此并不相識，而且溴氧化物也十分不穩(wěn)定，極易發(fā)生自分解。”

“但我和氧公子的魔法結(jié)合可以產(chǎn)生新的魔法物質(zhì)——一氧化二溴。她每次出現(xiàn)，必然會先使用低溫魔法，比如喜歡對碘妹妹使用的魔法咒語，使其變成五氧化二碘。”

奶奶問：“溴溴有含氧酸的親戚嗎？”

溴溴迫不及待地告訴奶奶：“當然！我的含氧酸親戚有四姐妹，分別是次溴酸(HBrO)、亞溴酸(HBrO2)、溴酸(HBrO3)和高溴酸(HBrO4)。她們四姐妹都是很厲害的氧化魔法師。”

溴溴告訴奶奶，因為她們極強的氧化魔法，次溴酸常常被人們用作氧化劑、消毒劑和漂白劑，在人類世界十分常見。

“性格最鮮明的就是高溴酸小姐了，她是四姐妹中的老大，脾氣也是四姐妹中最火爆的，有強烈的腐蝕性，大家請來了一直隱居江湖的氙姐姐的化合物才把她的鹽找出來。

溴溴在奶奶的書上寫下魔法方程式：

“下一步只要加酸就可以讓她現(xiàn)身了！不過，她又很羞澀，不太愿意出來見大家。她會的魔法咒語特別多，可以與金屬氧化物、強堿、弱堿反應(yīng)，還可以將低價金屬氧化物氧化到最高價。”

溴溴像講述生活中的趣事一樣，向奶奶一件一件細數(shù)過來。奶奶也很喜歡聽這一切，笑瞇瞇地看著溴溴。

當溴溴講完，奶奶彎下腰輕輕地擁抱著溴溴，帶她走向下一關(guān)的入口：“你過關(guān)了！”

溴溴不舍地跟奶奶揮了揮手，向下一關(guān)走去。

6 試煉城堡五——化學新秀

經(jīng)過前四關(guān)的歷練，溴溴從容地推開城堡第五層的大門，里面與第四層溫馨的氛圍完全不同，到處擺滿了實驗儀器，錐形瓶、燒瓶、漏斗隨處可見。

一個身穿實驗服、帶著護目鏡的學生模樣的人正輕輕晃動著手中的試管：“是溴溴呀，快來這邊坐，看我這次試驗?zāi)懿荒艹晒Α！?/p>

“我是小化，正在合成有機溴化物，你了解這個領(lǐng)域嗎？”

關(guān)于有機溴化物，溴溴知道的簡直太多了。與溴溴最親近的溴甲烷哥哥便是一個十分安靜、不喜張揚的紳士，他管理的溴甲烷(CH3Br)是人類世界最普遍的有機溴化物，無色無味，不易燃燒。四面體是溴甲烷哥哥心中最完美的樣子，當然他也是四面體形狀嘍。

“有機溴化物可以有很多種合成方式，他們可以來源于溴單質(zhì)本身，或溴化氫，還可以來源于溴化物鹽。”

小化一邊聽，一邊極速用筆記錄著溴溴所說的一切，生怕漏掉半點內(nèi)容，影響到他后續(xù)實驗的進行。

溴溴繼續(xù)說：“和烯烴組織成員之間的魔法咒語也是我很擅長的部分，當我把溴單質(zhì)與烯烴放在一起時，便會快速觸發(fā)合成魔法，得到二溴化物。但與芳香組織成員之間的魔法咒語卻有很大的難度，常常還要溴化鋁或溴化鐵作為催化劑引導溴，才能進行魔法反應(yīng)。”

聽到這里，小化激動地說道：“我懂了！我懂了！我知道這個實驗該如何進行下去了！”

小化熟練地搭好實驗裝置，往三頸瓶內(nèi)加入無水苯和鐵屑后，從滴液漏斗中慢慢滴入溴，同時開啟攪拌器，可觀察到有氣體產(chǎn)生。

小化有點耐不住性子，拿出酒精燈，準備給三頸瓶加熱以加速反應(yīng)。

溴溴見狀連忙阻止：“不可以！太熱會使溴全部揮發(fā)跑掉的！用水浴加熱吧。”

溶液開始微微沸騰，氣霧通過冷凝管跑到吸收裝置里。

一段時間后，不再有氣體產(chǎn)生，小化向三頸瓶內(nèi)加入水，振搖后抽濾除去鐵屑，又進行洗滌、靜置分層、蒸餾、干燥、過濾、分餾……

溴溴看小化沉浸在實驗的樂趣中，靜靜地觀察著。

“耶，這個無色油狀液體就是溴苯啦！”小化指著裝有分餾液的燒杯高興地說道。

“溴苯的魔法可不少，在染料、有機合成、農(nóng)藥、醫(yī)藥、精細化工等領(lǐng)域都有他的身影呢。”溴溴也跟著高興起來。

小化頭也不回地將通關(guān)鑰匙扔給溴溴，嘴里念叨著：“再見，溴溴，我就不送你了哈！”

看著這位“化學新秀”，溴溴覺得多虧了有這樣的一群人，魔法世界和人類世界之間交流才可以如此暢通無阻。

7 神奇的用途

下一關(guān)的考核內(nèi)容是什么呢？走過長長的樓梯，溴溴心里一直在猜測中。她拿著小化給的鑰匙，打開了最后一扇大門。

城堡的主人正拿著一份魔法師認證證書站在那兒：“恭喜你！”

這一切對溴溴來說太過驚喜，她許久沒能回過神來。

城堡主人將合格魔法師胸章給溴溴輕輕戴上：“魔法世界所有物質(zhì)的存在都是有意義和用途的，每一個元素、每一種物質(zhì)，都對人類世界的發(fā)展有著不可替代的作用。這是作為一名合格的魔法師必須面對的問題。”

溴溴明白了，成為一個合格的魔法師只是起點，今后的路還很長。她開始尋找適合自己的工作，給人類帶來更多的便利。

溴溴首先想到打敗氫公子生成的溴化氫，找到科學家進行研究開發(fā)，把她用在合成鎮(zhèn)靜劑和麻醉劑等醫(yī)藥用品中，同時在石油工業(yè)用作烷基化催化劑，合成染料與香料等。

當遇到許多害蟲時，溴溴便請來溴甲烷。溴甲烷對任何蟲子都零容忍，自然而然擔任起為人類清除害蟲的重大任務(wù)。

遇到火災(zāi)，溴溴便將四溴雙酚與十溴二苯醚這對“阻燃CP”介紹給人類來阻止大火的發(fā)生。其中四溴雙酚的本事可不得了，對印刷電路的阻燃魔法最是厲害。

受邀到皇室家族，溴溴則推薦泰瑞安紫給朋友們。泰瑞安紫憑借著自己美麗的外表和繁瑣的制作工藝與皇室成員一拍即合，不僅成為精英專屬的顏色，身價也一躍登頂。

為了幫助痛苦的失眠者，溴溴連線鉀姐姐，制備溴化鉀，用于治療神經(jīng)衰弱、神經(jīng)性失眠等；溴溴同時攜手溴替唑侖先生，經(jīng)過歷練，溴替唑侖先生現(xiàn)在已成為治療焦慮、驚厥、具有催眠作用的鎮(zhèn)靜類藥物專家。

當溴溴拍到了好看的照片，便把膠片寄給溴化銀姐姐幫忙顯色。

看到氯先生工作繁忙，溴溴就主動分擔氯哥哥在冷卻塔中的工作，真菌、細菌都會被她處理得無影無蹤。

溴溴還將自己在試煉城堡遇到的新朋友——氯化溴介紹給工業(yè)園區(qū)。氯化溴妹妹對一切細菌深惡痛絕，用作工業(yè)消毒劑再合適不過。

當人們對溶液酸堿性分辨一籌莫展時，溴溴拉來她的好朋友——溴百里酚藍，縱身一躍，輕輕松松地將溶液的酸堿度區(qū)分開來……

從溴溴第一次來到人類世界，到她成為一個合格的魔法師，再到她盡自己的全力為人類的生活、生產(chǎn)帶去無限的便利，人們見證著她一點一滴的成長。大家發(fā)自內(nèi)心地喜愛著這個善良又可愛的小女孩，并堅信，她還會不斷強大，向人們展現(xiàn)更多自己的魅力。