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鎢絲舅舅(PE0311)──少年奧立佛.薩克斯的化學愛戀
Uncle Tungsten

類別: 自然‧科普‧數理>物理化學
叢書系列:People
作者:奧立佛.薩克斯
       Oliver Sacks
譯者:廖月娟
出版社:時報文化
出版日期:2003年10月02日
定價:360 元
售價:284 元(約79折)
開本:25開/平裝/352頁
ISBN:9571339830

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罐頭巷鎢絲舅舅射線地獄的氣味



  地獄的氣味

地獄的氣味

看我實驗室一下子砰砰作響,一下子冒出火花,還傳出陣陣怪異的氣味,已是醫學生的大衛和馬可不免好奇前來瞧瞧究竟。有時,他們也來跟我一起做實驗。雖然他們各比我大上九歲和十歲,我們卻合作無間、其樂融融。有一次我把氫、氧相混,結果轟隆一聲巨響,升起一道無形的火焰,把馬可的眉毛燒得精光。然而馬可不以為意,還是常常和大衛來給我的實驗出點子。
我們把過氯酸鉀加上糖的混合物放在後院台階上,用鐵槌猛敲。砰一聲爆炸了,我們心滿意足。三碘化氮就更神奇了。把濃縮的氨加入碘中,就可用濾紙把三碘化氮留在上面,再用乙醚來乾燥。三碘化氮有著「一觸即發」式的敏感,只要用一根棒子(一根長長的棒子,甚至一根羽毛),就會引發威力強大的爆炸。
我們也會一起用重鉻酸銨玩「火山」爆發。我們把重鉻酸銨的橙紅色結晶做成金字塔,一點燃火舌就開始竄出,之後燒成火紅,火花隨即往各方向噴灑出來,還不斷冒出,正像一座小小的火山。燃燒殆盡之時,原來整齊、密實的結晶金字塔不見了,取而代之的是一大堆蓬蓬鬆鬆、深綠色的氧化鉻。
大衛建議做另一個實驗,也就是把看起來油油的濃縮硫酸倒在一點糖的上面。糖立刻變成黑色。這一小團熱燙燙的、還冒著煙.接著愈變愈大,燒杯中於是升起一座巨大的炭柱,甚至超過邊緣。我看得目瞪口呆。大衛警告我說:「小心喔,如果被硫酸潑到了,你也會變成一根黑黑的炭柱。」接著,他告訴我有人在東倫敦被潑硫酸的恐怖事件(或許是他捏造的也說不定)。他說,他曾在醫院看到那些受害者,整張臉都被燒掉了。(我不知道該不該相信他的話。小時候,他也曾警告我這樣的事:在大會堂,頭覆蓋著長方形大披巾的牧師為我們禱告時,會發散神光,如果我直視他們,我的眼珠子將在眼眶裡熔化,像煎蛋從雙頰上滾下。)

我花了很多時間在實驗裡玩弄五顏六色的化學材料。有些顏色在我看來頗為神秘,特別是深藍色。小時候,我最愛看爸爸藥房裡的鹼性酒石酸銅試液菲林氏試液(Fehling’s solution),那亮麗的藍,正像我愛看焰火中的藍心一樣。我發現有些鈷化合物、銅氨化合物或複雜的鐵化合物普魯士藍(亞鐵氰化鐵)都藍得很深、很深。
在所有的藍當中,最神秘,也最美的莫過於把鹼金屬溶解在液態氨中(大偉舅就做給我看過)。金屬可以溶解這個事實起初教我大感驚奇,不過的確所有的鹼金屬都可溶解在液態氨中(以銫而言,居然可以溶解在約當自身重量三分之一的氨中。)溶液濃度大到某一個程度會突然產生變化,藍色溶液之上會出現一層有紅銅色澤的液體--這時溶液會導電,正像水銀這種液態金屬。不管在液態氨中放入什麼鹼金屬,你可用鈉、鉀、鈣或鋇,液態氨看來都一樣湛藍,顯示其中必有某種共通性,某種物質、某種結構就在那兒。那顏色就像我在地質博物館看到的藍銅石--天空之藍。
很多所謂的過渡元素[2]的化合物也會出現這種元素特有的色彩:大多數的鈷鹽和錳鹽都是粉紅色的;很多銅鹽則是深藍或藍綠色;鐵鹽則是淺綠或鎳鹽則是深綠。同樣地,只要一丁點兒過渡元素,寶石就會呈現特別的顏色。從化學結構來看,寶石只是剛玉,一種無色的氧化鋁,但這種氧化物可以吸收光譜中的每一種顏色,只要有一點鉻取代了一些鋁,就會紅豔得燦爛奪目,只消有一點兒鈦就會出現深藍,若是二價鐵化合物則會變成綠色,三價鐵化合物則呈黃色。加上一點釩,剛玉就會像亞歷山大變石(alexandrite),色彩在紅綠之間變來變去--在燈泡的白熾光下是紅色的,日光下則是綠色的。就某些元素而言,只要原子有一點小小的改變,就會產生特有的顏色。沒有一個化學家像大自然那麼厲害,只要把幾個原子或離子動點手腳,就能使剛石發散出各式各樣的色澤。
可以用來「著色」的過渡元素不多,如鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅。我所知道的就是這麼些個。我不得不注意到,這些元素的原子量都很相近。這代表什麼?是個巧合嗎?當時,我並不知道。我知道這些元素可以有兩種或更多種化合價,不像其他許許多多的元素,只有一種化合價。以鈉為例,只能一個鈉原子和一個氯原子結合,但鐵和氯的結合就可能有兩種:一個原子的鐵可以和兩個原子的氯結合,變成氯化亞鐵(FeCl2),或者與三個氯原子結合,成為氯化鐵(FeCl3)。這兩種氯化物有很多差異,顏色也不同。
釩可能有四種化合價或氧化態,很容易變來變化,因此是做實驗的理想元素。將釩還原最簡單的辦法就是把試管裝滿(五價的)釩酸銨溶液,然後加入小小塊的鋅汞合金。合金立刻會起反應,溶液於是由黃變成寶藍(四價釩的顏色)。你可以在這時取出合金,或者擺著讓這合金繼續反應,直到溶液變成綠色,也就是三價釩的顏色。如果你再等下去,綠色就會漸漸消失,出現美麗的淡紫色,也就是二價釩的顏色。這實驗倒過來做更加好看:特別是一層豔紫的過錳酸鉀疊在優雅的淡紫色之上,經過幾個小時的氧化之後,就會顯現出好幾層的顏色:最下面是淺紫的二價釩、再上去是綠色的三價釩,然後是寶藍的四價釩,再來是黃色的五價釩(最上一層則是棕色的過錳酸鹽,由於與二氧化錳混合,因此現在成了棕色。)
這些顏色實驗讓我確信,很多元素的原子特性與其化合物(或礦物)的顏色息息相關。兩者的關係儘管隱晦,然而應該是很親密的,我們可從顏色瞧出端倪。例如碳酸錳、硝酸錳或硫酸錳,一樣是粉紅色,那是二價錳離子的色彩印記(相形之下,七價錳則是豔紫色。)做到這裡,我依稀覺得這些金屬離子的顏色和其氧化態有關(這只是模模糊糊的感覺,那時的我恐怕難以想出什麼精準的理論)。過渡元素究竟為何?為什麼會有這番多彩多姿的表現?這種物質及其原子莫非可以「調諧」[2]?