黑心商人喜欢加的元素 原是科学家们“争”出来的

近日，广东大禹、江西、深圳、东莞等地的黑心商人在黄中加入硼砂、猪肉和猪骨、米粉等食品牟利。根据国家食品卫生法规的规定，“向生产、销售的食品中添加有毒有害的非食品原料，构成生产、销售有毒有害食品”，并受到相应的法律制裁。

根据专家的说法，硼砂毒性很大，是许多国家禁止使用的食品添加剂。人体摄入过多会导致中毒。

广东东莞一家猪肉摊的老板在猪肉里放了硼砂，当场被抓。(东莞阳光网络)

硼砂中毒的科学原理是什么？除了人类中毒，它还有什么其他用途？作为硼砂的主要组成元素，硼的特性是什么？科学家是如何发现它的？……

这些答案的来源是200多年前的第一份化学元素清单。

法国皇帝的重力支持

1789年，法国化学家拉瓦锡在制作第一块张手表时，发现金属之间有一种特殊的元素。他认为这种元素可能是“助熔剂酸”的组成元素之一，主要以矿物质的形式存在。虽然他没有把这种元素分开，但他在表中的第二类元素(简单的非金属材料系列)中留了一个位置。

拉瓦锡图像(网络图)

1807年，英国科学家大卫分离出钾和钠元素的消息传到法国，引起巨大反响。一向重视科学的法国皇帝拿破仑希望他的国家在化学元素的研究方面能赶上英国。结果，他找到了研究化学元素多年的美国国家科学院院士(注2)，希望后者一方面能提高金属钾和钠的生产率，另一方面努力从金属钾和钠中提取更多未知元素。Cover-Lussac阅读了拉瓦锡的著作，知道钾可以减少未知元素“助熔剂酸”。当拿破仑提出需要一种强大的伏打电池来电解钾时，他毫不犹豫地同意了。

然而，由于当时有限的技术条件，尽管消耗了大量的资金和劳动力，但是用伏打电池组电解获得的钾非常少，并且不能进行“助熔剂酸”的电解。

封面-卢萨克肖像(网络地图)

实验创新的第一名

鉴于电解效果不佳，盖-吕萨克改变了生产方式，开发了一种生产钾的新方法——热还原法，提高了钾的收率。在获得足够的金属钾后，他开始减少“助熔剂酸”。

盖-吕萨克将金属钾与无水“助熔剂酸”混合，并把它放入一个红色的铜管中。玻璃管与铜管相连。玻璃管的另一端插入装有水银的烧瓶中。然后他加热紫铜管，当加入到150℃时，紫铜管中的混合物迅速燃烧。铜管冷却后，取出里面的灰绿色固体，用热水反复洗涤，得到棕灰色粉末。

进一步的实验发现，粉末在氧气中燃烧时会转化为无水的“助熔剂酸”。“这种粉末应该是拉瓦锡元素清单内外的一种特殊非金属元素，”盖伊-吕萨克自言自语道。"这种粉末形成的化合物是古代炼金术士用来焊接金属的焊剂."

类似于硼提取的实验过程。(网络图)

盖·吕萨克查了查字典，得知阿拉伯语中“flux”的意思是“硼”，所以他把这种棕灰色的粉末命名为“bre”，把元素符号命名为“B”。几年后，当清朝科学家引进西方科学经典时，他们把这种元素翻译成“硼”。

1808年6月21日，盖伊·卢萨克在巴黎高级技术学校宣读了一篇关于元素硼制备的论文。指出“熔剂”的主要元素是硼。他实验中使用的无水“助熔剂酸”是硼酸。

读完盖-吕萨克的论文后，拿破仑非常高兴，并立即提出为他提供越来越有利的实验条件。

在英国，英雄所见略同

两朵花盛开，一朵一朵。当盖·吕萨克竭尽全力生产元素硼时，大卫也日夜致力于硼酸的研究。因为从英国皇家学会的同事口中，法国皇帝拿破仑已经给盖-吕萨克提供了一个大功率伏打电池组，准备用它来电解硼酸。由此可以推断，元素硼的制备已经成为国与国之间科学实力的竞争！

"我发现了金属钾，在从钾中制造新元素方面我不能落后."作为当时非常著名的科学家，大卫已经成功地提取了钾、钠、钙等金属。并且确定获得元素硼。

大卫的钾电解实验装置。(绘图，来自网络)

然而，他还是晚了一步。像盖·卢斯萨克一样，大卫也经历了硼酸的电解和热还原分解。最终，他比盖伊·卢萨克晚了几天从硼酸中提取元素硼。在提到阿拉伯语单词“flux”时，他将金属之间的元素命名为“Boradum”，元素的符号为“b”。

1808年6月30日，大卫在皇家科学院宣读了他关于元素硼的制备和命名的论文。

10天之内，来自不同国家的两个科学巨人相继使用类似的方法提取硼，这在元素发现史上的确是一个好故事。

有许多关于净化研究的好故事。

事实上，盖·吕萨克和大卫在论文中提到的元素硼是含硼杂质。几代科学家一直在努力提纯元素硼。1892年，法国化学家亨利·莫瓦桑用金属镁还原三氧化二硼，生产出纯度为99%的元素硼。这些数据持续了100多年。后来的科学技术表明，提取99.9%的高纯度硼是非常困难和昂贵的。

三氧化二硼在工业上被称为硼酐。(网络图)

在提纯元素硼时，科学家们没有停止对硼及其化合物的研究。一些人也因此获得了国际奖项。1976年，美国无机化学家李普斯科姆因“硼烷的研究澄清了化学键问题”而获得诺贝尔化学奖。五年后，他的老师r·霍夫曼因提出“一种解释化学反应过程以研究含硼化合物的科学方法”而获得了当年的诺贝尔化学奖

用途和内容广泛的大国

硼及其化合物的使用一直在不断发展。目前，硼有300多种用途，主要用于农业化肥、陶瓷工业和洗涤剂。

元素硼(网络图)

当然，硼及其化合物对人类也是有害的。近年来，科学研究表明，无色透明晶体或白色粉末中的硼砂作为制备含硼化合物的基本原料，会给人体带来危害。最初，硼砂与胃酸反应生成硼酸。积累的硼酸能阻止消化道中的酶，从而引起消化不良和食欲不振，促进脂肪分解和减肥。硼砂引起的急性中毒症状主要包括腹泻、呕吐、昏迷等。被医学界称为硼酸病。这就是硼砂在许多国家被列为禁用食品添加剂的真正原因。

值得一提的是，广泛使用的硼在地壳中并不丰富，仅占地壳的十万分之一。它在自然界中主要以含氧化合物的形式存在。

硼砂和硼酸。(网络图，拆分)

中国的硼含量很高，*的盐湖富含硼砂，可用于焊接金属。在古代，这些硼砂被运到遥远的阿拉伯和其他国家。然而，目前硼及其复合产品不能满足我国的建设需求。例如，2007年，中国进口了65万吨硼矿产品，是中国同类矿产品产量的1.5倍以上。从这个角度来看，如何有效地开发和利用硼，这是英国和法国科学家“争论”的问题，将成为科学界长期关注的重要课题。