到處都有的元素
到處都有的元素——碘
大家都很熟悉碘這種東西,我們手指頭受了傷,就抹上一些碘酒,以前是用混合著牛奶的紅褐色的碘滴。碘是大家都知道的藥劑,可是碘究竟是什么,它在自然界里的命運(yùn)如何,對(duì)于這些問(wèn)題,我們所了解的是多么貧乏啊!
加碘鹽的使用日益普通
很難找出另外一種元素有比碘更令人捉摸不透、更充滿矛盾的了。我們對(duì)于它知道得很少,對(duì)于它旅行史上最主要的環(huán)節(jié)又是那樣不明白,直到現(xiàn)在我們還弄不清為什么用碘可以療傷,以及地球上的碘是從哪里來(lái)的。
碘是固體,它生成具有真正金屬光澤的灰色晶體。它像是金屬,閃著紫色的光,但是如果我們把金屬似的碘的晶體放在玻璃瓶里,那么很快就可以看出瓶的上部有紫色的蒸氣:碘不經(jīng)過(guò)液態(tài),很容易升華。
這就是你們親眼看得到的第一個(gè)矛盾,緊接著還有第二個(gè)矛盾呢。碘的蒸氣是暗紫色的,可是碘本身卻是金屬形狀的灰色晶體。而碘的鹽類一般又是無(wú)色的,看著跟普通的食鹽沒(méi)什么兩樣;只有少數(shù)幾種碘的鹽類稍帶黃色。
碘還有另外一個(gè)謎。他是特別稀有的元素:據(jù)前蘇聯(lián)地球化學(xué)家估計(jì),碘在地殼里的含量?jī)H占地殼質(zhì)量的1/107~2/107,可是地球上沒(méi)有一處缺少它。我們甚至還可以莊嚴(yán)地說(shuō):如果用最精密的方法來(lái)分析的話,那么我們周圍的世界里,決沒(méi)有哪一個(gè)地方最后不發(fā)現(xiàn)碘的。
一切東西都含碘:不論堅(jiān)硬的土塊和巖石,還是最純凈的透明的水晶或是冰洲石,都含有相當(dāng)多的碘原子;海水里含有大量的碘,土壤和流水里含的比較多,動(dòng)植物和人體里含的更多。我們從空氣里吸取碘,空氣有飽和著碘的蒸氣的;人們又通過(guò)飲食把碘攝進(jìn)身體里。生物沒(méi)有碘就不能生存。于是問(wèn)題也就很清楚了:為什么到處都有碘,這么大量的碘是從何處來(lái)的,它最初的來(lái)源是什么,這種稀有的元素是從地下多深的地方跑出來(lái)和我們接觸的呢?
可惜的是連最精密的分析和觀察都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)它的神秘的來(lái)源,因?yàn)椴徽撛诨鸪蓭r的深處,還是在流動(dòng)著的熔化的巖漿里,我們都沒(méi)有見(jiàn)到過(guò)一種碘的礦物。地球化學(xué)家這樣講述地球上碘的來(lái)源:還在地質(zhì)史前的時(shí)代,當(dāng)?shù)厍騽偘弦粚訄?jiān)硬外殼的時(shí)候,各種揮發(fā)性物質(zhì)的蒸氣形成濃密的云層,包圍著當(dāng)時(shí)熾熱的地球。這時(shí)候碘就和氯一同從地下深處熔化的巖漿里分離出來(lái),而從熱的水蒸氣凝結(jié)下來(lái)的水流就把這些碘和氯抓了過(guò)去,最初的海洋就是這樣從地球的大氣里得到碘并把它儲(chǔ)存起來(lái)的。
碘的來(lái)源究竟是不是這樣,現(xiàn)在我們還不敢確定,而且連碘在地球表面上的分布情況還完全是一個(gè)謎。碘在北極地區(qū)和高山上比較少,在低洼的地方和靠近海岸的巖石里比較多,在沙漠地方還要多些,如果在南非洲的大沙漠和南美洲的亞他喀馬沙漠所產(chǎn)的各種鹽里,我們就能發(fā)現(xiàn)含碘的真正礦物。
碘還能溶解在空氣里:根據(jù)精密的測(cè)試,知道碘在空氣里的分布是有嚴(yán)格的規(guī)律的:它的含量是隨著高度而變的。碘在莫斯科、嘉桑的高度上,比在帕米爾和阿爾泰4000米以上的高山上不知要多出好多倍。
同時(shí),我們不僅知道地球上有碘,在那從浩瀚的宇宙空間落到地球上來(lái)的隕石里也發(fā)現(xiàn)了它。科學(xué)家早就運(yùn)用新的方法來(lái)研究太陽(yáng)和星體的大氣里的碘,可是目前還沒(méi)有成功。
海水里碘的含量很高:每1升海水含碘2毫克,這已經(jīng)是相當(dāng)可觀的了。海水在靠岸的地方,在三角港里,在靠海的湖泊里漸漸濃縮起來(lái),于是就在那里沉積下鹽,鋪在平坦的岸上像一塊白色的毯子。黑海沿岸克里木地方和在中亞細(xì)亞的許多湖泊里,都有這樣堆積起來(lái)的鹽,都已經(jīng)經(jīng)過(guò)前蘇聯(lián)科學(xué)家詳細(xì)的研究。然而那些鹽里沒(méi)有碘,碘不知道跑到哪里去了。不錯(cuò),是有那么一部分碘還留在湖底里,留在淤泥里,可是大部分都已經(jīng)揮發(fā)跑到空氣里去,只有一小部分保留在殘余的鹽水里面。只要是聚集著鉀鹽和溴鹽的地方,幾乎是找不到碘鹽的。
但是有時(shí)候在鹽湖和海的沿岸生長(zhǎng)著許多植物,密密麻麻地長(zhǎng)滿了各種水藻,這些藻類覆蓋在沿岸的石頭上。由于某些還不甚清楚的生物化學(xué)的作用,這些水藻體里卻聚集著碘:每一噸水藻里含的這種奇異的元素碘有幾千克。在有一些海綿體里,碘的含量更多,達(dá)到8%~10%。
在地質(zhì)史上這個(gè)元素的命運(yùn)既然是那么多種多樣,所以要替這個(gè)自然界里永遠(yuǎn)行蹤飄泊的原子畫(huà)出一幅完整而連續(xù)的生活圖和流浪圖,確實(shí)非易事。
而碘一旦掌握在人的手里,又產(chǎn)生了一個(gè)新的謎:我們用碘治傷、止血、殺菌、防止傷口感染,可是碘卻又有劇毒,碘的蒸氣刺激粘膜。過(guò)多的碘滴或碘的晶體,都會(huì)把人毒死。然而最有趣的是,如果缺少碘,對(duì)于人的健康更加有害。人體,也可能有許多動(dòng)物,都一定要含有一定量的碘。我們知道,在缺乏碘的某些地方,人們會(huì)生一種特別的病,叫做甲狀腺腫。高山地區(qū)的居民?;歼@種病。我們又知道,高加索中部和帕米爾一帶高山的有些村落,這種病也流行得很普遍。這種病在阿爾卑斯山地也很流行。
近來(lái)美國(guó)科學(xué)家知道美國(guó)有些地區(qū)也在流行著甲狀腺腫。如果畫(huà)一張甲狀腺腫流行地區(qū)的分布圖,再畫(huà)一張水里面含碘的百分率圖,那么這兩張圖是彼此相符合。
人體對(duì)碘非常敏感,空氣里和水里一旦缺少碘,馬上就會(huì)影響到人的健康。甲狀腺腫的治法是食用碘鹽。
碘參與工業(yè)的活動(dòng)也很有趣。碘在工業(yè)上的用途已經(jīng)很普遍,越來(lái)越多了。一方面,發(fā)現(xiàn)了碘和有機(jī)物的化合物,這種化合物可以形成不讓X射線透過(guò)的盔甲,把這種化合物注射到人體組織里,就能把組織內(nèi)部非常清晰地照下像來(lái)。
我們知道,近年來(lái)還把碘用在另外一些方面。賽璐珞里加了碘,就會(huì)有特別的價(jià)值,這里所用的是一種特殊的碘鹽,是針狀的細(xì)小晶體。賽璐珞里摻進(jìn)了這種晶體,就會(huì)阻擋光波從各方面透過(guò)。這樣就生成所謂偏振光。前蘇聯(lián)造了一些特別的、非常貴重的偏振光顯微鏡,而現(xiàn)在由于出現(xiàn)了這種新的起偏振片,已經(jīng)造出了質(zhì)量上乘的放大鏡,完全可以代替顯微鏡用。這種放大鏡在野外勘察的時(shí)候很有用。把兩三片起偏振片配好來(lái)看東西,能把各種東西的顏色看得非常清楚;我曾經(jīng)這樣來(lái)看過(guò)太陽(yáng)光照著的裝飾用的壁毯或者電影的銀幕,把兩片起偏振片一轉(zhuǎn)動(dòng),真是漂亮極了,太陽(yáng)光譜的全部顏色都很快地在變化。如果把起偏振片裝在汽車的玻璃窗上,你在夜里照明的大街上行駛,就不會(huì)被對(duì)面開(kāi)來(lái)的汽車燈光迷住眼睛,因?yàn)楦糁鹌衿床怀龉獠蕣Z目的燈光,而只看見(jiàn)一輛汽車的前面有兩個(gè)閃光的小點(diǎn)罷了。
飛機(jī)飛在漆黑的城市上空,用降落傘投下含鎂的照明彈,靠著照明彈的光,就能從飛機(jī)上用起偏振片來(lái)看清楚地面上的所有景物。
你們看,這個(gè)元素的用途是多么形式多樣,而且多么廣泛,關(guān)于它的命運(yùn)、旅行路線,又有多么令人困惑不解問(wèn)題和矛盾。還需要深入研究,才能弄清楚它的全部本質(zhì),才能了解這個(gè)在我們周圍世界里隨處可見(jiàn)、無(wú)孔不入的元素的本性。
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