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假如你洗澡时,元素周期表里的元素挨个飞来会怎样?(一)

本帖由 漂亮的石头2020-03-05 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

    漂亮的石头 版主 管理成员

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    [​IMG] 老伏 阅读原文

    这可真是一个脑洞大开的问题……我喜欢。

    不请自来。

    最开始的时候是氢和氦,它们常温常压下都是气体形式,依照题意只有 5g,对人的影响微乎其微,你甚至都不会察觉到它们的存在。

    接下来是碱金属 Li,它质软、呈银白色(除去氧化膜),密度只有 0.534g/cm3,显然它会漂浮在你的澡盆中。虽然是碱金属,但是它只能和水发生缓慢的反应,并且生成的氢氧化锂溶解度很差,所以最终有很大的可能是你的澡盆中漂浮着一坨灰黑色的物质,并且不再反应。当然,在短暂的反应时间里会稍有放热,不过只要你不去作死用手抓起 Li,那么问题应该不大。

    【原理补充:Li 和同族元素相比,原子半径和离子半径都较小,离子的静电场引力较大,导致形成离子化合物时离子键库仑力更强,因此氢氧化锂不易溶解;

    对比:相对离子半径:Li(0.92) Na(1.24) K(1.55)

    [​IMG]

    Li 在空气中燃烧,不是很剧烈。

    吐槽一句,感觉烧完之后像一颗菜花……】

    第四号元素皮(划掉)Be,虽然具有剧毒,但是它表面易形成保护膜,使其不与水作用。和 Li 相似,但为具有金属光泽的钢灰色,且较硬。只要你不作死把它吃掉,你就应该还能活着。

    第五号元素 B 更加稳定,在加热条件下都不跟盐酸反应,更别提热水了。它的密度达到了 2.34,所以会沉下去。

    再下来是 C,如果飞来的是金刚石,那么你将会拥有一笔可观的财富;如果是石墨那就一文不值。

    N 和 O 进来的时候没有什么影响,它们都是空气的主要组成成分。

    至此为止,你仍然很愉快地在洗澡,只不过浴缸里多了几块奇怪的块状物质,它们并没有什么影响。

    但是第 9 号元素 F 会以 F2 的形式进入,它是一种淡黄色、有剧毒的气体,并且 F 是非金属性最强的元素,可以氧化水,生成氟化氢和氧气。化学家们以数条生命的代价才最终发现了氟元素的奥秘。5g 的氟单质已经可以引起你急性中毒,迅速死亡。不过先别担心,在到达你面前之前,它会受到空气中水蒸气的阻拦,发生反应,所以你应该会感到头晕乏力,或许还会有恶心的症状,并且闻到空气中的酸味(氟化氢),但还能活下来。顺带一提,如果 F2 与最初的 H2 相遇,则会迅速爆炸性反应,你可能会被吓一大跳。如果空间较小,还会有听力受损的风险。(5g F2 的体积约为 3.22L,室温)。

    Ne 是惰性气体(稀有气体),在这个时候没什么卵用,可以充个数。

    然后……Na 飞入了你的浴缸并开始剧烈地燃烧、放热,产生的 NaOH 会吸收中和之前空气中生成的 HF,但是在这之前会使你的身体有灼烧感,不过这个时候你都已经神志不清了,可能也顾不上这些。为了接下来能更流畅地描述,我们先给你充一枚复活币,让你恢复活蹦乱跳的生理状态。

    Mg 和 Al 几乎不和水反应,Mg 会和热水反应,但速率极慢,且氢氧化镁会阻止反应(参见 Li),因为 Mg 与 Li 在周期表中刚好是对角线关系,由对角线规则可知它们的化学性质相似。同理,Al 和 Be 也是对角线。Al 还会和残存的 NaOH 生成另一种强碱——四羟基合铝酸钠(其实是盐类物质),不过量不是很大。即便如此,你的身体泡在浴缸里的部分可能会变得惨白,因为四羟基合铝酸钠会和你反应(没错,和你反应),产生的氢氧化铝附着在你的皮肤上并伴有剧痛。不过不用担心,这些白色过几天就会消退掉(前提是你能活着)【乱入:我以前被四羟基合铝酸钠灼伤过,当时把氢氧化钠放在铝制瓶盖里,反应一段时间之后想闻气味结果直接扇到了瓶盖上,导致盖子里的液体直接溅了我一嘴,清洗后赶紧用食醋擦拭,嘴里白了好几天……】

    这个时候你已经洗了大概一个小时的澡,在氟和钠为你带来的灼烧和中毒 buff 后消退你准备离开浴室,但是不行,后面还有 105 个元素在等着进来。所以我们先把你强行捆起来,扔到浴缸里。顺带一提,我们已经更新了你的洗澡水。

    接下来的 15 分钟没有什么特殊情况,SiP、S 相对于钠来说非常温和,并且都会沉入水底。顺带一提,如果是白磷则具有剧毒(磷还有红磷和黑磷的形式,白磷就是黄磷),通过皮肤接触就可以被人体吸收,并且致死量为 0.5g。所以你现在不得尽可能地远离它。Si 和 S 不会和温水反应。

    然后就是 Cl,氯在周期表中排在 F 的正下方,通常以黄绿色气体的形式存在,剧毒,并且具有刺激性气味,会使呼吸道灼伤。更不幸的是,它不如 F 活泼,和水蒸气反应的量较小,大部分仍然会飘到你面前。有了之前氟气中毒的经验,你尝试憋气以求不吸入氯气,但是你错了,因为氯气会自然扩散进入你的呼吸道,憋气是没有用的(不要问我怎么知道的……)。于是你一头扎入水下,尝试在水底憋气,等待氯气溶于水之后再出去。同时你要小心不要碰到那块白磷。这招还算有点用,当你出来的时候氯气已经均匀扩散到了浴室个各个角落,现在它在空气中的含量微乎其微,溶解在浴缸里的氯也做不了什么。除了呼吸的时候感到嗓子辣以及辣眼睛之外,你暂时不会有什么别的症状。为了这场思想试验的正常进行,我们为你配备了护目镜,方便你能睁开眼睛继续看看下面会发生什么。(5g Cl2 的体积约为 1.73L,室温

    Ar 氩是稀有气体,为你赢得了宝贵的五分钟休整时间。

    下一个进来的是钾 K,它比 Na 还要活泼,同样也是银白色,能漂浮在水上剧烈燃烧,并发出紫色火焰(焰色)。有了应对 Na 的经验,你可以把钾带着水捧起来,假装自己是个法师(划掉)。同样地,生成的氢氧化钾也具有灼伤 buff,不过量太小,短时间内没有影响。再加上之前还有氯的残留,现在刚好和氢氧化钾反应掉了。

    过了一会儿,又飞进来一块银白色金属。此时你对人生产生了怀疑,怎么又飞进来一块钾,这不是坑我吗?但是你发现它燃烧的时候产生的是砖红色火焰。没错,Ca 是碱土元素,和碱金属在许多地方相似。元素周期表中在它上方的 Mg 虽然也是碱土金属,但没有它这样活泼。纯净的 Ca 单质很软,捏起来像橡皮泥,但贵得多(大概 12 元 1g,也就是说这一下往你的浴缸里扔了 60 元)。

    顺带一提,钾和钙都是同一个化学家发现的,他叫戴维,还就钙的问题杠了一波拉瓦锡(拉瓦锡验证了化学反应前后质量守恒)。拉瓦锡当时非得说从石灰石中分离得到的钙的氧化物是一种新元素,结果被戴维打脸……

    行了别扯远了,看看你的浴缸里,怎么水全都变白了?(就是你们想的那种浑浊的乳白色)道路千万条,安全第一条,开车不规范,亲人两行泪。氢氧化钙吸收空气中的二氧化碳变成碳酸钙,难溶于水,形成白色浑浊。赶紧把人捞出来,把水倒了换一波吧,免得以后引起误会。但为了保证你在浴缸里的元素仍然存在,我们把它们做成茶包的形式放进去,以便日后反应。

    到此为止,前 20 号元素就盘点完了,让我们看看现在浴室里有什么:

    【茶包内容物:锂,表面已经覆盖了一层保护膜,呈黑色,不规则形状。

    铍,钢灰色金属 硼 ,黑色非金属。

    碳(你想多了,不会给你金刚石的) 镁,表面已覆盖氧化膜,灰色。

    铝残存少许,灰黑色的渣儿 硅,黑色,具有金属光泽的非金属。

    白磷 硫 碳酸钙。

    气体:氢气、氧气、氮气,少许水蒸气、氯气、二氧化碳。

    已经进入下水道的物质: 氟化钠、四羟基合铝酸钠、氯化钾、次氯酸钾。

    大概就是这么些东西,不要跟我杠反应摩尔量,我懒得详细计算具体能反应多少,只考虑主要剩余物质。】

    ~~~以下进入过渡金属阶段,新世界的大门打开了~~~

    骗你们的~如果飞进来的是单质,基本不会有什么反应,

    21 Sc 钪,被门捷列夫预言为类硼,因为他通过计算,推理出应该有这样一种元素,它的化学性质与硼相近。钪较为活泼,可以迅速被氧化或跟水反应生成氢气,离子配位能力较强。

    22 Ti 钛,以坚硬、强度大和耐热著称,广泛应用于航空航天工业,发动机的制造。可形成致密保护膜,抗腐蚀能力强。同时 Ti 还被誉为“生物金属”,因为它与生物的相容性好,可以制人造关节,治疗骨坏死等疾病。

    但易与氯气反应,生成四氯化钛,遇水强烈水解。

    【空气中残存氯气消除】

    23 V 钒,是第一过渡系中熔点最高的金属,银灰色。

    24 Cr 铬,最硬的金属,水龙头上一般会镀一层铬。

    25 Mn 锰,会与水反应生成氢气,因高锰酸钾而著称。

    高锰酸钾,制取氧气的方法。

    高锰酸钾,加热要塞棉花。

    高锰酸钾,试管微微向下。

    高锰酸钾,高锰酸钾高锰酸钾高锰酸钾高锰酸钾高锰 酸钾,嘿!

    [​IMG]

    今天一打开知乎实在是把我惊到了,第一次收到这么多赞同和喜欢,感谢大家的支持。

    答主现在高三,仍然没有开学。你问我百日冲刺慌不慌?越到考试我越浪……其实成绩还算不错啦,大部分时间还是在备战高考的,晚上闲下来就更新一波。

    考虑到过渡金属大多数都没什么反应,在这之后的元素会视情况以单质或(不)常见化合物的形式登场,以便增加文章可读性。

    26 Fe 铁,你对它在熟悉不过了。但由于剧情需要,这个时候飞进来的是一块高铁酸钾(K2FeO4),其中铁的化合价是不常见的 +6 价,这意味着它具有很强的氧化性。高铁酸钾晶体也呈紫红色(看起来很像黑色),类似于高锰酸钾。

    [​IMG]

    【高铁酸钾 一坨黑不拉几的晶体】

    下面我们以你和你的浴缸为例介绍一下高铁酸钾的净水效果:

    高铁酸根只能在碱性溶液中稳定存在,但是很不幸,由于少量四氯化钛水解的缘故,现在你的洗澡水呈弱酸性,这导致了高铁酸根分解,生成三价铁离子和氧气,此时你的洗澡水会因为溶解了高铁酸钾而呈现浓厚的紫红色。

    之后三价铁继续水解,生成氢氧化铁胶体,产生吸附效果,可以将你洗澡水中的狗甲等污垢吸附,形成较大颗粒,进而沉淀下来。与此同时,洗澡水中的高铁酸钾发挥强氧化性,起到了杀菌效果。于是,你的洗澡水就这样被净化了一遍。

    好了,把浴缸底部的沉淀捞出来吃掉,哦不,扔掉,你就得到了一缸玫瑰红色的无菌洗澡水,我们继续。

    27 Co 钴,这种金属单质极为稳定,化合物色彩多样。唐三彩中的蓝色就是二价钴离子形成的。考虑到这种元素似乎没有什么有趣的化合物,我们把你的那块 Si 先拿出来,经过一系列处理制成变色硅胶。变色硅胶由 CoCl2 掺杂在硅胶中制成,具有变色效果。在潮湿的地方显粉红色,干燥的地方显蓝色,半湿不干的地方就是两种颜色中和一下。变色本质上是因为二价钴离子和水分子会形成不同配位数的配位离子,导致其对光的选择性反射改变。

    所以现在你有了一块新玩具,我们特意把变色硅胶做成了小鸭子的形状,比较符合气氛。这样,你的玫瑰红色洗澡水上就多了一只粉红色的小鸭子……(怎么看都是少女心)

    28 Ni 镍,与本周期前面的金属一样,也是银白色,同样很稳定。但为了剧情需要,这个时候它是以四羰基镍的形式飞进来的……

    [​IMG]

    【 四羰基合镍 羰基在此可以简单地理解为与镍配位的一氧化碳分子。

    那个黑色加粗的细长三角形和虚线分别代表化学键突出纸面向外和压入纸面向内,是分子立体结构的形象表达(楔形键)】

    它是一种无色易挥发的液体,具有煤烟气味,并且重于水,不溶于水。如果暴露在空气中则 60℃就会爆炸,我们暂时没有复活币了,因此它被加入了你的洗澡水中, 以减小你死亡的可能。不过和白磷一样,它也可以通过皮肤接触使你中毒。更致命的是,它是液体,是液体,是液体。现在的你能做的只能是抱着自己躲在浴缸的角落,尽可能不动,并远离四羰基合镍。

    话说它有什么用嘞……好像只是提纯镍单质的一步中间产物,除此之外再无用处……

    我们承诺第四周期结束之后会给你更新洗澡水,在那之前你还得死撑着。

    29 Cu 铜,我们日常生活中广泛应用的金属。为了安抚惊恐的你,我们准备了氯化亚铜(CuCl)的盐酸溶液,并且把它装在烧杯中。它可以吸收空气中的一氧化碳,以便保障你的生命安全。

    30 Zn 锌,它也是一种两性金属,并可以直接溶解于氨水(铝则不能)。锌是一种亲硫元素,把锌粉丢进茶包里,和硫粉混合、搅匀后就可以吃了(划掉)生成硫化锌灰白色粉末,当然是在温热的洗澡水中缓慢反应的。

    找到了一个别人做的视频,如果加热反应就会是这样。

    优酷视频

    【温馨提醒:本视频中操作人员加入药品的方法及其简单粗暴,浪费药品,并且违反了化学实验室的安全条例,请各位还是使用药匙,不要模仿本视频中直接对瓶吹的行为】

    今天更完,写点感言。毕竟第一次被大家这么认可,心里很高兴。为了把这篇回答写得尽可能准确详细,我也被迫查阅了一些资料,学到(复习)了很多东西。以后的文章风格大概就是今天写得这样的,可能会偏向科普一些,结合洗澡的背景抖一点包袱,希望大家能喜欢。大家如果有什么建议,欢迎评论。

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