硼有什麼特點？它是如何被科學家們發現的？……這些答案的源頭，在200多年前的首張化學元素表裡。
近日，江西大餘，廣東深圳、東莞等地的黑心商人，為了牟取利益，分別在黃元米、豬肉豬骨、米粉等食品裡添加硼砂。依照國家食品衛生管理法規規定“在其生產的食品中加入有毒、有害的非食品原料並予以銷售，其行為已構成生產、銷售有毒、有害食品罪”，他們受到了相應的法律制裁。
據專家介紹，硼砂所含毒性較高，是各國禁用的食品添加劑，人體過量攝入會引起中毒。
廣東東莞一豬肉檔老闆在豬肉裡放硼砂，被當場查獲。（東莞陽光網）
硼砂中毒有何科學原理？除了人體中毒外，它還有什麼用途？作為硼砂的主要構成元素，硼有什麼特點？它是如何被科學家們發現的？……
這些答案的源頭，在200多年前的首張化學元素表裡。
法國皇帝重力支持
1789年，法國化學家拉瓦錫（注一）在製作第一張元素表的時候，意識到有一種界於金屬之間的特殊元素。他認為，此元素很可能是“焊劑酸”的構成元素之一，主要以礦物質的形式存在。雖然他沒有分離出這種元素，但他在表中第二類元素（簡單的非金屬物質系列）裡留了一個位置。
拉瓦錫像（網絡圖）
轉眼到了1807年，英國科學家戴維分離出元素鉀和鈉的消息傳到法國，引起巨大反響。一貫重視科學的法國皇帝拿破崙希望本國的化學元素研究工作要趕超英國。於是，他找來多年研究化學元素的本國科學院院士（注二），希望後者一方面加大金屬鉀和鈉的生產力度，另一方面爭取用金屬鉀和鈉提取更多的未知元素。蓋-呂薩克讀過拉瓦錫的著作，知道用鉀可以還原出“焊劑酸”的未知元素。當他提出需要功率強大的伏打電池組，以用其來電解鉀時，拿破崙毫不猶豫地答應了。
可是，由於當時的工藝條件有限，雖然耗去了大量資金和勞力，用伏打電池組電解得到的鉀很少，無法進行電解“焊劑酸”。
蓋-呂薩克畫像（網絡圖）
實驗創新首度命名
見電解法無效，蓋-呂薩克改變方式，研製出一種製取鉀的新方法——熱還原法，使鉀的產量得到增加。得到足夠的金屬鉀後，他便著手還原“焊劑酸”。
蓋-呂薩克把金屬鉀和無水“焊劑酸”混合後放進紫銅管裡，銅管上面連接一根玻璃管，玻璃管的另一端插進盛有水銀的燒瓶中。接著，他對紫銅管進行加熱，加到150°C時，紫銅管裡的混合物迅速灼燒起來。待紫銅管冷卻後取出裡面的灰綠色固體，用熱水反覆洗滌，得到一種棕灰色粉末。
進一步實驗發現，這種粉末在氧氣中燃燒便轉化成無水“焊劑酸”。“這種粉末應該是拉瓦錫元素表裡的特殊非金屬元素，”蓋-呂薩克自言自語道，“這種粉末形成的化合物，就是古代鍊金士用來焊接金屬的焊劑。”
類似提取硼的實驗流程。（網絡圖）
蓋-呂薩克翻閱字典，得知“焊劑”的阿拉伯文是“boron”，於是他把這種棕灰色粉末命名為“bre”，元素符號為“B”。若干年後，清朝科學家引入西方科學典籍時，把此元素翻譯為“硼”。
1808年6月21日，蓋-呂薩克在巴黎高級工藝學校宣讀了製取單質硼的論文。文中指出，“焊劑”的主要元素是硼；他試驗中所用的無水“焊劑酸”就是硼酸。
拿破崙翻閱蓋-呂薩克的論文後，非常高興，當即表示要給他提供更多更有利的實驗條件。
英國大咖所見略同
花開兩朵，各表一枝。話說蓋-呂薩克全力製取單質硼的時候，戴維也夜以繼日地投身於硼酸的研究中。因為從英國皇家學會的同事口中得知，法國皇帝拿破崙已為蓋-呂薩克提供了大功率的伏打電池組，準備用它來電解硼酸。由此推斷，製取單質硼已成為國與國之間科學實力的競爭！
“金屬鉀是我發現的，用鉀製取新元素我也不能落後。”作為當時非常有名的科學家，戴維已經成功提煉出鉀、鈉、鈣等金屬，製取單質硼志在必得。
戴維電解鉀的實驗裝置。（繪製，來源於網絡）
可是，他還是晚了一步。與蓋-呂薩克一樣，戴維也經歷了電解法、熱還原法分解硼酸的過程。最終，他比蓋-呂薩克晚幾天在硼酸中提煉出單質硼。參照“焊劑”的阿拉伯文，他把這種介於金屬之間的元素命名為“Boradum”，元素符號也是“B”。
1808年6月30日，戴維在英國皇家科學院宣讀了他製取單質硼及為其命名的論文。
10天之內，兩位不同國家科學大咖先後用相似的方法提取得硼單質，這真是元素髮現史的佳話。
提純研究佳話連連
其實，蓋-呂薩克和戴維在論文中提到的單質硼，是含有雜質的硼。一代代科學家都為單質硼的提純而努力不止。1892年，法國化學家亨利·莫瓦桑用金屬鎂還原三氧化二硼的方法，製得了純度為99%的單質硼。這個數據持續了一百多年。後來的科學技術表明，要提取99.9%高純度硼非常困難，成本也非常高。
三氧化二硼，工業上叫做硼酐。（網絡圖）
提純單質硼的同時，科學家們也沒停止對硼及化合物的研究，有的人還因此獲國際大獎。1976年，美國無機化學家利普斯科姆獨享該年度的諾貝爾化學獎，其獲獎理由是“在硼烷方面的研究闡明瞭化學鍵問題”。5年後，他的同門師弟R•霍夫曼因為提出“解釋化學反應過程的理方法研究含硼化合物”而獲得當年的諾貝爾化學獎。
用途廣泛含量大國
硼及其化合物的用途不斷開發。目前，硼用途在300種以上，以農用化肥、陶瓷工業和洗滌劑為主。
單質硼（網絡圖）
當然，硼及其化合物也對人類有害。近年來，科學研究表明，作為製取含硼化合物的基本原料，無色半透明晶體或白色粉末的硼砂進入人體後會帶來傷害。原來，硼砂與胃酸反應生成硼酸。具有積存性的硼酸會阻止消化道的酶，從而讓人體消化不良、食慾減退，並促進脂肪分解，使體重減輕。硼砂引發的急性中毒症狀主要有腹瀉、嘔吐、昏迷等，被醫學界稱為硼酸症。這就是各國把硼砂列入禁用食品添加劑的真正原因。
值得一提的是，用途廣泛的硼元素在地殼中的含量並不多，僅佔地殼質量的十萬分之一。它在自然界多以含氧化合物的形式存在。
硼砂與硼酸。（網絡圖，拼合）
我國是硼含量大國，西藏的鹽湖富含大量可用於焊接金屬的硼砂，古代時，這些硼砂一直遠運到阿拉伯等國。儘管如此，硼及其化合物產品目前卻不能滿足我國的建設需求。以2007年為例，我國進口硼礦產品約65萬噸，是國內同類開採產品產量的1.5倍以上。從這方面講，當年英法科學家“爭”出來的硼元素如何有效地開發和利用，在相當長一段時間裡都會成為科學界關注的重要課題。
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