“硫化汞:从司汤达到宝石之国”文案(最终决定版)
司汤达是19世纪法国杰出的批判现实主义作家,他以准确的人物心理分析和凝练的笔法而闻名,开创了后世“意识流小说”“心理小说”的先河,被称为“现代小说之父”。在他给后人留下的精神遗产中,最著名的就是《红与黑》。它描写了维里埃尔城一个小业主的儿子于连的奋斗悲剧,描绘了法国大革命以后纷繁复杂的社会图景。其中,“红”象征着军队和法国资产阶级大革命,“黑”象征着教会和波旁王朝的复辟。但是,“红与黑”在化学中也可以代表一种化合物,它因为晶体结构的差异也拥有红与黑两种异构体,这就是硫化汞,也被叫做辰砂。辰砂,又名朱砂,是硫化汞的天然矿物,也是《宝石之国》里的重要人物,一个孤高的天才。而近年来,关于它的争议也越来越多。究竟是什么,让这个古老的矿物在今天备受关注呢?
在自然界,两种硫化汞都有相应的矿物,分别名为辰砂和黑辰砂,就如我手上的这块矿石。沈从文先生在《湘行散记》中写道:矿坑中有朱砂水银。这句话暗示了辰砂是一种汞矿石,盛产辰砂的地方就盛产汞。辰砂矿石在罕见的状况下会形成大颗的结晶,它们都有鲜艳似血的红色,但是莫氏2.5的硬度注定了他是宝石人中最软的。
而硫化汞的制备,说起来既简单又难。简单是因为汞属于亲硫元素,硫汞反应甚至不需要加热,在常温下将二者混合即可完成,但制取出的不是辰砂,而是它丑陋的黑色兄弟--黑色硫化汞(β-HgS);而难是因为红色硫化汞(α-HgS),也就是辰砂的制备要远远难于它那丑陋的黑色兄弟。其中一种方法是在常压下将黑色硫化汞以高于500℃的温度加热,可以得到暗红色硫化汞;另一种方法是将硫化氢通入含硫脲的汞(II)盐溶液,进行保温,可得到亮红色硫化汞。前一种方法我有进行过尝试,但因为酒精灯火焰的温度太低而失败,而后一种方法我也会在实验条件允许时尝试。
让硫化汞谱写出《红与黑》的,就是它特殊的晶体结构。其中,黑色硫化汞的晶体结构属于立方晶系,它较为稳定,在空气中不会转化成其他形态;而红色硫化汞属于六方晶系,它较黑色硫化汞更不稳定,放置在常温常压条件中会缓慢地转化为黑色硫化汞,而加热会加速这个变化。所以,辰砂是不是应该有个黑化的设定呢?
前面说到加热硫化汞,这实在不是一件好事!使这门好事变坏的原因是温度:温度高了,硫化汞会分解,释放出硫和汞,汞撇下了硫,受热变成汞蒸气逃逸,而汞单质中杀伤性最大的就是汞蒸气;温度低了,辰砂黑化会直接升华,试管变逝管,逝管加一。
关于硫化汞的溶解性问题,众所周知,硫化汞以其在水溶液中的高度难溶性而著称,国内外教科书和专著也只提到了硫化汞溶于王水和碱性硫化物溶液(如硫化钠)。辰砂的稳定性使得传统的三大强酸对它束手无策,而王水对它的溶解性则可以用平衡移动原理和一串可以让观众朋友们睡个好觉的电极电位计算来解释:简单说就是王水中氯离子对汞(II)的配位降低了硫化汞中硫的还原电位,从而提高了硫化汞的还原性,使之可以与硝酸反应。(硫化钠则是与硫化汞生成可溶的多硫化物配合物)
王水中对硫化汞起反应的离子有作为配位剂的氯离子和作为氧化剂的硝酸根离子、氢离子。因此,如果溶液中拥有这三种离子,它就可以被视为一种“似王水”,比如氯化钾和硝酸的混合溶液。而如果将氯离子换成其他卤素离子,或是硫氰酸根离子、氰根离子;将硝酸根离子换成过氧化物、过二硫酸根或三价铁离子甚至是卤素单质所组成的“似王水”,应该也可以起到溶解硫化汞的作用。
在实验中,氯化钾硝酸溶液表现出了出色的溶解作用。而由于氟离子的危险性,卤素离子的替代我只选用了溴离子和碘离子,而它们在这方面都有不俗的成绩。但是,在溴、碘离子的替代实验中,因为不明原因,体系中产生了大量的溴、碘单质。在氧化剂的替代上,我选择了“不止可爱而已”的过氧盐酸。但因为我的双氧水已经分解了大半,所以反应的现象并不明显。而在试验硫氰酸钾与硝酸组成的混合溶液时,体系中的硝酸也因为不明的原因分解出了二氧化氮,因为我害怕发生副反应产生氰,所以快速中止了实验,但硫化汞仍然被这个溶液溶解了。
除了“似王水”,如果有一种试剂兼具氧化剂和配位剂的作用,那么它应该也可以溶解硫化汞。按照文献我选择了氯化铁,在实际操作时,氯化铁中应该加入一些盐酸来抑制加热过程中的水解,我因为忽视了这点而导致第一次实验中做出了大量氢氧化铁,但实验的效果还是很好的。我也参考文献稍微发挥了一下,使用硫氰酸铁。但不幸的是,不管我怎么增加盐酸的浓度,体系中还是产生了氢氧化铁,导致溶液看起来脏兮兮的,但这个溶液对硫化汞仍然有溶解作用。
综上所述,我们可以发现,能够溶解硫化汞的试剂中的配位剂几乎都是卤素和拟卤素,而氧化剂的种类则十分多样。
硫化汞与人类,在漫长的时间里形成了一种相爱相杀的扭曲的关系。在生活中,红色硫化汞被广泛地用作颜料,是古人用的印章油墨的重要成分,因为硫化汞的稳定性,这些印记可以保存到今天,细颗粒的辰砂矿粉会直接在纸上留下偏黄色的痕迹。在中国,因为红色是代表喜庆的颜色,所以辰砂因为它鲜艳似血的红色被认为是一种有灵性的矿石。它被广泛地用于宗教活动中,也会被制成工艺品。还有人会在辰砂矿粉中混入云母,它在纸上留下的痕迹闪闪发光。
在另外一个层面,虽然古人因为不懂辰砂的性质而盲目拿去炼丹,造成了不少损失。但从古至今,辰砂都作为一种药物活跃于临床。辰砂对于中枢神经系统具有显著的药理作用,具有催眠、抗恐惧、抗焦虑、抗惊厥和对脑的保护作用,含有辰砂的一些药物对患有PTSD(创伤后应激障碍)大鼠的条件性恐惧记忆有拮抗作用;同时,辰砂也是一种外用的抗菌消炎药,主要用于治疗疮疡和肿毒。
但是,近年来,随着人们知识水平的提高,辰砂因为含汞而在很多方面的应用都遭到了冷落。特别是在一些短视频网站上,营销号们的大放厥词使得许多人对药物,特别是矿物药都抱有相当错误的认知,比如辰砂。辰砂对人体的毒理作用中,对神经的毒性主要体现在中枢神经上。轻者表现为视力损伤、耳毒性,重者可出现全身抽搐、循环衰竭甚至死亡。而辰砂的肝肾毒性则最为多见,这主要是怪辰砂中的汞。《中华人民共和国药典》2020版中明确提到:孕妇禁用辰砂,这是因为辰砂具有遗传毒性,较大剂量短时间给药可造成染色体畸变。
因此,对辰砂制品的使用要明确不能入口,因为鬼知道里面有没有游离汞和其他乱七八糟的重金属。而对于含辰砂的药品,则一定要明确炮制方法和药物配伍,一定要遵医嘱,确保剂量安全、遵守服药时间。这样,才能让辰砂真正成为一种喜庆的矿物。
我做这期视频,一方面是为了致敬《宝石之国》中接近于我的人物--辰砂,另一方面也是为了打破一些人对“辰砂”这种矿物药的错误认知。希望,能看到这个视频的朋友在认识到《宝石之国》这部番剧和辰砂这个人物的同时,能够对硫化汞这种物质有更深的认识,也能打破一些对它的偏见。最后,我要特别感谢up主“H2元素实验室”,他做的关于“汞”的专题,启发我做出了这个视频。再见!
参考文献、综述:
[1]黄仕华(1992)关于硫化汞溶解性问题的讨论 《化学通报》
[2]李钊颖1,郭俊1,杨东东2(2021)朱砂的药理及毒理作用研究进展 《河南中医》
[3]黄仕华(1993)硫化汞溶解机理的研究 《南京化工学院学报》
[4]曹成云(1983)红色硫化汞的制备 《徐州师范学院学报(自然科学版)》
参考科普视频:
[1]H2元素实验室(2019)《汞:揭开最危险液态金属的致命面纱》
参考动漫:
[1]宝石之国
BGM:
1.藤泽庆昌-孤高
2.藤泽庆昌-宝石の国 (宝石之国)
3.YURiKA-镜面の波(镜面之波)