唐案網劇:酚酞,白磷以及鋁熱反應真的不能這麼使用,真相在這

化學家的“元素組成”應當是C3H3,即:Clear Head(清醒的頭腦) + Clever Hands(靈巧的雙手)+Clean Habits(潔靜的習慣)。 ——盧嘉錫

網劇《唐人街探案》雖然已經下線,但是化學老師這個江湖中籍籍無名小輩一夜之間成為家喻戶曉的大俠,到處都是他神乎其技的傳說。

林默,又名林黑犬。白天是中學的化學老師,晚上是遊走在法律和罪惡邊緣的城市清道夫。靠著與生俱來的嗅覺優勢,在Crimaster榜單中名列第四。

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Crimaster排行榜

依賴於化學老師職業得天獨厚優勢,辦案中在詭異離奇的現象在他眼中也僅僅是班門弄斧那樣的雕蟲小技耳。所聽所見皆是虛幻,唯有科學才是真理。

那麼化學究竟是什麼?

作為六大基礎學科之一,化學源於實驗基礎發展而來。但是將看似簡單的實驗原理運用至現實生活中卻十分考究我們對知識掌握程度和動手能力。

即便是《唐人街探案》中那些奇異現象,也並非林默張口或者隨手就能解決那般簡單。

一、脖子上的血手印,酚酞可以實現嗎?

阿溫為了掩蓋自己罪行,並將一系列事件籠罩上神秘的靈異色彩。在酒吧修整期間自導自演一出讓人瞠目結舌的神明報復情形,

而完成這個“魔術”關鍵就是酚酞試劑。

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阿溫自導自演一齣戲

酚酞試劑性質眾所周知。在高中化學選修四第三章中,我們就學習瞭解過它——遇鹼變紅,準確說應該是在pH8.2-10.0範圍內(具體原因涉及分子結構變化,不再複述)。

但是你想用它來偽裝脖子上血手印卻是沒那麼簡單!

①酚酞試劑如何塗抹在脖子上?

這個問題乍一看大家會覺得幼稚可笑,塗抹還不簡單,用手就可以了。是,塗抹是很簡單!但是留在脖子上卻是十分困難。

酚酞本身是一種類似食用鹽的細小晶體,難溶於水——溶解度<0.1 g/100 mL(這是化學中對難溶於水物質定義,實際酚酞溶解性能更差)。

這是什麼概念呢?大家可以想象大約一小勺的酚酞至少需要10斤水甚至數倍水來溶解。這麼難溶,那麼一般酚酞試劑如何製得的呢?

在國家標準中是這樣定義的:

稱0.5g酚酞,用95%乙醇溶解並定容至100ml,製備0.5%酚酞指示劑

沒錯,想要獲得酚酞指示劑你需要用到乙醇溶液。乙醇可能大家些許陌生,它有另一個名字酒精。逢年過節餐桌上大家推杯換盞主要飲用的就是酒精。

到這裡大家會說,既然酒精可以溶解,那配置好後塗抹至皮膚不就行了?

這就引出關鍵問題:酒精容易揮發。相信酒場老手或者實驗室老油條對此深有體會。在全年平均氣溫高達32℃的曼谷,這酒精就如同害怕見人小姑娘那樣害羞。一轉眼就從你皮膚上溜得乾乾淨淨,只留下那特殊的氣味。

那麼用酒精配置的酚酞試劑也是如此,阿溫想要達到顯色效果必須隨身攜帶,最多提前一分鐘塗抹。否則僅僅只會在脖頸處留下白色顆粒,而不是紅色手印。

但即便隨取隨用,也會給自己身上留下濃烈酒精味,反而引人注目得不償失。

②酚酞試劑能成功扮演血手印嗎?

就算阿溫成功塗抹上酚酞試劑並用香水掩蓋氣味,但是也難以如預想般成為血手印。

首先出汗並不一定會引發酚酞顯色反應。

人體汗液成分及含量如圖,其中其它指尿素,乳酸以及脂肪酸等。正常情況下其pH範圍在4.2-7.5之間。遠低於酚酞顯色反應pH臨界點。

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人體汗液成分

這絕不是沒有根據,之前也有人做過實驗研究。具體數據如下圖:

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不同年齡部分汗液pH

所以僅靠汗液來發生顯色反應機率就比現在頭條獲得萬元錦鯉紅包高上那麼一點。

其次即使成功發生顯色反應(手上塗抹一點肥皂液或者小蘇打水),但顏色也不對:做過酸鹼中和實驗童鞋都知道,酚酞顯色反應顏色為紫紅色,就算試劑濃度增加,也只能是偏紫的深紅色。遠不可能是阿溫脖子上血紅色那樣。

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酚酞顯色反應

二、衣服自燃,白磷可以這樣用嗎?

阿水衣服自燃,林默一眼就猜測出是白磷造成。是的,眾所周知白磷燃點40℃。通常情況下即使室溫不到40℃,但只要發生輕微摩擦或者空氣中緩慢氧化反應帶來熱量足夠,也能引起自燃。但是怎麼使用卻是一個難題。

①如何將白磷放在衣服上?

大家會說將白磷撒或者塗在衣服上不就可以了。想的太簡單,實際上白磷不是這麼好操作。

白磷為白色蠟燭固體,通常置於冷水中保存。千萬不要想著能製得到白磷粉末,因為你用研缽時候摩擦產生的熱量足夠引起白磷自燃,往往粉末沒成功製得反而是引火燒身。

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危險白磷

那麼塗抹在衣服上可以嗎?理論上可行。但首先你必須將衣服放在氮氣及低溫環境中(隔絕氧氣和高溫),然後輕輕塗抹在衣服內側之後密封保存。

白磷通常有濃烈的大蒜臭味,所以你必須噴灑一些香水掩蓋氣味。在阿溫穿上之前,秦俊必須低溫密封保存處理好衣物。上車前空調必須打開,才能保障正好在拜佛求神時候引發白磷自燃。

最重要一點白磷燃燒後,僅僅靠撲滅是不可能的。短時間內一旦覆蓋物移開,遇到空氣立馬又會燃燒。需要長時間覆蓋,至少溫度降低至室溫。

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難以撲滅的白磷

②白磷威力不僅僅是燃燒那樣簡單

白磷有劇毒。人的中毒劑量為15mg,致死量為50mg。

秦俊在使用白磷時候必須做好防護工作,否則詭計沒施展成功,反而誤了自己性命。而且白磷燃燒接觸到人的身體後,會深入骨髓在沒有燃燒反應完全之前絕不會自動熄滅(這也是早期白磷燃燒彈原理)。

而且白磷燃燒後生成五氧化二磷也是劇毒,對細胞有脫水和奪氧作用,遇水會形成磷酸(工業磷酸製備也是利用這個原理)。所以吸入後往往引發呼吸道燒傷和肺水腫。

那麼當天阿水以及周邊人包括秦俊都會有不同程度中毒表現,這樣不可避免證實這燃燒並非神明所為,而是有人故意為之。

三、鋁熱反應真的好使用嗎?

這是一個基礎的氧化還原反應,也是一個簡單的置換反應。

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鋁熱反應示意圖

反應時放出大量熱(溫度可達3000℃)同時有高達900-1500℃的金屬熔融物噴出。單單這些金屬熔融物就足以將鐵門熔出一個大洞。

那麼這個反應需要什麼呢?

在劇情中我們看到林默快速研磨粉末,然後與傾倒在紙中其它粉末上。包好後插入一根帶狀物。

其實在研缽中快速研磨的是氯酸鉀作為助燃劑。高中化學裡我們知道在氧化錳為催化劑條件下,加熱氯酸鉀會產生氧氣。而氧氣可以加速燃燒進行。

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林默的操作

插入帶狀物就是鎂條,作為鋁熱反應中引燃劑使用。這裡其它粉末就是鋁熱劑,通常為鋁粉和三氧化二鐵粉混合而成。

用噴槍點燃鎂條後,這個反應就開始進行。看起來簡單,但是有一點操作起來會有難度:正常試驗一般選擇在平地上進行,而劇情中林默必須在門上反應,垂直於地面。

那麼這裡需要一個固定物,保證反應時候反應物不會落下。大家會說膠帶綁上是不是就可以了,簡單省事。

膠帶可以但是不保險。作為熱塑性材料,高溫下膠帶很容易融化脫落。極有可能反應進行一半時鋁熱劑整體就會脫落,火花四濺。到時候門開不了,整個實驗室反而燒沒了。

其實借用兩個鐵絲網(石棉網改造下),外加支架臺上兩根鐵棍和兩截鐵絲就行。

前後包圍住鋁熱劑,固定在門把手上,只要點燃鎂條應該有百分之五十幾率融開鐵門。

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必要的輔助操作

當然為了確保門順利打開,在燃燒開始後三秒,

林默必須藉助外物朝反應點用力。否則一旦溫度恢復,這門把手就成為鐵疙瘩。

林默說過除了鋁熱反應,還有其餘23種方法可以打開門。我想起更為快速一種方法:配置王水。步驟如下:

取一體積濃硝酸慢慢倒入到三體積濃鹽酸中,不斷用玻璃棒攪拌。在通風櫥中進行,簡單量筒就可以操作,危險性更低。

然後用防腐蝕塑料滴管一點一點將王水塗抹在門上即可,甚至畫一個人形大圈也不是不行。

當然如果有液氮整個步驟也會更加簡單,參照海爾兄弟利用熱脹冷縮原理就可以。

不過這個破門的細節其實有一個很大吐槽點:

實驗室起火了,第一反應是啥?當然是滅火,不同起火源採用不同方法。

像這些熊孩子們燒紙張,用乾粉滅火器就足夠。但是我們林黑犬同志就是愛秀操作,面對這波小兵也放一個大招。

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熊孩子防火

熊孩子們自然也是被嚇傻了,自此以後林老師就妥妥成為孩子王。

結語

其實化學沒那麼神奇,每個學科你只要能學以致用就是大師。瞭解試驗原理你只是站在山腳,將試驗產物轉化為工業商品就如同登高路上,而且你永遠不知頂在哪裡。

以上文中試驗必須有專人指導,新手請勿操作。畢竟實驗室每年出事情況太多,人命關天不得不多加留心。


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