物理性质规律

三、物理性质规律

1．颜色

当物质(分子或离子)吸收了相当可见光能量的电磁波后，就会表现出被人眼所能觉察到的颜色。物质之所以具有不同的颜色，这是因为它对不同的波长的可见光具有选择性吸收的结果。物质呈现的颜色与它吸收的光的颜色有一定关系，如当白光通过硫酸铜溶液时，铜离子选择性地吸收了部分黄色光，使透射光中的蓝色光不能完全互补，于是硫酸铜溶液就呈现出蓝色。由于透射光中其它颜色的光仍然两两互补为白色，所以物质呈现出的颜色恰恰就是它所吸收的光的互补色。若物质对白光中所有颜色的光全部吸收,它就呈现出黑色；若反射所有颜色的光,则呈现出白色；若透过所有颜色的光则为无色。此外，溶液颜色的深浅，决定于溶液吸收光的量的多少，即取决于吸光物质的浓度的大小。如硫酸铜溶液的浓度越高，则对黄色光吸收就越多，表现为透过的蓝色光越强，溶液的蓝色也就越深。因此可以通过比较物质溶液颜色的深浅来确定溶液中吸光物质含量的多少（这是比色分析法的依据）。

常见物质的颜色。

1.固体的颜色。

（1）红色固体：铜，氧化铁

（2）绿色固体：碱式碳酸铜

（3）蓝色固体：氢氧化铜，硫酸铜晶体。

（4）紫黑色固体：高锰酸钾。

（5）淡黄色固体：硫磺。

（6）无色固体：冰，干冰，金刚石。

（7）银白色固体：银，铁，镁，铝，汞等金属。

（8）黑色固体：铁粉，木炭，氧化铜，二氧化锰，四氧化三铁。

（9）红褐色固体：氢氧化铁。

（10）白色固体：氯化钠，碳酸钠，氢氧化钠，氢氧化钙，碳酸钙，氧化钙，硫酸铜，五氧化二磷，氧化镁。

2.液体的颜色。

（1）无色液体：水，双氧水,酒精，大多数溶液。

（2）蓝色溶液：硫酸铜溶液，氯化铜溶液，硝酸铜溶液。

（3）浅绿色溶液：硫酸亚铁溶液，氯化亚铁溶液，硝酸亚铁溶液。

（4）黄色溶液：硫酸铁溶液，氯化铁溶液，硝酸铁溶液。

（5）紫红色溶液：高锰酸钾溶液。

（6）紫色溶液：石蕊溶液。

3.气体的颜色.

（1）红棕色气体：二氧化氮。

（2）黄绿色气体：氯气

（3）无色气体：氧气，氮气，氢气，二氧化碳，一氧化碳，二氧化硫，氯化氢气体等大多数气体。

4.显色。

（1）石蕊试液遇酸：显红色。

（2）石蕊试液遇碱：显蓝色。

（3）酚酞试液遇酸：不显色。

（4）酚酞试液遇碱：显红色。

（5）碘水遇淀粉溶液：显蓝色。

（6）湿润红色石蕊试纸遇碱：显蓝色。

（7）湿润蓝色石蕊试纸遇酸：显红色。

（8）pH试纸遇碱：显蓝色。

（9）pH试纸遇酸：显红色。

（10）湿润淀粉碘化钾试纸：遇I₂、Cl₂、FeCl₃等显蓝色。

（11）醋酸铅试纸遇H₂S气体：显黑色。

（12）钠的焰色反应：黄色。

（13）钾的焰色反应：紫色（透过蓝色钴玻璃）。

1）无色的：常态下气体氢化物；一般正常化合价的气体氧化物；常态下，单质气体除氟气氯气有色外，其它都是无色的；一般纯净的液态含氧酸；一般由无色离子组成的溶液。

NH₃、CH₄、SiH₄、H₂S、HF、HCl、HBr；CO、CO₂、SO₂、NO（NO₂不是正常化合价）；O₂、O₃、N₂、H₂；HCl、H₂SO₄、HNO₃、H₃PO₄、HA_C。

2）白色的：一般由无色离子组成的固体是白色的。

3）有色的：金属硫化物大都是有色的，一般是黑色；有两种离子生成的沉淀时，颜色不是两种离子的混合色；有色离子与无色离子组成的溶液呈现有色离子的颜色。

4）离子化合物颜色变化的理论

法扬斯离子极化理论。

在离子化合物中，正、负离子的电子云分布会在对方离子的电场作用下，发生变形。离子极化使正、负离子之间在原静电相互作用的基础上又附加以新的作用，它是由离子在极化时产生的诱导偶极矩μ引起的。μ与电场强度E的比值μ/E称为极化率，它可作为离子可极化性大小的量度。正、负离子虽可互相极化，但一般说，由于正离子半径小，电子云不易变形，可极化性小，主要作为极化者；负离子恰好相反，是被极化者。离子极化的结果使离子键成分减少，而共价键成分增加，从而产生一定的结构效应，影响化合物的物理、化学性质。离子极化可使键力加强、键长缩短、键的极性降低以至结构型式变异，从离子晶体的高对称结构向层型结构过渡。

1.离子极化作用的规律如下：

a．正离子电荷越高，半径越小，离子势φ（Z/r）越大，则极化作用越强。

b．在相同离子电荷和半径相近的情况下，不同电子构型的正离子极化作用不同：8电子构型＜9~17电子构型＜(18，18+2)电子构型

解释：（i）由于d态电子云空间分布的特征，使其屏蔽作用小；

（ii）由于d态电子云本身易变形，因此d电子的极化和附加极化作用都要比相同电荷、相同半径的8电子构型的离子的极化和附加极化作用大。

c．负离子的电荷越高，半径越大，变形性越大。

例如：F＜Cl＜Br＜I；O＜S；OH＜SH

d．对于复杂的阴离子：中心离子的氧化数越高，变形性越小。

离子极化对金属化合物性质的影响：

a．金属化合物熔点的变化：MgCl₂＞CuCl₂

b．金属化合物溶解性的变化：AgF＞AgCl＞AgBr＞AgI，这是由于从F、Cl、Br、I离子受到Ag的极化作用而变形性增大的缘故。

c.金属盐的热稳定性：NaHCO₃的热稳定性小于Na₂CO₃。从BeCO₃到BaCO₃热稳定性增大，金属离子对O离子的反极化作用（相对于把C与O看作存在极化作用）越强，金属碳酸盐越不稳定。

d．金属化合物的颜色的变化：极化作用越强，金属化合物的颜色越深

AgCl（白），AgBr（浅黄），AgI（黄）

HgCl₂（白），HgBr₂（白），HgI₂（红）

e．金属化合物晶型的转变：CdS：r₊/r_-=97pm/184pm=0.53＞0.414，理应是NaCl型，即六配位，实际上，CdS晶体是四配位的ZnS型。这说明r₊/r_-＜0.414。这是由于离子极化，电子云进一步重叠而使r₊/r_-比值变小的缘故。

f．离子极化增强化合物导电性和金属性：在有的情况下，阴离子被阳离子极化后，使电子脱离阴离子而成为自由电子，这样就使离子晶体向金属晶体过渡，化合物的电导率、金属性都相应增强，如FeS、CoS、NiS都有一定的金属性。

2．溶解

（1）一般离子性很强的离子化合物大都易溶于水。

钾钠硝铵盐溶（钾盐钠盐铵盐都溶于水和酸）

钾钠钙和钡（氢氧化钾氢氧化钠氢氧化钙氢氧化钡）

溶碱有四种（上面四种是可溶性的碱）

氯除银亚汞（盐酸盐除了银亚汞其他都溶）

硫酸除铅钡（硫酸盐除了铅和钡其他都溶）

（2）共价化合物遵循相似相溶原理：极性分子溶解于极性分子，而非极性分子溶解于非极性分子。

（3）HSAB理论，也叫“硬软酸碱理论”（硬硬、软软都难溶）。

将酸和碱根据性质不同分为软硬两类的理论。1958年S.阿尔兰德、J.查特和N.R.戴维斯根据某些配位原子易与Ag⁺、Hg²⁺、Pt²⁺配位；另一些则易与Al³⁺、Ti⁴⁺配位，将金属离子分为两类。a类金属离子包括碱金属、碱土金属Ti⁴⁺、Fe³⁺、Cr³⁺、H⁺；b类金属离子包括Cu⁺、Ag⁺、Hg²⁺、Pt²⁺。1963年由R.G.皮尔孙在前人工作的基础上提出以软硬酸碱来区分金属离子和配位原子：

硬酸：a类金属离子（碱金属、碱土金属、Ti⁴⁺、Fe³⁺、Cr₃₊、H⁺）；

硬碱：F^-、OH^-、H₂O、NH_3、O^2-、CH₃COO^-、PO₄³-、SO₄²-、CO₃²-、ClO₄^-、NO₃^-、ROH等；

软酸：b类金属离子Cu⁺、Ag⁺、Hg²⁺、Pt²⁺、Au⁺;Cd²⁺;Pd²⁺、Hg₂²+及M（0）等；

软碱：I^-、SCN^-、CN^-、CO、H^-、S₂O₃²-、C₂H₄、RS^-、S^2-等；

交界酸：Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Pb²⁺、Sn²⁺、Sb³⁺、Cr²⁺、Bi³⁺、Cu²⁺等；

交界碱：N^3-、Br^-、NO^2-、SO₃²-等。

体积小，正电荷数高，可极化性低的中心原子称作硬酸，体积大，正电荷数低，可极化性高的中心原子称作软酸。将电负性高，极化性低难被氧化的配位原子称为硬碱，反之为软碱。

皮尔孙提出的酸碱反应规律为：“硬酸优先与硬碱结合，软酸优先与软碱结合。”简言之，即为“硬亲硬，软亲软”。硬酸与硬碱结合主要是离子键，软酸与软碱结合主要是共价键，这虽然是一条经验规律，但应用颇广：①软—软、硬—硬化合物较为稳定，软—硬化合物不够稳定。②硬溶剂优先溶解硬溶质，软溶剂优先溶解软溶质，许多有机化合物不易溶于水，就是因为水是硬碱。

用软硬酸碱理论解释为什么AgCl不溶于水，而AgF溶于水？氯化银中，Ag⁺是硬酸，与Cl^-、Br^-、I^-键合较水强，这些盐溶解度就小，但Ag⁺与F^-键合较水弱，AgF溶解度就大。

用软硬酸碱理论如何解释硫酸中与-OH基相连的S是硬酸还是软酸？

1．中心S是＋6价，正电荷高，即硬酸。

2．硫酸是一种很稳定的酸，而硬硬结合或软软结合的产物一般都很稳定。

物质的溶解也是溶质和溶剂间的酸碱反应。常用的硬碱溶剂水和氨，较易溶解硬酸-硬碱的化合物，如LiCl、MgSO₄、KNO₃；而软碱溶剂如苯等,易溶解软酸Br₂、I₂。

软酸Ag与硬碱F的化合物易溶于水，而软酸Ag与软碱Br、I的化合物难溶。硬溶剂优先溶解硬溶质，软溶剂优先溶解软溶质。许多有机化合物不易溶于水，就是因为水是硬碱。

3．密度。

（1）同族元素单质的密度总是由上而下逐渐增大；

（2）同周期的金属元素单质逐渐增大，而非金属元素的单质逐渐减小；

（3）同温同压下气体的密度随分子量增大而增大。

4．硬度。

一般对固态物质研究硬度；硬度最大的是原子晶体，由于其结构为立体网状结构，结合牢固，不易破坏；其次是金属晶体，最差的是分子晶体，由于其结构的作用力范德华力非常弱。

5．熔沸点。

同族非金属单质的熔沸点由上而下逐渐升高；

同主族金属单质的熔沸点由上而下逐渐降低；

IIIB-VIII族金属单质的熔沸点由上而下逐渐升高；

IB-IIB族金属单质的熔沸点由上而下逐渐降低；

对于组成和结构相似的物质来说，若不形成氢键，随着分子量的增大而升高；

离子晶体和金属晶体的熔沸点较高，分子晶体很低，原子晶体高达几千度。

6．状态。

固态：常态下，离子化合物与一般+5价以上的共价化合物。

液态：常态下，非金属氧化物的水化物。

气态：常态下，非金属氢化物（除有机烃和水外），无机不成盐的共价化合物与分子量较小的非极性分子。

7．气味。

（1）凡是可溶于水或可跟水反应的气体都具有刺激性气味；

（2）凡是具有很强的还原性的又可溶于水或可跟水反应的气体都具有特别难闻的刺激性臭味。

8．挥发性。

凡是由气体溶于水后形成的溶液和由气体冷却后变成的液体都具有易挥发性。

9．导电导热。

（1）凡是有自由电子或自由离子存在的物质都具有导电导热性。

（2）导电导热最好的是金属晶体，其次是离子晶体，原子晶体只有石墨导电，分子晶体一般不导电。

10．延展性。

金属晶体有延展性；活泼金属延展性很差，不活泼金属往往很好。金属汞最差。

11．气体之最。

（1）世界上最轻的气体——氢气。

1766年，英国的一个百万富翁叫享利·卡文迪什发现一种无色气体——氢气。这种气体比空气轻14倍，即1立方厘米仅重0.00008989克。

（2）世界上最重的气体——氡气。

1900年，德国人恩斯特·多恩（ErnstDorn1848-1916）发现一种气体——氡或硝酸灵（无色同位素222）。这是从镭盐中释放出来的气体。这种气体比氢气重111.5倍，即1立方厘米重0.011005克。

（3）在水中溶解度最大的气体——氨气。许多气体都能够溶解在水中。但各种气体在水里的溶解度是不同的。通常情况下，1体积的水能够溶解1体积的二氧化碳。而1体积的水只能溶解1/10体积的氢。氢这种气体的溶解度可见很小。相比之下，有些气体的溶解度比二氧化碳还要强得多。在1个大气压和20℃时，1体积水能溶解2.4体积的硫化氢气体或2.5体积的氯气。氨是溶解度最大的气体。它是一种有刺激性气味的气体，在1个大气压和20℃时，1体积水约能溶解700体积氨气。氨气的水溶液称为氨水。氨水是一种重要的肥料。而氨是现代化工业上最重要的产品之一，可用来制造硝酸、炸药等，也可用来制造药品。氨还有其他一些性质：它容易气化，气压降低，它就可急剧蒸发，同时它又易液化，在-33℃的情况下，它就会凝结成为无色液体，同时还会释放出大量的热。

12．毒性。

（1）凡是具有氧化性还原性很强的气体都是有毒的。

一氧化碳中毒　一氧化碳是无色、无臭、无味的气体，故易于忽略而致中毒。一氧化碳中毒，亦称煤气中毒。一氧化碳进入人体之后会和血液中的血红蛋白结合，由于CO与血红蛋白结合能力远强于氧气与血红蛋白的结合能力，进而使能与氧气结合的血红蛋白数量急剧减少，从而引起机体组织出现缺氧，导致人体窒息死亡。因此一氧化碳具有毒性。常见于家庭居室通风差的情况下，煤炉产生的煤气或液化气管道漏气或工业生产煤气以及矿井中的一氧化碳吸入而致中毒。

一氧化碳中毒症状表现在以下几个方面：一是轻度中毒。患者可出现头痛、头晕、失眠、视物模糊、耳鸣、恶心、呕吐、全身乏力、心动过速、短暂昏厥。血中碳氧血红蛋白含量达10%～20%。二是中度中毒。除上述症状加重外，口唇、指甲、皮肤粘膜出现樱桃红色，多汗，血压先升高后降低，心率加速，心律失常，烦躁，一时性感觉和运动分离（即尚有思维，但不能行动）。症状继续加重，可出现嗜睡、昏迷。血中碳氧血红蛋白约在30%～40%。经及时抢救，可较快清醒，一般无并发症和后遗症。三是重度中毒。患者迅速进入昏迷状态。初期四肢肌张力增加，或有阵发性强直性痉挛；晚期肌张力显著降低，患者面色苍白或青紫，血压下降，瞳孔散大，最后因呼吸麻痹而死亡。经抢救存活者可有严重合并症及后遗症。另外，重度中毒病人有神经衰弱、震颤麻痹、偏瘫、偏盲、失语、吞咽困难、智力障碍、中毒性精神病或去大脑强直。部分患者可发生继发性脑病。

在生产场所中，应加强自然通风，防止输送管道和阀门漏气。有条件时，可用CO自动报警器。矿井放炮后，应严格遵守操作规程，必须通风20min后方可进入工作。进入CO浓度较高的环境内，须戴供氧式防毒面具进行操作。冬季取暖季节，应宣传普及预防知识，防止生活性CO中毒事故的发生。对急性CO中毒治愈的患者，出院时应提醒家属继续注意观察患者2个月，如出现迟发脑病有关症状，应及时复查和处理。

如果吸入少量的CO造成中毒，应该吸入大量新鲜空气或者进行人工呼吸。医疗上可以通过向血液里注射亚甲基蓝进行解毒，因为CO与亚甲基蓝的结合比碳氧血红蛋白更牢固，从而有利于CO转向亚甲基蓝而释放出血红蛋白，恢复正常呼吸作用。

硫化氢中毒　临床表现可因接触硫化氢的浓度等因素不同而有明显差异。

1．中枢神经系统损害最为常见。

（1）接触较高浓度硫化氢后可出现头痛、头晕、乏力、共济失调，可发生轻度意识障碍。常先出现眼和上呼吸道刺激症状。

（2）接触高浓度硫化氢后以脑病表现为显蓍，出现头痛、头晕、易激动、步态蹒跚、烦躁、意识模糊、谵妄、癫痫样抽搐可呈全身性强直一阵痉挛发作等；可突然发生昏迷；也可发生呼吸困难或呼吸停止后心跳停止。眼底检查可见个别病例有视神经乳头水肿。部分病例可同时伴有肺水肿。

（3）接触极高浓度硫化氢后可发生电击样死亡，即在接触后数秒或数分钟内呼吸骤停，数分钟后可发生心跳停止；也可立即或数分钟内昏迷，并呼吸骤停而死亡。死亡可在无警觉的情况下发生，当察觉到硫化氢气味时可立即嗅觉丧失，少数病例在昏迷前瞬间可嗅到令人作呕的甜味。死亡前一般无先兆症状，可先出现呼吸深而快，随之呼吸聚停。

2．呼吸系统损害。

可出现化学性支气管炎、肺炎、肺水肿、急性呼吸窘迫综合征等。少数中毒病例可以肺水肿的临床表现为主，而神经系统症状较轻。可伴有眼结膜炎，角膜炎。

3．心肌损害。

在中毒病程中，部分病例可发生心悸、气急、胸闷或心绞痛样症状；少数病例在昏迷恢复、中毒症状好转1周后发生心肌梗死样表现。心电图呈急性心肌梗死样图形，但可很快消失。其病情较轻，病程较短，预后良好，诊疗方法与冠状动脉样硬化性心脏病所致的心肌梗死不同，故考虑为弥漫性中毒性心肌损害。心肌酶谱检查可有不同程度异常。

臭氧　是氧的同素异形体，其分子含有三个氧原子，分子式为O₃，常温下为无色气体，有一股特殊的草腥味，有极强的氧化能力，稳定性极差，常温下可自行分解为氧气，通常以稀薄的状态混合于大气中。其主要密集处是臭氧层或雷电撞击之处，因为雷击会使空气中的氧气转化为臭氧，这也是雷雨过后空气特别清新的原因！低浓度的臭氧可消毒，但超标的臭氧则是个无形杀手！它强烈刺激人的呼吸道，造成咽喉肿痛、胸闷咳嗽、引发支气管炎和肺气肿；臭氧会造成人的神经中毒，头晕头痛、视力下降、记忆力衰退；臭氧会对人体皮肤中的维生素E起到破坏作用，致使人的皮肤起皱、出现黑斑；臭氧还会破坏人体的免疫机能，诱发淋巴细胞染色体病变，加速衰老，致使孕妇生畸形儿；而复印机墨粉发热产生的臭氧及有机废气更是一种强致癌物质，它会引发各类癌症和心血管疾病。因此，臭氧和有机废气所造成的危害必须引起人们的高度重视。

氮氧化物　包括多种化合物，如一氧化二氮（N2O）、一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO₂）、三氧化二氮（N₂O₃）、四氧化二氮（N₂O₄）和五氧化二氮（N₂O₅）等。除二氧化氮以外，其他氮氧化物均极不稳定，遇光、湿或热变成二氧化氮及一氧化氮，一氧化氮又变为二氧化氮。因此，职业环境中接触的是几种气体混合物，常称为硝烟（气），主要为氧化亚氮和二氧化氮，并以二氧化氮为主。氮氧化物都具有不同程度的毒性。氮氧化物可刺激肺部，使人较难抵抗感冒之类的呼吸系统疾病，呼吸系统有问题的人士如哮喘病患者，会较易受二氧化氮影响。对儿童来说，氮氧化物可能会造成肺部发育受损。研究指出长期吸入氮氧化物可能会导致肺部构造改变，但目前仍未可确定导致这种后果的氮氧化物含量及吸入气体时间。

以氧化亚氮和二氧化氮为主的氮氧化物是形成光化学烟雾和酸雨的一个重要原因。汽车尾气中的氮氧化物与氮氢化合物经紫外线照射发生反应形成的有毒烟雾，称为光化学烟雾。光化学烟雾具有特殊气味，刺激眼睛，伤害植物,并使大气能见度降低。另外，氮氧化物与空气中的水反应生成的硝酸和亚硝酸是酸雨的成分。大气中的氮氧化物主要源于化石燃料的燃烧和植物体的焚烧，以及农田土壤和动物排泄物中含氮化合物的转化。

甲醇　被大众所熟知，是因为其毒性。工业酒精中大约含有4%的甲醇，被不法分子当作食用酒精制作假酒，而被人饮用后，就会产生甲醇中毒。甲醇的致命剂量大约是70毫升。甲醇有较强的毒性，对人体的神经系统和血液系统影响最大，它经消化道、呼吸道或皮肤摄入都会产生毒性反应，甲醇蒸气能损害人的呼吸道粘膜和视力。急性中毒症状有：头疼、恶心、胃痛、疲倦、视力模糊以至失明，继而呼吸困难，最终导致呼吸中枢麻痹而死亡。慢性中毒反应为：眩晕、昏睡、头痛、耳鸣、视力减退、消化障碍。甲醇摄入量超过4克就会出现中毒反应，误服一小杯超过10克就能造成双目失明，饮入量大造成死亡。致死量为30毫升以上，甲醇在体内不易排出,会发生蓄积，在体内氧化生成甲醛和甲酸也都有毒性。在甲醇生产工厂，我国有关部门规定，空气中允许甲醇浓度为50mg/m³，在有甲醇气体的现场工作须戴防毒面具，废水要处理后才能排放，允许含量小于200mg/L。

甲醇的中毒机理是，甲醇经人体代谢产生甲醛和甲酸（俗称蚁酸），然后对人体产生伤害。常见的症状是，先是产生喝醉的感觉，数小时后头痛，恶心，呕吐，以及视线模糊。严重者会失明，乃至丧命。失明的原因是，甲醇的代谢产物甲酸会累积在眼睛部位，破坏视觉神经细胞。脑神经也会受到破坏，产生永久性损害。甲酸进入血液后，会使组织酸性越来越强，损害肾脏导致肾衰竭。

甲醇中毒，通常可以用乙醇解毒法。其原理是，甲醇本身无毒，而代谢产物有毒，因此可以通过抑制代谢的方法来解毒。甲醇和乙醇在人体的代谢都是同一种酶，而这种酶和乙醇更具亲和力。因此，甲醇中毒者，可以通过饮用烈性酒（酒精度通常在60度以上）的方式来缓解甲醇代谢，进而使之排出体外。而甲醇已经代谢产生的甲酸，可以通过服用小苏打（碳酸氢钠）的方式来中和。

乙醚　经呼吸道吸入，在肺泡很快被吸收，由血液迅速进入脑和脂肪组织中。吸入的乙醚，有87%未经变化从呼气中排出，1%～2%从尿中排出。一部分乙醚在肝脏经微粒体酶转化为乙醛、乙醇、乙酸和二氧化碳,后经呼吸和尿排出。停止接触后，乙醚在血液中的含量很快下降，而在脂肪组织中仍保持相当高的浓度。主要作用于中枢神经系统,引起全身麻醉。一般认为，乙醚引起的意识障碍与脑干网状结构上行激活系统抑制有关，而肌张力减弱则是抑制脊髓所致。乙醚还可抑制中枢突触递质——乙酰胆碱的释放。

化学物质或多或少都有毒；无毒的物质，量多也会中毒。早在19世纪中叶，英国科学家保尔·伯特首先发现，如果让动物呼吸纯氧会引起中毒，人类也同样。人如果在大于0.05MPa（半个大气压）的纯氧环境中，对所有的细胞都有毒害作用，吸入时间过长，就可能发生“氧中毒”。肺部毛细管屏障被破坏，导致肺水肿、肺淤血和出血，严重影响呼吸功能，进而使各脏器缺氧而发生损害。在0.1 MPa（1个大气压）的纯氧环境中，人只能存活24小时，就会发生肺炎，最终导致呼吸衰竭、窒息而死。人在0.2 MPa（2个大气压）高压纯氧环境中，最多可停留1.5小时～2小时，超过了会引起脑中毒，生命节奏紊乱，精神错乱，记忆丧失。如加入0.3 MPa（3个大气压）甚至更高的氧气，人会在数分钟内发生脑细胞变性坏死，抽搐昏迷，导致死亡。

此外，过量吸氧还会促进生命衰老。进入人体的氧与细胞中的氧化酶发生反应，可生成过氧化氢，进而变成脂褐素。这种脂褐素是加速细胞衰老的有害物质，它堆积在心肌，使心肌细胞老化，心功能减退；堆积在血管壁上，造成血管老化和硬化；堆积在肝脏，削弱肝功能；堆积在大脑，引起智力下降，记忆力衰退，人变得痴呆；堆积在皮肤上，形成老年斑。

“氧中毒”一般发生在长期吸氧的病人中。尽管适当吸氧能提高人体细胞新陈代谢能力、增强人体免疫力，但长期吸入高浓度氧气也会发生肺泡表面活性物质减少，引发肺泡内渗液，出现肺水肿，出现头昏、面色苍白、心跳加快等诸多问题。更为严重的是，氧中毒当时不容易被觉察，往往在2～3天后才会发生临床症状，此时再进行抢救往往容易贻误时间。一些家庭用氧者往往不注意吸入氧气的浓度和时间，认为氧浓度越高越好，吸氧的时间越长越好。这就增大了氧中毒的危险性。

1.肺型氧中毒。开始为鼻粘膜充血，有发痒感觉。即可出现口干、咽痛、咳嗽、胸骨后不适；随后发生频繁咳嗽、吸气时胸骨后灼痛；胸骨后剧痛、难以控制的咳嗽，肺活量已出现下降，危及生命。

2.脑型氧中毒。最初出现额、眼、鼻、口唇及面颊肌肉的纤维性颤动，也可累及手的小肌肉；面色苍白、有异味感。继而可有恶心、呕吐、眩晕、汗、流涎、上腹部紧张；也可出现视力丧失、视野缩小、幻视、幻听；还会有心动过缓、心悸、气哽、指(趾)端发麻、情绪反常(忧虑、抑郁、烦躁或欣悦)。接着出现极度疲劳、嗜睡、呼吸困难等。少数情况还可能发生虚脱。

3.眼型氧中毒。主要表现为视网膜萎缩。早产婴儿在恒温箱内吸氧时间过长，视网膜有广泛的血管阻塞、成纤维组织浸润、晶体后纤维增生，可因而致盲。

二氧化碳中毒　现在地球上气温越来越高，是因为二氧化碳增多造成的。因为二氧化碳具有保温的作用，现在这支小部队的成员越来越多，使温度升高，近100年，全球气温升高0.6℃，照这样下去，预计到21世纪中叶，全球气温将升高1.5℃~4.5℃。海平面升高，也是二氧化碳增多造成的，近100年，海平面上升14厘米，到21世纪中叶，海平面将会上升25～140厘米，海平面的上升，将会使亚马逊雨林消失，两极海洋的冰块也将融化。所有这些变化对野生动物而言无异于灭顶之灾。

空气中含有约0.03%的二氧化碳，但由于人类活动（如化石燃料燃烧）影响，近年来二氧化碳含量猛增，导致温室效应、全球气候变暖、冰川融化、海平面升高……旨在遏止二氧化碳过量排放的《京都议定书》已经生效，有望通过国际合作遏止温室效应。

（1）低浓度的二氧化碳可以兴奋呼吸中枢，便呼吸加深加快。高浓度二氧化碳可以抑制和麻痹呼吸中枢。

（2）由于二氧化碳的弥散能力比氧强25倍，故二氧化碳很容易从肺泡弥散到血液造成呼吸性酸中毒。

临床上很少见单纯的二氧化碳中毒，由于空气中二氧化碳增多，常伴随氧浓度降低。比如：地窖中储存的蔬菜、水果呼吸时产生二氧化碳，同时消耗了氧气。无防护措施进入地窖所发生之中毒，是高浓度二氧化碳和缺氧造成的。试验证明氧充足的空气中二氧化碳浓度为5%时对人尚无害；但是，氧浓度为17%以下的空气中含4%二氧化碳，即可使人中毒。缺氧可造成肺水肿、脑水肿、代谢性酸中毒、电解质紊乱、休克、缺氧性脑病等。

（3）化学物质或多或少都有利；有毒的物质，有时有一定的优点。

可以救命的一氧化碳　20世纪60年代,人们就知道身体组织受毒素,紫外线辐射，激素和药物等侵害时,血红素加氧酶-1（简称HO^-1）会及时对抗相应的受伤和感染，此时体内会自然地产生少量的一氧化碳。不过，当时人们都认为一氧化碳是组织代谢的副产品。

然而，美国科学家所罗门·辛德在1993年提出，一氧化碳在人体中扮演了一个有意义的角色。它有协助一氧化氮管理人体内部器官的功能，例如大肠的收缩，胃的排空等。但是，研究人员作了很多的努力之后，还是没有检查出一氧化碳在人体中的准确作用。

由于一氧化碳对人体有益，一些科学家想把它用于临床治疗。然而，一氧化碳是有毒气体,使用稍有不当，就会对人类造成危害。一氧化碳能紧紧结合红细胞中的血红蛋白，形成羧化血红蛋白，使氧气无法载运到全身。当人体内20%左右的血红蛋白转变成羧化血红蛋白时，就会出现恶心、呕吐和晕倒的情况；当人体内40%左右的血红蛋白转变成羧化血红蛋白时，就会夺人性命。因此,有科学家反对把一氧化碳引入到人类的临床治疗。但美国的奥古斯丁·乔和弗里茨·贝奇称，医药界不该这么快拒绝一氧化碳的治疗潜力，一氧化碳疗法是紧急情况下最好的方法。

2001年上半年,乔和贝奇领导的研究小组指出，患者吸入微量一氧化碳有助于防止器官的排斥反应。他们在进行老鼠心脏移植时，用一种叫“卟啉”的化学药品将HO^-1封闭,一星期内老鼠有排斥移植的反应产生。但如果将老鼠置于含微量一氧化碳的空气中，则可以幸存。也就是说,吸入动物体内的微量一氧化碳可以完成HO^-1所能完成的任务。这个实验也说明,20世纪60年代人们在研究HO^-1时发现的一氧化碳不是代谢废物，而是在HO^-1的作用下，人体为生理防御反应所产生的气体。

2001年年底，美国的大卫·平斯基的实验表明，一氧化碳对肺移植手术也大有帮助。平斯基改变了一些老鼠的遗传特性，使它们缺少制造HO-1的基因,然后让它们和正常的老鼠一起进行模拟的肺移植手术。平斯基用夹子截断供应到老鼠左肺的血流，一小时后让它们重新恢复流动。结果正常老鼠的生存率为90%，而所有改变过基因的老鼠皆死于产生在肺中的血块。在进一步的实验中，当平斯基给改变过基因的老鼠呼吸微量的一氧化碳后，只有一半老鼠死于非命。目前，每年有数千人进行肺移植手术，失败率为30%，比其他器官移植的失败率要高，比如，肾移植的失败率只有10%。因此，医药学家希望把一氧化碳的治疗作用引入到肺移植手术中。目前也有一些医生把一氧化碳用于临床手术中，取得了一定效果。

硫化氢的细胞保护作用　硫化氢（H2S）在作为一种有毒气体的同时，近年，越来越多的研究发现它在哺乳动物体内广泛存在，而且具有重要的细胞保护作用。它已经称为继一氧化氮和一氧化碳之后，被发现的第3种气体信号分子，具有舒张血管、调节血压等多种生理功能。其代谢异常与心脏病和高血压等多种心血管疾病有关。H₂S在对抗缺氧、缺血引起的心肌损伤中的作用日益受到重视。Bliksoen等人报道，内源性H₂S能保护大鼠心脏对抗缺血-再灌注引起的损伤。Bian等人也指出，H₂S在缺血预处理的适应性心肌保护中发挥着重要的作用，此作用与H₂S激活蛋白激酶C及肌膜ATP敏感钾通道有关。另一方面，H₂S的供体硫氢化钠能促进大鼠心肌细胞的增殖。上述研究结果表明，H₂S在调节心肌的生理及病理生理过程中具有重要的作用。

杀菌消毒的臭氧　具有极强的氧化性的特点，被世界公认是一种广谱高效杀菌剂，它的氧化能力高于氯一倍，灭菌比氯快600～3000倍，甚至几秒种内可以杀死细菌。臭氧可杀灭细菌繁殖体和芽孢、病毒、真菌等，并可破坏肉毒杆菌毒素，可以清除空气和杀灭空气中、水中、食物中的有毒物质，常见的大肠杆菌、粪链球菌、绿脓杆菌、金黄葡萄球菌、霉菌等，在臭氧的环境中5分钟，其杀灭率可达到99%以上。将臭氧溶于水中可形成臭氧水，臭氧水是一种对各种致病微生物有极强杀灭作用的消毒灭菌水剂，用臭氧水清洗瓜果、蔬菜、衣物、器皿等，可除去上面残留的农药异味等，并能延长食品的保鲜期。臭氧被称为绿色环保元素，因为在杀菌、消毒过程中，臭氧可自行还原为氧和水，没有任何残留和二次污染，这是其它任何化学元素消毒剂都无法做到的。

选择。

1．下列元素中，原子半径最接近的一组是（　）

A.Ne，Ar，Kr，Xe　　B.Mg，Ca，Sr，Ba

C.BCNO　　D.Cr，Mn，F，Co

2．按原子半径由大到小排列，顺序正确的是（　）

A.Mg，B，Si　　B.Si，Mg，B

C.Mg，Si，B　　D.B，Si，Mg

3．镧系收缩的后果之一是使下列一对元素性质相似的是（　）

A.MgTe　　B.RuRh

C.NdTa　　D.ZrHf

4．具有下列电子构型的元素中，第一电离能最小的是（　）

A.ns2np3　　B.ns2np4

C.ns2np5　　D.ns2np6

5．下列各对元素中，第一电离能大小顺序不正确的是（　）

A.Mg<A　　lB.S<P

C.Cu<Zn　　D.Cs<Au

6.下列各组元素的第一电离能按递增的顺序正确的是（　）

A.NaMgAl　　B.BCN

C.SiPAs　　D.HeNeAr

7．第二电离能最大的元素所具有的电子结果是（　）

A.1s2　　B.1s22s1

C.1s22s2　　D.1s22s22p1

8．下列元素基态原子的第三电离能最大的是（　）

A.C　　　B.B

C.Be　　　D.Li

9．某元素基态原子失去3个电子后，角量子数为2的轨道半充满，其原子序数为（　）

A.24　　　B.25

C.26　　　D.27

10．下列各组元素按电负性大小排列正确的是（　）

A.F>N>O　　　B.O>Cl>F

C.As>P>　　　D.Cl>S>As

11．下列各对元素中，第一电子亲和能大小排列正确的是（　）

A.O>S　　　B.F>C

C.Cl>Br　　　D.Si<P