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  • 空气中有消毒水,哪来的?竟是自发形成的

    过氧化氢,如果这个名字你觉得陌生,那么它的另一个名字一定会令你感觉十分熟悉,那就是双氧水。

    双氧水是一种消毒剂,它的消毒作用主要是通过它的强氧化性所实现的,我们所熟悉的化脓性球菌、各种肠道致病细菌等都可以被双氧水轻松杀灭,所以双氧水被广泛应用于环境消毒和伤口消毒,除了医用领域,工业生产和日常生活中也有很多地方用得到。

    过氧化氢虽然用途广泛,但制取并不十分容易,生产过氧化氢需要电压和催化剂,常用的方法主要有电解法、异丙醇法以及蒽醌法等等,在我国常用的方法就是蒽醌法。

    过氧化氢用途广泛、需求量大,所以国际上一直有人在研究过氧化氢新的生产方法。而斯坦福大学的一个研究团队在研究这一问题时意外发现了一个现象,那就是过氧化氢是可以自发形成的。

    该研究团队发现,空气中的水分子可以自发地转化为过氧化氢。这听起来好像没有什么,因为水就是H2O,而过氧化氢是H2O2,二者就差了一个氧原子,似乎很容易完成转化,但实际上并没有这么容易。水和过氧化氢之间虽然只差了一个氧原子,但若想补上这一个原子,就意味着必须要打破原有的一个共价键,然后才能将一个氧原子添上去。在没有电压和催化剂的参与下,怎么能够打破这个共价键呢?

    空气中的水分子自发地转化为过氧化氢是有条件的,这个条件就是水滴的体积要足够小。

    研究发现,当空气中水滴的直径达到20微米以下时,水就能够自发地变为过氧化氢了。20微米是什么概念?日常生活中我们能够用到的最小长度单位就是毫米了,而1微米等于千分之一毫米,就是这么小。现在问题来了,为什么水滴足够小,就可以自发变为过氧化氢呢?这源于一种被称作“接触起电”的现象。当微水滴与固体发生撞击时,电荷会在液体和固体之间发生“跳跃”,于是就会产生不稳定的分子碎片,也就是活性氧。

    这些因碰撞而产生的不稳定的分子碎片中包含有羟基自由基,它们是三电子还原产物,当它们成对后便可以结合形成过氧化氢。

    微水滴与固体发生碰撞?哪来的固体呢?空气中充满了各种微尘,它们就是固体微粒,空气中微水滴与固体的碰撞每时每刻都在发生着,所以过氧化氢就这样自然生成了,不过这种自然生成的过氧化氢数量是很少的。斯坦福大学研究团队的研究报告一出就引起了一片质疑之声,比如有人质疑要检测空气中的过氧化氢就必须要使用高锰酸钾,不过该团队随后便作出了解释,他们是采用质谱法来对空气中的过氧化氢进行检测的。

    空气中存在着自发形成的过氧化氢,这与我们的生活又有什么关系呢?关系还真是挺大的。

    就如我们所知道的那样,寒冷的冬季,人们总是更容易患上以感冒为代表的呼吸系统疾病,这是为什么呢?因为天气寒冷?这些疾病本质上都是有细菌或病毒感染所引起的,与冷热并没有直接关系,况且就算是一直呆在家里不出门,冬季依旧比夏季更易感冒。而现在我们对这一问题似乎有了一个更为合理的解释,那就是冬季空气中的细菌和病毒数量要高于夏季,而原因就在自发形成的过氧化氢上。冬季空气干燥,空气中的微水滴数量较少,这使得自发形成的过氧化氢数量也随之减少,消毒作用下降,病菌自然也就多了。

    冬季由于要使用取暖设备,所以室内的空气更加干燥,空气中的微水滴和过氧化氢含量就更少了,如果再不注意通风换气,必然滋生细菌。

    以上就是斯坦福大学研究团队所得出的结论,在一定程度上解释了季节与呼吸系统疾病之间的部分关系,这使我想到了另一个问题,那就是寿命。众所周知,生活在干燥寒冷地区的人的平均寿命要显著长于湿热地区的人,这可能也与空气中过氧化氢的含量有着一定关系,因为过氧化氢是一种强氧化剂,而人的衰老过程本质上就是氧化过程,所以空气中过氧化氢的含量高可能会在一定程度上加速人体的衰老。

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