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視頻復(fù)習(xí)一下，也歡迎到B站“畢導(dǎo)THU”上看有歡樂彈幕版！后面是圖文稿和計算過程。 
最近我聽到一個神奇的說法：84消毒液和酒精混合會產(chǎn)生氯氣！也不知道是誰第一個想出來把倆消毒劑混在一起用的，可能是基于強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手的中國武俠思想，用兩個普通消毒劑合成出一個史詩級消毒劑？
這是什么腦回路??！你把它倆混起來，不就等于讓84給酒精消毒、讓酒精給84殺菌，最后只會斗個兩敗俱傷！最近網(wǎng)上這個問題的討論極其熱烈。畢竟很多人最近都囤了84和酒精，而生活中也難得碰到一個用初中化學(xué)就能參與討論的學(xué)術(shù)問題。生活中的奇葩實(shí)驗(yàn)探究，畢導(dǎo)可能會遲到，但從不會缺席。今天我就用實(shí)驗(yàn)幫大家研究一下84和酒精混合會不會產(chǎn)生氯氣！
01 Introduction-實(shí)驗(yàn)背景知識84消毒液，主要成分是次氯酸鈉NaClO、氫氧化鈉NaOH和表面活性劑。NaClO具有氧化性，可以殺死細(xì)菌病毒。
我們在小學(xué)二年級的時候就學(xué)過，84消毒液和潔廁靈是不能混合的！因?yàn)闈崕`含有鹽酸HCl，會與84反應(yīng)產(chǎn)生氯氣，把你熏死。試配平下列化學(xué)方程式，評論區(qū)第一個配平的人可以給你初中化學(xué)老師報個喜。HCl + NaClO === NaCl + Cl2↑ + H2O醫(yī)用酒精，是75%的乙醇/水溶液，乙醇具有還原性。
一個84氧化，一個酒精還原，豈不是化學(xué)反應(yīng)的天生一對！下面我們就把它們混合！
02 Experiment-實(shí)驗(yàn)探究【實(shí)驗(yàn)1】取20 mL84消毒液、20 mL酒精，充分混合。（注：84在實(shí)際使用中都是要稀釋100倍再用的！本實(shí)驗(yàn)為了模擬極限愚蠢操作下的危險性，故不稀釋。）
眾所周知，在化學(xué)分析中，面對一個未知的反應(yīng)，首先自然要用到化學(xué)鑒定的四種基本方法：
拍攝于混合后約1.5分鐘 臥槽居然產(chǎn)生了這么多氣體?。。∽屑?xì)觀察發(fā)現(xiàn)，有大量小氣泡在淺黃色溶液中緩慢上升、逸出。
拍攝于混合后約2分鐘
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：84和酒精混合的確會放出氣體！但是不是氯氣還需要進(jìn)一步探究。讓我們進(jìn)入看聞摸嘗的第二步：聞。
【實(shí)驗(yàn)2】聞氣體的味道，判斷一下是啥。
不要驚訝于我的胡子 我只是想用它的長度來見證戰(zhàn)勝疫情的那一天 怎么說呢，的確有氯氣的味道和功效。但其實(shí)你直接聞84消毒液，本來就能聞到氯氣味。這個實(shí)驗(yàn)沒有太大的說服力。讓我們進(jìn)入看聞摸嘗的第三步：摸。【實(shí)驗(yàn)3】摸燒杯外壁，感受是否有溫度變化
誰能看出來我在說啥？ 杯子竟然變熱了！??！實(shí)驗(yàn)人員甚至被這突如其來的溫暖給逗樂了！來，拿我做咖啡的溫度計測個溫度！
84與酒精混合后，溫度從20℃升至23℃。小氣泡的產(chǎn)生應(yīng)該與升溫有關(guān)，我有兩種猜想：【實(shí)驗(yàn)4】把酒精和水混合，把84和水混合，觀察溫度是否變化。
結(jié)果表明，酒精與水混合本來就會放熱，足以使水的溫度從20℃升到24℃，還是比較多的！至于酒精稀釋為啥放熱、放多少熱，大家在小學(xué)二年級應(yīng)該都學(xué)過非理想溶液的化學(xué)勢和偏摩爾焓問題。
我們可以試著算算?？紤]20 mL的75%乙醇水溶液稀釋一倍的熱效應(yīng)問題，可以分為三個熱力學(xué)狀態(tài)的兩個過程
還有一種方法是算摩爾超額焓(注意：實(shí)際上乙醇與水混合的時候會有體積損失，但這個比例大概是在1%-2%，我們計算時就不考慮了)。
初態(tài)20 mL的75%乙醇溶液。乙醇nB=20*75%*0.791/46.07=0.257 mol，水nA=20*0.25*1/18.02=0.277 mol。從而xA=0.257/(0.257+0.277)=0.481，xB=0.519。查springermaterial上的乙醇-水混合焓表知此時的超額焓是-460.530 J/mol，這個mol代表的是1mol溶液。
故此過程實(shí)際放熱量為ΔH=460.53*0.257/0.481=246.1 J。 同理算末態(tài)，直接認(rèn)為是40 mL，乙醇還是那么多。易得xA=0.156，xB=0.844。查springermaterial上的乙醇-水混合焓表知此時的超額焓沒查到，拿0.146和0.177的數(shù)據(jù)一通插值得到791.545 J/mol。 故此過程實(shí)際放熱量為ΔH=791.545*0.257/0.156=1304 J。 故所求稀釋過程的放熱為1304-246.1=1058 J，求這部分熱量使末態(tài)溶液上升多少度。最終混合溶液的熱容也可以查springer插值大概是93.9J/mol K，故
這特么壓根不是4度?。〔贿^也正常，畢竟人家是量熱計里做的，我是在寒冷的屋子里瞎做的，散熱還是非?？斓?。要是我測的數(shù)能和理論對上我豈不是要拿諾獎了. 84與水混合是吸熱的，溫度反而從20℃降到了19℃。不知道大家還記不記得高中“越稀越水解”這句話，我猜是稀釋使ClO?水解平衡正向移動，而水解是吸熱反應(yīng)。
現(xiàn)在測出來酒精混合升4℃，84混合降1℃，而酒精84混合居然剛好升3℃！雖然理性告訴我這只是一個強(qiáng)行巧合，但它說明：84與酒精混合升溫，很可能是因?yàn)榫凭龅剿緛砭蜁郎亍?/strong>次氯酸鈉不穩(wěn)定，升溫時它會發(fā)生歧化和分解兩個反應(yīng)[1,2]。分解反應(yīng)產(chǎn)生氧氣。
大家高中的時候都學(xué)過電離和水解的動態(tài)平衡，84溶液中時刻存在下面幾個平衡反應(yīng)[2]，升溫會促進(jìn)氯氣跑出來。
話說還有人記得這些方程嗎……
因此，84與酒精混合產(chǎn)生的小氣泡可能是氧氣，也可能是氯氣。但我目測氣泡的分子量是32，所以覺得是氧氣。【實(shí)驗(yàn)5】收集84與酒精混合產(chǎn)生的小氣泡，用帶火星的木條測試。
靜置片刻，伸入帶火星木條（注意，本實(shí)驗(yàn)可能產(chǎn)生酒精蒸氣，遇火會燃，千萬不要在封閉空間內(nèi)點(diǎn)火）。
我可去你的吧，不僅沒有復(fù)燃，甚至安詳?shù)叵缌?/strong>，整個實(shí)驗(yàn)也瞬間變得索然無味……果然生活中很難有機(jī)會用到“氧氣會使帶火星的木條復(fù)燃”這種知識點(diǎn)呢……但小氣泡畢竟沒多少，很難用這種方法驗(yàn)證。【實(shí)驗(yàn)最終結(jié)論】84與酒精混合會升溫，并放出氣體，尚不能確定是氧氣還是氯氣。很遺憾我家里沒有氣相色譜，無法進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)了，期待本實(shí)驗(yàn)啟發(fā)后人開展更為詳細(xì)的研究。
03 Results and Discussion我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)論其實(shí)有點(diǎn)尷尬。如果產(chǎn)生的是氧氣，你倒是可以上去吸個神清氣爽；但萬一84和酒精發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生氯氣甚至是其他有毒氣體，我豈不是要被冠狀病毒笑死了？我仔細(xì)查了文獻(xiàn)，很快找到了這個問題的答案！目前網(wǎng)上已經(jīng)有許多科普文辟謠說84和酒精不會產(chǎn)生氯氣，但很遺憾，他們的辟謠都是錯的。84和酒精混用會產(chǎn)生氯氣，而且濃度很可能超出安全范圍。2015年一篇刊登在《Australian Journal of Forensic Sciences(澳大利亞法醫(yī)雜志)》上的論文[3]討論了一個有趣的問題：在法醫(yī)實(shí)驗(yàn)室里，我們搞衛(wèi)生的時候應(yīng)該把桌子、儀器上殘留的DNA除干凈，否則會干擾后面的師弟師妹做實(shí)驗(yàn)。
然后作者還真就測試了84(當(dāng)然，84在澳洲并不叫84)和酒精混合搞衛(wèi)生的效果，并用氣相色譜-質(zhì)譜儀檢測了它倆混合用會不會產(chǎn)生有毒的氯仿和氯氣！
作者實(shí)驗(yàn)中的擦桌子手法是這樣的：先噴84溶液，5分鐘后擦干，再噴70%酒精，5分鐘后再擦干。這個手法和媽媽們還是比較像的，實(shí)驗(yàn)結(jié)論如下：單獨(dú)用次氯酸鈉溶液擦桌子，完全不會產(chǎn)生氯氣(如下圖1abc)； 用次氯酸鈉擦完桌子，再用水擦一遍，也不會產(chǎn)生氯氣(如下圖1c)； 用次氯酸鈉擦完桌子，再用酒精擦一遍，突然就產(chǎn)生了氯氣！而且已經(jīng)超過了安全濃度！(如下圖1a) 用次氯酸鈉擦完桌子，再用水擦一遍，再用酒精擦一遍，只產(chǎn)生少量氯氣，在安全范圍內(nèi)。(如下圖1b)
注：“擦桌子”是個代稱，作者測了擦玻璃、塑料、金屬
用次氯酸鹽和酒精清潔過程中氯氣(1a-c)和揮發(fā)性有機(jī)化合物(2a-c)的排放 紅線代表澳大利亞的安全濃度標(biāo)準(zhǔn)
作者都擦了三次取平均，數(shù)據(jù)肯定沒問題?？傊@個搞衛(wèi)生實(shí)驗(yàn)嚴(yán)格證明了：即使是先噴84，擦干后再噴酒精，就那點(diǎn)殘留的接觸，也會產(chǎn)生有害量的氯氣。（這可能是酒精促進(jìn)了84中氯氣的揮發(fā)，而不一定是化學(xué)反應(yīng)）他還在封閉空間(一個58×55×47 cm的手套箱)中將1%的次氯酸鈉溶液與酒精直接混合，檢測到了高濃度的氯仿！不過只要在開放的屋子里做實(shí)驗(yàn)，就完全檢測不到氯仿。
這個實(shí)驗(yàn)說明，84和酒精混合會發(fā)生復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生有害的氯仿。不過我們在家里完全不用管這回事，只要你別悶在被窩里直接混合84酒精。【一個提醒】作者用的次氯酸鈉濃度是0.25~1%，平時我們用84是要稀釋100倍的，濃度大概0.05%。所以只要你規(guī)范使用84，就不用太擔(dān)心氯氣。但如果你為人豪放，喜歡玩濃度大的，就還是會有危害。
04 Supplementary material84和酒精混合還會產(chǎn)生什么有毒物質(zhì)？可能很多人一想到84和乙醇會產(chǎn)生氯氣時，會用僅存的化學(xué)知識腦補(bǔ)出這樣一個反應(yīng)
雖然我很難想象世界上有這么優(yōu)秀的反應(yīng)，用常見的84和酒精直接一波成功合成三個高?；瘜W(xué)品……但本著探索求真的精神，我還是給大家徹底解讀一下84和酒精化學(xué)反應(yīng)究竟會產(chǎn)生啥。 首先，伯醇和次氯酸鈉在酸性條件下會發(fā)生極慢的反應(yīng)，但得到的產(chǎn)物不是醛，而是二聚酯[4,5]。這可能是因?yàn)榉磻?yīng)機(jī)理是經(jīng)過半縮醛中間體[6]。
但我們的84是堿性，所以只能以微乎其微的速率生成乙酸乙酯。乙酸乙酯是一種低毒性、聞起來很香、喝起來有點(diǎn)甜的易揮發(fā)液體。84的水溶液、乙醇的乙酸乙酯溶液在相轉(zhuǎn)移催化劑比如四正丁基溴化銨的催化下，乙醇會氧化為乙醛[7]。
但如果不加催化劑，這個反應(yīng)也極其緩慢，不用擔(dān)心乙醛的問題。畢竟你媽即使意外把84和酒精混合了，我估計她手頭也應(yīng)該沒有四正丁基溴化銨。當(dāng)然你要是孝順也可以給她買。
在堿性條件下，乙醛和氯氣會發(fā)生鹵仿反應(yīng)生成氯仿和甲酸根[8]。氯仿也會水解變甲酸根[9]。甲酸根和84又會氧化變成碳酸根[10]。它們碰到氯自由基又會發(fā)生奇怪的反應(yīng)。
在有機(jī)化學(xué)的世界里，這些亂七八糟的副反應(yīng)就像語文閱讀理解，只要愿意寫，總能編出一堆來。綜上所述，84和酒精混合的確會發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生氯氣、乙醛、乙酸、乙酸乙酯、氯仿、甲酸、碳酸……但量都非常少。
1、84和酒精混合會放熱，并產(chǎn)生小氣泡，可能是氧氣或氯氣；2、有文獻(xiàn)明確指出，84遇到酒精會產(chǎn)生氯氣和氯仿，且濃度可能超出安全范圍；3、84和酒精會發(fā)生復(fù)雜的有機(jī)反應(yīng)，產(chǎn)物包括但不限于氯氣、乙醛、乙酸、乙酸乙酯、氯仿、甲酸、碳酸……所以，84和酒精混合產(chǎn)生氯氣不是一則謠言！它倆單獨(dú)都能殺冠狀病毒！你想消毒隨便拿其中一個就行！別自己瞎混合搞創(chuàng)新！
這個問題表面上看是個初中化學(xué)問題，許多科普文在辟謠的時候也想當(dāng)然地覺得不會產(chǎn)生氯氣。所以我得到這個反常結(jié)論時，也蠻驚訝的。歡迎大家質(zhì)疑討論！
初中課本的化學(xué)簡單，因?yàn)樗唤棠悖?4和酒精幾乎不會反應(yīng)。生活中的化學(xué)復(fù)雜，因?yàn)槿嗣袢罕娬嬲P(guān)心的是“幾乎不會反應(yīng)”背后，剩下的“那一丁點(diǎn)反應(yīng)”有多大危害。生活遠(yuǎn)比書本復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)遠(yuǎn)比理論微妙，次要矛盾有時候就會轉(zhuǎn)化為主要矛盾。對科學(xué)心存謙卑，對生活保持好奇。生活中的奇葩實(shí)驗(yàn)探究，畢導(dǎo)可能會遲到，但從不會缺席。最后給大家看一下我今天沾過84的餐巾紙(我家紙本來就是黃色的……)
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