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本周,迈克尔·弗里曼特尔将介绍一种在第一次世界大战中开发的化学武器,幸运的是,前线士兵从未发挥出其可怕的潜力。

迈克尔Freemantle

你可能没听说过二苯氯胂。它是第一次世界大战中使用的大约60种化学战剂中最不为人知的一种。这些有毒的战争化学品通常被称为毒气。然而,二苯氯胂根本不是气体。在正常室温条件下,它以白色结晶固体的形式存在。

美国陆军工程兵团为说明光气的影响而摆出的图片。照片摄于法国前线战壕附近。第一次世界大战。

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1917年9月,德军开始在东线向俄军发射装有该建筑的炮弹。1918年,他们在西线的春季攻势中再次使用了它。德国人称这种化学物质为“克拉克一号”(Clark i)。“克拉克”是德语名称“氯-砷- kampfstoff”的首字母缩写,意思是“氯、砷、战剂”。

二苯氯胂是一种化学战剂,被称为睾酮。它们也被称为呼吸道刺激物,被设计用来攻击敌人的鼻腔通道,引起打喷嚏、呕吐和头痛。它们还会对神经系统产生影响,产生头晕并损害行走能力。然而,在第一次世界大战的战场上,它们的浓度并不致命。

到1917年9月化学武器问世时,化学战已经持续了两年半。冲突双方的军队已经使用了一系列剧毒气体。在1915年4月22日的第一次毒气袭击中,德国人在比利时伊普尔附近的一场战斗中向盟军发射氯气云团,杀死了约5000名盟军士兵。在年底,德国人开始使用光气,另一种有毒气体,进一步云气行动对盟军。这些袭击增加了死亡人数。

所以,你可能会问,为什么德国人在1917年引入了一种非致命的化学战剂,而致命的化学战剂已经被证明具有致命的效果?答案就在于盟军研制的防毒面具相当复杂。这些口罩含有钠石灰和木炭等保护材料,可以中和或吸收致命气体。然而,这些材料不能去除二苯氯胂。

实验表明,胸骨在受热时会挥发,形成烟雾,很容易在空气中扩散。事实证明,烟雾颗粒足够小,可以穿透并穿过防毒面具。

埋在沙子里的老式防毒面具

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德国人相信,当装满胸骨的炮弹爆炸时,爆炸的热量会产生一团由这些微小粒子组成的云。吸入这种令人讨厌的微小颗粒会迫使防御部队摘下口罩,以便打喷嚏或生病。然后,这些部队将暴露在同时发射的致命气体中。

同时发射两种炮弹的化学战被称为混合炮击。这个概念是由德国化学家弗里茨·哈伯提出的,他被认为是“现代化学战之父”。

然而,在炮弹中使用二苯氯胂被证明是失败的。炮弹的起爆和爆炸没有提供足够的时间让爆炸的热量传递到胸骨并将其挥发。爆炸的物理力量确实产生了烟状颗粒,但它们太大了,无法穿透防毒面具。

德国人试图对克拉克一号进行改进,引入了一种类似的胸腺化合物,称为二苯氰胂。他们称之为克拉克二世。这种化合物是战争中使用的最强的一种,与克拉克一世不同的是,它不会在水中分解。这两种化合物的分子都是由一个砷原子和两个苯环结合而成的。克拉克I中的砷原子也连着一个氯原子,但在克拉克II中,氯原子被一个氰化物取代。

战后,美国陆军化学战部队的中校奥古斯丁·潘提斯(Augustin Prentiss)写了一本书,详细介绍了战争中使用的化学物质。他观察到:

“德国人在第二次世界大战期间化学战中犯下的为数不多的技术错误之一,就是未能采用适当的方法来分散二苯氯胂。”

此外,他指出,这是一个代价高昂的错误:

“至少有1400万枚炮弹装载了这种物质(以及它的类似物,二苯基氰胂),1918年春天,德国军队对这种所谓的进攻作战能力非常依赖。”

盟军随后从他们的伤亡名单中提供了确凿的证据,证明炮弹在很大程度上是无效的。

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以上是迈克·弗里曼特尔对二苯氯胂作为战争武器的幸运失败的评论。下周,布莱恩·克莱格将为我们带来一种对人类文明发展至关重要的化合物。

布莱恩·克莱格

一种通用的建筑材料,一种工艺必需品和一种热源,都是天然供应的。即使在今天,你也能在大多数建筑中找到它。而木材多才多艺的核心是一种叫做木质素的复杂芳香聚合物。

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下周和布莱恩一起了解更多关于这种生长在我们周围的非常有用的化合物。在那之前,联系任何你想要报道的化合物-电子邮件chemistryworld@rsc.org或推特@chemistryworld。我是本·瓦尔斯勒,感谢收看。