东华大学爆炸事故与量子色动化学

东华大学爆炸事故与量子色动化学

严河流

读中国科技大学合肥微尺度国家实验室陈武峰博士的《石墨烯启示录|东华大学爆炸事故分析》博文，一下子又想到2015年天津港“8·12”瑞海公司危险品仓库大爆炸事故，和1917年12月6日加拿大西部海港城市哈利法克斯的灭顶之灾大爆炸事故。因为我们的着眼点不同：钾钠版非核衰变型量子色动化学，已研究很多年；但学界很少知道，所以能再等到类似东华大学实验室发生爆炸事故的报道出现。

2009年四川盐亭县农机局马成金工程师，解密他1984年在盐亭县科协的公开实验，试剂有类似钾、钠和硝基苯、苯酚等化学成分。其实这是分为两类：含钾、钠的物质属于易燃易爆物品，而硝基苯、苯酚等属危险化学品；两类不能放在一处。按物理、健康或环境危险的性质，易燃易爆物品也属于危险化学品，但从量子色动化学反应角度看，这里含钾、钠的易燃易爆物品，关注的是具爆炸、燃烧性质等物品一类；而危险化学品关注的硝基苯、苯酚等，属强腐蚀、助燃、有毒性质等物品一类。两类放一处，危险更大。这中间的道理，从钾钠版非核衰变型量子色动化学，到鈈铀IP氢 弹版量子色动化学，两者好似不同，但都涉及元素和内部胶子与夸克层次的振荡变化。这部分知识，基本也不在研究生、博士研究生期间讲授。

陈武峰博士的《石墨烯启示录|东华大学爆炸事故分析》后的跟帖很多，有说：“现在研究生做实验根本不看文献，不查阅反应物的基本物理化学性质，上来就干，用无知无畏挑战自然规律”。有说：“科学研究领域的事故屡有发生。在一般人眼里，科学家是比较严谨的，这也许是事实，但是疑问他们经常在河边走，湿鞋的机会甚多。无论是国内还是国外，也就跟需要严谨需要制度保证”。

还有说：“这次事故的当事人，本来也是知道有危险，但是并没有采取必要的措施。不知道是隔热扥疏忽，还是根本就缺乏必要的条件。比如有没有称量试剂的设备，是因为没有智能，靠估计还是有，嫌麻烦；有没有护目镜；是忘了带，还是根本就没有？这后一种可能不能排除。浓硫酸+高锰酸钾这个都爆炸多少次了，还没有写进实验室的安全手册里面？这个在化学实验室是完全不能想象的低级错误。在配置重铬酸钾+浓硫酸洗液的时候，很多人自做聪明，手头没有重铬酸钾，用同样具有强氧化性的高锰酸钾代替，结果很多悲剧发生了。还有往王水里面加入有机溶剂，这些多是人造的炸弹”。这仅仅研究生和博士研究生的“低级错误”吗？

我们再来看陈武峰博士的分析，他说看上海东华大学实验室发生爆炸照片，地板上紫色的是高锰酸钾，而褐色的应该是分解后的二氧化锰之类。如果真是在浓硫酸体系里，化学腐蚀伤害会非常大。具体微信内容有：2016年“9月21日10点半左右，该实验室三名研究生（一名研二，两名研一）进行氧化石墨烯的实验（三人都未穿实验服，并未带护目镜），研二学生进行实验教学示范；过程为在一个敞口大锥形瓶中，放入了750ml的浓硫酸，并与石墨烯混合，接下来放入了一勺高锰酸钾（未称量）。在放入之前，研二学生还告诫其他人，放入有可能有爆炸危险。但不幸的是，话音刚落，爆炸就发生了”。2016年9.月23日上海东华大学党委宣传部的通报是：“1名学生受轻微擦伤，经治疗已复学；另外2名学生诊治……主要伤害集中在面部，灼伤面积均在5%左右，眼部不同程度受伤，其中1名学生眼部整体无大碍，另外1名学生已接受眼部手术，医院已组织专家正在制定下一步治疗方案。事故原因还在调查中”。陈武峰博士说鉴于此，请以官方通报为准。

陈武峰博士说，本来他的《石墨烯启示录》不准备谈论安全问题，但又觉得有责任。他是从2009年开始接触到化学氧化法，其间也做了不少氧化石墨的制备实验；中间也发生过一些小意外。氧化石墨（烯）制备，目前工艺流程是：石墨粉加入烧杯，加入1gNaNO3，缓慢加入46ml浓硫酸，搅拌均匀，烧杯置于冰水浴中，搅拌情况下缓慢加入6GKMnO4。总体上石墨粉中加入浓硫酸，搅拌均匀后再加入高锰酸钾。紫色的高锰酸钾在浓硫酸中，溶解并混合均匀后溶液从紫色逐渐向暗绿色转变。这是因为高锰酸钾向Mn2O7转变所引起的，而Mn2O7常温下是液体，分解温度55℃。上述过程是一个自放热过程，所以实验过程中，要使用冰水浴。反应式是：H2SO4（浓）+2KMnO4=K2SO4+Mn2O7(又称高锰酸酐）+H2O。

所以，正常情况下，在加入高锰酸钾的时候，溶液中也会有气泡冒出，而且在中温反应阶段更加明显。这是氧化剂发生分解的副反应引起的，当然也不排除氧化石墨过程中产生了二氧化碳等的气体。同时在反应过程中可观察到有紫色气体挥发出来，这是由于KMnO4受热升华导致的。事故通报可能的潜在危险因素是：

1、实验剂量很大，浓硫酸对应高锰酸钾，发生意外的代价也会被放大。2.实验容器的选择是否合适？由于反应会产生气体，锥形瓶会比烧杯危险。3. 是否有冰水浴降温？4. 用石墨烯做原料来制备氧化石墨烯，是不是用成石墨粉？如果是石墨烯，反应活性比石墨粉高得多，当高锰酸钾氧化石墨烯时，放热速度会被加快。这可能导致爆炸发生。5. 添加高锰酸钾速度过快，化学氧化法最危险的就是这一步。所以强调缓慢加入高锰酸钾，每次让少量固体颗粒落入硫酸中，同时注意保证均匀搅拌。6. 防护措施缺乏，这是导致事故的另一个重要原因。看来是准备预防爆炸，这是当然的，因为即使是钾钠版非核衰变型，量子色动化学也存在剧烈反应。

陈武峰博士没有讲：有责任心强的人当安全员，但不懂量子色动化学，能否防止钾钠版非核衰变型量子色动化学爆炸不存在？看陈武峰博士的知识面仅是：浓硫酸/高锰酸钾混合液中加入石墨粉，可能会直接导致样品起火燃烧。因为理论仅是颗粒很细等高比表面积的、石墨粉或活性炭等的炭材料，都容易发生此类现象。而且

一旦起火，不要胡乱往里面加水。为什么？他说：“一方面会剧烈放热，同时也会造成酸液的飞溅”。不知陈武峰博士是否懂量子色动化学？因为他也觉得：“关于氧化石墨相关的安全问题，还有很多”。他虽写了很长，但依然觉得不够。在今后的《石墨烯学堂》，他还会发布其他石墨烯相关的安全问题。但陈武峰博士真能发布和解答：钾钠版非核衰变型量子色动化学爆炸的安全难题吗？我们只提供两点：

一是《环球科学》杂志2015年6月号发表的《胶子与夸克怎样塑造宇宙》一文，开篇就讲：“利用可以窥探质子和中子内部的实验方法，科学家发现”：凝视一个质子或者中子的内部，看到的是一种动态的景象。除了基本的夸克三人组之外，还有一个由夸克和反夸克组成的海洋，以及突然出现又消失的胶子。在量子色动力学建立后的40多年来，物理学家在解释强相互作用力本身的行为方面取得了长足的进步，但量子色动力学的众多细节仍然难以捉摸。量子色动力学有一个惊人的推论：我们所熟知的质子，其内部的胶子和夸克的数目可以发生幅度相当大的变化。一个胶子可以暂时地变为一对夸克和反夸克，或者变成一对胶子，然后又变回成一个胶子。在量子色动力学中，后者这样的胶子振荡比夸克交换更为普遍，所以胶子振荡占了主导地位。这个发现，还摘取过诺贝尔物理学奖。

二是量子色动力学推论的所有的这些发现，都还没有结合量子色动语言学-量子色动几何学-量子色动化学-量子色动力学等，来联系普通的化学物质氧、碳、钾、钠、鈈、铀、氢、锂、铍等元素的质子数和可变的中子数，解读可能产生的两大类无或少放射性的多级放热放能反应。例如，把类似根据原子序数从小至大排序的门捷列夫化学元素周期表中，元素原子核里的质子看作“编码质点”，中子看作“非编码质点”。这类似一种初级的量子色动语言学的动力学编码，以实现对各种化学物质及其组成的分子、原子、原子核的反应信息集成，做成类似大数据、云计算分类。因为量子色动化学能根据量子卡西米尔平板吸引效应原理，再利用量子色动几何学，对由“编码质点”和“非编码质点”引起的量子色动化学振荡反应，可进行大数据、云计算中的选择小数据处理。这能具体可用碳基和氧基的“编码质点”，来说明由量子色动化学振荡反应，影响显物质分子里的原子数不变产生的反应：

第一类是“编码质点”非核衰变化学反应的多级放热放能的元素离子分解，和组合的“马成金实验”氧、碳、钾、钠的现象。这类量子色动化学振荡反应产生的爆炸，类似“钾钠+碳氮+水H2O” 影响氧基量子卡西米尔效应的暗能量波动，大能量的热效应使水分子和HO离子等多种物质，发生瞬间量子色动化学振荡的多级循环重复的分解和组合反应。

第二类是“非编码质点”数分解裂变和组合聚变的鈈、铀、氘、锂、铍等同位素，少核衰变的多级放热放能核反应的现象。这类量子色动化学振荡反应产生的爆炸又分两种情况。

第一种，是重在聚变成分非常大而裂变小的扳机型：类似“鈈+钾钠氮碳+氘化锂或氘氚化锂，或者氘化铍或氘化铝锂，或者重水D2O重氢(氘)或超重氢(氚)”，影响鈈基量子卡西米尔效应的暗能量波动，加快发生瞬间产生高温高压量子色动化学振荡的氘锂铍等混合物，放出大量中子的多级循环聚变反应。

第二种，是重在裂变成分非常大而聚变小的扳机型：类似“铀-238 U、 235 U或鈈+钾钠氮碳+重水D2O重氢(氘)”，影响铀基量子卡西米尔效应的暗能量波动，发生瞬间量子色动化学振荡的多级循环，加快重水聚变放出大量中子及铀等混合物发生产生高温高压的裂变反应。

先说第一类“马成金实验” 非核衰变的量子色动化学振荡反应，这里质子或者中子内部的虚胶子和夸克的数目，可以发生幅度相当大的变化振荡，联系真空量子起伏和真空中两块平行金属板之间存在某种吸引力，这种吸引力被称为卡西米尔力；这样可以把原子核里的质子，按卡西米尔平板效应的系列化，编排成类似于门捷列夫元素周期表的量子色动几何学组装，用此解密碳和氧离子的量子信息原理。

而且这是能够以一种通过同位素质谱仪以及严格的色谱-质谱联用的检测结果的方式，可测量到这类弱力能源反应的起伏的。所以量子色动化学就是把氧核类比于卡西米尔平板，氧核的8个质子构成的立方体，类似形成3对卡西米尔平板效应。众所周知，从普通的化学反应到核化学反应，都是以元素周期表中元素原子的原子核所含的质子数，可分和不可分的变化来决定的，但都不讲大尺度结构部分子无标度性实在的量子色动化学。如果“编码质点”和“非编码质点”是把质子和中子等粒子，都看成是“平等的人”，但在结构的代表性上，类似社会结构中领导和其他成员，编码是不同的一样；“编码质点”是把卡西米尔力引进到原子核。

如果质子数不是一个简单的强力系统，而是有很多起伏，也就能把“氧核”和“碳核”包含的相当于卡西米尔力平板的“量子色动几何”科学“细节”设计出来。因为氧核的8个质子构成的立方体，形成3对卡西米尔平板效应，这种“量子色动几何”效应是元素周期表中，其他任何元素原子的原子核所含的质子数的“自然数”不能比拟的。道理是：形成一个最简单的平面需要3个点或4个点，即3个点构成一个三角形平面，4个点构成一个正方形平面。卡西米尔效应需要两片平行的平板，三角形平板就需要的6个点类似碳基；正方形平板就需要的8个点类似氧基。

如果把这些“点”看成是“质子数”，6个质子虽然比8个质子用得少，但比较量子卡西米尔力效应，8个质子点的立方体是上下、左右、前后，可平行形成3对卡西米尔平板效应，即它是不论方位的。而6个质子点的三角形连接的五面立体，只有一对平板是平行的。把这种量子色动化学能源器参加到原子核里的量子波动起伏“游戏”，会加强质子结构的量子卡西米尔力效应。

由此这种几何结构，就有量子色动化学的内源性和外源性之分。但这仅从质子层次来谈的“编码质点”和“非编码质点”，还没有从夸克层次来谈“编码质点”和“非编码质点”，所以还不能完全说明第二类的放射性核素，能自发地从不稳定的原子核内部放出粒子或射线，如α、β、γ射线等，也在参加“编码质点”数组装的外源性；以及包括“非编码质点”的中子数，也能影响外源性核辐射的变化。由此先来比较看第一类量子色动化学振荡激发作用的碳、氧、钠、钾等元素：

钠原子是11个质子，8个质子点的立方体建构后，剩下3个质子正好建构一个多余的平面。这个平面可以看出类似风筝，像无人驾驶飞机吊着一个8质子点立方体的氧基，到处漂浮作卡西米尔效应色动化学能源器，起分子无核衰变的影响原子数不变的分化组合发力。这就是为什么钠比氧有更显著的燃烧效应，因为单个氧基的8个质子点立方体，相比钠原子是静止不会移动的东西。

同理看钾，其原子内是19个质子，两个8质子点建构立方体为超立方体，其卡西米尔效应比钠大。而钾的超立方体用去16个质子后也剩下3个质子，正好建构一个多余的平面，也可以看出类似风筝，像无人驾驶飞机吊着一个16质子点超立方体的氧基，到处漂浮起卡西米尔效应作分子无核衰变的影响原子数不变的分化组合发力，由此钾比钠有更显著的燃烧、爆炸效应。

同理来看与氧不移动相似的碳元素，由于碳原子内是6个质子，建构的五面立方体比氧基8个质子建构的立方体平行平面少两对，其卡西米尔力效应小，但也是所有简洁、力强中仅次于氧的元素。正是这种结构使氧和碳超乎所有其他元素之上。再说比碳原子多3个质子的氟元素，氟9个质子8个可以建构像氧的立方体，6个可以建构像碳的五面立方体。类似碳多出的3个质子也可以建构一个平面，如风筝像无人驾驶飞机吊着一个碳基卡西米尔效应，到处漂浮起作分子无核衰变的影响原子数不变的分化组合发力。因此氟虽是一种非金属化学元素，但氟气的腐蚀性很强，有剧毒，化学性质极为活泼，是氧化性最强的物质之一，甚至可以和部分惰性气体在一定条件下反应。当然氟的卡西米尔效应平板结构不定，与钾和钠也就有很大区别。这里要说明，原子和原子核内的3个质子建构的平面漂浮效应，不是要漂浮出原子和原子核的边界外，它们也受量子色动力学的夸克和胶子禁闭法则的管控。

由此延至第二类“鈈、铀、氘、锂”等两种裂变或聚变同位素放能的量子色动化学振荡反应，同理，从“编码质点”数为3的锂，3个质子可以建构一个三角形平面，如风筝像无人驾驶飞机吊着一个卡西米尔效应立方体，到处漂浮起作分子无核衰变的影响原子数不变的分化组合发力。到“编码质点”数为4的铍，4个质子也可以建构一个像风筝到处漂浮的正方形平面。再“编码质点”数为7的氮，原子序数“7”可以分解一个“3”和一个“4”，而可以建构一个三角形和一个正方形像风筝到处漂浮的平面，起作分子无核衰变的影响原子数不变的分化组合发力。所以在量子色动几何上，锂、铍、氮等对爆炸一类现象也具有特定含义的元素。其次是，不同于编码质点16的硫这种超立方体结构，还有新型的。

这就是原子序数为88的镭。因为按它的质子数编的码，88即为“编码质点”数，而不管它所包含的中子数的“非编码质点”。镭含有11个氧立方体，这类似一个“超钠”的新型结构，具有很常见的强放射性。由此看原子序数为92的铀，含11个氧立方体，具有强放射性。铀剩下的4个“编码质点”，正好构成一个正方形平面“风筝”。原子序数为94的鈈，含11个氧立方体，具有强放射性。鈈剩下的6个“编码质点”，正好构成一个碳基正五面立体。正是鈈的这个正五面立体加大了量子卡西米尔力效应，就比铀的那个正方形平面“风筝”，能使鈈比铀的核反应强。问题是：原子序数大于83的铋以上的元素，都存在天然放射性。

有人说根据普朗克公式, 原子的核外电子发生能级跃迁会放射出一定波长的电磁波，由此原子序数越大, 原子核对电子的束缚越弱，核外电子可扰动性就越大，自发产生天然放射就主要是，电磁波扰动产生的受激放射现象。但这不完整。

量子色动化学振荡反应说明贝克勒尔发现天然放射现象，揭开原子序数在83或以上都具特有的放射性现象，能放出α、β、γ射线。但某些原子序数小于83的元素，如原子序数43的锝也具有放射性。对所有的天然放射性衰变系核素，最后都会衰变到原子序数为82的铅的稳定同位素.，于是原子序数到84钋.之后的元素，为什么就没有稳定同位素呢？而且钾的编码质点数为19，也具有常见的天然放射性。甚至编码质点数为1的氢，为6的碳，为15的磷，也有天然放射性和人工放射性之分。这都说明，一是与元素原子核里所含的中子数，大于稳定同位素“编码质点”所“领导”的中子数，就会产生天然放射性和人工放射性的不稳定同位素。二是与元素原子核里，夸克层次的“编码质点”结构组装还有关。

量子色动化学联系质子和中子是由3个夸克组成，而介子是由2个夸克组成。其实6是3的倍数，两个3可以构成一个5面体，有1对卡西米尔效应平板。4是2的倍数，8是4的倍数，两个4可以构成一个正立方体，有3对卡西米尔效应平板。这仅是部分子的主体，在它们的量子真空周围还有很多的“0”量子起伏，构成夸克海、海夸克、和胶子海、海胶子。由此同上面一样，对外源性的影响也太多。