有哪些超出一般人認知的極端物質？

11-28

1962年，化學家A. G. Streng $^{[1]}$ 因為不知如何合適將他對一種新化合物的研究成果撰寫成學術論文而苦苦掙扎。

不是因為他的研究毫無意義 ---- 正相反, 他所做的實驗首次向人們揭示了一種新化合物的化學性質。

不是因為他的能力不足 ---- 作為天普大學(Temple University)的教授，對於他來說這本應不是什麼難事。

而是因為, 他不知道究竟什麼樣的措辭，能在清楚、客觀地介紹這種物質的化學反應的同時, 使得身為作者的自己看上去不那麼瘋狂。

經過一番寒徹骨，這篇關於二氟化二氧（ $O_{2}F_{2}$ ，也被昵稱為「FOOF」）的化學性質的論文Chemical Properties of Dioxygen Difloride $^{[2]}$ 終於被發表到了JACS上。

然而，儘管他盡了這麼大的努力，這篇文章的讀者之一 ---- 杜克大學的Derek Lowe教授仍然做出了如下評價 $^{[3]}$ ：

If the paper weren"t laid out in complete grammatical sentences and published in JACS, you"d swear it was the work of a violent lunatic. I ran out of vulgar expletives after the second page. A. G. Streng, folks, absolutely takes the corrosive exploding cake, and I have to tip my asbestos-lined titanium hat to him.

如果這篇文章不是用完全符合語法的句子撰寫並被發表在JACS上，你絕對會發誓賭咒這是一個有暴力傾向的瘋子的作品。我在看完第二頁的時候就已經把我會說的髒話都說完了。A. G. Streng這類人，毫無疑問地拿下了這塊腐蝕性的爆炸蛋糕取得勝利，我必須脫下我的帶著石棉內襯的鈦制帽子向他致敬。

二氟化二氧，橘黃色固體，熔點為-163°C，熔化為紅色液體。溫度達到-160°C時開始分解為氧氣和氟 $^{[4]}$ ，目前已知的最強氧化劑之一。它的神奇之處在於能和幾乎所有物質發生異常劇烈的反應。

1. 理論上能與一切有機物發生反應。A. G. Streng文中做了如下幾個實驗：

It reacted instantaneously with solid ethyl alcohol, producing a blue
flame and an explosion.

和固態乙醇立即發生反應，產生藍色的火焰和爆炸。

When a drop of liquid $O_{2}F_{2}$ was added to liquid methane, cooled at 90°K, a white
flame was produced instantaneously, which turned
green upon further burning.

將一滴液態二氟化二氧加入到90°K的液態甲烷中，立刻產生白色火焰，後續燃燒過程中變為綠色。

When 0.2 $cm^{3}$ of $O_{2}F_{2}$ liquid
was added to 0.5 $cm^{3}$ of liquid CH4 at 90°K , a
violent explosion occurred.

0.2立方厘米的液態二氟化二氧加入到0.5立方厘米，90°K的液態甲烷中，立刻發生爆炸。

When added to Dry Ice, dioxygen difluoride did not
react and was only absorbed by the solid. Addition of
acetone to this mixture resulted in sparking accompanied
by an explosion.

將二氟化二氧加入到乾冰中，並沒有發生反應，二氟化二氧只是被乾冰吸收。向混合物中加入丙酮後產生火花並發生爆炸。

A 2% solution of $O_{2}F_{2}$ in HF reacted violently with a
flash with benzene at 195°K.

195°K下，2%的二氟化二氧氫氟酸溶液與苯劇烈反應並發出閃光。

2. 與一些常見無機物反應。A. G. Streng文中做了如下幾個實驗：

It caused explosions when added to ice at 130-140°K.

130-140°K下將其加入冰中，發生爆炸。（無力吐槽）

A rapid addition of chlorine to dioxygen difluoride
cooled to about 140°K. caused a violent explosion.

向冷卻至140°K的二氟化二氧中快速加入液氯，發生劇烈爆炸。（作者你是怎麼活下來的？！）

作者甚至對硫化物做了如下實驗：

$4O_{2}F_{2} + H_{2}S == 2HF + 4O_{2} + SF_{6} + 432.9kcal$

432.9kcal/mol 。。。不禁擔心起Streng先生有沒有買保險。

3. 與一些化學性質極其穩定的無機物反應：

不怕火煉的真金也不能倖免： $5O_{2}F_{2}+2Au == 2AuF_{5}+5O_{2}uparrow$

與金粉發生劇烈反應。

In contact with a Pt sheet covered with $PtF_{4}$ , dioxygen difluoride exploded at 160°K.

160°K下，二氟化二氧接觸到覆蓋了 $PtF_{4}$ 的鉑片後發生爆炸。

惰性氣體也不能倖免： $3O_{2}F_{2}+Xe == XeF_{6}+3O_{2}$

4. 將其他氟化物氧化

聽說氟氣氧化性相當牛逼？

$2O_{2}F_{2}+2AsF_{5}===2O_{2}AsF_{6}+F_{2}uparrow$
$2O_{2}F_{2}+2BF_{3}===2O_{2}BF_{4}+F_{2}uparrow$

二氟化二氧非常難以製備，需要在低溫，真空下對液態氧和液態氟高壓放電，而且大多數反應都需要在低溫下才能發生。正因為其無法在室溫下存在，二氟化二氧的諸多性質無法測定，也不能大規模應用。曾經科學家有過將二氟化二氧作為火箭發動機中的氧化劑的想法，但是後來實驗失敗。目前二氟化二氧僅在一些化學反應中有輔助合成的作用, 比如實驗產物只能在低溫下存在, 但是直接讓反應物發生反應卻要求高溫的情況。

Derek Lowe先生為自己設定了一個列表，這個列表中有10種物質，是「他這輩子也絕對不會與之打交道」的10種物質，而二氟化二氧自然就在其中，從他對Streng的論文的吐槽就可見一斑了。

Streng的這篇論文非常值得一讀，這裡面充斥著對反應現象的描述，讓人忍俊不禁的同時, 一種欽佩之情油然而生。「violent explosion」, "sparking accompanied with an explosion", "reacted violently with a flash", "an instantaneous explosion", "reacted vigorously", "an explosively violent evolution of gas and heat"。

請熱愛這個多姿多彩的世界，並向探索這個世界的科學家們致敬。

[1]Lucia V. Streng. (2016, December 30). In Wikipedia, The Free Encyclopedia. Retrieved 04:43, February 7, 2017, from Lucia V. Streng - Wikipedia

[2]Streng, A. G. (1963). The Chemical Properties of Dioxygen Difluoride. Journal of the American Chemical Society, 85(10), 1380-1385.

[3]Derek Lowe. (2010, February 23). In ScienceMag, Retrieved 04:48 Februray 7, 2017, from Things I Won"t Work With: Dioxygen Difluoride

[4]Dioxygen difluoride. (2016, June 8). In Wikipedia, The Free Encyclopedia. Retrieved 05:24, February 7, 2017, from Dioxygen difluoride

極端助燃的物質：三氟化氯
常溫下為無色氣體,降溫變為綠色液體。

能與地球上幾乎已知任何物質相遇燃燒。超過氧氣的氧化性使它能夠腐蝕通常視為不可燃的含氧材料,比如石棉、玻璃、砂岩、各種硅酸鹽材料。水碰著就炸。在一起工業意外中，900千克ClF3泄漏，燒穿了下面30厘米厚的混凝土和90厘米厚的礫石.

John Drury Clark 在描述三氟化氯應用的時候寫道：
"這種物質毒性自然極強，但這並不是最重要的問題，其與任何燃料相遇都會燃燒，而且這一過程發生速度是如此之快以致於測量不到點火延遲。它和衣服、木頭、測試工程師們接觸都會燃燒，一些常識中的不燃物質如石棉、砂子和水與三氟化氯接觸也無一倖免，尤其和水反應會產生爆炸。它可以被存放在某些工程金屬里——鋼、銅、鋁等，因為在界面處形成穩定氟化物薄膜隔離了金屬和三氟化氯，就像鋁表面那層不易被發覺的緻密氧化鋁，保護鋁不至在空氣中變成粉末。值得注意，當這層氟化物融化或被刮傷，且無法及時再次形成時，消防員就要面對一場金屬——三氟化氯反應引發的火災。對於應對這種事故，我一直以來都建議實驗人員為自己準備一雙好跑鞋。"
附有關實驗視頻https://www.youtube.com/watch?v=M4l56AfUTnQ

另外早在二戰開始不久，德國納粹就發現了該物質作為軍事武器的潛質，並在Falkenhagen工業園區著手生產該物質，計劃每月90噸，然而到了蘇聯推到柏林的時候一共還沒生產到60噸，足以證明該物質生產之艱難，性質之艹蛋

看到沒什麼人回答材料相關的我來回答一個，就說說金剛石好了。關於金剛石我們都知道，金剛石是世界上最硬的東西。這個特點使得金剛石可以做很好的磨料，這也可能是金剛石除了用來做首飾唯一的用途了（滑稽）。然而事實上金剛石除了硬度很大，還集合了一系列逆天的性質：金剛石擁有常規物質最好的導熱能力，最高的電子遷移率，極低的熱膨脹係數。這些性質使得金剛石在很多尖端領域有巨大的潛力。

其中一個非常有前途的應用就是X射線光學，金剛石有非常優良的X射線光學性質。我們都知道在光學領域X射線是出了名的「刺頭」，這是因為X射線在任何介質的折射率都是等於1或者接近1，這使得X射線難以被反射或折射。目前人們只能用一種「掠入射」的方式，讓X射線沿著一個很小的角度被反射，用這種方式稍稍改變X射線的方向（章佳傑：SVOM 天文衛星項目選用的「模仿龍蝦的 X 射線鏡片」是如何做到將鏡片重量減少到十分之一的？）。

然而金剛石逆天的地方在於，金剛石對X射線可以做到正面反射回去，反射率還超過99%！要知道金屬對可見光都沒有這麼高的反射率。金剛石反射X射線的原理就是布拉格衍射。X照射到金剛石上被碳原子散射，這些散射的光子在特定方向干涉加強，從而形成一束較強的射線，就好像反射一樣。通過理論計算可以得知，要想提高反射率，需要材料有儘可能高的德拜溫度，和儘可能低的原子序數。德拜溫度是固體物理的一個量，它和物體的堅硬程度有關。由於金剛石是最硬的物質，金剛石有高達2200K的德拜溫度，遠遠超過其它物質。然後碳又是典型的輕元素，對X射線吸收能力很弱。這些特點使得金剛石成為絕佳的X射線反射器。根據這篇2011年的paper：Near-100% Bragg reflectivity of X-rays，厚度超過1毫米的金剛石片，對能量高達23.7keV的「極硬」X射線，在正面入射的情況下仍然可以取得高達99%的反射率，遠遠超出其它物質。實驗的結果完美符合理論計算。

金剛石這種優良的性質使得構建X射線自由電子激光的諧振腔（XFELO）成為可能（A Proposal for an X-Ray Free-Electron Laser Oscillator with an Energy-Recovery Linac）。長期以來實現X射線激光面臨的一大難題就是缺乏合適的反射材料，無法構造諧振腔。後來人們雖然實現了不依賴諧振腔的SASE模式的自由電子激光輸出，這種SASE模式的激光有很好的空間相干性，但時間相干性遠不如常規激光，這是因為缺乏諧振腔的選頻作用。而金剛石對X射線超高的反射率可以作為諧振腔的鏡子，這樣有了諧振腔的選頻作用可以實現完全相干的硬X射線輸出。這種X射線激光在很多研究領域有重要的價值。更為可貴的是，實驗用的金剛石是人工合成的，說明人工合成的金剛石完全可以滿足需求。

說真的，我第一次看到這個研究是有一種「驚為天人」的感覺。我不由得感嘆造物神奇，23.7keV的光子，足夠把原子轟得只剩下一個原子核了。然而這些看上去「弱不禁風」的原子組成的物質，可以把它們原路反射回去。所以我對金剛石沒有價值的說法一向是不以為然的。是金子早晚會發光的，作為一款材料集中了這麼多逆天的性質，要是找不到用途那真是沒天理了。

看到這個題目就能大概猜出各位想看什麼了，特別是最高票答案那個O2F2（典型的極不穩定氧化劑）

一般的化學實驗想要做出「咔嘣！！」的效果是不太容易的，即使動輒數百kJ/mol的反應焓，也因為通常反應速率並沒有極端的高，結果就只是燃燒或者「爆燃」。要達到極高的反應速率，最大的可能性就是這個反應物分子本身就極不穩定。Pletz, V.在1935年發明了一個詞： explosophores，大概意思是「爆炸官能團」。如果一個有機物中含有這種鍵能較弱化學鍵構成的官能團（如-NO/-ONO，-N3，-CNO，OClO，-O-/-OO-），且又含有鍵角小張力大的環/籠狀結構，那麼它很有可能碰一碰就能把你炸到天花板上。本答案就介紹幾種稍有差錯就能把實驗者送去見門捷列夫和諾貝爾的疊氮化物。

一.各種疊氮甲烷

最簡單的有機疊氮化合物當屬自由基反應生成的疊氮甲烷。首先要製備聚疊氮化合物：季銨樹脂 Amberlyte IR-400用DMF、乙醇和去離子水清洗後加入20%疊氮鈉溶液，再用甲醇和乙醚沖洗幾遍，真空抽濾提取出聚疊氮化合物。這一步相對來說比較安全，落錘測試（用鎚子砸產物）砸不爆，濕潤的產物性質也比較穩定，可以放在柜子里。

接下來發生的事情就刺激了，比如從二溴甲烷和聚疊氮化合物反應，生成二疊氮甲烷

$CH_2Br_2+(NR_3N_3)_n ightarrow CH_2(N_3)_2$

混合的產物需要乾燥蒸發45天，但不能使其超過70%以上濃度，否則將會劇烈爆炸！（論文作者將70%以上濃度的液體拿去打紅外光譜，結果第一次把滴管炸了，第二次終於吸上去，但剛滴上氯化鈉干板就把光譜儀炸了），但低於70%的溶液用滴管轉移沒事，用細針管打進GC也沒事，再用GC在120°下除掉殘餘的二溴甲烷也沒有爆炸（也許是運氣好吧）。

有沒有更給力的呢？當然有。給它再上一個疊氮基行不行？這次我們換三溴甲烷作為底物：

$CHBr_3+(NR_3N_3)_n ightarrow CH(N_3)_3$

但是反應方式得改一下，得把三溴甲烷緩慢疊加在聚疊氮化合物的懸濁液里，再乾燥蒸發一個星期。論文作者不小心把 $CHN_9$ 的溶液濃縮到超過45%濃度，結果把嘗試轉移溶液的滴管炸了個稀巴爛。作者把它繼續乾燥了22天，再嘗試著把產物通過GC分離，沒事！好了，這時候是不是去打個NMR比較好呢？剛滴進NMR管，boom。。。。。還好第二次嘗試的時候沒有在滴進去的瞬間爆炸，但儀器中心的哥們要是知道送樣的成分究竟是啥玩意，估計打死也不讓這人把管子伸進NMR機子里。

能不能把碳上面的四個鍵都換成疊氮基呢？許多化學家嘗試過。哪怕是實驗組裡的研究生甚至本科生，只要看看至今為止的三疊氮化物，在他們合成實驗的過程中都恨不得一直躲在桌子底下再等著一聲巨響，炸了還是沒炸。要是我被分到了這個合成任務，我是巴不得給自己來一套拆彈專家的外套，再用一米長的鈦合金工具去操作聚四氟乙烯做的合成容器。時間一直到了2007年，德國TUC的Klaus Banert教授終於在Angewandte Chemi上發表了 $C(N_3)_4$ 的合成路線。

上文中用鹵代烷的路線能不能合成呢？考慮到空間位阻和屏蔽效應，並不能。

$CBr_4$ 、 $CI_4$ 、 $CBrCl_3$ 都不能和疊氮基化合物反應生成所需產物
$Me_2NCCl_3$ 、 $MeOCCl_3$ 、 $NCCBr_3$ 也無法和疊氮基供體反應

可行的方法是用乙腈和疊氮鈉在50°C下反應18小時，再用環辛炔在低溫下反應，得到大約4%的稀溶液。過往有不少文獻用疊氮鈉和氯化銨製備5-三氯甲基四氮唑（5-trichloromethyltetrazole）的時候引發了大爆炸，據說就和生成了微量的 $C(N_3)_4$ 有關，因為三氯甲基四氮唑本身並沒有這麼容易爆炸。純化 $C(N_3)_4$ 是不可能的，溶於揮發性溶液（乙醚、甲醇...）中的 $C(N_3)_4$ 在攪拌、用滴管吸、甚至自然蒸發過程中就會爆炸。如果嘗試吸幾十微升混合溶液進GC里分離純化，結果就是把氣體捕集阱炸個稀巴爛！

二、非金屬疊氮化物

看了幾種令人膽寒的有機疊氮化物，我們當然要來見識一下無機疊氮化物。疊氮鈉、疊氮鉛之類的都弱爆了，有沒有見過非金屬疊氮化物？高中化學課本的知識告訴我們，化學鍵的強度取決於兩個原子間極化性的差值。穩定的鹽由金屬和非金屬構成，他們之間差異較大的極化性使得兩個原子間的庫倫作用力大，從而提高離子鍵的比例與總鍵能。但是，疊氮根與金屬離子之間的庫侖力也沒阻止它成為不穩定的爆炸物，那麼，陽離子換成非金屬會有多可怕呢？

誰有如此大的膽量去合成這惡魔？他的名字必定要在化學界揚名立萬。他就是——德國慕尼黑大學的Thomas M. Klap?tke教授。身經百戰的Klap?tke教授在他的學術生涯中研究過無數極度危險的爆炸物，據說他在慕尼黑大學的團隊是德國唯一一個做武器級含能材料研究的大學實驗室。我們來看看他乾的好事[3]：

先把目光轉到氧族元素：氧、硫、硒和碲。氧族元素是除了鹵素外最「非金屬」的元素之一，Klap?tke教授這次就要試著去合成疊氮化碲。在過往的研究中，碲的疊氮化物是由氯化碲（ $TeCl_4$ ）和疊氮基三甲基硅烷（ $Me_3SiN_3$ ）合成，後者是一種商用試劑，算是相對安全穩定的疊氮基供體。但是氯化碲作為反應底物不能使得四個氯都被疊氮基取代，這時候只能用更猛的了：四氟化碲。

先看看它的合成路線： $TeF_4+4Me_3SiN_3 ightarrow Te(N_3)_4+4Me_3SiF$

這個反應需要在零度左右進行，生成黃色粘稠的油狀液體懸濁液。論文里寫的很明確：要是稍微攪拌攪拌這懸濁液，甚至晃一下反應容器，直接就是個大爆炸。

...Due to our experience with the unpredictable explosiveness of Te(N3)4, vibrational spectra, mass spectra, and elementalanalysis were omitted...

教授慫了，知道這玩意在儀器里說不準就來個大爆炸，所以只打了 $Te^{125}$ NMR， $delta=1380ppm$ ,那幾個疊氮基幾乎就是半搭在碲原子上的。

有沒有更給力的？當然有。不是才合成了碲嘛，這次Klap?tke教授說，咱們往上挪一格，看看疊氮化硒會是什麼樣[4]。

$SeF_4+4MeSiN_3 ightarrow Se(N_3)_4 + 4Me_3SiF$

看看教授是怎麼形容這玩意的「安全性」

...Binary selenium azides are unstable, hazardous, and moisture-sensitive materials. Se(N3)4 is extremely sensitive and, even as a suspension in SO2 solution, has exploded violently at low temperatures without any provocation ...
疊氮化硒是極度不穩定，對環境有害且易受潮的物質。Se(N3)4 感度極高，甚至在低溫SO2中的懸濁液也能毫無徵兆的劇烈爆炸

那麼感度究竟有多高？這裡的「低溫」指的是多低溫？文章中特別提到合成過程中發生的意外，液氮冷凍下（零下196攝氏度），取0.80 mmol的SeF4和過量 $MeSiN3$ 在二氧化硫溶液內反應。將反應容器溫度升高到零下64°C，馬上發現顏色變深，沉澱出檸檬黃色的結晶。保持溫度使其繼續反應，在放置15分鐘後就發生了大爆炸，把反應容器和外面的杜瓦瓶炸個稀爛！

參考文獻：

Hassner, A., Stern, M., Gottlieb, H. E., Frolow, F. (1990). Utility of a Polymeric Azide Reagent in the Formation of Di-and. J. Org. Chem, 55(8), 2304-2306.
Banert, K., Joo, Y. H., Rüffer, T., Walfort, B., Lang, H. (2007). The exciting chemistry of tetraazidomethane. Angewandte Chemie International Edition, 46(7), 1168-1171.
Klap?tke, T. M., Krumm, B., Mayer, P., Schwab, I. (2003). Binary tellurium (IV) azides: Te (N3) 4 and [Te (N3) 5]?. Angewandte Chemie International Edition, 42(47), 5843-5846.
Klapoetke, Thomas M., et al. "The Binary Selenium (IV) Azides Se (N3) 4,[Se (N3) 5]?, and [Se (N3) 6] 2?." Angewandte Chemie International Edition 46.45 (2007): 8686-8690.

Youtube上的Veritasium頻道介紹了這麼一種十分有趣的物質（https://youtu.be/DWkYRh6OXy8）

Line-X是一種神奇的材料。只要噴塗在表面，它就可以把任何固體物質變得堅不可摧，連世界上最鋒利的矛也無法刺穿。

就拿西瓜來做個試驗吧。為了看清楚試驗效果，我們先來看看沒有保護的西瓜從高空墜落的悲慘下場。

把西瓜從45米處拋下，經過大約3秒的自由落體，西瓜轟轟烈烈的摔了一個粉身碎骨。

下面我們請出第二個西瓜，給它噴上一層Line-X。

然後從同樣的高度拋下，這一次西瓜能幸免於難嗎？

有Line-X塗層保護的西瓜若無其事地在地面彈了幾下，滾到一邊，一副安然無恙的樣子。我們來看看西瓜落地的瞬間。

這到底是西瓜還是皮球？

那麼，這樣神奇的塗層能不能保護脆弱的瓜瓤呢？打開西瓜看看就知道了。

等等，用斧頭居然都劈不開這個另類的西瓜。

最後，用電鋸終於切開了一條縫。

遺憾的是，再神奇的材料也不能違背物理定律，裡面的瓜瓤已經摔成了豆腐渣。

Line-X的神奇性質來自於它的長分子結構。據說在防彈衣和五角大樓的牆壁等方面都有它的用武之地。

樓上的各種極端化學物質，包括能使混凝土在其中燃燒的三氟化氯、遇到空氣自燃的叔丁基鋰、一觸即發的碘化氮、隔著橡膠手套毒死人的二甲基汞，或者更高能的類似物，都曾經被NASA嘗試作為火箭燃料，最後整理合集出了一本書……

埃隆·馬斯克力薦《點火!:液體火箭推進劑野史》中文版下載 | 科創航天 KCSA

三氟化氯泄漏燒穿混凝土地面的事就是NASA搞出來的，人員跑的夠快毫髮無傷，除了有人跑得太快累到心臟病發作。

液氟+液鋰+液氫：化學火箭最高比沖記錄542s

類似叔丁基鋰但是自燃更快的三乙基硼烷被用作液氧煤油發動機的啟動點火劑，黑鳥SR71、獵鷹9、長征5、長征7都用，啟動瞬間可以看到綠光一閃(硼的焰色反應)。硼烷曾經非常稀貴(現在也比較稀貴)，做了個水杯大小的試驗發動機，每按一下點火按鈕就有一輛豪車從噴管里流走。

高氯酸酯：合成出來就炸，從來沒有成功加到燃料箱里一次。

二甲基汞：為了高密度想出來的東西23333 最後因為太毒沒敢用，直接用了汞單質在沙漠里試車，那地方倒下去一車液氟都不嫌毒。

硫醇：跟硝酸搭配好用，天下第一臭，五百億分之一的濃度就能聞到。最後實驗室超越臭鼬工廠，研究人員被掃地出門，剩下的東西倒進了舊金山灣。那地方現在還臭著，不知道是當年的臭味還是死水的臭味。

隨便找點東西燒：越安全的東西越難燒，想強行燒掉又成了麻煩。

硝酸+煤油：嫌硝酸+苯胺太毒，非要燒煤油。硝酸含氧量不足，煤油燃燒不完全、不穩定。折騰了幾年最後發明了更毒的偏二甲肼然後摻到煤油里……然而飛毛腿用硝酸+煤油居然沒問題？

液氧+煤油：普通煤油會結焦積炭還會繁殖細菌，需要精鍊加氫脫硫的環烷烴煤油RP-1，類似家用殺蟲劑溶劑的高閃點加氫脫蠟去味煤油。給黑鳥SR71開發類似的JP-7煤油的時候就用了家用殺蟲劑溶劑，導致全美家用殺蟲劑缺貨一年，處處蚊子咬（原書沒有講JP-7，維基上有）。

液氧+液氨：X-15的燃料，智障之選。氨分子過於穩定很難燒，燃燒不穩定的聲音隔著幾座山都能聽出發動機工作好壞。試過往氨里摻乙炔，會炸（這個概念前幾年又被炒冷飯）。最後設計了一個無比複雜的噴注器強行搞定，然後罵街的閑話正好被未來的飛行員路過聽見。

炒冷飯專家：氧化劑還原劑預混的單組元推進劑，炸了一代又一代人，前赴後繼……

我正好在了解銥元素，從-3到+9的全部整數氧化態都是已知的彩虹女神(註：因為其鹽的顏色鮮艷多變，因此用希臘女神艾利斯Iris，也是彩虹的化身，來命名)。看一下它能形成的極端物質吧。
1、[IrO?]+
「The highest oxidation state (+9), which is also the highest recorded for any element, is only known in one cation, [IrO?]+; it is only known as gas-phase species and is not known to form any salts.」
翻譯：(銥的)最高氧化態(+9)，也是所有元素氧化態的最高記錄，只有一種陽離子存在，即[IrO?]+；它只能以氣相形式存在，並且目前看來不形成任何鹽。
2014年，幾位喪心病狂的科學家在扒光了銥的5d軌道之後，在Nature發表了這麼一篇論文：http://www.nature.com/nature/journal/v514/n7523/full/nature13795.html
(這也是本段的參考文獻……)
2、

(我能找到最原始的參考文獻就是劉慶嫻《無機化學叢書》第九冊P542……)
製備如下：

對它的性質描述只有輕描淡寫的幾句：
「此深紫色粉末狀絡合物的磁矩[μ=1.22BM 22K]……」
光看化學式就起一身雞皮疙瘩……不過限於銥的價格，這東西應該不會做成炸藥大規模使用……
配離子結構放在這……

(如果我還能找到會繼續更……)

二甲基汞，化學式C2H6Hg，易揮發，易燃，劇毒，是已知最危險有機汞化合物，能滲過乳膠，溶解橡膠和生膠，致死劑量小於0.1mL。也就是說，戴普通的手套並不能起到保護作用，需要戴特製的手套。接觸可導致汞中毒，可能會延遲數月才出現中毒癥狀。許多情況下，最終發現中毒癥狀並診斷已經為時已晚。1997年，達特茅斯學院無機化學家Karen Wetterhahn不小心把幾滴二甲基汞滴在她的乳膠手套上，二甲基汞滲過手套進入人體。數月之後出現中毒癥狀並死亡。

叔丁基鋰，化學式C4H9Li，無色固體，暴露在空氣中易自燃，在轉移工作時，在針尖的叔丁基鋰殘留可能會著火。一般將其配成溶液使用。使用時需要隔絕空氣，使用氮氣或者稀有氣體作為保護氣。2008年，加利福尼亞大學洛杉磯分校的實驗助理Sheharbano Sangji被點燃的叔丁基鋰嚴重燒傷後死亡。大型反應可能會導致反應失控，發生火災甚至爆炸。

蒽...這個吧...
化學老師發的...
當時第一眼看上去很厲害哦
岩沙海葵毒素全合成在化學史上具有里程碑般的意義：它有64個手性原子和7個雙鍵，理論上應該有2的71次方個立體異構體，合成難度可想而知——然而，科學家們還是做到了。

唔，不知道這個能不能落在「物質」的範疇，就說一說吧：

Prince Rupert"s Drop - 魯珀特之淚

edit: 和鋼化玻璃同理，就算是鋼化玻璃的一種玩法吧...

把融化的玻璃自然滴入冰水中就可以生成這些玻璃珠，淚珠本體很強硬甚至可以抵住子彈，但是如果給尾部施加一點壓力，整個玻璃珠就會炸裂成碎片。

【生肉+力學結構之美】---魯伯特之淚_趣味科普人文_科技_bilibili_嗶哩嗶哩彈幕視頻網

維基百科上對其的簡單描述 goes:

魯珀特之淚碎裂的原理叫做「裂紋擴展」，源於其內部不均衡的壓力：當熔化的玻璃滴入冰水中時，玻璃表面迅速冷卻形成外殼，而殼下的玻璃還仍然是液態。等到核部的玻璃也冷卻凝結時，由於體積變化，液態的玻璃自然而然地向著已經是固態的外殼收縮，導致靠近表面的玻璃受到很大的壓應力、而核心位置則被拉扯向四周，受到拉應力。

誒誒評論區說的對( ??? ? ??)這個答案有誤，下圖配圖錯了，配的是冠醚而不是穴醚……
穴醚應該是他:

不是最新的報道。

略微懂點化學的朋友一定知道，鹼金屬在幾乎所有情況下都呈正1氧化態(或者化合價)。幾乎所有的化學老師都會把上面那一句話的幾乎去掉。
「氫化鈉的氫多少價？？多少價？？？」
「正...正一...」
「站起來！到後面去！說了多少遍了鹼金屬沒有負價！！你根本不懂化學！！」
「錯！你根本不懂鈉！」

早在1972年，James Ldye合成了鈉負離子。

這個反應的基本機理是，既然我要合成鈉負離子，就要讓鈉把電子給出去給到另一個鈉上，後者就會形成鈉負離子。

那麼我們要用什麼呢？

吸電子基團肯定不行，比如鹵素，他容易把所有的鈉原子3s1電子都搶走，還直接形成離子化合物，偶極矩太大了。

推電子基團，要想實現兩個原子之間推拉電子，太困難。

其實他用的是一種奇怪的物質，叫做穴醚。

穴醚穴醚，顧名思義，就是幾個醚形成了環。比如下面這個:

恩，很可愛，脫氫氧化下變成雙鍵更可愛。(誤)

另外一種叫做15-冠-5的穴醚可以把鈉正離子直接絡合了，囚禁在他裡面。

這15-冠-5長得和上面那個差不多，就是由六芒星變成了五角星~

它可以和鈉正離子形成穩定的物質(叫做螯合物，嗯)，從而使得外面的原子無奈接受電子，只能是鈉負離子。

鈉負離子的電子結構其實很像鎂原子，就是半徑比它稍微大點...

這算不算超出常人

魯伯特之淚
將熔化的玻璃靠重力自然滴入冰水中，就會形成這些如同蝌蚪狀的「玻璃淚滴」。被俗稱為「魯珀特之淚」

這種玻璃有著奇妙的物理特性：淚珠本身就和實心玻璃沒什麼兩樣，捏捏錘錘都安然無恙，然而，若是抓住其纖細的尾巴、稍微施加一些壓力，那麼整顆玻璃淚就會瞬間爆裂四濺、徹底粉碎

貼個圖

頭部異常堅硬，用子彈對準頭部打不破，反倒是速度太快震碎了尾部導致了破裂。
優酷視頻傳送門:
http://m.youku.com/video/id_XMjM1Njg4NTYxMg==.html?from=s7.8-1.2spm=a2h0k.8191393.bodydiv.5!2~5!18~A

石墨烯（graphene），這是一種很極端的材料，而且人類一直在進行研究，挖掘還沒有發現的潛能。為什麼說他極端，因為他有太多太變態的性質，以至於你很難想像這些性質集中在一種材料上。譬如這個世界上總有人能夠拿諾貝爾獎，也有人能成為奧運冠軍。但如果有人同時獲得諾貝爾獎，同時還是奧運會冠軍，同時還比馬雲有錢，你還覺得這個人是人嗎？

同樣的道理，石墨烯集中了許多變態材料才應該有的性質。變態到他可以在十幾種（幾十種？可能更多我不知道）性質上排到已知材料的第一名。我第一次仔細接觸這種材料，是在大一的一個期末作業中，當時對於物理的認識還非常膚淺，但也冥冥知道如果一種材料的能隙為0會是多麼可怕的事情，簡單而言就是電子在石墨烯中的一些部分（狄拉克點附近）等效質量為零，導致薛定諤方程的哈密頓形式不再是熟悉的樣子，要採取狄拉克型的方程來進行描述。此時電子的哈密頓形式會變得很複雜。

或者更類似於狄拉克方程的形式 $-iv_Fsigmacdot abla psi =E psi$

因此，他有許許多多由此而產生的不可思議的性質。
從我們生活中用到的一些物理性質來看，石墨烯已經變態到極致了。譬如說石墨烯是世界上強度最高的材料。如果把石墨烯疊到保鮮膜那麼厚，那麼需要一頭大象在踩在一支鉛筆上產生的壓強才能將其刺破。

透光性
石墨烯在光學上的透光性是97.7%，而且沒有反射光。但也有相關文章表明，不同結構的石墨烯可以得到不一樣的透光性，包括強烈吸收光線的石墨烯。
導熱性
世界上導熱性最好的金屬為銀，它的導熱性 $429W/Kcdot m$ ，而石墨烯的導熱率為 $4kW/Kcdot m$ ，為銀的10倍。
導電速度
電子元件的一個很重要的性質就是電子的擴散導電速度，石墨烯這項性質上比硅強250倍。並且電子的平均自由程是 $2mu m$ 。相比而言石墨烯一個單元的尺度a=1.42埃，也就是0.142nm，二者相差了4個數量級。也就是一個電子平均要跑過10000個六邊形單元，才會與另一個聲子或者電子發生碰撞。
面密度
由於石墨烯只有一層原子，所以面密度達到了驚人的 $2630m^2/g$ ，也就是覆蓋整個足球場所需要的石墨烯僅僅3g。
此外石墨烯由於純粹碳制，有很好的生物相容性，因此可以製作很多很多的人造器官，如關節等等。

石墨烯的製取也是非常的有趣，是的用膠帶。這枚諾貝爾獎也被稱之為用膠帶的得到的諾貝爾獎。值得一提的是，石墨烯是在二戰科技大爆發之後，被授予諾貝爾獎的一種材料(另一種是96年的富勒烯），可見這種材料的前途。

（圖片來自：Futurism）
大規模生產石墨烯一般使用氣相沉澱法，但是這種生產出來的石墨烯產量並不高。如何在工業上量產石墨烯以及如何更好地利用石墨烯的性質一直是研究的熱點。
由於這種種的性質，石墨烯現在被認為是製作電池和電子元件的新型材料。這些東西在知乎上有很多的相關問題，大家可以搜一搜。

而最近，石墨烯又被發現可能具有超導性。2014年有巴西科學家宣稱在礦山內發現了可以在常溫下超導的nano級別石墨顆粒，由於石墨烯的性質，也有人相信石墨烯具有很好的高溫超導性質。在1月19號，有義大利科學家發現石墨烯在耦合在PCCO（一種銅酸鹽超導材料）上時，實現了p波超導。隨著研究的深入，石墨烯許多電學性質會得到更廣泛的發現與應用。

在應用上，人們往往並不滿足於原來的結構。石墨烯的結構有許多的變種，這些變種也會有一些性質上的差異。而我們往往也是運用這些性質進行研究。
參考文獻:
[1] Graphene - Wikipedia
[2]石墨烯沉睡的超導性能被喚醒
[3]Neto, A. H Castro, et al. "The electronic properties of graphene." Reviews of Modern Physics 81.1 (2009): 109-162.

夸克-膠子等離子體。

低能條件下夸克被禁閉在強子內部，無法被單獨分離出來，這就是所謂的「夸克禁閉」。

但是在高能重離子碰撞中，核子可能會被打碎，夸克析出，形成一種被稱為「夸克-膠子等離子體」的物質。

人們認為在大爆炸的早期，我們的宇宙可能就處於這樣的一種狀態，之後隨著宇宙的膨脹，溫度降低，夸克和夸克之間結合成為重子物質，這才有了我們今天的世界。所以研究夸克-膠子等離子體對研究宇宙早期的演化是大有幫助的。

盜圖，侵刪

百草枯算不算我竟然想到這種東西233333
以下引用百度百科
百草枯，化學名稱是1-1-二甲基-4-4-聯吡啶陽離子鹽，是一種快速滅生性除草劑，具有觸殺作用和一定內吸作用。能迅速被植物綠色組織吸收，使其枯死。對非綠色組織沒有作用。在土壤中迅速與土壤結合而鈍化，對植物根部及多年生地下莖及宿根無效。百草枯對人毒性極大，且無特效解毒藥，口服中毒死亡率可達90%以上
然而百科寫的不夠具體蛤。據百草枯吧上的說法，只要喝10ml就基本活不了，用量小於10ml也必須在一小時內洗胃才有50%可能存活，多少計量只要六個小時就必掛了。
恐怖至極
至於我怎麼了解到這種東西。。。有一個女孩自殺前段時間，新聞說是喝百草枯，然後我就感興趣了2333333

woc圖片怎麼黑了

Человеку, далекому от физики, трудно представить себе, насколько глубоко физика зашла в своем понимании законов природы и какая фантастическая картина при этом открылась. Картина настолько фантастическая, что человеческое воображение часто уже отказывается служить. И, может быть, величайшим триумфом человеческого гения является то, что человек способен понять вещи которые он уже не в силах вообразить.

譯
不熟悉物理學的人難以想像，物理學已經深入到自己對自然規律的認識當中，在此過程中出現了多麼奇妙的景象。這些不可思議的景象已經超越了人的想像力。也許，人類之天才最偉大的成就在於，他能夠理解那些已經超越了自己想像力的東西。

說這段話的人不是別人正是朗道

沒什麼極端的，就是看了讓人頭暈

玻色-愛因斯坦凝聚態。
一種特殊的物質狀態。
如果物質不斷冷下去、冷下去……一直冷到不能再冷下去，接近絕對零度（-273.15℃）時，在這樣的極低溫下，所有的原子似乎都變成了同一個原子，再也分不出你我他了！(下面作解釋)。這就是物質第五態——玻色-愛因斯坦凝聚態。

原子氣體在低溫時容易形成液體，利用鹼性原子銣87Rb 和鈉23Na可以避免液體的形成。兩種原子都具有整數的自旋量子數和弱的排斥力，實驗中原子的速度只有幾個毫米/秒，這對應的溫度為100 nK（1 nK =10的-9次方K）。所以可以用激光冷卻的辦法來形成極低的溫度。

因為銣原子本來就是全同粒子，本身是不可區分的，降低溫度可以讓幾乎所有原子都處於相同的運動狀態，所以可以讓所有原子看起來變成同一個原子一樣，分不出來原來的彼此。
下面的圖就是用了銣原子的實驗結果。

這幅圖像顯示的是銣原子速度的分布，它證實了玻色-愛因斯坦凝聚的存在。
圖中的顏色顯示多少原子處於這個速度上。
紅色表示只有少數原子的速度是該速度。
白色表示許多原子是這個速度。
最低速度顯示白色或淺藍色。

左圖：玻色-愛因斯坦凝聚出現前。
中圖：玻色-愛因斯坦凝聚剛剛出現。
右圖：幾乎所有剩餘的原子處於玻色-愛因斯坦凝聚狀態。
這種波色-愛因斯坦凝聚可以降低光速，甚至可以降低到幾米每秒！用來「凍結」光！

Update:

玻色-愛因斯坦凝聚有異常高的光學密度差。一般來說凝聚的折射係數是非常小的因為它的密度比平常的固體要小得多。但使用激光可以改變玻色-愛因斯坦凝聚的原子狀態，使它對一定的頻率的係數驟增。這樣光速在凝聚內的速度就會突然下降，甚至降到幾米每秒。

關於降低光速的原理，嚴格來講不是降低光速，光在介質里傳播時，光的速度應當為c/n，其中n是介質折射率，而在玻色-愛因斯坦凝聚中的n可以變得很大。

而自轉的玻色-愛因斯坦凝聚可以作為黑洞的模型，模擬黑洞，入射的光不會逃離。凝聚也可以用來「凍結」光，這樣被「凍結」的光在凝聚分解時又會被釋放出來。

詳細資料參考:
Wiki :玻色-愛因斯坦凝聚
百度百科:玻色-愛因斯坦凝聚

不點名了。
引文3：Things I Won"t Work With: Dioxygen Difluoride
然後，國內可能的較早翻譯的工作：【高能向】二氟化二氧：真·鬼畜 | 元素周期表小組 | 果殼網科技有意思作者是paradoxian和ent，然後感謝百度化學吧，[轉]兩種氟化合物。_化學吧_百度貼吧
引文1 ：Lucia V. Streng - Wikipedia 這是A.G.Streng的老婆，不是本尊。
引文2：來自JACS的文章：http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ja00893a004

暫時只有原文的第一頁，打開鏈接就能看。反應器皿用的是玻璃或者Kel-F，Kel-F是商品名。聚一氯三氟乙烯。

http://www.aetnaplastics.com/products/d/pctfe。
其它的，大家來找茬吧，歡迎在我這留言。

然後禁止轉載？？？

不懂化學史的化學狗還是能學到不少東西的，汪汪~
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資料庫出了點問題，還是用的「谷粉搜搜「」搜出來的
Streng的原文轉向地址：http://www.andrew.cmu.edu/user/jklein2/O2F2.pdf（感謝CMU）歡迎觀光。
webofscience上原篇名中的the去掉了。

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限於個人水平，網上沒有找到更多的a g streng或者是alex g streng的資料，不能以饗眾人，惜哉。