化学与战争之四—核武器与化学1945年7月16日，5点30分，美国新墨西哥州沙漠随着一声巨响，一个比正午的太阳还要亮的火球出现了这就是世界上第一枚核武器——原子弹一）原子弹与化学在1939年，核物理学家就发现，当一个重原子核，如铀等，被中子轰击后，可以发生裂变裂变前后并没有发生质子、中子数量的变化，但是其质量却减轻了微不足道的一点根据爱因斯坦能量方程E=mc2，这些消失的质量转化成为能量释放出来这微不足道的一点质量乘以光速的平方，就是一个相当大的数值了据测算，一个铀原子核裂变仅能释放2.9×10-11焦耳，但是，一摩尔铀235克，可以释放1.746×1013焦耳的能量，这相当于数千吨TNT爆炸的效果因为铀原子核在裂变时，可以同时释放2-3个中子，如果这些中子继续轰击其他的铀原子核，就可以形成雪崩式的裂变反应，把能量在百分之一秒内释放出来，我们称之为链式反应这样的瞬间能量释放可以形成破坏巨大的爆炸，完全能够制造出一种重量轻、破坏大的武器但是，铀有两种同位素，铀235和铀238铀235在吸收中子后可以立即发生裂变，而铀238则几乎毫无变化天然铀中铀235的比例很小，根本不可能维持链式反应所以，将铀235提纯就成为原子弹成功的关键。
铀235与铀238的化学性质完全相同，物理性质中也仅仅是密度少有差异科学家发现，铀与氟反应生成UF6，这是一种气体铀235和铀238的氟化物密度有差异，如果让他们扩散通过多孔板，铀235氟化物就会比铀238氟化物略微快一点经过很多次这种过程，铀235就被提纯了也可以利用超速离心的方法分离铀238也不是废物当铀238吸收中子后，会发生β衰变成为镎239镎239的半衰期很短，很快衰变为钚239钚239与铀235性质相似，也可以发生链式反应1945年投放在长崎的“胖子”就是一枚钚弹据统计，美军在日本投下的两枚原子弹共造成近30万人死亡，效果远远超过任何一种常规武器二）氢弹与化学核裂变实现以后，科学家又把目光集中在了轻核的聚变反应如果轻原子核，如氢的同位素氘、氚能靠近到一定距离，可以发生聚合成为质量稍大的氦核，其质量的衰减大于重核的裂变太阳就是一个巨大的核聚变反应堆但是，原子核携带正电荷，要想让其靠近到可以聚合的距离，必须让其具有巨大的动能达到这种动能的温度只存在于恒星内部，依靠常规方法是无法实现的可是，原子弹爆炸时，其温度可以达到上千万度，完全满足了这种需求一旦被引发，核聚变本身产生的能量就足以维持直到燃料用尽。
1952年11月1日清晨，太平洋比基尼岛随着一声巨响，耀眼的火球冲天而起海水沸腾了，整个小岛几乎从海面上消失这就是第一枚氢弹这枚氢弹使用一枚小当量原子弹作为“雷管”核聚变材料为液态氘、氚核反应方程式为：D\+T→He\+n这枚氢弹的爆炸当量相当于700个广岛原子弹，充分体现了核聚变的威力但是，这种氢弹是不具有实战应用价值的它的重量达到65吨，其中用于维持氘氚液化的制冷系统就有50余吨这样大的重量是任何运载工具都难于胜任的而且，核燃料氚是一种放射性同位素，半衰期为十二年，制造好的氢弹是不能长期保存的化学家和核物理学家合作，很快解决了这个问题用3号元素锂的一种同位素锂6，与氘反应，生成一种白色的固体——氘化锂这是一种容易保存的盐氘化锂用作核装药，在爆炸时发生以下两个核反应：Li\+n→T\+HeT\+D→He\+n这两个反应都会释放巨大的能量原子弹“雷管”爆炸时可以提供足量的中子，中子与锂6反应生成氚，氘氚核聚变时又能产生中子维持锂6的反应……所以，总反应可以写成：Li\+D→2He这样，氢弹甩掉了重负，可以应用于实战之中了由于氢弹爆炸时要发生两种核反应——原子弹“雷管”裂变反应和氘氚聚变反应，因此也被称为双相弹。
氢弹的原料——氘，是氢的同位素，大量存在于自然界之中氘与氧的化合物称为重水，其化学性质与水基本相同但是，重水的沸点略高于水，在电解水的时候，重水也相对不容易被电解所以，就可以采用反复蒸馏普通水和电解水的方法浓缩重水，最后利用电解的方式得到氘锂6主要存在于海水、矿泉、锂辉石当中，天然储量也很大所以，氢弹的原料更易得氢弹爆炸成功后，人们发现，其爆炸时可以产生大量高速度的中子如果用这种高速度的中子轰击铀238，可以引起它的裂变而释放能量由于铀238裂变时不产生中子，所以不会维持链式核裂变反应，但是核聚变产生的高能中子已经是绰绰有余于是，在氢弹的外边加上铀238外壳，就制成了聚变-裂变弹，也称为氢铀弹由于同时发生原子弹“雷管”裂变-氘氚聚变和铀238裂变三种核反应，所以又被称为三相弹由于氢弹不受核装药临界体积的限制，所以理论上讲可以做得无限大，上千万甚至上亿吨级的氢弹也可以制造出来由于三相弹中应用的铀238是制造原子弹的废品，这种应用更是很好的废物利用三）不是核武器的核武器：贫铀弹在很多新闻评论当中，我们都听到过“贫铀弹”这个名词究竟什么是贫铀弹呢？在提取核燃料时，铀238成为废品美军研究人员就开发出了这种废品的新用途。
铀是一种超重元素，其密度远远大于铅用其为弹芯制成穿甲弹，其打击动量更大当贫铀弹击中目标时，其巨大的动能可以很轻易的击穿坦克的厚装甲而且，铀属于元素周期表稀土族，具有类似的特点：当其粉末与空气摩擦时可以燃烧，且热值很高比如，机械打火机的火石就是稀土族的镧铈合金所以，贫铀弹打击后产生的贫铀材料碎屑可以立即燃烧，产生很细微的氧化物飘尘，扩散于空气之中，沉降在土壤之内铀238是一种放射性元素，其半衰期达数百万年使用过贫铀弹的地区，铀238的化合物可以随饮水、食物链进入人体，同时在环境中对人和其他生物造成持久的放射伤害从这一点来说，贫铀弹的放射性沾染威力一点也不逊色于任何一种核武器在使用过贫铀弹的伊拉克、南斯拉夫居民中，甚至在当地执行过任务的英美、北约士兵当中，癌症的发病率都相当的高在这些地区，人们甚至不能饮用当地的水，不能吃当地出产的食物与贫铀弹类似，一些恐怖组织试图制造一种“脏弹”来攻击其他国家我们知道，放射性元素的半衰期是不随其化学存在状态改变的，其辐射能力也是稳定的于是，他们在普通炸药中混入放射性核废料，在爆炸后，这些放射性元素化合物就会严重的污染周围的环境所以，在最近的反恐怖战争中，连毫无用处的核废料也被各个政府部门严加看管，以免失窃，成为恐怖分子制造“脏弹”的原料。