血液含铁，会不会被磁场吸走？
本文转自：大科技杂志社
磁体到处都是 ， 几乎所有的机械和电子设备都要使用带有磁性的配件 ， 所以 ， 磁场早已成为现代世界不可分割的一部分 。在自然界 ， 最容易被磁场吸引的物质自然非“铁”莫属 ， 然而 ， 任何有点医学常识的人也都知道 ， 人体中含有铁 ， 特别是在血液中 。这就引出了一些问题 ， 比如 ， 人体每天都经常接触磁场 ， 那么血液中的铁会不会被磁场吸走？磁场会不会损害人的健康？甚至 ， 特别强大的磁场会不会给人带来生命危险？
有趣的实验
为了研究这些问题 ， 科学家曾经做过一组有趣的实验 ， 而实验结果却有些令人意外 。
第一个实验中 ， 科学家使用添加了红色素的水和塑料管 ， 将红水从塑料管的上端注入 ， 下端流出 ， 使红水流动 ， 来模拟人体血管中流淌的血液 。在塑料管旁边 ， 科学家放置了磁铁 ， 观察磁场对模拟“血管”有何影响 。结果发现 ， 当红水不含铁时 ， 磁场不会对其流动产生任何影响；但如果向红水中加入铁屑 ， 那么经过磁场时 ， 塑料管中的铁屑会在磁铁附近聚集起来 ， 形成栓塞 ， 阻塞“血管” 。
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显然 ， 如果人体中含有铁屑 ， 那么磁场就会造成人体的血管堵塞 ， 危及生命 。不过幸运的是 ， 我们血液中的铁并不是铁屑形式的单质铁 ， 而是血红蛋白的一部分 ， 后者是血液显出红色的原因 ， 负责将氧气从肺部运输到人体细胞中 ， 并带走细胞所产生的二氧化碳 。
血红蛋白中含有多少铁呢？从结构上讲 ， 血红蛋白是一种非常复杂的大分子 。可以做一个简单的对比 ， 血液中水的含量在50%左右 ， 一个水分子只由两个氢原子和一个氧原子构成 。而血红蛋白就不同了 ， 它的分子由2952个碳原子、4664个氢原子、832个氧原子、812个氮原子 ， 还有8个硫原子和4个铁原子组成 。
铁原子只有4个？对 。可见 ， 人体血液中铁的含量也不是特别多 。一般强度的磁场 ， 血液根本不会对其有所反应 。于是 ， 科学家精心设计了第二个实验 。他们用浓浓的猪血代替人血 ， 将其盛放入轻质的泡沫塑料容器中 ， 然后让泡沫塑料容器漂浮在静止的水面上 ， 再用具有超强磁力的巨型磁铁去靠近容器 。由于泡沫塑料浮在光滑的水面上 ， 没有摩擦力 ， 所以即使它受到微弱的磁力 ， 也会在水面上漂移 。实验结果会是怎样的呢？与人们的预期不同 ， 猪血和磁铁竟然相互排斥 。
血液为何抗磁？
血液与磁铁相互排斥 ， 科学家将这种现象称作“抗磁性反应” 。既然人血中含有铁 ， 那么血液为何会抗磁呢？其实 ， 磁性与原子的结构有密切的关系 。
简单地说 ， 磁性源于电荷的运动 ， 通电的导体（比如螺线管）可以产生磁场就是这个道理 。在原子中 ， 电子通过自旋运动 ， 可以产生微观的磁场 ， 虽然原子核中的质子和中子也有自己的磁场 ， 但它们比电子产生的磁场要微弱得多 ， 整体上 ， 一个原子的磁场将由电子的磁场来决定 。根据量子力学 ， 原子中的电子是以“配对”的形式存在 ， 相互配对的电子会有相反的自旋 ， 就会抵消彼此的磁场 。只有当原子或晶体结构中有未配对的电子时 ， 才会显示出净磁场 。所以 ， 科学家通过计算物质中未配对的电子数 ， 就可以确定其磁性反应 。
以单质铁为例 ， 铁屑中每个铁原子的最外层都有4个未配对的电子 ， 这就会使单个铁原子显示出较强的磁性 。在外部磁场的作用下 ， 单个铁原子磁场的方向“顺从”于外部磁场的方向 ， 所以 ， 铁原子具有顺磁性 。
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