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第21章 化学元素(3)

古时候,在加勒比海上经常有船只载着金银珠宝来来往往。有一天,一支远洋的船队发现了“劣质银”——一种银白色的银子。奸商们为了获取更多的利益,悄悄地把这些“劣质银”带回了本土,廉价出售给珠宝商。一些珠宝商为了赚更多的钱,请工匠们把“劣质银”掺进了黄金中,有的干脆仿造成金币在市场上流通起来,严重地影响了当地的经济秩序。当地官员将此情况禀报国王后,国王大怒,便下令把全国所有的“劣质银”倒进大海,私藏者一律问斩。各官员接到指令后,便把收缴的大量“劣质银”倒进了汹涌的大海中。

原来,那时人们还不知道这“劣质银”到底是一种什么物质。直到后来英国的勃朗吕克博士费了好大工夫对“劣质银”进行研究探索,才发现它并不是什么劣质的银子,而是一种新物质——铂。

铂,原子序数78,原子量195.08,元素名来源于西班牙文,原意是“银”。

铂为银白色金属,熔点1772℃,沸点3827±100℃,密度21.45g/cm3;质地柔软,有光泽,有良好的延展性和热、电性能。

铂的化学性质不活泼,在空气和潮湿环境中稳定,常温下不受普通的酸、碱、盐和有机物的侵蚀;铂溶于热的王水;高温下能与硫、磷、卤素发生作用;铂有形成配位化合物的强烈倾向,还有良好的催化性能。

铂族金属和合金有很多重要的工业用途。过去主要是制造蒸馏釜以浓缩铅室法制得稀硫酸,也曾用铂铱合金制造标准的米尺和砝码。

在19世纪中叶,俄国曾制造铂铱合金币在市场上流通。目前,铂族金属及其合金的主要用途为制造催化剂。铂铑合金对熔融的玻璃具有特别的抗蚀性,可用于制造生产玻璃纤维的坩埚。铂铱、铂铑、铂钯合金有很高的抗电弧烧损能力,被用作电接点合金,这是铂的主要用途之一。由于铂化学性质稳定,纯铂、铂铑合金或铂铱合金制造的实验器皿如坩埚、电极、电阻丝等是化学实验室的必备物。铂钻合金是一种可加工的磁能极高的硬磁材料。铂和铂合金广泛用于制造各种首饰,特别是镶钻石的戒指、表壳和饰针。铂或钯的合金也可作牙科材料。铂、钯和铑可作电镀层,常用于电子工业和首饰加工中。

12.谁杀害了恐龙

智慧思索

恐龙,从中生代的三叠纪到白垩纪,在地球上称霸了1.6亿年,但后来却绝种了。关于恐龙的灭绝,科学界观点不一,有的认为是小行星撞击导致,有的则认为是恐龙性功能衰退导致的灭亡,还有人认为是海底火山爆发导致等。那么恐龙究竟是如何灭绝的呢?

生物课上,老师讲完人的进化之后,开始讲恐龙的进化。同学们对这些都已经很熟悉了,所以觉得很无聊,一个个都无精打采。老师见状,突然话锋一转:“侏罗纪时期,恐龙家族曾称霸世界,但到了白垩纪,这些‘霸主’们都神秘地灭绝了。最近有科学家认为,恐龙的灭绝和臭氧层空洞有关,那么有哪位同学知道这是怎么回事?”

同学们一听来精神了,到底是怎么回事呢?就在同学们思索的时候,班里的“小博士”站起来说:“在白垩纪时期曾有一次大规模的海底火山爆发。这次爆发曾使大气中出现超大面积的臭氧层空洞。这样,太阳中的紫外线就可以肆无忌惮地穿过大气层射到地球上。恐龙霸主们被强烈的紫外线照射后,渐渐发生病变,最后导致灭绝。”

“嗯,回答得很好。”老师微笑着点点头。

臭氧是氧气的同素异形体,由3个氧原子组成,有一定臭味,因此被称为臭氧,分子式为O3。

臭氧是大气中含量非常少的一种气体,臭氧层分布在距离地球表面25~30千米的大气层中。

人类使用氟利昂充当冰箱和空调的制冷剂,它挥发到大气中就会破坏臭氧层。当臭氧层变薄或出现空洞时,过多的紫外线会危害身体健康,引起眼睛和皮肤等的病变。

臭氧也可用来治病。医生用含有臭氧的雾状生理溶液来冲洗病人的伤口,水流就像手术刀一样,能将伤口中的脓血、坏死组织及细菌分解物清除,使伤患早日康复。

此外,臭氧层能够吸收太阳光90%的紫外线,使得照射到地球表面的紫外线刚好适合生物生长所需。

13.闪闪发光的金刚石

智慧思索

我们知道金刚石是“稀世珍宝”,非常昂贵,一群小孩却将它当“足球”踢来踢去,是童真无邪、不贪钱财,还是另有缘由?

一个炎热的夏季,在奥兰治河畔霍普敦附近的沙滩,一群孩子在上面玩耍。只见他们一会儿在沙滩上筑河堤,一会儿在沙滩上挖一沙沟,一会儿又把沙堆成了一座座小山……

忽然,一位穿百褶裙的小女孩像发现新大陆似的呼喊她的小伙伴:

“快来看呀!快来看呀!”听到小女孩的叫声,小伙伴们不约而同地跑过去。

原来,小女孩在沙砾丛中发现一块亮晶晶的小石子。

“这是什么东西呢?”

“是啊,又硬又亮,真好看!”

孩子们都睁大眼睛,你看过来,我看过去。然后,他们在沙滩上扔来扔去,像踢足球似的你追我赶,小石子成了他们嬉戏的玩具。

这时,一位学者刚好经过,看见孩子们脚下的“足球”晶莹闪亮,这引起了他的注意。

“这块石头一定不是一般的石头。”学者这样想到,便走到孩子们面前,“小朋友,你们这个‘足球’可不可以给叔叔啊?”刚开始,孩子们都不乐意,七嘴八舌地问:“你要这个有什么用啊?”“你拿走了,我们玩什么啊?”没办法,学者就给他们耐心地解释。最后,学者给孩子们每人一块糖果,才把这个“足球”拿到有关部门鉴定。

鉴定后发现,这被孩子们踢来踢去的沙滩上的“足球”,竟然是一块稀世珍宝——金刚石。

金刚石的成分是碳,与石墨同是碳的同质多像变体。在矿物化学组成中,总含有Si、Mg、Al、Ca、Mn、Ni等元素。

印度是世界上第一个发现多金刚石的国家,后来跟随佛教徒,古印度金刚石传入中国。17世纪末,巴西在米西纳斯吉拉斯州首次发现了金刚石,随后又在皮奥伊州找到了含有金刚石的沙砾层。1851年,澳大利亚发现了第一块金刚石。1867年,南非发现了金刚石。1905年,南非的普列米尔发现了最大的宝石级金刚石,重3106克拉,取名为“库里南”。1977年,山东临沐县常林村发现了中国最大的金刚石,重158.786克拉,取名为“常林钻石”。

金刚石的用途很广泛,可以用来做钻头、切割工具、研磨材料以及高温半导体或尖端工业的原材料。在X射线照射下,金刚石还会发出蓝绿色荧光,它的这一特性被用于矿砂中选矿。金刚石经琢磨后称为钻石,而钻石历来就被誉为宝石之王,在它身上凝聚了很多人的梦想和渴望。

14.铝的“黄金时代”

智慧思索

我们知道,只有白金比金子贵,可有一顶帽子不是用白金做的,却比金子还贵,这究竟是一顶什么样的帽子呢?

法国拿破仑三世是一位爱慕虚荣的皇帝,为了显示自己的阔绰富有,于是他命令一位大臣去做一顶比黄金还贵重的帽子。这位大臣左思右想,就是不明白究竟世界上还有什么能比黄金还贵重的。后来,实在没办法,这位大臣就去问拿破仑三世的心腹,原来在拿破仑三世眼中,铝比金子更值钱。

于是,这位大臣费了好大心思为皇帝制造了一顶铝王冠。拿破仑三世非常高兴,每次接受百官朝拜就会得意地戴上它。更有趣的是,拿破仑三世在举行盛大宴会时,规定只有王室的人才能使用铝制的餐具,其他的人只能用金制的或银制的餐具。

我们也许觉得这很可笑,但当时,铝真的比黄金还贵重,生产技术不过关,为了制取铝这种金属,必须要用钠做还原剂,制造铝的成本比黄金要高出好几倍。

铝粉具有银白色光泽,常用来做涂料,俗称银粉、银漆,以保护铁制品不被腐蚀。铝的延展性较好,可制成铝箔,还可制成各种铝合金,广泛应用于飞机、汽车、火车、船舶等制造工业。

铝是热的良导体,工业上可用铝制造各种热交换器、散热材料和炊具等。它的导电性仅次于银、铜,在电器制造工业、电线电缆工业和无线电工业中有广泛的用途。

铝热剂常用来熔炼难熔金属和焊接钢轨等。铝还用作炼钢过程中的脱氧剂,铝粉和石墨、二氧化钛(或其他高熔点金属的氧化物)按一定比率均匀混合后,涂在金属上,经高温炽烧而制成耐高温的金属陶瓷,在火箭及导弹技术上有重要应用。

铝板对光的反射性能较好,反射紫外线比银强,铝越纯,其反射能力越好,因此常用来制造高质量的反射镜,如太阳灶反射镜等。

铝具有吸音性能,音响效果也较好,所以广播室、现代化大型建筑室内的天花板等也采用铝。此外铝还可用来制造爆炸混合物,如铵铝炸药等。

传说在古罗马,有一个陌生人去拜见罗马皇帝泰比里厄斯,并献上一只金属杯子,杯子像银子一样闪闪发光,但是分量很轻。它是这个人从黏土中提炼出的新金属。皇帝表面上表示感谢,心里却害怕这种光彩夺目的新金属会使他的金银财宝贬值,就下令把这位发明家斩首。

从此,再也没有人动过提炼这种“危险金属”的念头,这种新金属就是铝。

15.冷面杀手

智慧思索

古罗马帝国曾称霸一时,然而鼎盛100多年后,却每况愈下,最终走向了灭亡。古罗马帝国灭亡的原因究竟在哪里呢?

有学者指出古罗马帝国衰亡于铅中毒,后来考古学家发掘古罗马人的墓穴时,发现他们的遗骨中含有大量的铅。这证实了学者的观点不无道理。

在古罗马时代,由于铅很软,易加工,所以铅制品作为一种高贵和富有的标志,深受人们宠爱。古罗马贵族们普遍使用铅制器皿、餐具和含铅化妆品,还特别喜欢喝含铅的葡萄汁。当时,他们在制作琥珀般的葡萄汁时,总把葡萄放在铅锅或内壁镶有铅的锅中熬煮,熬煮的时间还特别长,直到汁水只有原来的三分之一才停火。这种葡萄汁特别香甜且不易腐败,但含铅量严重超标。这些含铅物品的大量使用,使许多人因铅中毒而死亡。同时,古罗马帝国所拥有的以铅制水管为基础而建成的给排水系统,则使平民也未能逃脱铅中毒的厄运。

然而这一切,古罗马的人们一无所知。

铅是银白色重金属,质地柔软,抗张强度小。

铅在空气中受到氧、水和二氧化碳作用,其表面会很快氧化生成一层暗灰色的保护薄膜;经过加热,铅能很快与氧、硫、卤素化合;铅与冷盐酸、冷硫酸几乎不起作用,但能与热或浓盐酸、硫酸反应:铅与稀硝酸反应,但与浓硝酸不反应;铅能缓慢溶于强碱性溶液。

铅是一种严重危害人类健康的重金属元素,它可以影响神经、造血、消化、免疫、骨骼等各类器官。更为严重的是,它影响婴幼儿的生长和智力发育、神经行为和学习记忆等脑功能,严重的可造成痴呆。

发生铅中毒时会出现便秘、腹绞痛、铅线、贫血等症状。

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