• 关于化学元素的科普故事大全

  • 发布时间:2018-03-26 23:11 浏览:加载中

  •   充斥着100多种元素的化学课本也许让我们时刻感到头疼,觉得枯燥,殊不知,很多元素背后都隐藏着令人着迷的故事。本章将打破传统课本里固定的纯知识性讲解,以活泼有趣的形式贯穿始终,让你从中轻轻松松地学到知识,从而对元素有更深刻的了解。

      1.绿宝石中的宝贝

      智慧思索

      一般情况下,金属与金属相互碰撞时,不但有声响,还会冒出火花来。所以,在加油站、煤气站以及运输易燃易爆物品时,尽量不使用金属物品,以免发生碰撞,冒出火花,造成危险。可是,为什么有的金属撞击了却不冒火花,它是一种什么样的金属呢?

      许多科学家研究一种绿宝石,看它究竟有何神奇魔力。直到1789年,法国化学家沃克兰发现了绿宝石中的新元素——铍,这才解开了千年的秘密。

      铍与铜和镍的合金在与石头或其他金属撞击时,不会迸出火花。人们利用这种铍合金与众不同的性质,制成了专门用于矿井、炸药工厂、石油基地等易爆区使用的锤子、凿子、刀铲等工具,为减少爆炸事故和火灾作出了贡献。

      铍是一种很轻的金属,可它却十分坚韧,其强度超过了钢,而且它的熔点达到了1285℃,比同属轻金属的镁和铝要高得多。在地壳中,铍的含量约为0.001%。

      铍有“原子能工业之宝”的美称,是用金属铍的粉末与镭盐的混合物制成的中心源,每分钟能产生几十万个中子。用这些中子做炮弹去轰击原子核,可使原子核分裂,从而释放出巨大的能量——原子能,同时产生新的中子。此外,为了达到人工控制核裂变的目的,必须使产生中子的速度减慢,而铍对快中子有很强的减速作用,它可以充当原子反应堆的减速剂,使核裂变反应有条不紊、连续不断地进行下去。

      此外,金属铍还有着良好的透音性,声音在铍材料中的传播速度高达12600米/秒。与之相比,声音在空气和水中的透音性就逊色得多了。金属铍的这一特性,引起了专家们的极大兴趣,他们准备用金属铍制造乐器。相信不久的将来,我们将能听到一种新奇、美妙的音乐,它正是由铍材料制造的乐器发出的。

      铍有着很多的优点,但也有着缺点,那就是铍和铍的许多化合物都有毒。如果食物中铍盐的含量过高,就会在人体内形成磷酸铍,从而导致骨骼松软,使人患上所谓的铍软骨病。另外,铍的许多化合物还会引起皮肤发炎、肺水肿,甚至窒息。

      2.菩萨生病

      智慧思索

      凡人吃五谷杂粮,生病在所难免,而观音在我们眼中是救死扶伤的,只会替人治病,自己却不会生病。有一位神通广大的“观音”居然生病了,这是什么缘故呢?

      这里的观音是一户人家供奉的观音菩萨像。

      相传,南宋年间,江苏省有一位老财主非常迷信,有一天碰到一位尼姑,这位尼姑自称是观音转世。她告诉老财主说他印堂发黑,有不祥之物跟随,唯一可以逢凶化吉的办法,就是把庵里的观音菩萨像请到家里,好生侍候。老财主被尼姑说得吓破了胆,赶紧命令家奴把观音像请回家,好生招待。

      可过了一段时间后,虽然每天供品、香火不断,但观音像却变得暗淡无光,好像生病似的。老财主一看,以为照顾还不周,就赶紧一日三餐上供品、点香火。

      其实,这位财主供奉的观音像不是铜塑的,更不是金塑的,而是用金属钠塑造出来的。在袅袅的香火中,金属钠渐渐被氧化了。原来的观音是银光闪闪,被氧化后,生成了一种新的氧化物,看上去就像“生病”一样,一脸倦容。

      钠呈银白色,有美丽的光泽,密度0.97g/cm3,比水轻,熔点97.81±0.03℃,沸点882.9℃,轻软而有延展性,常温时有蜡状,低温时可变脆。化学性质很活泼,能与非金属直接化合,在空气中氧化迅速,所以钠一般被保存在煤油中。钠燃烧时有黄色的火焰产生,并有过氧化钠(Na2O2)生成,跟水能起剧烈反应,生成氢气和苛性钠。钠在氧气中燃烧的化学式为:

      2Na+O2=Na2O2

      钠和水反应的方程式为:

      2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

      在自然界中,钠以化合态存在,分布广。地壳中的含量为2.64%左右,由电解熔融的氢氧化钠或氯化钠制得。

      钠可用来制取过氧化钠、四乙基铅等化合物,钠和钾的合金(含50%~80%K)在室温下呈液态,可用作反应堆的导热剂。

      钠是在自然界中分布最广的10种元素之一,但由于它不易从化合物中还原成单质状态,所以迟迟未被发现。

      英国化学家戴维在发现钾后不久,从电解碳酸钠中获得了金属钠。由于单质钠的密度很小,所以当时没有人相信它是金属,因为它的密度比水还小。当时它不仅没有被承认是金属,更没有被承认是元素。直到1811年,才由盖吕萨克和泰纳尔证实了钠是一种元素。

      3.死亡实验

      智慧思索

      人们或许知道,氢氟酸是氟化氢气体的水溶液,它具有很强的腐蚀性,bō璃、铜、铁等常见的物质都会被它“吃”掉,即使很不活泼的银容器,也不能安全地盛放它。氢氟酸能挥发出大量的氟化氢气体,而氟化氢有剧毒,吸入少量,就非常痛苦。

      许多化学家试图从氢氟酸中分解出单质氟来,但都因在实验中吸入过量氟化氢气体而死,于是被迫放弃了实验。难道真的不能征服它吗?

      氟因此一度被认为是一种“死亡元素”,是碰不得的。

      1872年,莫瓦桑应弗雷米教授的邀请,来到了实验室和他共同研究化学。

      那时,教授正在研究氟化物,莫瓦桑当上他的学生后,就接过了这一化学界的难题。从此,莫瓦桑对氟的提取以及过去曾经发生的曲折,有了深刻的认识。莫瓦桑对老师这种大无畏的精神非常敬佩。

      “为了感谢恩师的知遇之恩,一定要捕捉死亡元素。”莫瓦桑对自己说。

      于是,莫瓦桑开始查阅各种学术着作、科学文献,把与氟有关的着作通通读了一遍。经过大量的研究试验,莫瓦桑得出一个结论:实验失败的原因可能是进行实验时的温度太高。

      莫瓦桑认为,反应应该在室温或冷却的条件下进行。因此,电解成了唯一可行的方法。

      于是,他设计了一整套抑制氟剧烈反应的办法。他在铂制的曲颈瓶中,制得氟化氢的无水试剂,再在其中加入氟化钾增强它的导电性能。然后,他以铂铱的合金为电极,用氯仿作冷却剂,并设计了一个实验流程,让无水氟化氢、氯仿以及萤石塞子作主要部分,把实验放在零下23℃的状况下电解,终于在1886年制得了单质氟,擒获了“死亡元素”。

      单质氟是一种淡黄色的气体,在常温下,它几乎能和所有的元素化合:大多数金属都会被它腐蚀,甚至连黄金在受热后,也会在氟气中燃烧!如果把氟通入水中,它会把水中的氢夺走,放出氧气,反应式为:4F+2H2O=4HF+O2↑

      在1916年时,美国科罗拉多州一个地区的居民都得了一种怪病,无论男女老幼,牙齿上都有许多斑点,当时人们把这种病叫做“斑状釉齿病”,现在人们一般都把它称作“龋齿”。

      原来,这里的水源中缺氟,而氟是人体必需的微量元素,它能使人体形成强硬的骨骼并预防龋齿。当地的居民由于长期饮用这种缺氟的水,因而对龋齿的抵抗力下降,全都患了病。

      为何人体缺氟会患上龋齿呢?这是因为:我们每天吃的食物,都属于多糖类。吃完饭后如果不刷牙,就会有一些食物残留在牙缝中。在酶的作用下,它们会转化成酸,这些酸会跟牙齿表面的fàláng质发生反应,形成可溶性盐,使牙齿不断受到腐蚀,从而形成龋齿。

      如果我们每天吸收适量的氟,那么氟就会以氟化钙的形式存在于骨骼和牙齿中。氟化钙很稳定,口腔里形成的酸液腐蚀不了它,因而可以预防龋齿。

      为了预防龋齿,人们采取了许多措施,比如说在缺氟的水中补充一些氟,这样人们在喝水时就不知不觉地会吸收一些氟。另外,人们还研制出了各种含氟牙膏,它们中的氟化物会加固牙齿,使牙齿不受腐蚀。而且,有些氟化物还能阻止口腔中酸的形成,这就从根本上解决了问题,因而效果十分明显。

      4.一个出色的实验

      智慧思索

      有一种小珠子,一放到水里,不但不下沉,还滋滋地在水面上乱窜,并发出银白色的亮光,这种小珠子就是——钾。对于它,也许我们都不陌生,但关于它的发现,我们是否熟悉呢?

      1807年,戴维与助手埃德蒙制作了一个庞大的电池组。戴维想,既然电解水能生成氢和氧,那么电解别的物质也会生成新的元素,于是他开始拿苛性钾做试验,希望隐藏在苛性钾中的物质经不住它的作用跑出来。他们起先试图电解苛性钾饱和溶液,但失败了,因为结果与电解水没有什么区别。“难道苛性钾真的不能分解?是方法不对吗?”戴维疑惑地想着。后来他们改变了实验方法,将苛性钾先在空气中暴露数分钟,使它表面略微潮解,成为导电体,然后放置在一个绝缘的白金盘上,让电池的阴极与白金相连接,作为阳极的导线则插入潮湿的苛性钾中。奇迹出现了,电流接通后,苛性钾在电流的作用下先熔化,后分解,接着在阴极上出现了水银滴般的颗粒。它们像水银柱一样带着银白色的光泽,可一滚出来,就“啪”的一声炸开了,并呈现出美丽的淡紫色火舌。

      戴维看到那望眼欲穿的小金属珠出现时,难以抑制欢喜之情,尽情地跳起舞来了,任凭实验室架子上的bō璃嚣皿被撞得粉碎。他好半天才平静下来,拿起桌上的鹅毛笔,写下了实验记录,并在空白处写下7个大字:“一个出色的实验!”

      后来,戴维又对实验过程中产生的这种金属进行了分析,确认这是一种新的金属,并将其命名为“钾”。

      钾是一种银白色、质软、有光泽的1A族碱金属元素。钾的熔点低,比钠更活泼,在空气中很快氧化。钾与水的反应比其他碱金属元素显得温和。钾可以和卤族、氧族、硫族元素反应,还可以使其他金属的盐类还原,对有机物有很强的还原作用。

      钾在自然界中只以化合物形式存在。在云母、钾长石等硅酸盐中都富含钾。钾在地壳中的含量约为2.09%,居第八位。

      英国化学家戴维出生于1778年12月17日,父亲是个木刻匠。

      16岁那年,父亲因病去世,戴维只好到镇上一位名叫波拉斯的医生那儿当学徒,负责配药和包扎。

      20岁那年,戴维因出色的实验能力被牛津大学的化学教授贝多斯看中,调到了新成立的气体实验室。戴维用电解法发现了钾之后,又对苏打进行电解,得到了柔软如蜡的新金属——钠。他还从碱性矿土里相继发现了四种新的金属:钙、镁、锶、钡。

      5.火山捣鬼

      智慧思索

      家里收藏古董的人都知道,古董放在橱柜里,是不会变色的,可有一位商人的古董变黑了,是商人在弄虚作假,还是古董真的会变黑呢?

      马提尼岛在拉丁美洲的加勒比海,在这个岛上有一个商人,他对古董情有独钟。有一天,他像往常一样,来到橱窗前察看自己精心收藏的一批古董,并无意间发现一件精致的银壶上有一层黑影,像抹了层淡淡的灰。他赶紧找来抹布,想把它擦干净,但无济于事。

      临出门前,这位商人还特别叮咛管家,一定要想办法把那件银壶弄干净。

      十几天以后,商人又回到了岛上,发现银壶上的黑影根本没有擦去,便满腔怒气地向管家发火,并斥责管家偷懒。管家满脸委屈地说:“我已经想了许多办法,仍然无法恢复如初。不仅如此,岛上其他银器也变黑了,像得了什么传染病似的。”

      没过几天,更奇怪的事又发生了,商人刚带回来的一批银器也变得黑糊糊的。商人见了,惊得目瞪口呆,却不知道这是为什么。

      直至有一天,马提尼岛火山爆发,空气中充满着难闻的硫黄味儿。商人才恍然大悟:这银器变黑一定与空气中的硫化物有关!

      事实果真如此:火山爆发前,空气中已经有二氧化硫、硫化氢等气体在弥漫,只是人的嗅觉不那么灵敏,没有嗅出来而已。

      硫与银,这两种元素就是这么怪,不知不觉地走到一起,搞了一场不大不小的闹剧。

      在火山爆发前,地下灼热的岩浆虽然还没有冲出地面,可是已经在大量聚集,并逐步向上漂移。由于地下温度在不断攀升,一些火山爆发时才喷出的硫化物,像硫化氢、二氧化硫等气体,便随着地下热空气悄悄地渗透到地面。

      空气中的硫化物能与银发生化学反应,生成黑色的硫化银。

      我们平时带的银首饰也会变黑。银饰变黑是正常的自然现象,因空气和其他自然介质中的硫和氧化物等对银都有一定的腐蚀作用,在佩戴一段时间后,就会出现一些微小的斑点(硫化银膜),久之会扩散成片,甚至变成黑色,所以目前银饰都有一些因氧化而变色现象。下面将介绍一些关于保养和去除银饰表面氧化物、恢复银饰亮泽的方法:

      1.避免银饰接触水汽和化学制品,避免戴着游泳,尤其是去海里。

      2.每天将银饰用棉布擦干净,放到首饰盒或袋子里密封保存。

      3.银饰已经氧化变黑了,可以用软毛刷子蘸牙膏刷洗,也可用手搓香皂或清洁剂等方式清洗,实在无法处理干净时才用洗银水擦洗,洗完后银饰均要用棉布擦干。

      6.惰性气体

      智慧思索

      我们知道懒惰是人类的天性,但现在老师却告诉我们有些气体也很“懒惰”,你知道这是些什么气体吗?它们又是怎样懒惰的呢?

      下午第一节课就是化学,上课铃声一响,小勇就瞪着眼睛开始看着门口,老师怎么还不来?小勇恨不得马上听到老师讲的内容,因为他觉得化学太神奇了。

      铃声刚一落定,老师就进来了,笑着说:“今天我们讲‘懒惰’的气体。”看到同学们都很疑惑,老师就接着说道:“氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)等气体,以‘懒惰’出名,所以人们把它们叫做惰性气体。”

      1894年8月13日,英国化学家拉姆赛和物理学家瑞利在一次会议上报告,他们发现了一种性质奇特的新元素。这种元素以气体状态存在,对于任何最活泼的物质它都无动于衷,不与之反应,因此给它取名叫氩,意思就是“懒惰”。接着人们又发现了几种元素,也有类似的性质,它们也极其“懒惰”,基本上不同其他元素进行化学反应。

      哦,原来是这么回事,小勇终于明白了。

      “惰性气体”只占大气组成的0.94%,又被叫做“稀有气体”。除了氦原子是以2个电子为稳定结构以外,其他惰性气体的原子最外层都有8个电子的稳定结构。那时的化学理论认为,具有这种结构的元素是不能发生化学反应的。所以,化学家下结论说,惰性气体元素不可能形成化合物。

      惰性气体能够制造出都市里最真实的梦幻——最绚烂绮丽的霓虹灯,其实就是因为填充了惰性气体。当灯管通电之后,就能激发惰性气体放出光芒。

      1962年,英国年轻化学家巴特列特在进行铂族金属和氟反应的实验时,意外地得到了一种深红色的固体,经过分析才知道它是六氟铂酸氧的化合物(O2PtF6),并从这个化合物中看到这样一个现象:已经达到8个电子稳定结构的氧分子居然能失去一个电子,形成阳离子,而氧是很难失去电子的,它的第一电离能(也就是原子失去电子的困难程度)比氙的第一电离能还大些。那么,惰性元素氙是否也能形成阳离子呢?而且六氟化铂是一种强氧化剂,如果让六氟化铂同氙作用,结果怎样呢?

      巴特列特按照合成六氟铂酸氧的方法,在常温下把六氯化铂蒸气和过量氙气混合,结果得到了六氟铂酸氙的橙黄色固体。这是世界上第一个惰性气体化合物。接着,氙的氟化物、氯化物、氧化物也相继问世,而且氟化氡、二氟化氩等惰性气体化合物已有数百种之多。

      惰性气体化合物的合成成功,又给了科学家一次启示:科学是无止境的,今天的真理,明天很可能变成谬误。只有善于探索,人们才能永远站在真理一边。

      7.尿液里的白磷

      智慧思索

      我们知道“鬼火”是因为磷的氢化物——磷化氢燃烧形成的,对磷的化合物有了一定的了解,那么我们对磷是否了解,是否知道磷是怎么发现的呢?

      欧洲中世纪,炼金术奉行,人们都像发了疯,什么东西都拿来尝试炼金,他们把采集来的铁、铅、石头、碎布等东西放到大锅炉里,不停地搅拌,并贴上咒语,企图哪天能炼出金灿灿的黄金。

      德国汉堡一位叫弗尔朗德的商人,偶尔听人说,用强热蒸发人尿能制造出黄金,或者能够得到点石成金的宝贝。

      听到这个消息后,布朗特迫不及待。他想:“这倒是个好办法,何乐而不为呢?”

      于是,他立即偷偷地收集大量的尿液,然后在幽暗的小屋里偷偷地干起来。

      布朗特天天蒸啊蒸啊,一点一点地慢慢将它们蒸干后,又兑上各种各样的东西,一会儿用煮的方法,一会儿用烤的方法,一会儿用这个配方,一会儿用那个配方。一时这样试验,一时那样试验,就这样试验来试验去……

      布朗特做了几十次甚至几百次的试验。有一次,他将尿渣、沙子和木炭放在火中加热,然后用水冷却,结果这次他虽然没有得到黄金,却意外地得到一种像白蜡一样的物质,这种物质在黑暗的小屋里还一闪一闪地发着亮光。

      “这是什么东西呢?”布朗特非常吃惊。

      其实,这种能发出荧光的一小块白色柔软的物质,就是白磷。

      磷在拉丁文中的意思是“冷光”。

      白磷,又称黄磷,是呈淡黄色、接近无色半透明的固体,不溶于水,溶于CS2,剧毒,着火点低,只有40℃,具有大蒜臭味。它是由正四面体结构的分子构成,也就是它的分子结构是正四面体。

      白磷的化学性质活泼,自然界中不能以游离态存在,在空气中易氧化成三氧化二磷和五氧化二磷,呈白色烟雾,在潮湿空气中可氧化成次磷酸和磷酸,易与金属、卤素及氢气合成磷化物。

      白磷是制造炸药、燃烧弹、灭鼠剂、肥料等制品的基本成分,是石油化工的催化剂、表面活性剂必不可少的原料。

      白磷和红磷是磷的两种单质,是同素异形体(是相同元素组成,不同形态的单质。如碳元素就有金钢石、石墨、无定形碳等同素异形体。同素异形体由于结构不同,彼此间物理性质有差异;但由于是同种元素形成的单质,所以化学性质相似)。

      红磷是红棕色粉末状固体,不溶于水,不溶于CS2,无毒。红磷的着火点高,在200℃以上,它是由原子组成的。

      白磷在加热(高温)的情况下能转化为红磷。

      8.银餐具的功效

      智慧思索

      我们在新闻、网络上经常看到集体食物中毒、吃了豆角中毒等,所有食物中毒的都是人类,动物中毒很少见,但下面这只小花猫,却食物中毒了,而且还是吃了皇帝的玉膳。是有人蓄谋要杀小花猫呢,还是另有原因?

      古时候,一个奸臣想谋权篡位,于是他想先杀害皇帝,再起兵造反。可是,他无法接近皇帝,有事上朝时,文武百官都在,根本下不了手,即使下了,众目睽睽之下,别说篡位了,连自己的小命都保不住。于是,他想出了一条毒计,花钱买通了为皇帝做饭的厨子,在皇帝的饭菜中下毒。

      有一天,这个厨子在皇帝的饭菜里已经下好了毒,贴身的太监把皇帝爱吃的饭菜恭恭敬敬地递了上去。这时,皇帝看见侍女抱着自己最疼爱的小花猫,一时兴起,就命令侍女拿了一条红烧鱼给小猫吃,想不到小花猫刚吃几口就中毒而死。贴身太监急了,拿起皇帝的银汤匙,往别的菜里一插,发现直冒泡,皇帝见了大吃一惊,继而龙颜大怒,最后把奸臣和厨子打入死牢。从此以后,不仅皇帝自己,连皇帝的嫔妃也用银碗银匙作食具呢!

      在古代帝王的宫室中,银制食具的确是屡见不鲜。在银碗里盛放牛奶,可以保持几个月不变质。这主要就是因为银具中含有银离子,具有强烈的杀菌作用,故而食物不易腐败。所以,皇宫里使用银具,不仅能防毒,也能杀菌,有益健康!

      银在地壳中的含量很少,在自然界中有单质的自然银存在,但主要以化合物状态产出。纯银为银白色,熔点960.8℃,沸点2210℃,密度10.49g/cm3。银是面心立方晶格,塑性良好,延展性仅次于金,但当其中含有少量砷As、锑Sb、铋Bi时,就变得很脆。银的化学稳定性较好,在常温下不氧化。在所有贵金属中,银的化学性质最活泼,它能溶于硝酸生成硝酸银;易溶于热的浓硫酸,微溶于热的稀硫酸;在盐酸和“王水”中表面生成氯化银薄膜;与硫化物接触时,会生成黑色硫化银。此外,银能与任何比例的金或铜形成合金,与铜、锌共熔时极易形成合金,与汞接触可生成银汞柱。

      银在所有金属中是最好的电和热的导体。银在电子工业中最重要的用途是提供厚膜涂层,最普遍的是银钯合金用于多层磁电容器和制造水下开关,涂银薄膜用在汽车电热挡风bō璃中以及用在导电黏合剂中。

      银易于从双碱金属氰化物(例如氰化钾中或者使用银阳极)中产生电解沉淀,因而广泛应用于电镀工艺。

      银的反光性是无与伦比的,在抛光以后几乎可以100%地反光,使其能用在镜子上,涂在bō璃、赛璐fēn或金属上。

      在医院、边远地区和家庭的水净化系统中,银用作杀菌和除藻剂。

      9.科学家纠错

      智慧思索

      有一句俗语是“捧在手里怕摔了,放在嘴里怕化了”,这是对父母溺爱子女的形象说法。可有一种物质真的放在手里怕化,这种物质是什么呢?

      伍尔兹院士在巴黎科学院召开的例会上宣布:三天前,他的学生布瓦博德朗在某种闪锌矿中发现了一种新元素,并建议将这种元素命名为镓,以纪念法国(法国古称为“家里亚”)。

      镓被发现的消息被宣布后不久,布瓦博德朗就收到了一封来自俄罗斯的信,信中这样写道:“尊敬的布瓦博德朗先生,您所说的镓就是我四年前预言的‘类铝’,它的密度(现称密度)应为5.9左右,而不是您所说的4.70,请您再测一下吧……”信尾的署名是:德米特里`伊凡诺维奇`门捷列夫

      太有意思了,一位世界上唯一拥有金属镓的科学家在巴黎实验室中借助精确的测量和实验,测得了它的密度,而另一位从未见过镓元素的科学家却在千里之外彼得堡的书房中说他测错了!

      布瓦博德朗将信将疑地在实验室重测了镓的密度,结果果然是自己测错了,镓的密度是5.94!

      布瓦博德朗对门捷列夫佩服得五体投地,他想到的第一件事,就是立即给门捷列夫寄了一张自己的照片,背面写上:谨向我的朋友门捷列夫伯爵致以诚挚的敬意和热情的祝愿。

      镓是一种有白色光泽的金属,它的熔点很低,只有29.8℃,放在手掌上,人的体温就可以将它熔化成液体。镓的熔点很低,可它的沸点却出奇的高,达1893℃。

      当镓从液体凝成固体时,体积反而要膨胀3%,这一性质是其他金属所不具备的。

      金属镓的一个重要的用途是制造合金。镓和锡、铟的合金在10.6℃就会熔化,可用来制作电熔丝。镓和锡、铟和锌的合金也是一种易熔合金,常常用来制造自动救火水龙头。当失火时,温度一升高,合金龙头立即熔化,水就会自动喷射出来。

      镓的许多化合物都是优良的半导体材料,其中尤其以砷化镓最为突出。砷化镓是一种黑灰色的固体,在空气中很稳定,是继锗和硅之后的第三代半导体材料,被广泛地应用于雷达、导弹、计算机、人造卫星、宇宙飞船等尖端领域。

      比镓熔点还低的金属是钯,只有28℃,钯是1830年英国的沃拉斯顿从粗铂中发现并分离出的。

      10.传统习俗中的科学

      智慧思索

      元素周期表中有一种元素叫砷,公元317年,由中国的一位道士葛洪从雄黄、松脂、硝石合炼制得来,后由法国拉瓦锡确认为一种新元素。关于砷,你知道它有什么故事吗?

      有一位少数民族的大学生在宿舍里聊天时,他谈到自己家乡的风俗习惯,说道:“每年农历五月初五的端午节,人们都特别垂青雄黄。那一天,不仅成人爱喝几杯加入几粒雄黄的酒,小孩子在中午也要洗个澡,在水中加入一些雄黄,就连那洗澡水也舍不得乱泼,要有‘计划’地撒向住处四周,好像是什么‘仙水’似的,希望能沾到些光。小时候,没学过化学,懂得知识比较少,后来才知道,人们偏爱雄黄并不是一种迷信做法,而是有一定的科学道理。”

      其实,端午节来临时,各种蚊子、蛀虫等活动渐渐猖獗。把雄黄喷洒在屋里,确有杀虫防腐作用。雄黄也是中药原料,具有消肿、强心等功能。雄黄要是与其他防腐剂混合在一起,喷在船底,还能避免海蚧的寄生,增加船的航速。

      雄黄是砷的化合物,化学名字叫硫化砷,主要成分是砷。它的颜色是橘红色的,所以也叫鸡冠石。

      当砷在空气中加热,就会燃烧生成白色的粉末或晶体,叫三氧化二砷,也就是我们平时所说的砒霜。它是一种毒药,只要0.1克就能让人中毒死亡。

      砷是一种古老的毒物。化妆品中砷含量不得超过10毫克/千克,否则用后如果吸收中毒的话,砷也会引起神经系统的改变,同时还有一些周围神经的改变,比如手麻、脚麻,四肢无力、疼痛等症状,皮肤上可能还有黑变、色素的沉着。

      在自然界中,砷主要是以硫化物如雄黄的形式存在。砷的各种化合物的应用很广泛,如五氧化二砷被用作杀菌剂,砷酸盐与亚砷酸盐衍生物被用作除草剂,砷酸被用于木材防腐,在bō璃、颜料、涂料、半导体颜料、制药工业等行业也被广泛应用。

      11.被冤枉的财宝

      智慧思索

      铂,我们俗称为“白金”,现在它比金子还贵重,在古时候,有些官员却把它们抛进大海里。是官员清廉,还是别有用意呢?

      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bō璃具有特别的抗蚀性,可用于制造生产bō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。
  • (责任编辑:中国历史网)
    微信公众号
历史追学网

夏商周 春秋战国秦汉三国晋·南北朝隋唐宋元明清民国