化学元素漫话

化学元素漫话 白铁皮的“外衣”——锌 我国是世界上最早发现并使用锌的国家。据王琎在1922年对我国古钱的化学成分进行化学，证明其中含有锌。接着，章鸿钊于1923年对我国古代用锌问题进行专门研究，连续发了《中国用锌的起源》及《再论中国用锌之起源》。他根据对我国古代文献的考证及对汉钱的分析，认为我国在汉初(公元前一世纪)已知道用锌。 我国用锌是从炼制黄铜开始的。黄铜即铜锌合金。我国在汉朝时，便有过这样的法律——不准使用“伪黄金”。据考证，这“伪黄金”就是黄铜。在我国南北朝(公元四世纪)时的一些著作中，有“鍮石”一词。据考证，我国古代称黄铜为“鍮石”。在唐朝的一些文献中，则记载着用“炉甘石”（碳酸锌）炼制黄铜。《唐书·食货志》中说：“玄宗时(712—755年)天下炉九十九，每炉岁铸三千三百缗（即丝），黄铜二万一千二百斤”。明宋应星著的《天工开物》一书，便更具体，详细地记载了炼制黄铜的方法：“每红铜六斤，入倭铅四斤，先后入罐熔化，冷定取出，即成黄铜。”这里所说的“红铜”即铜，“倭铅”即锌。 我国炼制黄铜始于汉初，那么，炼制金属锌从什么时候开始的呢?据考证，至迟当在明朝。明《天工开物》一书《五金》一章，十分详细地讲述了如何用“炉甘石”升炼“倭铅”，亦即用碳酸锌炼制金属锌。炼锌要比炼铁、炼铜容易，因为锌的熔点只有419℃，沸点也不过907℃，况且锌又较易被还原。如果把锌矿石和焦炭放在一起，加热到1000℃以上，金属锌被焦炭从矿石中还原出来，并象开水一样沸腾起来，变成锌蒸气。再把这种蒸气冷凝，便可制得非常纯净而又漂亮的金属锌结晶。在过去，世界上都以为最早会炼制金属锌的是英国，因为英国在1739年公布了蒸馏法制金属锌的专利文献。其实，经过我国化学史工作者的考证，证明这个方法是英国人在1730年左右从中国学去的。据考证，在十六、七世纪，我国制造纯度高达98％的金属锌，被以东印度公司为代表的西方殖民者从我国大量运至欧洲，后来，连我国炼锌的方法也被他们传至欧洲。至今，欧洲仍有人称锌为“荷兰锡”，这是因为东印度公司是由荷兰、英、法、葡萄牙等国开设的，锌的外表又酷似锡，那锌被称为“荷兰锡”便不言而喻了。实际上，这“荷兰锡”的真名应该是“中国锌”。 锌是银白色的金属。提水的小铁桶，常常见用白铁皮做的，在它的表面有着冰花状的结晶，这就是锌的结晶体。在白铁皮上镀了锌，主要是为了防止铁被绣蚀。然而，奇怪的是，锌比铁却更易生锈：一块纯金属锌，放在空气里，表面很快就变成蓝灰色——生锈了。这是因为锌与氧气化合生成氧化锌的缘故。可是这层氧化锌却非常致密，它能严严实实地覆盖在锌的表面，保护里面的锌不再生锈。这样，锌就很难被腐蚀。正因为这样，人们便在白铁皮表面镀了一层锌防止铁生绣。每年，世界上所生产的锌，有40％被用于制造白铁皮，制成各种管子、桶等等。 白铁皮要比马口铁耐用：马口铁碰破一点，很快会烂掉；可是白铁皮即使碰破一大块，也不容易被锈蚀。这是因为锌的化学性质比铁活泼，当外界的空气和水份向白铁皮“进攻”时，锌首先与氧气化合，而保护了铁的安全。不过，白铁皮要比马口铁贵。 金属锌除了用来制造白铁皮外，也用来制造干电池的外壳(图31)。不过干电池外壳的锌是较纯的。此外，锌也与铜制成铜锌合金——黄铜。 最重要的锌的化合物是氧化锌，俗名叫“锌白”，是著名的白色颜料，用来制造白色油漆等。在室温下氧化锌是白色的，受热后却会变成黄色，而再冷却时，又重新变成白色。现在，人们利用它的这个特点，制成“变色温度计”——用它颜色的变化来测量温度。 锌，还是植物生长所不可缺少的元素。硫酸锌是一种“微量元素肥料”。据测定，一般的植物里，大约含有百万分之一的锌，有些个别的植物含锌量却很高，如车前草含万分之一的锌，芹菜含万分之五的锌，而在某些谷类的灰中，竟有12％的锌。 在人体中，也含锌在十万分之一以上。含锌最多的是牙齿(0.02％)和神经系统。有趣的是，鱼类在产卵期以前，几乎把身体中的锌，全部转移到鱼卵中去。 锌在地壳中的含量约为十万分之一。最常见的锌矿是闪耀着银灰色金属光泽的闪锌矿，它的化学成分是硫化锌。现在，工业上常用闪锌矿来炼锌。据不完全统计，1971年锌的世界年产量达370万吨。 顺便提一句，锌常被人误为铅，如镀锌铁丝被误称为“铅丝”，镀锌的白铁皮被误称为“铅皮”，用白铁皮做成的桶被误称为“铅桶”，这是应该纠正过来的。 地球上最多的金属——铝Al 许多人常常以为铁Fe是地壳中最多的金属。其实，地壳中最多的金属是铝Al，其次才是铁，铝占整个地壳总重量的7.45%，差不多比铁多一倍！地球上到处都有铝的化合物，像普通的泥土中，便含有许多氧化铝Al2O3。最重要的铝矿是明矾矿和铝土矿。我国有极为丰富的铝矿。 铝虽然藏量比铁多，但是，人们炼铝比炼铁晚得多。这是因为铝的化学性质比铁活泼，不易还原，因此从矿石中冶炼铝也就比较困难。这样，铝一向被称为“年轻的金属”。据世界化学史记载，金属铝是在1825年才被英国化学家戴维制得的。 现在，铝很普遍。我们平常使用的硬币，便是铝做的。在厨房里，铝锅、铝饭盒、铝匙、铝盆、铝勺、铝镬……。然而，在一百多年前，铝却被认为是一种稀罕的贵金属，价格比黄金还贵，以至被列为“稀有金属”之一。 其实，这是不足为奇的。因为铝的价值贵*，完全取决于炼铝工业的水平。在一百多年前，人们使用金属钠Na来制取铝。钠很贵，当然铝就更贵了。直到十九世纪末，人们发明了大量生产铝的新方法——在冰晶石和矾土（氧化铝）的熔融混合物中通入电流进行电解。这时，铝才开始走向大工业，走向生活的每一个角落。 铝，是银白色的轻金属（比重只有2.7）。人们常把铝叫做“钢精”。纯净的铝很软，可以压成很薄的箔，现在包糖果、香烟的“银纸”，其实大都是铝箔。纯铝的导电性很好，又轻盈，人们常用它来代替铜，制造电线，特别在远距离送电时，多用铝线来代替铜线，可以减少电线杆等设备。无产阶级文化大革命以来，我国大力发展“以铝代铜”，攻克了“以铝代铜”的技术关键——铝的焊接技术，制成了各种马力的铝线电机，节约了大量的铜。纯铝也大量用于化学、半导体与电子学的研究及光学仪器的生产上。纯铝能很好的反射光线，所以探照灯的灯罩常常用纯铝做。 不过，纯铝太软了些，平常人们总是往里加入少量的铜Cu、镁Mg、锰Mn等，制成坚硬的铝合金——“硬铝”。铝和铝合金美观、轻盈而又不易锈蚀，用途很广。例如前些年有人统计，一架飞机中约有五十万个用铝做的铆钉！机身、机翼、机尾、螺旋桨、引擎也离不了铝和铝合金，据统计，铝和铝合金占飞机总重的70%左右。如果火车的车皮都用铝做，重量将大大减轻，机车牵引效率也可提高。铝制的舰艇，不仅速度快、不被海水浸蚀，而且没有磁性，不为磁性水雷所发现，军事上十分重要。最近几年铝合金又成为制造人造卫星、火箭的重要材料。此外，在运输部门，铝也被用来制造高速度的机车、桥梁、输油车的油罐以及船只和汽车中的某些零件；在建筑工业上，用铝作骨架、铝梁、空心铝壁板以及各种铝制构件。 铝是银白色的，可是铝制品用没多久，表面常变得白蒙蒙的，这是什么缘故呢？这便是铝生锈了。铝的表面与空气中的氧化合，生成一层薄薄的氧化膜——氧化铝。这层氧化铝非常致密，它紧紧的贴在铝的表面，防止里头的铝继续和氧化合。这层氧化铝不怕水浸，不怕火烧，熔点高达2050℃，怪不得铝制品很难锈蚀，经久耐用。这层氧化铝甚至不怕硝酸的浸蚀，所以硝酸厂里常用铝罐来装浓硝酸。不过，这层氧化膜却怕碱，碱能溶解它，盐酸和硫酸也能溶解它。因此，铝制品不能用来盛碱性物质，脏了也不要用草木灰来擦，草木灰是碱性物质，用它擦铝制品，会缩短使用寿命的。另外，也不要把酸性的菜蔬等方在铝锅里过夜。 别看氧化铝薄膜那么白蒙蒙的，自然界里坚硬而美丽的宝石——刚玉，也是氧化铝呢！他是一种晶态无水氧化铝。刚玉的硬度仅次于金刚石，常被用来制造金属制品的磨轮，手表里的轴承就装在这耐磨的刚玉上。常听人们谈起手表里的“钻数”，这钻数就是指表里刚玉的颗数。除手表外，天平、时钟、电流计、电压表里也要用到刚玉。现在，人们从铝土矿里提取纯净的白色氧化铝粉末，放在炽热的电炉里加热熔化，制取人造刚玉，它甚至比天然的刚玉还要坚硬。 大理石里的金属——钙 在首都天安门广场，巍立着用汉白玉雕成的人民英雄纪念碑。华表和白玉桥，也都是用汉白玉雕成的。汉白玉是大理石中的一种。在这些洁白如玉的石头里，住着一种金属——钙。 不光是大理石里住着这种金属。瞧瞧你的周围：那砌墙的石灰、刷墙的白垩、脚下的水泥地、雪白的石膏象……，里头都住着钙。当然，这钙是成化合物的状态存在着。 金属钙是英国化学家戴维和瑞典化学家柏齐利乌斯在1809年制得的。钙是银白色的金属，比锂、钠、钾都要硬、重；在815℃熔化。 金属钙的化学性质很活泼。在空气中，钙会很快被氧化，蒙上一层氧化膜。加热时，钙会燃烧，射出砖红色的美丽的光芒。钙和冷水的作用较慢，在热水中会发生激烈的化学反应，放出氢气(锂、钠、钾即使是在冷水中，也会发生激烈的化学反应)。钙也很容易与卤素、硫、氮等化合。 在工业上，金属钙的用途很有限，如作为还原剂，用来制备其他金属；用作脱水剂，制造无水酒精；在石油工业上，用作脱硫剂，在冶金工业上，用它去氧或去硫。然而，钙的化合物，却有着极为广泛的用途，特别是在建筑工业上。 还是从大理石说起吧。大理石是很名贵的建筑材料；因盛产于我国云南省大理县而得名，别的地方也出产，但也叫“大理石”。大理石是石灰石中的一种。石灰石的化学成分是碳酸钙。石灰石大都是青灰色，坚硬、很脆。在大自然中，常常一大片地区的地层都是由石灰岩组成的。石灰石被用来修水库、铺路、筑桥。如河南林县著名的“红旗渠”，就是用当地盛产的石灰石彻成的。 石灰石在石灰窑中，和焦炭混合在一起燃烧后，制成生石灰(图40)。生石灰的化学成分是氧化钙。生石灰是白色的石头，它很有趣，一遇水会发生激烈的化学反应，变成白色的粉末——熟石灰，同时放出大量的热(图41)。在建筑工地上，你常可看见人们往生石灰中加水。这时，如果往里放个鸡蛋，足以把它煮熟。熟石灰的化学成分是氢氧化钙，能溶于水。石灰水，就是氢氧化钙溶液、石灰水刷在墙上，起初，并不怎么白、过了一会儿，却会越来越白。这是一场有趣的循环：熟石灰和空气中的二氧化碳作用，又重新变成了碳酸钙；然而，人们在石灰窑中，却是用石灰石(碳酸钙)来烧成生石灰。燃烧时，石灰石放出了塞氧化碳，变成氧化钙。 硫酸钙也是钙的重要化合物，俗名石膏。在工业上，人们用石膏做成各种模型，来浇铸金、银、铝、镁、铜以及这些非铁金属的合金。石膏还大量用来制造各种石膏象。不过，天然的石膏矿并不是雪白色的致密固体，外貌倒是象石蜡，它是含水结晶体。生石膏燃烧后，才变成熟石膏。 天然水，如河水、湖水、江水中，常含有一些可溶性的钙化合物，如碳酸氢钙。这种水，被称为硬水。硬水给人们带来不少麻烦，用它烧开水，原先溶解在水中的碳酸氢钙受热会转化成不溶性的碳酸钙，沉淀出来，变成锅垢。工厂里的锅炉如果锅垢太厚了，不仅浪费燃料，甚至会因受热不均匀而引起爆炸；用它洗衣服，碳酸氢钙会和肥皂起化学作用，成硬脂酸钙沉淀出来，浪费了肥皂。为了克服硬水的这些缺点，人们常要把硬水软化，如加入苏打(碳酸钠)，便可以使碳酸氢钙变成碳酸钙沉淀出来，滤掉。也有的用煮沸的方法使硬水软化。 钙是人体和动物必不可缺的元素。人和动物的骨骼的主要成分，便是磷酸钙。血液中也含有一定量钙离子，没有它，皮肤划破了，血液将不易凝结。据测定，人一昼夜需摄取O.7克钙。在食物中，以豆腐、牛奶、蟹、肉类含钙较多。婴儿比成年入更需要钙，因为婴儿在不断发育中，骨骼不断在长大。这样，大夫常给婴儿、孕妇吃些钙糖片。植物也很需要钙，尤其是烟草、荞麦、三叶草等，更是需要钙。 在大自然中，钙是存在最普遍的元紫之一，占地壳原子总数的1.5％。在所有的化学元素中，钙在地壳中的含量仅次于氧、铝、硅、铁，居第五位。 “鬼火”——磷P 磷，是德国汉堡的炼金家勃兰德在1669年发现的。按照希腊文的原意，磷就是“鬼火”的意思。 游离态的纯磷有两种——白磷P4（又叫黄磷）和红磷P（又叫赤磷）。虽然他们都是磷，可是，脾气却相差很远：白磷软绵绵的，用小刀都能切开。它的化学性质非常活泼，放在空气中，即使没点火，也会自燃起来，冒出一股浓烟——和氧气化合变成白色的五氧化二磷4P＋5O2→2P-2O5。这样，平常人们总是把白磷浸在煤油或水里，让它跟氧气隔绝；红磷比白磷要老实得多，它不会自燃，要想点燃它，也得加热到100℃以上。白磷剧毒，红磷对人却并无毒性。 白磷和红磷，可以变来变去：如果隔绝空气，把白磷加热到250℃，就会全部变成红磷；相反的，如果把红磷加热到很高的温度，它就会变成蒸气，遇冷凝为白磷。白磷和红磷，也是同素异形体。此外，磷的同素异形体还有紫磷和黑磷。黑磷是把白磷蒸气在高压下冷凝得到的。它的样子很像石墨，能导电。把黑磷加热到125℃则变成钢蓝色的紫磷。紫磷具有层状的结构。 人体里有很多磷，据测定，约有一公斤左右。不过，这许多磷既不是白磷，也不是红磷，而是以磷的化合物的形式存在于人体。骨头中含磷最多，因为骨头的主要化学成分便是磷酸钙Ca3(PO4)2。在人的脑子里，也有许多磷的化合物——磷脂。在人的肌肉、神经中，也含有一些磷。动物骨头的主要成分，也是磷酸钙。在坟地或荒野，有时在夜里会看见绿幽幽或浅蓝色的“鬼火”。原来人、动物的尸体腐烂时，身体内所含的磷分解，变成一种叫做磷化氢H3P的气体冒出；磷化氢有好多种，其中有一种叫“联膦”，它和白磷一样，在空气中能自燃，发出淡绿或浅蓝色的光——这就是所谓的“鬼火”。 磷在工业上，被用来制造火柴。火柴盒的两侧，便涂着红磷。当你擦火柴时，火柴头和火柴盒摩擦生热，并从盒上沾了一些红磷。红磷受热着火，先点燃了火柴头上的药剂——三氧化二锑Sb2O3和氯酸钾KClO3，然后又点着了火柴梗。 磷还被用来制造磷酸H3PO4。磷酸可以代替酵母菌，以比它快几倍的速度烤制面包；在优质的光学玻璃、纺织品的生产中，也要用到磷酸。把金属制品浸在磷酸和磷酸锰Mn3(PO4)2的溶液里，可以在金属表面形成一层坚硬的保护膜——磷化层，使金属不致生锈。 磷在军事上有个用处：把磷装在炮弹里可制成“烟雾弹”，在发射后，白磷燃烧生成大量白色的粉末——五氧化二磷，象浓雾一样，遮断了对方的视线。 磷的最大的用途还是在农业方面，因为磷是庄稼生长的不可缺的元素之一。它是构成细胞核中核蛋白的重要物质。磷对于种子的成熟和根系的发育，起着重要的作用。在庄稼开花期间追施磷肥，往往能收到显著的增产效果。一旦缺乏磷，庄稼根系便不发达，叶呈紫色，结实迟，而且果实小。要长好庄稼，每年需要磷肥的数量是很大的。从哪儿获得这么多的磷肥呢？ 在二十世纪前，人们只能从鸟粪、鸡粪、骨灰中，获得一点儿磷。现在，化学工业帮助我们从石头——磷灰石中，成吨成吨地制取磷肥。这样，磷灰石被誉为“农业矿石”。最常见的磷肥，是过磷酸钙（俗称普钙，是Ca(H2PO4)2和2CaSO4的混合物），它是灰色的粉末。每100斤过磷酸钙中，含有15斤左右的磷。1斤过磷酸钙所含的磷，相当于30斤到100斤厩肥，100-150斤人粪尿或140-200斤紫云英绿肥中所含的磷。过磷酸钙常被制成颗粒肥料，同厩肥、堆肥等有机肥料混合，用作基肥。有时也用作追肥。此外，磷酸铵(NH4)3PO4也是常见的磷肥，它易溶于水，而且不仅含磷，还含氮。我国近年来还发展了一种新磷肥——钙镁磷肥，它是用磷灰石、白云石、石英一起混合煅烧而成的，生产比较简易，便于推广。 白铜里的金属——镍 镍，一直被认为是瑞典矿物学家克朗斯塔特在1751年首先发现的。然而，实际上我国是最早知道镍的国家。据考证，我国早在克朗斯塔特前一千八百多年的西汉(公元前一世纪)，便已懂得用镍与铜来制造合金——白铜。我国古代把白铜称为“鋈”。我国古代还用白铜制造墨盒、烛台、盘子等。在明朝李时珍著的《本草纲目》和宋应星著的《天工开物》中，则更有详细的关于用砒矿炼白铜的记载。这种云南出产的砒矿，即现在矿物学上所说的“砒镍矿”。1929年，王琎曾分析过我国一古代白铜文具的化学成分；证明其中含有6.14％镍，62.5％铜以及少量锡、锌、铁、铅等。 我国古代制造的白铜器件，不仅销于国内各地，还远销国外。踞考证，在秦汉时，在新疆西边的大夏国，便有白铜铸造的货币，含镍达20％，而从其形状、成分及当时历史条件等分析，很可能是从我国运去的。至今，波斯语(伊朗一带)、阿拉伯语中，还把白铜称为“中国石”，可见我国古代白铜曾远销亚洲西部一带地区。到了十七、十八世纪，东印度公司则更是从我国广州购买各种白铜器件，运销至德国、瑞典等欧洲国家。过去有人把白铜称为“德银”，其实那完全是弄颠倒了——那是德国人在十七、十八世纪从中国学会了炼白铜的技术，大量进行仿造，以致使一些人误以为白铜是德国发明的。同样的，据考证，中国炼制白铜的技术在当时也传入瑞典，这样以至使一些人以为镍是瑞典克朗斯塔特首先发现的。 镍是银白色的金属，很硬，难熔，熔点高达1455，比黄金还高。镍在空气中不易被氧化，化学性质很稳定，仅易溶于硝酸。镍的性能，在很多方面都超过了铜，然而奇怪的是，镍的希腊文原意竟是“不中用的铜”，这大抵是由于最初炼得的镍不纯，含有许多杂质的缘故。 在大自然中，最主要的镍矿是红镍矿(砷化镍)与辉砷镍矿(硫砷化镍)。此外还有镍黄铁矿(硫铁化镍)和针硫镍矿(硫化镍)。古巴，是世界上最著名的蕴藏镍矿的国家。在多米尼加也有大量的镍矿。有趣的是，“天外来客”——陨石，常含一些镍(主要是铁)。据推测，在地心也存在较多的镍。 纯镍银光闪闪，不易锈蚀，主要用于电镀工业。自来水笔笔插、外科手术器械等银光闪闪，便是因为表面镀了一层镍(也有的是镀铬)，既美观、干净，又不易锈蚀。极细的镍粉，在化学工业上常用作催化剂，如油类的氢化。 镍大量用于制造各种合金：在钢中加入镍，可提高机械强度。如钢中含镍量从2.94％增加到7.04％时，抗拉强度便由52.2公斤／毫米2增加到73.8公斤／毫米2。镍钢用来制造机器承受较大压力、承受冲击和往复负荷部分的零件，如涡轮叶片、曲轴、连杆等。含镍36％、含碳0.3—0.5％的镍钢，叫“不变钢”(又叫“因瓦”钢)。它的膨胀系数非常小，几乎不热胀冷缩，用来制造各种精密机械、精确量规，如钟表零件、各种测量仪器的刻度标等。含镍46％、含碳0.15％的高镍钢，叫“类铂”，因为它的膨胀系数与铂、玻璃类似。这种高镍钢可熔焊到玻璃中，在灯泡的生产上很重要，用作白热电灯泡中铂丝的代用品。一些精密的透镜框，也用这种类铂钢做，因为它的膨胀系数与玻璃差不多，透镜不会因热胀冷缩而从框中掉出来。由68％镍、28％铜、2.5％铁、1.5％锰组成的合金，化学性质很稳定，用来制造化工仪表。由67.5％镍、16％铁、15％铬、1.5％锰组成的合金，具有很大的电阻，用来制造各种变阻器与电热器。镍具有磁性，能象铁一样被吸铁石吸引，而用铝、钴与镍制成合金，磁性更强了。这种合金受到电磁铁吸引时，不仅自己会被吸过去，而且在它下面吊了比它重六十倍的东西，也不会掉下来。这样，可用它来制造电磁起重机。此外，镍还经常与铬一起，用来制造耐腐蚀的铬镍钢。 镍的盐类大都是绿色的。氢氧化镍是棕黑色的，氧化镍则是灰黑色的。氧化镍常用来制造铁镍碱性蓄电池。 半导体工业的原料——锗 锗，是德国化学家文克列尔在1885年用光谱分析法发现的——也就是门捷列夫在1871年所预言的元素“亚硅”。不过，直到1942年，人们才发现锗是优秀的半导体材料，可以用来代替真空管，锗这才有了工业规模的生产，成了半导体工业的重要原料。 锗在周期表上的位置，正好夹在金属与非金属之间。锗虽属于金属，但却具有许多类似于非金属的性质，在化学上称为“半金属”。就其导电的本领而言，优于一般非金属，劣于一般金属，在物理学上称为“半导体”。 锗是浅灰色的金属。据X射线的研究证明，锗晶体里的原子排列与金刚石差不多。结构决定性能，所以锗与金刚石一样，硬而且脆。 锗在地壳中的含量为一百万分之七，比之于氧、硅等常见元素当然是少，但是，却比砷、铀、汞、碘、银、金等元素都多。然而，锗却非常分散，几乎没有比较集中的锗矿，因此，被人们称为“稀散金属”。现在已发现的锗矿有硫银锗矿（含锗5—7％)、锗石(含锗10％)，硫铜铁锗矿(含锗7％)。另外，锗还常夹杂在许多铅矿、铜矿、铁矿、银矿中，就连普通的煤中，一般也含有十万分之一左右的锗，也就是说，一吨煤中含有10克左右锗。在普通的泥土、岩石和一些泉水中，也含有微量锗。 长眼睛的金属——铷和铯 一听铷和铯的名字，也许你会感到陌生。其实，每当你看电视时，电视机的光电管里便有着铷和铯。 纯净的铷和铯都是银白色的金属，含有杂质时则略带黄色。铷和铯都很软，富有可塑性，又很易熔化。铯是最软的金属，比石蜡还软。铯又是仅次于汞的易熔金属，熔点只有28℃。铷的熔点也只有38℃，比正常体温只高了一度。铷的蒸气在180℃时看去是绛红色的，而温度高于250℃时，则是橙黄色。 铷和铯的化学性质非常活泼，在空气中会象黄磷一样自燃起来，放射出玫瑰般的紫色光芒。如果把它们投入水中，会猛烈地和水作用，放出氢气，燃烧以至爆炸。甚至把它们放在冰上，也会燃烧起来。正因为它们这般不“老实”，平时都被“关”在煤油里，以与空气、水隔绝。 铷和铯在大自然中很少，而且很分散，铷仅占地壳原子总数的千万分之九左右，铷比铯稍多。不过，在海水中要比陆地上多，据统计，海水中约有十万分之一的铷和铯，含量在四千亿吨以上。现在，人们大都是从铯榴石、绿柱石、金云母以及岩盐中提取铷和艳。“物以稀为贵”，铷和铯比黄金还贵！现在，世界铷、铯的年产量，都只不过几个公斤而巳! 铷和铯最可宝贵的性质，在于它们是长“眼睛”的金属——具有优异的光电性能。铷和铯一受光的照射，会被激发而释出电子。人们便利用它们的这一特性，把金属铯或金属铷喷镀在银片上，制成各种光电管。光电管受光线照射，便会产生光电流，光线越强，光电流越大，成了自动控制中的“眼睛”。例如，人们在炼钢炉中装了它，随着炉里火焰的明暗不同，光电管的光电流的大小也不同，从中可以算出温度的高低，进行自动控制。另外，在电影、电视、光度计以及许多通讯、自动控制设备中，都要用到光电管。 在制造真空管时，由于铷和铯能猛烈地和氧气化合，被用作吸氧剂。在医学上，铯的化合物被用来医治休克病、白喉。 铷和铯，几乎是同时被德国化学家本生用光谱仪发现的，铯在1860年，而铷是在1861年。现在，人们是用重结晶法从盐水中浓缩氯化铷和氯化铯。一般经过几十次重结晶，可得到较纯的氯化铷和氯化铯。然后，用金属钙为还原剂，与氯化铷或氯化铯在真空中一起加热到700—800℃，即可制取金属铷或金属铯。另外，我国有着丰富的铯榴石矿——这种铯矿在世界上是少有的。铯榴石是无色透明的矿物，具有玻璃光泽，很硬，一般含铯可达25—30％。我国在工业上已采用铯榴石作原料，与氧化钙、氯化钙混合烧结，以盐酸酸化，制取氯化铯，然后以金属钙进行热还原，制取金属铯。 电气工业的“主角”——铜 人类最早是用石器制造工具，在历史上称为“石器时代”。接着，人们发明了炼铜并用铜制造工具，在历史上称为“铜器时代”或“红铜时代”。紧接着，人们又发明了炼制铜与锡的合金——青铜，大量用青铜制造工具，在历史上称为“青铜时代”。铜，是人类在古代便发现了的重要的化学元素。 据章鸿钊著《中国铜器铁器时代沿革考》考证，我国在炎黄之世，即公元前二十七世纪(距今近五千年)已开始使用铜器。我国早在黄帝的时候，便会铸青铜鼎了。夏禹时，用青铜铸造了九个很大的鼎。到了殷代，冶铸青铜的技术已很发达了。著名的青铜祭器——“司母戊大鼎”，是我国考古工作者1939年在河南安阳武官村发掘出来的殷代互鼎(图27)，高达133厘米，横为110厘米，宽78厘米，重875公斤，内壁的一方有铭文“司母戊”三字。这样巨大的鼎，是世界少见的古代青铜器，也是我国三千多年前高度的炼铜技术水平的一个有力见证。 青铜的熔点此纯铜低，冶铸所需温度不太高，而且铸造性能比纯铜好，硬度大，所以它在古代比纯铜得到更普遍的应用。不过，由于铜矿、锡矿终究比较少，不能满足生产的大量需要。正如南朝江淹《铜剑赞序》中所说：“古者以铜为兵。春秋迄于战国，战国迄于秦时，攻争纷乱，兵革互兴，铜既不给，故以铁足之。铸铜既难，求铁甚易，故铜兵转少，铁兵转多。二汉之世，既见甚微。”随着生产的发展，铜与青铜逐渐被铁所代替，从而进入“铁器时代”。 纯净的铜是紫红色的金属，俗称“紫铜”、“红铜”或“赤铜”。纯铜富有延展性。象一滴水那么大小的纯铜，可拉成长达两公里的细丝，或压延成比床还大的几乎透明的箔。纯铜最可贵的性质是导电性能非常好，在所有的金属中仅次于银。但铜比银便宜得多，因此成了电气工业的“主角”。纯铜的用途比纯铁广泛得多，每年有50％的铜被电解提纯为纯铜，用于电气工业。这里所说的纯铜，确实要非常钝，含铜达99.95％以上才行。极少量的杂质，特别是磷、砷、铝等，会大大降低铜的导电率。铜中含氧(炼铜时容易混入少量氧)对导电率影响很大，用于电气工业的铜一般都必须是无氧铜。另外，铅、锑、铋等杂质会使铜的结晶不能结合在一起，造成热脆，也会影响纯铜的加工。这种纯度很高的纯铜，一般用电解法精制：把不纯铜(即粗铜)作阳极，纯铜作阴极，以硫酸铜溶液为电解液。当电流通过后，阳极上不纯的铜逐渐熔解，纯铜便逐渐沉淀在阴极上。这样精制而得的铜；纯度可达99.99％。 铜有许多种合金，最常见的是黄铜、青铜与白铜。 黄铜是铜与锌的合金，因色黄而得名。不过，这“黄色”只是“一般来说”罢了。严格地讲，随着含锌量的不同，黄铜的颜色也不同。如含锌量为18—20％时，呈红黄色；含锌20—30％，呈棕黄色；含锌30—42％，呈淡黄色；含锌42%，呈红色；含锌50％，呈金黄色，含锌60％，呈银白色。现在工业上所用的黄铜，一般含锌量在45％以下，所以常见的黄铜大都是黄色。黄铜中加入锌，可以提高机械强度和耐腐蚀性。我国很早就会制造黄铜，早在两千多年前的汉朝，便有不准使用“伪黄金”的法律，其实这“伪黄金”便是指黄铜，因为它外表很象黄金、至今，一些“金”字、“金”箔，便常是用黄铜做的。黄铜敲起来音响很好，因此锣、钹、铃、号都是用黄铜做的，甚至连风琴、口琴的簧片也用黄铜做。黄铜耐腐蚀性好，特别是锡黄铜(俗称“海口用黄铜”)，用来制造船舶零件。此外，在国防工业上，黄铜大量用于制造子弹壳与炮弹壳。 青铜是铜与锡的合金，因色青而得名。我国古代使用青铜制镜。据文献记载，唐太宗曾说过：“人以铜为镜，可以正衣冠；以古为镜，可以见兴替；以人为镜，可以知得失。”这“以铜为镜”便是指青铜镜。青铜很耐磨，青铜轴承是工业上著名的“耐磨轴承”，纺纱机里便有许多青铜轴承。青铜还 有个反常的特性——“热缩冷胀”，因此用来铸造塑象，受冷膨胀，可以眉目清楚、轮廓正确。 至于白铜，则是铜与镍的合金，因色白而得名。它银光闪闪，不易锈蚀，常用于制造精密仪器。 铜受潮，易生成绿色的“铜绿”——碱式碳酸铜，是有毒的，因此铜锅内壁常镀锡，以防生铜绿。 对于成年人来说，每天约需吸收5毫克的铜。如果进入人体的铜量不足，将会引起血红素减少与患贫血症。在人体中，铜主要聚集在肝脏以及其他组织的细胞中。瘤细胞中含铜量极少。孕妇的血液中，含钢量比一般人高一倍。植物同样需要少量的铜。铜化合物(如硫酸铜)，是微量元素肥料——铜肥。铜肥施在沼泽地区，能显著提高作物产量。 据测定，在l公斤干燥的谷物中，约含有5—14毫克铜；1公斤豆类，含铜18—20毫克；瓜类为30毫克，面包为3—5毫克。在食物中，含铜量最多的是牛奶，以及章鱼、牡蛎等。 在大自然中，常见的铜矿是孔雀石。此外，黄铜矿和辉铜矿也是很重要的铜矿。在世界上，产铜较多的国家是赞比亚与智利。天然的纯铜，在大自然中不多。到目前为止，发现最重的一块纯铜为420吨。铜在地壳中含量为十万分之三。 近年来，虽然铜在某些方面，逐渐被铝代替，但铜仍不失为一种重要的金属。据统计，现在工业上生产100万吨钢铁，大约需要生产1吨铜来配合。七十年代以来，世界铜的年产量每年都有增长。据不完全统计，1971年世界精铜年产量达571．13万吨。 重要的铜的化合物是硫酸铜与氧化铜；硫酸铜俗称“蓝矾”。不过，纯净的无水硫酸铜，并不是蓝色的，而是白色的粉末。含结晶水硫酸铜，才是天蓝色的晶体。在化学上，常用无水硫酸铜来鉴别有机溶液中是否含水。例如，判断酒精是否是无水酒精，只需放进一点无水硫酸铜。如果硫酸铜变蓝了，就说明这酒精中含水。在农业上，硫酸铜是著名的无机农药。常将硫酸铜与石灰混合配制成波尔多液使用。硫酸铜主要用来杀菌，而不是杀虫。 氧化铜是黑色的粉末。近年来，我国普遍推广使用氧化铜无机粘结剂。这种无机粘结剂是把磷酸与氢氧化铝混合，加热制成甘油股的粘稠液体，然后倒到氧化铜粉末中，不断搅拌，调成黑色的“浆糊”。把这种黑“浆糊”涂在需粘结的金属表面，然后压紧，过两、三天后，两块金属就紧紧地粘在一起了。氧化铜无机粘结剂能把金属与金属、陶瓷与陶瓷、金属与陶瓷牢牢地粘合。过去，刀具上的刀刃——硬质合金，是用焊接的方法焊上去，焊接时温度很高，往往会降低刀具的硬度，缩短使用寿命。改用氧化铜无机粘结剂粘合，不用加热，粘合很牢，使用寿命可延长一倍左右。用它粘结红宝石挤压器、弹簧夹片、玻璃仪器等效果也很好。氧化铜无机粘结剂成本低廉，只及铜焊成本的十分之一。这种粘结技术，是一项多快好省的新技术。我国各地化工厂已成批生产氧化铜粘结剂，使铜这个古老的元素又有了新用途。 固体润滑剂里的金属——钼 在几十年前，新西兰有个牧场曾发生了一件怪事：那一年，有个农民在牧场上混合播种了三叶草和禾本科牧草。年景实在不好，牧草长得又矮又小。甚至枯萎发黄了。 然而，奇怪的是，在那一片凋黄的牧场上，竟有一块地方的牧草长得格外好，远远看去，好象是黄色海洋里的一个绿色的“小岛”。这是怎么回事呢?这个农民经过仔细地观察，终于发现了秘密：原来，在那个“小岛”的旁边，是一个钼矿工厂。许多贪图抄近路的工人，常常从那儿经过，径直走向工厂的大门。工人们的皮靴上粘着许多钼矿粉。这些钼矿粉落在草地上，使牧草长得格外好。 钼矿，为什么会使牧草长得好呢?后来，人们经过仔细地研究，才发现原来钼是植物生长必不可缺的微量元素。那块牧场是缺钼的土壤，因此落了一些钼矿粉，便大见增产效果。尤其是豆科和禾本科植物，更加需要钼。在人的眼色素中，也含有微量的钼。在蔬菜中，以甘蓝、白菜等含钼较多。经常吃些甘蓝、白菜，对眼睛很有好处。不过，据试验，在有角的家畜(如牛、羊)的饲料中，如果含有过多的钼，容易引起胃病。 钼，是银白色的坚硬金属。很重，比重为l0.2。难熔，熔点高达2620℃。纯净的钼富有延展性，但含有少量杂质时，变得很脆。钼的化学性质也很稳定，不会被盐酸、氢氟酸及碱液所腐蚀，但在硝酸、王水或热浓硫酸中会被腐蚀。在纯氧中，加热到500℃以上，钼会燃烧，变成三氧化钼。 金属钼的用途并不太广，主要是用来制造真空管的阴极、阳极，电灯泡里的钨丝托架等。1927年，人们制成超纯金属钼，纯度高达99.999%，拉成细丝，用作集成电路的导线。另外，金属钼丝还用于机床的电火花加工。近年来我国制成的数控线切割机床，就是用金属钼丝导电，进行切割——电火花加工的。在惰性气体的保护气氛中，钼丝和钨丝可配制成高温热点偶，用以测量1200-2000℃的高温。 钼，约有90%左右是用来制造各种特种钢材。钼钢有很好的弹性、冲击韧性和很高的硬度，用来制造车轴、装甲车板、枪炮筒。在生铁中加入极少量的钼，可以大大改善它的机械性能。钼和钨制成的合金，抗酸性能特别好，被用来代替昂贵的铂。 钼的化合物在化学工业上常用作催化剂、浸透剂、染料。钼和磷、硅会形成复杂的杂多酸——“磷钼蓝”和“硅钼蓝”，具有特殊的蓝色。在钢铁分析中，常用这两种化合物来测定含磷量和含硅量（比色分析）。 钼和硫的化合物——二硫化钼，是一种黑灰色的粉末，样子很象石墨。近年来，我国在工业上大力推广用二硫化钼做固体润滑剂。据测定，如果把二硫化钼加到润滑油中，可以使摩擦阻力降到三分之一。像在汽车底盘的润滑油中，加入百分之三左右的二硫化钼，就可以使行车里程从一千五百公里提高到六千公里；冲天炉鼓风机的轴承，原先用黄油润滑，滑，每隔两天就得加一次油，而改用二硫化钼后，一年只需加一次，而且，效果很好。特别可贵的是，一般的润滑剂在机件压力增加或旋转速度增快时，摩擦阻力增大。如果使用二硫化钼的话，摩擦阻力却会减少，所以它非常适用于接触面很紧密、受压大和高速转动的机器。如用二硫化钼代替牛油润滑马达的轴承，可使轴瓦温度下降四到六度，节约电力15％。二硫化钼还具有许多优点：它的化学性质稳定，耐酸碱，仅溶于王水和热浓硫酸，因此，在使用时不易变质；它又能耐高温和低温，从-60—400℃，一直可以保持良好的润滑性能。 二硫化钼是固体，为什么有良好的润滑性能呢?原来，二硫化钼的晶体结构是层状的；就像一本没有装订的“书”：它的每一层分子相当于一页“书”，在同一页“书”上，许多二硫化钼分子是结合得十分紧密的。然而，每一页之间，分子的作用力不大，所以当它受到一定的外力(这个力与每层的方向平行)，“书”页之间就会相互移动了。这种只有头发直径那么薄的二硫化钼晶体中，约有三、四十个滑动面。因此，把它放在机器中，机器一转动，二硫化钼里的千万层分子，就相互滑动，起着润滑作用。 二硫化钼在自然界中蕴藏不少，天然的钼矿——辉钼矿里的主要成分就是它。这种矿石经过提纯后，就可以制得极细的二硫化钼，所以成本不高。另外，把二氧化钼、三氧化钼或钼酸铵在硫气氛中加热，也可制得二硫化钼。大力推广二硫化钼固体润滑剂，是符合多快好省的一项技术措施。 在农业上，钼的化合物被用作微量元素肥料。 在地壳中，钼的含量约为百万分之三。最重要的钼矿有辉钼矿。钼华及钼酸铅。我国东北一带有丰富的钼矿。 钼是瑞典化学家社勒在1778年发现的。1883年，瑞典化学家盖尔姆制得了金属钼。 钼的希腊文原意竟是“铅”，这是因为辉钼矿是铅灰色的，和铅在外表上很相似，因此，人们曾误把钼当作“铅”。 Alan说 2004-8-17 16:54:00 hysf528 头衔：天使之泪 等级：版主 门派： 威望：+6 金钱：4650 积分：2561 文章：1247 注册：2004-7-2 第 2 楼 化学元素漫话(续) “灰锰氧”里的金属——锰 锰，是瑞典化学家、氯气的发现者社勒于1774年从软锰矿中发现的。当时，这种软锰矿通称为“Manganese”，社勒就用这名字作为新元素的名字，即“锰”。 锰是银灰色的金属，很象铁，但比铁要软一些。如果锰中含有少量的杂质——碳或硅，便变得非常坚硬，而且很脆。不过，纯净的金属锰的用途并不太广，因为它比铁还易生锈，在潮湿的空气中，没一会儿便变得灰蒙蒙的，失去了光泽——表面生成了一层氧化锰。再说，锰的熔点又比铁低，机械强度不如钢铁，而价格又比钢铁贵得多，因此人们几乎不生产金属锰，而大量生产钢铁。 锰最重要的用途是制造合金——锰钢。 锰钢的脾气十分古怪而有趣：如果在钢中加入2.5—3.5％的锰，那么所制得的低锰钢简直脆得象玻璃一样，一敲就碎。然而，如果加入13％以上的锰，制成高锰钢，那么就变得既坚硬又富有韧性。高锰钢加热到淡橙色时，变得十分柔软，很易进行各种加工。另外，它没有磁性，不会被磁铁所吸引。现在，人们大量用锰钢制造钢磨、滚珠轴承、推土机与掘土机的铲斗等经常受磨的构件，以及铁轨、桥梁等。上海新建的文化广场观众厅的屋顶，采用新颖的网架结构，用几千根锰钢钢管焊接而成。在纵76米、横138米的扇形大厅里，中间没有一根柱子。由于用锰钢作为结构材料，非常结实，而且用料比别的钢材省，平均每平方米的屋顶只用45公斤锰钢。1973年兴健的上海体育馆(容纳一万八千人)，也同样采用锰钢作为网架屋顶的结构材料。在军事上，用高锰钢制造钢盔、坦克钢甲、穿甲弹的弹头等。炼制锰钢时，是把含锰达60一70％的软锡矿和铁矿一起混合治炼而成的。 除了锰钢外，锰钢也是重要的锰合金，锰钢含有30％的锰，具有很好的机械强度。由84％的钢、12％的锰和4％的镍组成的“孟加臬”合金(又名锰镍铜齐)，它的电阻随温度的改变很小，被用来制造精密的电学仪器。 锰的重要化合物是二氧化锰。在大自然中，便有大量天然的二氧化锰——软锰矿。人们早在远古时代便知道软锰矿了。二氧化锰是黑构色的粉末。干电池中那些黑色的粉末，便是二氧化锰。二氧化锰能够催化油类的氧化作用，人们常在油漆中加入它，以便加速油漆干燥的速度。人们在制造玻璃时，常往里加入二氧化锰，因为它能消除玻璃的绿色，使绿色玻璃变得无色透明。 锰的另一重要化合物是高锰酸钾(俗称“灰锰氧”)。高锰酸钾是紫色针状晶体。只要加入一点儿高锰酸钾，便足以使一大桶水变成紫色。高锰酸钾是很强的氧化剂，能杀菌。在公共场所的茶缸旁，常放着一桶紫色的消毒用水，人们称之为“灰锰水”，其实，这就是高锰酸钾溶液，浓度为千分之一。不过，这种水不能喝进肚里，因为它有催吐作用，在医学上用作洗胃剂和催吐剂。在分析化学上，高锰酸钾常用作氧化剂，著名的高锰酸钾法便是用它作滴定液进行化学分析的。高锰酸钾被还原后，常变成二氧化锰。“灰锰水”用完后，底下常有些黑色的渣子，那便是二氧化锰。 此外，碳酸锰是重要的白色颜料，俗称“锰白”，而硫酸锰在农业上，则用作种子催芽剂或作“锰肥”——微量元素肥料。 在动植物体中，锰的含量一般不超过十万分之几。但红蚂蚁体内含锰竟达万分之五，有些细菌含锰甚至达百分之几。人体中含锰为百万分之四，大部分分布在心脏、肝脏和肾脏。锰主要是影响人体的生长、血液的形成与内分泌功能。 在大自然中，锰是分布很广的元素之一，约占地壳总原子数的万分之三。最重要的锰矿是软锰矿和硬锰矿。虽然海水中含锰量很少，但在海洋深处的淤泥中，含锰却达千分之三。有人预言，在不久的将来，人们将从海底开采锰矿! 活泼的金属——钾 钾是著名的英国化学家戴维在1807年发现的。钾，是银白色的金属，非常柔软，用小刀可以象切石蜡似的，把它切成一块块。钾的熔点很低，只63℃。也就是说，在比沸水还要低的温度下，金属钾就熔化成水银般的液体了。金属钾很轻，甚至此水还轻!“金属比水轻”，这在当时简直是不可理解的事情。所以，在当时有不少人怀疑、反对戴维的见解，认为钾根本不能算是金属。直到后来，人们经过种种实验，制得了很纯的金属钾，这才最后使“钾是金属”这一点得到公认。 金属钾的化学性质非常活泼。刚刚切开的金属钾的表面是银白色的，可是在空气中暴露几分钟，便变成灰暗了。因为钾能与氧气化合，变成白色的氧化钾。这样，钾平时总是被小心地浸在煤油里。如果把它扔进水里，立即会吱吱发响，发生猛烈的化学反应，甚至燃烧、爆炸!因为金属钾能与水作用，放出氧气，生成氢氧化钾。在大自然中，钾都是以化合物的状态存在着。 金属钾的用途不算太广，主要是用来作为脱水剂，因为它能强烈地吸收水分。另外，在制造电子管时，也用它来吸收真实管内剩余的氧气与水汽。金属钾与金属钠的合金，熔点很低，在常温下是液体，可以用来代替水银制造温度计。 钾的最重要的化合物，要算是氢氧化钾，俗称苛性钾。氢氧化钾是白色的固体，很易溶解在水里，具有很强的腐蚀性，是最强的碱之一。如果把你的羊毛线衣放在5％的氢氧化钾溶液里煮五分钟，那毛线衣便不见了——被溶解了！在工业上，人们用氢氧化钾制造肥皂、精炼石油与制造各种化工产品。用氢氧化钾制造的“钾肥皂”很有趣，它是一种液态肥皂。理发店里用的软肥皂就是它。 钾的最主要用途是制造钾肥。庄稼是非常需要钾的。庄稼缺乏钾，茎秆便不会硬挺直立，易倒伏，对外界的抵抗力也大大减强。平均起来，每收获一吨小麦或一吨马铃薯，就等于从土壤中取走五公斤钾；收获一吨甜萝卜，相当于取走二公斤钾。全世界平均每年要从土壤中取走2,500万吨钾！有入才有出，这也就是说，全世界每年必须至少要往土壤中施加合钾2,500万吨的钾肥！ 含钾的化学肥料，主要有硝酸钾、氯化钾、硫酸钾、碳酸钾。人们是从钾长石(花岗岩)、海水等中提取钾的化合物。特别是海水，含有不少氯化钾。在农家肥料中，以草木灰，特别是向日葵灰，含钾最多，这是因为植物本来就从土壤中吸收了钾，那么，把它烧成灰后，灰中当然也就含有钾了。在每吨粪便中，大约含有六公斤钾。 在动物与人体内也含有钾，特别是在肝脏、脾脏里含钾最多。整个说来，成年人的器官(不包括血液、汗、尿等，仅是指器官而言)，钾多于钠。有趣的是，在婴儿的器官中，钠却多于钾。有些科学家就把这一点引来证明：陆上动物是起源于海中的有机体，因为在海水小，钠多于钾。 金属的“贵族”——金 金，是人类最早发现的金属之一，此铜、锡、铅、铁、锌都早。1964年，我国考古工作者在陕西省临潼县秦代栋阳宫遗址里发现八块战国时代的金饼，含金达99％以上，距今也已有两千一百年的历史了。在古埃及，也很早就发现金。图32就是古埃及的金匠在加工金制品的情形。 金之所以那么早就被人们发现，主要是由于在大自然中金矿就是纯金(也有极少数是碲化金)，再加上金子金光灿烂，很容易被人们找到。在古代，欧洲的炼丹家们用太阳来表示金，因为金子象太阳一样，闪耀着金色的光辉。在我国古代，则用黄金、白银、赤铜、青铅、黑铁这样的名字，鲜明地区别各种金属在外观上的不同。 不过，虽然说金的自然状态大都是游离状的纯金，但自然界中的纯金却很少是真正纯净的，它们大都含金达99％以上，但总含有少量银，另外还含有微量的钯、铂、汞、铜、铅等。 金在地壳中的含量大约是一百亿分之五；这数字，比之于铝、铁之类金属，当然是少，但比许多希有金属的含量却多得多了。在海水中，约含有十亿分之五的黄金。也就是说，在1立方公里的海水中，含有5吨金！另外，据光谱分析，在太阳周围灼热的蒸汽里也有金，来自宇宙的“使者”——陨石，也含有微量的金，这表明其他天体上同样有金。 金在地壳中的含量虽然还不算是太少，但是非常分散。至今，人们找到的最大的天然金块，只有112公斤重，而人们找到的最大的天然银抉却重达13.5吨(银在地壳中的含量只不过比金多一倍)，最大的天然铜块竟达420吨重。在自然界中，金常以颗粒状存在于砂砾中或以微粒状分散于岩石中。 金很重。1立方米的水只重1吨，而同体积的金却达19.3吨重！人们利用金与砂比重的悬殊，用水冲洗含金的砂，这就是所谓的“砂中淘金”(图33)。近年来，人们发现含有氰化物的水能溶解金，生成溶于水的NaAu(CN)2，于是采用0.03—0.08％的氰化钠溶液冲洗金砂，使金溶解，然后把所得的溶液用锌处理，锌就把金置换出来，于是制得金。这种化学的“砂里淘金”法，大大提高了淘金的效率。不过，氰化物剧毒，在生产时必须严格采取安全措施。现在，只要砂中含有千万分之三或岩石中含有十万分之一的金，都已成了值得开采的金矿了。 金是金属中最富有延展性的一种。1克金可以拉成长达4000米的金丝。金也可以捶成比纸还薄很多的金箔，厚度只有一厘米的五十万分之一，看上去几乎透明。带点绿色或蓝色，而不是金黄色。金很柔软，容易加工，用指甲都可以在它的表面划出痕迹。 俗话说：“真金不怕火”、“烈火见真金”。达一方面是说明金的熔点较高，达1063℃，火不易烧熔它；另一方面也是说明。金的化学性质非常稳定，任凭火烧，也不会锈蚀。古代的金器到现在已几千年了，仍是金光闪闪。把金放在盐酸、硫酸或硝酸(单独的酸)中，安然无恙，不会被侵蚀。不过，由三 份盐酸、一份硝酸(按体积计算)混合组成的“王水”，能溶解金。溶解后，蒸干溶液，可得到美丽的黄色针状晶体——“氢金氯铬酸”。另外，上面已提到，氰化物的溶液能溶解金。硒酸(或碲酸)与硫酸(或磷酸)的混合物，也能溶解金。在高温下，氟、氯、溴等元素能与金化合生成卤化物，但温度再高些，卤化物又重新分解。熔融的硝酸钠、氢氧化钠能与金化合。 过去，黄金成了金属中的“贵族”——主要被用作货币、装饰品。由于黄金硬度不高，容易被磨损，一般不作为流通货币。现在，随着生产的发展，黄金已成了工业原料。例如，自来水笔的金笔尖上常写着“14K”或“14开”的字样，便是说在制造金笔尖的24份(重量)的合金中，有14份是金。在我国生产的一些电子计算机的集成电路中，也有用金丝作导线。此外，一些重要书籍的精装本封面上的金字，便是用金粉印上去的(一般书的金字常用电化铝或黄铜粉代替)。如果把极细的金粉掺到玻璃中，可以制得著名的红色玻璃——“金红玻璃”(含金星为十万分之一到万分之三)。 “硫磺”——硫Ｓ 硫，俗称“硫磺”，是黄色的晶体。在自然界中，有天然的硫磺，所以人们早在古代便发现了硫。硫的比重比水大一倍，在112.8℃熔化。硫有股臭味，并且能杀菌。医生便常用硫黄膏给得了疥疮的人治病。在一些火山附近，常有天然的硫黄矿。火山旁的温泉里，也常含有一些硫，一些患疥疮等皮肤病的人去温泉洗澡，也可有助于治好皮肤病。 在农业上，硫黄是重要的农药。不过，硫黄只能杀死它周围1毫米以内的害虫。因此，在使用时，人们不得不把它研得非常细，然后，均匀的喷洒到庄稼的叶子上。为了增强杀虫力，现在人们大都把硫黄和石灰混合，制成石灰硫黄混合剂。石灰硫黄混合剂是透明的樱红色溶液，常用来防止小麦锈病和杀死棉花红蜘蛛、螨等。 在橡胶的生产中，硫有着特殊的用途。生橡胶受热易粘，受冷易脆，但加入少量硫黄后，由于硫黄能把橡胶分子连接在一起，起“交联剂”的作用，因此大大提高了橡胶的弹性，受热不粘，与冷不脆。这个过程叫做“硫化处理”。 硫能燃烧，是制造黑色火药的三大原料（木炭粉、硝酸钾、硫黄）之一3C＋2KNO3＋S→K2S＋N2↑＋3CO2↑。我国是世界上最早发明黑色火药的国家。 不过，硫最重要的用途是在于制造它的化合物——硫酸H2SO4。硫酸，被人们誉为“化学工业之母”，很多化工厂及其它工厂都要用到硫酸。例如，炼钢、炼石油要用大量的硫酸进行酸洗；制造人造棉（粘胶纤维）要用硫酸做凝固剂；制造硫酸铵(NH4)2SO4、过磷酸钙（Ca3(PO4)2与Ca(H2PO4)2的混合物）等化肥，也消耗大量硫酸；此外象染料、造纸、蓄电池等工业，以及药物、葡萄糖等的制造，都离不了硫酸。 硫酸是无色、透明的油状液体，纯硫酸的比重是水的1.8倍多。浓硫酸具有极强的脱水性。你见过白糖变黑炭吗？你只要把浓硫酸倒进白糖里，白糖立即变成墨黑的了。这是因为白糖是碳水化合物，浓硫酸脱去了其中的水（氢、氧原子个数比以2∶1水的形式脱去），剩下来的当然是墨黑的炭了。不过，把浓硫酸用水冲稀时，千万要注意：应该是把浓硫酸慢慢倒入水中，而不能把水倒入浓硫酸中。这是因为浓硫酸稀释时，会放出大量的热，以至会使水沸腾起来。水比浓硫酸轻得多，把它倒进浓硫酸中，它就会象油花浮在水面上似的浮在浓硫酸上面。这时，产生的高热能使水沸腾起来，很容易会把酸液四下飞溅，造成事故。硫酸是三大强酸之一，具有很强的酸性和腐蚀性。硫酸滴在衣服上，很快的便会把衣服烂成一个洞。 硫酸，现在倒很少用硫黄作原料来制造，而使用硫的化合物——黄铁矿（二硫化铁FeS2）作原料。硫酸在工业上的制造方法有铅室法（制成浓度约为65%）。铅室法制成的硫酸浓度不可超过75%，若超过该浓度，硫酸会溶解铅表面的氧化膜——硫酸铅，使铅腐蚀。铅室法是较古老的制硫酸方法，从十八世纪中叶开始，现已基本淘汰。塔室法（制成浓度为75—76%）和接触法（制成浓度为93%，98%或105%）。硫酸是三氧化硫溶于水而制得的SO3＋H2O→H2SO4。三氧化硫还可溶于浓硫酸，故用接触法可制得105%浓度的浓硫酸，即在100%浓度的浓硫酸中还含有部分三氧化硫。这种硫酸，打开后即冒白烟，叫发烟硫酸。 硫燃烧，形成蓝紫色火焰，并放出一股呛人的气体——二氧化硫 。黄铁矿燃烧后，也生成二氧化硫。二氧化硫经过进一步氧化，变成三氧化硫。三氧化硫溶解与水，就成了硫酸。二氧化硫具有一定的漂白作用。有这样一个化学魔术：把一束彩色花放在玻璃罩里，点燃硫黄，彩色花很快变成白花了。这就是由于硫燃烧，生成大量的二氧化硫，使彩色花退色。现在，工业上常用二氧化硫作漂白剂，漂白不能用氯漂白的稻草、毛、丝。麦杆是金黄色的，用麦杆编成的草帽却是白色的，这草帽便是用二氧化硫熏过，漂成白色。 硫的另一重要化合物是硫化氢H2S。硫化氢是大名鼎鼎的臭气。粪便中有它，臭鸡蛋那臭味也是它在作怪。硫化氢对人体有毒，吸入含有千分之一的硫化氢的空气会使人中毒。如果浓度更大些时，会使人昏迷，甚至因呼吸麻痹而死亡。在工业上，硫化氢常被用来制造硫化物、硫化染料以及