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主要金屬特性,鉛汞鈦錫鋅
查字典地理網(wǎng) 來(lái)源|2016-07-14 發(fā)表|教學(xué)分類:計(jì)劃與總結(jié)

地理教學(xué)

備課資料

硅造房子用的磚、瓦、砂石、水泥、玻璃,吃飯、喝水用的瓷碗、水杯,洗臉間的潔具,它們看上去戳然不同,其實(shí)主要成分都是硅。雖然人們?cè)缭谶h(yuǎn)古時(shí)代便使用硅的化合物粘土制造陶器。但直到1823年,瑞典化學(xué)家貝采利烏斯才首次分離出硅元素,并將硅在氧氣中燃燒生成二氧化硅,確定硅為一種元素。中國(guó)曾稱它為矽,因矽和錫同音,難于分辨,故于1953年矽改稱為硅。硅是一種非金屬元素,化學(xué)符號(hào)是Si。它是構(gòu)成礦物與巖石的主要元素。在自然界硅無(wú)游離狀態(tài),都存在于化合物中。硅的化合物主要是二氧化硅(硅石)和硅酸鹽。例如,花崗巖是由石英、長(zhǎng)石、云母混合組成的,石英即是二氧化硅的一種形式,長(zhǎng)石和云母是硅酸鹽。砂子和砂巖是不純硅石的變體,是天然硅酸鹽巖石風(fēng)化后的產(chǎn)物。硅約占地殼總重量的27.72%,其豐度僅次于氧。

硅是非金屬元素,有無(wú)定形和晶體兩種同素異形體,晶體硅具有金屬光澤和某些金屬特性,因此常被稱為準(zhǔn)金屬元素。硅是一種重要的半導(dǎo)體材料,摻微量雜質(zhì)的硅單晶可用來(lái)制造大功率晶體管、整流器和太陽(yáng)能電池等。二氧化硅(硅石)是最普遍的化合物,在自然界中分布極廣,構(gòu)成各種礦物和巖石。最重要的晶體硅石是石英。大而透明的石英晶體叫水晶,黑色幾乎不透明的石英晶體叫墨晶。石英的硬度為7。石英玻璃能透過(guò)紫外線,可以用來(lái)制造汞蒸氣紫外光燈和光學(xué)儀器。自然界中還有無(wú)定形的硅,叫做硅藻土,常 用作甘油炸藥(硝化甘油)的吸附體,也可作絕熱、隔音材料。普通的砂子是制造玻璃、陶瓷、水泥和耐火材料等的原料。硅酸于燥脫水后的產(chǎn)物為硅膠,它有很強(qiáng)的吸附能力,能吸收各種氣體,因此常用來(lái)作吸附劑、干燥劑和部分催化劑的載體。

鉛是人類最早使用的金屬之一,在公元前3000年,人類已能從礦石中冶煉鉛。鉛約占地殼重量的0.016%,主要存在于方鉛礦、白鉛礦中,各種鈾礦和釷礦中也含有鉛。鉛為帶藍(lán)色的銀白色重金屬,化學(xué)符號(hào)為Pb。

金屬鉛在空氣中受到氧,水蒸氣和二氧化碳的作用時(shí),其表面會(huì)很快氧化,生成一層保護(hù)膜而失去光澤。這層膜可能是堿式碳酸鹽。水能使鉛的保護(hù)膜脫落,繼續(xù)氧化。鉛對(duì)無(wú)氧、無(wú)二氧化碳的純水是穩(wěn)定的。鉛與冷鹽酸,濃硫酸幾乎沒有反應(yīng),這是因?yàn)楸砻嫔傻亩然U和硫酸鉛極難溶于水。鉛能慢慢地落于稀硝酸而生成硝酸鉛。

因?yàn)殂U的密度很大,高能輻射幾乎不能通過(guò)較厚的鉛板,故鉛板可用來(lái)防護(hù)X射線、射線等輻射。鉛、錫和銻合金可鑄鉛字、錫和鉛的合金可做焊錫。在化學(xué)、原子能、建筑、橋梁和船舶工業(yè)中。鉛常用來(lái)制造防酸蝕的管道和各種構(gòu)件。鉛還曾大量用于制造汽油抗爆劑。

鉛及其化合物對(duì)人體各器官都有毒。人體吸入或食用鉛及其化合物所引起的中毒癥稱鉛中毒。慢性中毒的早期表現(xiàn)為頭昏、頭痛、記憶力減退等神經(jīng)衰弱癥狀和牙齦邊緣變黑色或灰藍(lán)色;中毒較深時(shí)出現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)損害;急性中毒的癥狀是消化系統(tǒng)嚴(yán)重?fù)p壞。因?yàn)殂U及其化合物對(duì)人體有較大毒性,并可在人體內(nèi)積累,經(jīng)常與鉛接觸或大量應(yīng)用時(shí)要嚴(yán)防鉛中毒。

打碎體溫計(jì),就會(huì)有一大滴銀色的液珠滾落在地上,這就是汞。自然界中有80多種金屬,在常溫下呈液態(tài)的只有汞。在中國(guó)和埃及,自古以來(lái)汞就為人們所熟知??脊虐l(fā)現(xiàn)公元前1500年的埃及古墓中已有汞。古羅馬博物學(xué)家埃爾德稱汞為液態(tài)銀,名稱由水和銀得來(lái)。汞的化學(xué)符號(hào)為Hg,在地殼中含量為510-5%。自然界里的汞主要存在于辰砂礦中,也有少量的自然汞。在火山或溫泉附近有成滴汞,有時(shí)有較大的流體與辰砂伴生。

汞的表面張力很大,能碎裂為銀色液珠而不呈液流,這種現(xiàn)象在液體中很獨(dú)特,俗名水銀也是由此而來(lái)。汞在常溫下不被空氣氧化,加熱時(shí)緩慢氧化成氧化汞。汞和汞鹽都有毒,其蒸氣有劇毒。氯化汞對(duì)人的致死量為0.3克;空氣中的汞含量不得超過(guò)10-5PPm。汞能溶解很多金屬,所構(gòu)成的合金統(tǒng)稱為汞齊,其中鈉汞齊是很好的還原劑,金易溶于汞而形成金汞齊。

汞廣泛用于制作溫度計(jì)、氣壓計(jì)、壓力計(jì)、電學(xué)儀器和各種控制器。在農(nóng)業(yè)中汞用于殺滅真菌。在氯堿工業(yè)中用作流動(dòng)電極。2%~5%的汞紅溶液可用作皮膚防腐劑,俗稱紅藥水。因?yàn)榧?xì)菌可將汞轉(zhuǎn)變成有毒化合物,因此在河流和近海水域排放含汞廢水是一種嚴(yán)重的水體污染。必須加以制止。

鈦是一種銀白色的金屬,早在1791年,英國(guó)科學(xué)家威廉姆格里戈?duì)栐谟?guó)密那漢郊區(qū)找到這種神奇的元素時(shí),首先發(fā)現(xiàn)了這種新元素。過(guò)了四年,德國(guó)化學(xué)家克拉普洛特又從匈牙利布伊尼克的一種紅色礦石中,發(fā)現(xiàn)了這種元素,便以希臘神話中的英雄來(lái)命名。鈦的意思是大地之子。

鈦的外形很像鋼鐵,但遠(yuǎn)比鋼鐵堅(jiān)硬,而重量只有同樣大小的鋼鐵的一半。在常溫下.鈦可以安然無(wú)恙地躺在各種強(qiáng)酸、強(qiáng)堿中;就連最兇猛的酸王水,也不能腐蝕它。有人曾把一塊鈦片扔進(jìn)大海,經(jīng)過(guò)五年以后取出來(lái),仍然閃閃發(fā)亮,沒有半點(diǎn)銹斑。

俗話說(shuō):真金不怕火煉??墒氢伒娜埸c(diǎn)比黃金還高出600多攝氏度。

正因?yàn)殁伒谋绢I(lǐng)非凡,所以有著廣泛用途?,F(xiàn)在,鈦是制造飛機(jī)、坦克、軍艦、潛艇不可缺少的金屬。在宇宙飛船和導(dǎo)彈中,也大量用鈦代替鋼鐵。

鈦與氮、碳結(jié)合生成的氮化鈦、碳化鈦,也是非常堅(jiān)硬的化合物,它們的耐熱本領(lǐng)甚至比鈦還高一倍。這樣堅(jiān)硬而耐熱的材料,可以代替超級(jí)鋼,制造高速切削刀具。金黃色的氮化鈦也可以電鍍到手表外殼上,成為一種裝飾材料。鈦的許多特殊性能,還在化工,超聲波和超導(dǎo)技術(shù)中得到應(yīng)用。

然而,鈦有個(gè)最大的缺點(diǎn),就是提煉比較困難。這主要是國(guó)為鈦在高溫下可以與氧、碳、氮以及其他許多元素化合,所以人們?cè)砚伄?dāng)作稀有金屬。其實(shí),鈦的含量約占地殼重量的千分之六,比銅、錫.錳、鋅的總和還要多10多倍。在世界上,我國(guó)鈦的儲(chǔ)藏量最多,四川的攀枝花,鈦的儲(chǔ)藏量占全國(guó)90%以上,有世界上罕見的大鈦礦。

13世紀(jì),印度已經(jīng)能冶煉出純鋅。是世界上最早冶煉鋅的國(guó)家。15世紀(jì),中國(guó)開始用鋅鑄幣,16世紀(jì)已能大規(guī)模冶煉鋅。約在1637年,中國(guó)宋應(yīng)星已在《天工開物》中記載了用爐甘石制鋅的方法,并將鋅命名為倭鉛。德國(guó)的馬格拉夫1746年才在密閉器皿中用鋅礦石制得鋅。

自然界無(wú)游離態(tài)鋅,鋅礦主要有閃鋅礦、紅鋅礦和菱鋅礦。大多數(shù)食物中都含有鋅,蛋白質(zhì)中含鋅量最高。人體中平均含鋅量約為2克。鋅是人體必需的微量元素,它是人體內(nèi)多種酶的組分。鋅的缺乏,會(huì)導(dǎo)致人體發(fā)育停滯。純鋅的新磨光表面呈藍(lán)白色,有光澤。純鋅有較好的延展性,少量雜質(zhì)會(huì)使它變脆。鋅粉在空氣中能燃燒,發(fā)出明亮的藍(lán)綠色火焰。生成氧化鋅。純鋅與酸度應(yīng)極慢,粗鋅與稀酸反應(yīng)放出氫氣的速度較快。鋅既能與酸發(fā)生反應(yīng),也能與強(qiáng)堿作用產(chǎn)生氫氣。鋅在加熱條件下,可與絕大多數(shù)非金屬發(fā)生反應(yīng)。鋅的重要化合物是氯化鋅、氧化鋅、硫化鋅、硫酸鋅等。

鋅最重要用途是制造鋅合金和作為其他金屬的保護(hù)層。表面鍍鋅的鐵稱白鐵,據(jù)估計(jì),用于制造白鐵的鋅幾乎占鋅產(chǎn)量的一半。鋅還用來(lái)作干電池的外皮。放射性鋅65在醫(yī)學(xué)上用來(lái)了解鋅的代謝過(guò)程。內(nèi)服大劑量的硫酸鋅能導(dǎo)致器官損傷和死亡。

錫1912年有一支探險(xiǎn)隊(duì)登上南極大陸,他們帶去的汽油奇跡般全部損失殆盡。探險(xiǎn)隊(duì)因此全軍覆滅。原來(lái)裝汽油的鐵筒是用錫焊接的,而金屬錫在13.2℃以下就會(huì)開始變得不穩(wěn)定,喪失金屬的延展性和光澤。自動(dòng)變?yōu)榉勰畹幕义a,造成油桶開焊。錫是金屬元素,化學(xué)符號(hào)為Sn。約在公元前2000年,人類就開始使用錫。青銅器的主要成分就是錫和銅。錫在地殼中含量為0.O4%,主要礦石是錫石,但很少見到高品位的錫石。錫容易從礦石中冶煉出來(lái)。金屬錫柔軟,熔點(diǎn)相時(shí)較低,錫有白錫、灰錫和脆錫3種同素異形體。

常溫時(shí)錫與空氣幾乎不起作用。性質(zhì)比較穩(wěn)定,但能被硝酸氧化成偏錫酸。干燥氯氣能把錫氧化成四氯化錫。此外,錫還能同堿發(fā)生反應(yīng),錫本身無(wú)毒。但其有機(jī)化合物有劇毒。

錫最重要的用途是鍍覆貯存食品的鋼制容器,以保護(hù)容器;也用來(lái)鍍鐵和銅以增加抗腐蝕能力或增加美觀。鍍錫的鐵片稱做馬口鐵。不論是錫的有機(jī)化合物還是無(wú)機(jī)化合物均廣泛用于電鍍、陶瓷和塑料工業(yè)中。錫的合金應(yīng)用范圍也很廣,如鉛錫合金、易熔合金和鉛字合金。二氯化錫可作還原劑。有機(jī)錫化合物為聚合作用的催化劑和殺菌劑。氟化錫沒有毒,用在牙膏中作為防腐添加劑。

大自然中,錫常常住在花崗巖的上層,這同它的出身有關(guān)。當(dāng)?shù)厍蜃畛跣纬傻臅r(shí)候,錫是跟氯、氟相化合,成為氣態(tài)的化合物,跑到了巖漿的上層。后來(lái),地球表面溫度漸漸降低,形成地殼,這時(shí)候花崗巖上層的錫,就同氯、氟分手了,而與水蒸氣相互作用,變成一種固體礦物叫錫石。

錫石是最主要的錫礦,它的主要成分是二氧化錫。純凈的二氧化錫,是白色的物質(zhì)。由于錫石中含有鐵、錳等雜質(zhì),所以多數(shù)的錫石是黑色或黃褐色的。

遠(yuǎn)在鐵被發(fā)現(xiàn)以前,人們便知道怎樣煉錫了:把錫石和木炭放在一起加熱,不久便流出白花花的錫液來(lái)。

錫非常怕冷。1916年,俄國(guó)從海參崴運(yùn)錫到彼得堡途中,錫竟變成了一堆灰色的粉末。這些轟動(dòng)一時(shí)的疑案,正是寒冷的天氣所為。

我們常見的錫叫白錫。常溫下,白錫的晶體是穩(wěn)定的。如果溫度低于-18℃,錫的體積膨大,由個(gè)別點(diǎn)開始,向周圍擴(kuò)散。隨著溫度降低到-33℃時(shí),達(dá)到高峰,一夜間就能使錫塊變成粉末。

錫不但怕冷,也很怕熱。溫度升高到161℃以上,白錫又會(huì)轉(zhuǎn)變成脆錫。但是,錫有一種很大的本領(lǐng),它能保護(hù)鐵,使之不受腐蝕。讓鐵皮穿上一件錫衣,就成了馬口鐵。現(xiàn)在全世界每年生產(chǎn)的錫,將近一半是用來(lái)制造馬口鐵片,而馬口鐵最大的用途是制造罐頭,所以人們稱錫為制造罐頭的金屬。

鎳這種外貌銀白漂亮的金屬,人們卻給它取了個(gè)名字叫惡魔鎳。傳說(shuō)很久以前,法國(guó)人找到一種紅色的銅礦石,可是怎么也提煉不出銅來(lái)。礦工們以為是魔鬼作怪,便把這種紅礦石叫做鬼銅。后來(lái)人們才知道,這種紅礦石含有鎳和砷。

地球上鎳的蘊(yùn)藏量很少,只有鐵的六百分之一。鎳又是同許多種元素混在一起的,不容易提煉。先要把礦石放入爐中冶煉,取得鐵、鎳、銅和硫的混合物,再除去鐵,提煉出硫、銅、鎳合金。然后分離、通電,提取純鎳。這叫火法取鎳。用火冶煉鎳會(huì)產(chǎn)生有毒氣體,現(xiàn)在已有人研究把鎳礦溶解于水,采用濕法提取鎳。

鎳不怕熱,一般要到1500℃才熔化。所以日常用的電爐,都用鎳鉻合金來(lái)做電爐絲。如果沒有鎳合金的耐高溫本領(lǐng),就不會(huì)有噴氣式飛機(jī)。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和宇宙飛船里,一些零件常被加鵲?000℃以上,用含鎳59%的尼木鎳合金制作零件安全可靠。一些鎳合金還用來(lái)制作原子反應(yīng)堆的零部件。

鎳在空氣、水和某些酸中不銹蝕。在鋼中摻入鎳后,無(wú)論在空中、水下還是酸中,都能擋住腐蝕,所以用于制造船舶、化工管道、儀器、水閥、醫(yī)療器械和精密儀器。

鎳還是金屬材料的佐料。它加入的量多少,會(huì)引起材料性質(zhì)的各種變化。鎳極易磁化,許多磁鐵就是由鎳、鈷、鋁、鐵合成的。但是,永久性磁鐵磁化容易去磁難。人們用75%的鎳和25%的鐵制成新合金,制造的零件,磁化和去磁都很容易。如果需要一種既堅(jiān)固又不生銹,同時(shí)又不被磁鐵吸引的零件,只要制成使鎳含量為五分之一的不銹鋼,就可以了。在許多情況下,只要給生鐵或鋼里加進(jìn)極少量的鎳,就能使它們變得更有韌性、更堅(jiān)固。

1855年在巴黎舉行的世界商品博覽會(huì)上,人們把一小塊銀白色的金屬跟最珍貴的寶石放在一起,并稱它是來(lái)自粘土的白銀。這一小塊金屬就是鋁。鋁在當(dāng)時(shí)的身價(jià),比銀還要高許多倍,甚至帝王貴族也不一定都能買到它。鋁是一種金屬元素,化學(xué)符號(hào)是Al。鋁的化學(xué)性質(zhì)很活潑,沒有金、銀那樣耐腐蝕。生產(chǎn)金屬鋁實(shí)在太難。它有銀樣的光澤,表面有細(xì)密的氧化層,能起到很好的保護(hù)作用,且質(zhì)地很軟、很輕,易于加工,于是奇貨可居,它的價(jià)格一時(shí)高得令人難以置信。

1886年兩個(gè)21歲的同齡人:美國(guó)人霍爾和法國(guó)人埃魯在不同的地方分別發(fā)明了相同的電解氧化鋁和冰晶石熔鹽制鋁法。從此能獲得較大量的鋁,才使鋁的價(jià)格大為下降,成為可供實(shí)用的金屬。

鋁在地殼中的含量為8%,僅次于氧和硅,是地殼中含量最多的金屬元素,幾乎占所有金屬元素的1/3。它廣泛分布于巖石、泥土和動(dòng)植物體內(nèi)。沸點(diǎn)高達(dá)2467℃,具有良好的延展性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。鋁是活潑金屬,常溫下在干燥空氣中鋁的表面立即形成厚度約為50埃的致密氧化膜,使鋁不會(huì)進(jìn)一步被氧化并能耐水的腐蝕。這層氧化膜可吸著染料而使鋁表現(xiàn)為各種顏色。細(xì)粉狀的鋁與空氣混合極易燃燒。鋁在高溫下能將許多金屬氧化物還原為相應(yīng)的金屬,這種反應(yīng)稱為鋁熱反應(yīng)。鋁既能溶于強(qiáng)堿,形成鋁酸鹽和氫氣,也能溶于稀酸,形成相應(yīng)的鋁鹽和氫氣。鋁的純度越高,與酸的反應(yīng)越慢。

鋁及其合金可作門窗板壁,制造飛機(jī)的機(jī)身等構(gòu)件和發(fā)動(dòng)機(jī)部件。鋁的電導(dǎo)率高,又比銅便宜,所以廣泛用于電力工業(yè)。在日常生活中到處都能看到鋁的身影。隨著生物科學(xué)研究的探入,人們發(fā)現(xiàn)鋁的攝入量過(guò)多時(shí),最終可導(dǎo)致人體疾病。因此近年來(lái)飲具、餐具。以及食品包裝逐漸不再使用鋁制品。

現(xiàn)在到處可見的鋁鍋、鋁壺、易拉罐等鋁制品,在一百多年前還是一種稀罕的貴金屬。

鋁所以從高貴走到民間,完全是電的功勞。在現(xiàn)代化的生產(chǎn)鋁的工廠里。沒有高爐和煙囪,只有縱橫交錯(cuò)的地下電纜和巨大的變壓器。人們從鋁土礦中,提取純凈的白色氧化鋁;再放到電解槽中,采用電解煉鋁。但是,氧化鋁要在2O50℃以上才熔化。科學(xué)家想了個(gè)辦法,在氧化鋁中加了一定量的冰晶石,溫度升到正1000℃就熔化,變成銀閃閃的金屬鋁。1981年,國(guó)外試驗(yàn)成高爐煉鋁。將含鋁的粘上、礬土和頁(yè)巖等與焦煤粉混勻,制成團(tuán)礦,加熱炭化后裝入高爐,就可以像煉鋼一樣得到純鋁。

工業(yè)上用的大多是鋁的各種合金,很少用純鋁。

鋁的最大優(yōu)點(diǎn)是輕盈,它的重量只有同體積銅的三分之一,因此首先在航空上得到廣泛應(yīng)用?,F(xiàn)代飛機(jī)有70%是鋁和鋁合金制造的,所以人們稱鋁是會(huì)飛的金屬。

鋁的導(dǎo)電性只及銅的60%,但鋁的重量輕。如果用相同重量的鋁和銅分別制成同樣長(zhǎng)度的導(dǎo)線,則鋁的導(dǎo)電本領(lǐng)可超過(guò)銅的兩倍。我國(guó)研制的摻加稀土元素的鋁合金導(dǎo)線,有著很高的強(qiáng)度,曾經(jīng)受12級(jí)臺(tái)風(fēng)而不斷。

鋁還可在許多方面替代鋼鐵、水泥、塑料、木材等材料。航空母艦采用鋁代替鋼材,可減輕1O00噸重量;新型汽車采用鋁材后,不僅可以多載乘客,而且有利于節(jié)油和加速。還有火車、地鐵、船舶、自行車以至門窗等建筑材料,都在逐步鋁化。鋁,還在起飛。

銅人類最先使用的金屬是銅。古代埃及人在約公元前5000年開始利用紅銅(即自然銅),公元前3500年會(huì)制青銅。中國(guó)約在公元前3000年的新石器時(shí)代晚期開始使用紅銅和青銅。

銅的化學(xué)符號(hào)為Cu。鋼在自然界中分布極廣,在地殼中含量居第22位。自然界存在的銅礦有3種:自然銅、硫化銅礦和氧化銅礦,大都是含銅1%左右的低品位礦。

銅為淡紅色金屬、質(zhì)地堅(jiān)韌,有延展性,導(dǎo)電性導(dǎo)熱性極好、其電導(dǎo)率為銀的94%,因此廣泛用于電氣工業(yè)中。銅合金中,黃銅可作各種零件;青銅用作加工制品和異形鑄件;白銅用于精密機(jī)械、船舶制造等方面。

銅的化學(xué)性質(zhì)不活潑.在干燥空氣和水中無(wú)反應(yīng)。銅與含有二氧化碳的潮濕空氣接觸時(shí)表面逐漸形成綠色的銅銹。在空氣中加熱時(shí)表面形成黑色氧化銅。銅與鹽酸、稀硫酸無(wú)反應(yīng),但遇氧化性強(qiáng)的硝酸或濃硫酸時(shí)能夠溶解生成銅鹽。銅具有抗腐蝕性,可用作電鍍層以保護(hù)內(nèi)部其他金屬不被腐蝕。在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的有各種各樣的銅合金。

如果把鐵釘放入硫酸銅溶液中,鐵釘就會(huì)變成金釘。二千多年前我國(guó)人民就知道這種點(diǎn)鐵成金的技術(shù)。因?yàn)殍F的化學(xué)性質(zhì)比銅活潑,它能把硫酸銅里的銅頂替出來(lái),自己變成硫酸亞鐵。被頂替出來(lái)的銅附在釘子表面,鐵釘就變成金黃色的金釘了。在化學(xué)上,這叫置換反應(yīng)。

在歐洲,直到17世紀(jì)70年代,才由西班牙人用類似的方法浸巖來(lái)煉銅。

到了19世紀(jì)中,人們從礦山流出的酸礦水中發(fā)現(xiàn)了許多細(xì)菌,其中有一種名叫硫化桿菌。它們有一種絕技:一面將低價(jià)鐵氧化成高價(jià)鐵,從而使硫酸亞鐵變成硫酸鐵;一面又將元素硫或硫化物氧化成硫酸。這樣形成的硫酸鐵溶液和硫酸溶液便能將銅礦石中的銅浸出。因此,現(xiàn)代就讓細(xì)菌當(dāng)采銅的礦工,只要把硫酸鐵、硫酸和細(xì)菌浸出劑注入銅礦里,就可以提煉出銅來(lái)。現(xiàn)在世界上每年用細(xì)菌法浸提的銅,占銅總產(chǎn)量的五分之一以上。現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)銅的最常用方法,是電解法。

在工業(yè)上,到處需要銅和銅的合金。純銅的導(dǎo)電性能非常好,僅次于銀,被廣泛用于電氣工業(yè)。黃銅是銅和鋅的合金,可制成金粉、金箔和金漆。

古代的兵器,差不多都是用青銅做的。青銅是銅和錫的合金。秦始皇在統(tǒng)一中國(guó)之后,把天下所有的兵器都收集起來(lái),熔鑄了12個(gè)金人,這些金人實(shí)際上是銅人。青銅中加入512%的鋁,可制成鋁青銅,它和青銅一樣,極為耐磨,可制成工業(yè)上有名的耐磨軸承。

不僅有像金子一樣的黃銅,也有像銀子一樣的白銅。白銅是銅和鎳的合金,它不易生銅綠,常被用來(lái)制造精密儀器和裝飾品。白銅導(dǎo)電導(dǎo)熱性能很差,是電阻箱、熱電偶等電工儀器上的理想材料。

耀眼的電燈光,是燈泡里燈絲通電后發(fā)熱發(fā)光的結(jié)果。電燈發(fā)光時(shí),燈絲的溫度高達(dá)3000℃以上而不熔化,是因?yàn)闊艚z是由鎢制成的。鎢是一種金屬化學(xué)元素,化學(xué)符號(hào)是W。自然界中,鎢以白鎢礦和錳鐵鎢礦的形式存在。鎢礦的主要產(chǎn)地在中國(guó),約占世界鎢礦的50%。塊狀鎢為銀白色,熔點(diǎn)高達(dá)3410℃,是所有金屬中熔點(diǎn)最高的。鎢不僅熔點(diǎn)高,密度也很大,與金差不多。鎢的瑞典語(yǔ)原意便是重的意思。

鎢是從瑞典出產(chǎn)的一種白色礦石當(dāng)時(shí)稱之為重石的礦物中被發(fā)現(xiàn)的。在很長(zhǎng)時(shí)期內(nèi),人們并不認(rèn)識(shí)這種含鎢的礦石,以為是錫礦石或鐵礦石。直到1781年,瑞典化學(xué)家舍勒證明這種礦石中并不含有錫和鐵的成分,而是除主要含有石灰外,還有一種很特殊的成分。當(dāng)用熱硝酸分解這種礦石時(shí),析出一種鮮黃色的沉淀。這種沉淀烘干后,很難熔化,也不升華,于是推斷它是一種新金屬的氧化物,舍勒稱此物質(zhì)為鎢酸,并宣稱還原鎢酸可能獲得一種新金屬。1783年,西班牙的兩位化學(xué)家埃爾亞爾兄弟共同研究白鎢礦和鎢錳鐵礦,首次獲得金屬鎢。

鎢除了制作燈絲外,還能制作其他電器元件,在冶金工業(yè)中用來(lái)制備鎢鋼。鎢和硅的化合物可制作半導(dǎo)體器件,鎢和錸的合金可用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、人造衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)元件等。鎢的氧化物和硫化物可以作化學(xué)反應(yīng)中的催化劑。

金在自然界中以單質(zhì)狀態(tài)存在,光亮美麗而又稀少,所以十分貴重,被稱為貴金屬。公元前3000年古代埃及人已采集黃金制作飾物,中國(guó)古代用金銀合金做裝飾品,河南安陽(yáng)出土的商代金箔薄到0.01毫米。金的化學(xué)符號(hào)為Au,原意是光輝的黎明。

金在地球上分布很廣。通常因礦石含金量太低,而沒有開采價(jià)值。游離態(tài)金存在于石英砂金中,海水中也含有濃度很低的金,每噸海水含金約10微克。金是熱和電的良導(dǎo)體,延展性特別好,易于被做成厚0.0001毫米的半透明金箔和拉成極細(xì)的絲。在裝飾品中金的品質(zhì)以K表示,純金為24K。將24K乘以含百分?jǐn)?shù)即為飾品金質(zhì)的K值。例如含金75%的飾品為18K金飾品。金是化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的貴金屬之一。在空氣中不被氧化、亦不變暗,能長(zhǎng)期保持燦爛的光澤。金不溶于水、酸、堿、但能溶于王水,金箔對(duì)輻射有很強(qiáng)的反射性。故用于制造宇航員的飛行衣、面罩等。著名的紅寶石玻璃中就含有金。金的最大用途是作為國(guó)家的黃金儲(chǔ)備、裝飾品和貨幣。占生產(chǎn)總量的75%。一個(gè)國(guó)家黃金儲(chǔ)備量的多少,反映了這個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力。

由于金在自然界中主要以游離態(tài)存在于石英砂中,最古老的提取辦法是漂洗法。常稱為沙里淘金。金還可用氰化物法提取。在電解法煉銅過(guò)程中也可制得較為純凈的金。

金的貴重曾吸引無(wú)數(shù)古代煉金術(shù)士守侯在煉金爐旁。企圖把銅、汞等普通金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榻穑Y(jié)果都成泡影。1941年,一些科學(xué)家用中子轟擊汞,首次制得金。日本科學(xué)家松木高明后來(lái)5000萬(wàn)電子伏特的射線照明汞70天,得到74千克黃金。但這些方法產(chǎn)生的黃金比天然開采的要貴得多,制作起來(lái)并不合算。也許若干年后,科學(xué)家們能找到便宜的黃金生產(chǎn)方法,到那時(shí)黃金就不再是貴金屬了。

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