钟模科普作品选——化工·地质·环境漫谈(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：李钟模

出版社：化学工业出版社

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钟模科普作品选——化工·地质·环境漫谈试读：

元素周期表的应用价值之高众所周知。但俄罗斯著名化学家门捷列夫于1871年编制出元素周期表时，还有许多元素未被发现。门捷列夫就在表中给它们预留了位置，并根据同族元素性质相似的原理，对这些未发现的元素作了科学、准确的预言，并留下了许多传奇故事。

镓（Ga）的发现便是传奇故事之一。当时镓尚未被发现，门捷列夫在周期表中铝的下边为它空了一格，并为它取名为亚铝（也有译为类铝的），还预言了亚铝的各种性质。过了4年，即1875年，法国化学家布瓦博德朗在比利牛斯山的闪锌矿中发现了它，并命名为镓。布瓦博德朗测定了镓的各种物理、化学数据，结果与门捷列夫4年前所作的预言非常相近。例如门捷列夫预言镓的原子量大约是68，而布瓦博德朗的测定结果是69.72。但相对密度的差值较大，门捷列夫预言为5.9～6.0，而布瓦博德朗测定的结果是4.70。当时，世界上只有布瓦博德朗的实验室里有一小块金属镓。门捷列夫在千里之外的彼得堡，根本没有见过镓是什么样子。然而他却给布瓦博德朗写信，指出结果错误并建议重测。这简直令布瓦博德朗无法相信，他在给门捷列夫的回信中坚信自己的测定不会有错。于是门捷列夫再次给他写信，建议他进一步提纯金属镓后重新测定相对密度。布瓦博德朗遵嘱而行，真是奇了，果然再次测得的相对密度是5.96，正好是在门捷列夫预言的5.9～6.0之间。

再如锗（Ge），它就是门捷列夫在1871年所预言的亚硅，是元素周期表中硅的下方的一个空位。15年后的1886年，德国化学家温克勒从硫银锗矿中用光谱分析法发现了锗。门捷列夫预言锗是一种金属，其原子量大约是72，相对密度大约是5.5；这种金属几乎不和酸起作用，但可和碱作用；这种金属的氧化物的相对密度大约是4.7，它极易溶解于碱，并被还原为金属；这种金属和氯的化合物就是液体，相对密度大约是1.9，沸点大约是90℃。温克勒在1886年的测定结果：锗是一种金属，原子量为72.3，相对密度为5.35；锗很难和酸作用，但在熔融时极易和碱起作用；氧化锗的相对密度是4.703，易溶于碱，并可用碳还原成金属；氯化锗是液体，相对密度为1.887，沸点为86℃。

真是不可思议，门捷列夫的预言与后人的测试结果如此吻合，难道门捷列夫是神能掐会算不成？不，门捷列夫之所以能如此精确地预言，是由于他认识并掌握了化学元素周期律。

化学家们在元素周期律的指导下，逐个发现了门捷列夫所预言的10个元素。其发现年代依次为：1875年发现了镓，1879年发现了锗，1898年发现了镭和钋，1899年发现了锕，1917年发现了镤，1925年发现了铼，1937年发现了锝，1939年发现了钫，1940年发现了砹。

每一个新元素的发现都有一段门捷列夫传奇的预言故事，每一个故事都给我们以启发，使我们认识到掌握科学规律的重要性。门捷列夫及其元素周期表是全世界人民的共同财富。让我们记住，门捷列夫生于1848年，逝世于1907年。2　历史上发现最早的金属——铜

人类最早制造工具的原料是石头，历史上称之为“石器时代”。接着，人们发现了铜并发明了炼铜术，于是铜便取代了石头用以制造工具，历史上称之为“铜器时代”或“红铜时代”。继之，人们又发现了炼制铜与锡的合金——青铜，大量用青铜器制造工具，故历史上称之为“青铜时代”。

据章鸿钊著《中国铜器铁器时代沿革考》考证，在距今近五千年的炎黄之世，我们的祖先已开始使用铜器。早在黄帝的时代便会铸青铜鼎了。夏禹时，用青铜铸造了九个很大的鼎，象征着九州大同。到了殷代，我国冶铸青铜的技术已很发达了。我国考古工作者于1939年在河南安阳武官村发掘出的殷代巨鼎，高达133厘米，横为110厘米，宽78厘米，重875千克，内壁的一方有铭文——“司母戊”三个大字。这便是著名的青铜祭器——“司母戊大鼎”。

我国铜器时代，铜除了被大量用于制造工具外，还主要用于兵器制造，直到距今近3000年的周代，冶炼铸造铁术发明后，铜与青铜才逐渐被铁所取代，从而进入“铁器时代”。

铜（Cu）是一种紫红色金属，延展性和导热性强，导电性好，3硬度2.5～3，20℃时密度为8.96克/厘米，熔点1083℃，沸点2567℃。铜的这些性质以及容易与锌、铅、镍、铝和钛组合成合金的性能，因而被广泛应用于电器、机械、车辆、船舶工业和民用器具等方面，是现代工业、农业、国防和科学技术不可缺少的有色金属。例如，铜用以制作电线、电缆、电机设备；无氧铜制造超高频电子管；黄铜制造枪弹和炮弹；白铜（铜锌镍合金）用以制造航空仪器的弹性元件；锡青铜用以制造轴承、轴套等。铜的化合物在农业上用来作杀虫剂和除草剂。铜还是制造防腐油漆的主要成分。

纯铜富有延展性，像一滴水那么大小的纯铜，可拉成长达2千米的细丝，或压延成比双人床还大的几乎透明的箔。

黄铜中加入锌，可以提高机械强度和耐腐蚀性。黄铜敲起来音响很好，常用以制作锣、钹、铃、号及风琴、口琴的簧片。

青铜是铜与锡的合金，因色青而得名。我国古代的镜子便是用青铜做成的，故称之为青铜镜。唐太宗李世民说：“人以铜为镜，可以正衣冠；以古为镜，可以见兴替；以人为镜，可以正得失。”这“以铜为镜”便是指青铜镜。

铜元素也是人体必需的元素，一个成年人每天约需吸收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，含铜量比一般人高出一倍。植物同样需要少量铜，铜化合物如硫酸铜，是微量元素肥料——铜肥。铜肥施于沼泽地区，能显著提高作物产量。

人体所需的铜主要来自食物，例如1千克谷物中，含铜5～14毫克；1千克豆类，含铜18～20毫克；1千克瓜类，含铜30毫克；1千克面包，含铜3～5毫克。在食物中，含铜最多的是牛奶、章鱼、牡蛎等。

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，判断酒精中是否含有水，只需放进一点无水硫酸铜，如果硫酸铜变蓝了，表明这酒精中含有水。

在农业上，硫酸铜是无机农药。常将硫酸铜与石灰混合配成波尔多液，用以杀菌。

铜在自然界中，主要呈硫化物及其类似化合物和铜的氧化物、自然铜以及铜的硫酸盐、碳酸盐、硅酸盐等矿物，约有280多种。主要含铜矿物有黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿、铜蓝、方黄铜矿、黝铜矿、砷黝铜矿、硫砷铜矿、赤铜矿、黑铜矿、孔雀石、蓝铜矿、硅孔雀石、水胆矾、氯铜矿等。

近年，我国兴起观赏石热，造型美观的孔雀石已成为观赏石及工艺的珍品。3　怕冷又怕热的金属——锡

锡（Sn）是人类最早发现和使用的金属之一，也是人们常称的“五金”（金、银、铜、铁、锡）之一。别看它像银子一样呈银白色，但它却像病西施一样娇弱，既怕冷又怕热。

锡怕冷，在极低温度下易发生锡疫，由洁白的金属变为粉末。1912年，英国的一支南极探险队去南极探险，所用的汽油筒都是用锡焊制而成的。在南极的冰天雪地中，焊锡变成粉末般的灰锡，所有的汽油都漏光了，给探险队造成很大的困难，只好用无线电请求援助。

锡不仅怕冷，而且怕热。在161℃以上，白锡又转变成具有斜方晶系晶体结构的斜方锡。斜方锡很脆，一敲就碎，延展性很差，叫作“脆锡”。白锡、灰锡、脆锡是锡的三种同素异性体。

炼锡的方法很简单，只要把锡石与木炭放在一起烧，木炭便会把锡从锡石中还原出来。传说，古代的人们在有锡矿的地方烧篝火烤野物时，无意中发现银光闪闪的、熔化了的锡液流了出来，从此，发明了用木炭炼锡的方法。也因此，锡很早就被人们发现了。据考证，我国周朝时（公元前1046～公元前256年），锡器的使用已十分普遍了。在埃及的古墓中，也发现有锡制的日常用品。3

锡是银白色的软金属，密度为5.75克/厘米（α态）和7.31克/厘3米（β态），熔点低，只有232℃，把它放进煤炉中，它便会熔成水银般的液体。锡很柔软，用小刀即能切削。在常温下富有延展性，特别是在100℃时，它的延展性非常好，可以延展成极薄的锡箔。平常人们便用锡箔包装香烟、糖果，以防受潮。锡无毒，因此，人们常把它镀在铜锅内壁上，以防铜遇水生成有毒的铜绿。

锡的化学性质稳定，各种锡均无毒。纯锡与弱有机酸作用缓慢，用于制造镀锡薄板，可作食品包装材料，也可用作某些机械零件的镀层。锡易于加工成管、箔、丝、条等，也可制成细粉，用于粉末冶金。锡能同许多金属形成合金，如巴比特合金、焊锡、锡青铜、铅锡轴承合金、活字合金等。还有许多含锡特种合金如锆基合金，在原子能工业中作核工业核燃料包装材料。钛基合金用于航空、造船、原子能、化学、医疗器械等工业。铌锡可作超导材料。锡银汞合金用作牙科材料。锡的化合物可用于陶瓷的瓷釉材料、印染丝织品的媒染剂、塑料热稳定剂等，也可用作杀菌剂和杀虫剂。随着现代科学技术的发展，锡的用途越来越广泛。

在自然界中，锡主要呈自然元素、金属互化物、氧化物、氢氧化物、硫化物、硫盐、硅酸盐、硼酸盐等形式存在。目前已发现锡矿物和含锡矿物50多种，其中具有工业意义的主要矿物为锡石、黄锡矿、圆柱锡矿、硫锡铅矿、辉锑铅矿。

我国有丰富的锡矿，云南个旧是世界闻名的“锡都”。此外，广西、广东锡矿资源也很丰富。4　地球上最多的金属——铝

许多人认为地壳中最多的金属是铁，其实不然，地壳中最多的金属是铝而不是铁。据测算，铝占整个地壳总重量的7.45％，差不多比铁多一倍。3

铝（Al）是银白色的金属，在20℃条件下，密度2.7克/厘米，熔点660.37℃，沸点2467℃，具有良好的传热性、延展性、导电性和反光性。

人们常把铝叫成“钢精”，例如钢精锅、钢精器皿等都是铝制品。纯净的铝很软，可以压成很薄的箔，现在包糖果、香烟的“银纸”大多数都是铝箔。纯铝的导电性很好，又轻盈，人们常用它来代替铜制造电线，特别是在远距离送电时，多用铝线来代替铜线，可以减少电线杆等设备。20世纪70年代，我国攻克了铝的焊接技术，制成了各种功率的铝线电机，节约了大量的铜。

铝及其合金重量轻，易氧化而形成坚实的薄膜，坚韧性强，主要用于电器工业、飞机、导弹、建筑、机械制造及民用器具等。据统计，一架飞机中约有50万个硬铝做成的铆钉，机身、机翼、机尾、螺旋桨、引擎等也都离不开铝和铝合金。铝和铝合金占飞机总重量的70％左右。铝制的舰艇，不仅速度快，不被海水侵蚀，而且还没有磁性，不为磁性水雷所发现，军事上十分重要。铝合金还是人造卫星、火箭的重要材料。此外，在运输部门，也常用铝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。

铝及其合金的粉末能迅速燃烧，放出强光和热能，因此，被用作燃烧弹和信号火箭等。由于铝对氧的亲和力大，所以铝可用作炼钢的脱氧剂和一些高熔点金属氧化物的还原剂。

铝土矿在制取高级磨料、高铝水泥、耐火材料、水泥、陶瓷材料、化工和医药等方面也具有广泛的用途。自然界里坚硬而美丽的宝石——刚玉，就是氧化铝，它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、手表里的钻、天平、时钟、电流计、电压表等。

在自然界中，铝矿物和含铝矿物约有250多种，主要矿物有刚玉、一水硬铝石、一水软铝石、高岭石、红柱石、蓝晶石、矽线石、明矾石、霞石、水铝英石等。目前，我国提炼铝的矿石主要是铝土矿。5　国防金属——镁

镁（Mg）是英国化学家戴维于1808年用电解法首先发现的。它的希腊文原意为“美格尼西亚”，因为在希腊的美格尼西亚当时盛产一种名叫苦土的镁矿。镁的最重要的用途是用来制造合金。最常见的是镁铝合金，含有5％～30％的镁。镁铝合金要比纯铝更坚硬，强度更大，而且比铝更宜于飞机制造工业，因此，被人们誉为“国防金属”。在制造汽车及其他运输工具时，也常用镁铝合金。加入9％的钇、1％的锌的镁合金既轻盈又结实，常用于制造直升机零件。在铸铁中加入0.05％的镁，能大大地增加铸铁的延展性和抗裂性。镁在空气中易与氧气化合并燃烧发强光。镁粉在国防中用于制造照明弹、燃烧弹；在摄影中用于闪光灯。夜晚或光线弱暗时，人们在拍照时，常伴随着“咔嚓”“咔嚓”的响声和一道道夺目的闪光，这闪光便是镁粉在燃烧，因此，镁又有了“闪光灯中的金属”的称谓。

镁的重要化合物是氧化镁和硫酸镁。氧化镁熔点非常高，达2852℃，是很好的耐火材料。砌高炉用的镁砖，就含有许多氧化镁，它能耐2000℃以上的高温。氧化镁也被用来制造水泥，氧化镁水泥不仅是很好的建筑材料，而且还常用来制造磨石和砂轮。把木屑刨花之类浸在氧化镁水泥浆里，加以压力，硬化后便成了坚固耐用的纤维板。这种纤维板，既轻便，又隔声、绝热、耐火。硫酸镁是著名的泻药，当病人口服后，在肠道内它很难被吸收，由于渗透压的缘故，在肠内留有大量的水分，使肠容积增加，于是机械地刺激肠壁，引起排便。硫酸镁也被用于纺织工业和造纸工业中。在橡胶生产中，可作为硫化促进剂。

在生物学上，镁极为重要。因为它是叶绿素分子中的核心原子。在镁原子的周围，围着许多氢原子、氧原子等，组成叶绿素分子。在叶绿素中，镁的含量达2％。要是没有镁，就没有叶绿素，也没有绿色植物，没有粮食及青菜等。因此，在土壤中施镁肥，可以显著地提高产量，尤其是甜菜。

镁的主要矿物有菱镁矿、白云石、光卤石。海水中也含有大量的镁，现在人们常从海水中提取镁。6　最轻的金属——锂

锂（Li）是金属中最轻的元素，呈银白色，常温下呈固态，每立方厘米只有0.543克重，真是“身轻如羽”。如果用锂制成一架大型客机，只需两人就可以抬走。

锂是一种强碱性元素，其化学性质十分活泼，在空气中易与氧气化合成白色氧化物。把它浸入水中，它会夺取水中的氧气而放出氢气，生成氢氧化锂。为了不让它与空气和水接触，人们总是把它储存在煤油或石蜡中。

别看它身轻如羽，它的能量可了不得，1千克锂通过热核反应放出的能量，相当于2万多吨优质煤燃烧所产生的热能；1千克氘化锂产生的爆炸力相当于5万吨TNT炸药的威力。基于这些特性，它便理所当然地成为原子能和热核反应的重要原料。

利用锂的核聚变反应堆发电，具有效率高、价格低、安全易控制、放射性危害小等优点。1克锂能放出3400千瓦·时的能量；用锂和锂的化合物制成的高能燃料具有燃烧温度高、速度快的优点，是火箭、飞机、潜艇的必备燃料；把氢氧化锂加到电池中还可以将电池的寿命提高5～10倍。锂电池常被用在人造心脏起搏器上，可以十几年不用更换。

锂是既轻又软的高能金属，专家称锂为“金属味精”，也就是说在其他金属中加入一点锂就能改变原来金属的性能，使之身价百倍。例如，冶金中制造出的锂-铝、锂-镁等轻合金，具有加工性能好、延展性大、抗腐性强、抗高速离子、穿透能力大等特性，被广泛用于人造卫星、宇宙飞船、高速飞机的结构材料。而用碳酸锂制造的微晶玻璃，其强度超过了不锈钢。溴化锂还可代替对大气层有污染的制冷剂氟里昂，制冷效果能提高15％，既防止了污染，又提高了效能。

锂盐还可以用来做化肥。这种化肥，能防治农作物的腐烂和黑锈病。此外，锂盐还可以用于陶瓷、润滑油、制药、橡胶等多种产品的生产中。

我国锂资源集中于青海、西藏、甘肃、内蒙古等地的盐湖中。已探明青海省的锂资源达上千万吨。如果将这些蕴藏着的宝藏全部开发利用起来，将在许多方面引起变革。7　最软的金属——钠

一提到金属，在人们的常识里，都是些沉甸甸、硬邦邦的东西。在这里，我们要向读者介绍一种软绵绵的金属，它的大名叫“金属钠”。

金属钠软得像石蜡块，用普通小刀就可以把它随意切削。3

金属钠呈银白色，是硬度最小的金属，密度只有0.97克/厘米，熔点为97.81℃，沸点882.9℃。别看它“身轻骨软”，可它的“性格”非常活泼，能与非金属直接化合。它在空气中氧化很快，与水起剧烈反应，生成氢气和氢氧化钠。由于它很“淘气”，人们只能把它们“囚禁”在已脱水的变压器油或煤油中，把它们与空气和水隔离。

人们利用金属钠很容易和水反应这一特点，常把它作为脱水剂使用。金属钠还是很强的还原剂，著名的还原剂钠汞齐，就是钠和汞做成的合金。金属钠在化学工业上主要用于制造氰化钠，以丁烯为原料用金属钠作催化剂聚合而成丁钠橡胶，其性能可与天然橡胶媲美。金属钠在冶金工业中用于从一些难熔金属氧化物中还原钛、锆、铌、钽等金属。在炼油工业中用作油品脱硫剂，或生产汽油抗震剂。由于金属钠具有良好的导电性能，在电力工业中，可用作制电缆的材料，在电源工业中可制造单色光源的钠光灯。此外，金属钠还用于原子反应堆的冷却剂，潜水艇、宇宙飞船及未来月球“住宅”中的氧气“仓库”。

在自然界，金属状态的钠是不存在的，但它的化合物却广布地球各处。自然界中有石盐和天然碱，海水中含有大量的食盐。工业上可由电解熔融的氯化钠或氢氧化钠而制得金属钠。8　比水轻的金属——钾

钾（K）是英国著名化学家戴维在1807年发现的，是一种比水还轻的银白色金属。“金属比水轻”，这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，金属钾才得到公认。

钾的最主要用途是制造钾肥，它是化肥三大要素氮、磷、钾之一。钾肥在农业生产中起着举足轻重的作用，它能使农作物根系发育、枝秆粗壮，增加分蘖、促进蛋白质及淀粉的合成，增加农作物抗病、抗旱、抗寒能力，提高农产品产量和质量。

钾肥主要为氯化钾和硫酸钾，属酸性肥料。氯化钾用量最大，适于各种粮食作物及棉花等。硫酸钾适于麻类、菸草、甘蔗、甜菜、柑类水果等。其次，还有钾镁硫酸盐肥料，适于土豆等。

化工用钾盐主要为氯化钾（KCl），用于火柴、焰火、黑色炸药、医药、农药、纺织、染料、制革、电子管、制皂、印刷、玻璃、陶瓷、电池、照相等。此外，也用于航空汽油及钢铁、铝合金的热处理。

金属钾主要用来作为脱水剂，因为它能强烈地吸收水分。另外，金属钾的合金熔点很低，在常温下是液体，可以用来代替水银制造温度计。

在动物与人体内也含有钾，特别是在肝脏、脾脏里含钾最多。总的来说，成年人的器官，钾多于钠，而在婴儿的器官中，钠却多于钾。这个有趣的事实，有些科学家引来证明：“陆上动物是起源于海中的有机体，因为在海水中，钠多于钾。”

我国的钾盐主要用于制造钾肥。我国钾盐矿产资源十分匮乏，已探明氯化钾1462亿吨，折合氧化钾（KO）2.92亿吨。主要产地为青2海柴达木盆地第四纪盐湖（占全国总储量的96.2％），古代地层中固体钾盐仅在云南江城勐野井探明储量为1199万吨氯化钾。

主要的钾矿物为钾石盐、光卤石、钾盐镁钒、杂卤石、钾镁矾、无水钾镁矾、软钾镁矾等。9　怕见阳光的金属——铯

在人们的常识里，金属都是能经风雨的，何曾想到世界上还有一种见不得阳光的金属。这种怕见阳光的金属的名字叫“铯”（Cs），在烈日的照射下，它会变得稀软如泥。它不仅怕见阳光，人体的温度它都不适应，把它放在手心里也会熔化，因为它的熔点只有28.5℃，低于人体温度。它软得像块石蜡，用小刀就可以任意切削。如果你因此认为它“软弱可欺”，那你就大错而特错了，它要是发起脾气来也是很了不得的。把它放在空气中，它就会像黄磷一样燃烧起来；把它放进水里，它就会像炸药一样爆炸。为了管住它，让它不至“闯祸”，人们不得不把它“囚禁”在煤油里，以防它同空气或水合伙“作乱”。

别看它“骨酥筋软”，它的本事却大得很，它可以使光信号变成电信号，是现代电子工业不可缺少的物质，是人们用来作电视、无线电传真、夜视仪等关键部件的优良材料。由于它的光电效应特别好，故用它制成的红外线辐射灯可在夜间捕捉各种信号。它还是很好的“侦察兵”，用它制造跟踪、阻截和摧毁敌机的“瞄准弹”，管叫射手弹无虚发。此外，放射性铯还用于辐射化学、医学、食品和药品的照射等，它还是化工催化剂、特种玻璃原料。它还可以制造人工铯离子云、铯离子加速器，作为反作用系统材料与烟火制造材料。但是，使用铯做的器件，绝对要有一个低温环境，否则它会“怠工”甚至引起燃烧和爆炸。因此，与它打交道必须熟悉它的脾气。

目前已知铯的独立矿物有4种，常见的有铯榴石Cs（AlSiO）·26nHO。铯绝大多数分散在钾辉石、锂云母、铁锂云母中。在钾长2石、天河石、钾盐和光卤石等矿物中与钾、钠、锂呈类质同象。

世界上铯的产量少得可怜，据说全世界加起来也仅有几十千克，因此价值连城。10　最耐高温的金属——钨

当电灯点亮时，灯丝的温度高达3000℃以上，在这样高的温度下，别的金属都顶不住，只有“钨”堪当重任。因为钨的熔点高达3410℃，故人们称钨是最耐高温、最难熔的金属。电灯泡里头的灯丝就是钨做的。

钨（W），是瑞典化学家杜勒在1781年用酸分解钨酸时发现的，过了67年人们才制得纯净的金属钨。

钨是银白色熔点最高的金属，熔点（3407±20）℃，沸点5657℃。钨很重，1立方米的钨重达19.1吨，1千克的钨锭可抽成长达400千米的细丝，现在的白炽灯、真空管、碘钨灯，都是用钨作灯丝。

我国古代，常有所谓“削铁如泥”“吹毛断发”的宝刀、宝剑。据现代用化学方法分析，原来，在这些“宝刀”“宝剑”中都含有钨。

钨是最耐高温的金属，钨钢也继承了钨的这一优良特性。用普通碳素钢做的车刀，加热到250℃以上便变软了，用钨钢做的车刀，温度高达1000℃，仍然坚硬如故，而且使金属切削速度提高了200倍，从原来的每分钟10米，增加到每分钟2000米以上。现在，炮筒、枪管也常用钨钢做，因为在连续发射时，会被炮弹、枪弹摩擦得滚烫而变形。而使用钨钢做成的炮筒、枪管由于耐高温之故，不会变形。

用碳化钨和钴粉制成硬质合金，比钨钢还要坚硬，以至可与金刚石媲美。用这种碳化钨硬质合金制成的刀具，在加工同样的机械零件时，切削速度比钨钢刀具还快15倍。用这种碳化钨硬质合金制成的模具，可以冲300万次，而普通的合金钢模具只能冲5万次。更可贵的是，由于它不易被磨损，所以冲出来的产品十分精确。碳化钨硬质合金广泛地用于各工业部门，如制造手表中的零件、化工厂用的高压喷嘴以及制造无缝钢管的顶芯、钻探机的钻头等。

钨有许多化合物，其中碘化钨、溴化钨可用于制造新光源；钨酸钠可用来制作防火布；钨酸铅可作白色颜料，氧化钨则是黄色的颜料。

钨的化学性质稳定，即使在加热的情况下，也不会与盐酸、硫酸起作用，甚至不会溶解在王水里。只有腐蚀性极强的氢氟酸和硝酸的温合物，才能使钨溶解。

钨的用途还在不断扩大，特别是尖端工业中，例如：宇航工业用作火箭喷嘴、喷管、离子火箭发动机的热离解器，核子工程用钨作盛液金属的容器等。

目前已发现的钨矿物和含钨矿物有20余种，其中具有工业价值的矿物有黑钨矿、白钨矿。我国钨的储藏量居世界之冠，其中以江西的大庚山脉储藏量最多，此外，广东、广西、湖南、福建等省区也都盛产钨。11　有记忆的金属——钛镍合金

人和动物都是有记忆的，只是有高下之分而已。你知道有的金属也有记忆吗？金属也有记忆真是前所未闻。天地之大无奇不有，还真有记忆金属呢。

随着科学技术的发展，有关专家发现一些金属或合金有记忆的本领，而且记忆力很强，上万次的重复都准确无误。比较适宜记忆的金属，当数钛镍合金。

钛（Ti）是银白色金属，沸点3287℃，熔点1660℃，密度4.543克/厘米。由于钛和钛的合金具有重量轻、强度高、抗蚀性好、耐高温、耐超低温等特征，因而在航天、航空、舰船、化工、电力、海水淡化、轻工、食品等部门有着广泛的用途。钛在医学上主要用来作矫正外形手术的材料。目前钛矿原料90％用来制造钛白。主要含钛矿物金红石还是优质电焊条涂层不可缺少的原料。

镍（Ni）是银白色金属，沸点2732℃，熔点1453℃，密度8.9克/3厘米。镍具有良好的机械强度和延展性，难熔，在空气中不易氧化。镍是一种十分重要的有色金属原料。其主要用途是制造不锈钢、高镍合金钢和合金结构钢，被用于飞机、雷达、导弹、坦克等的制造。镍钴合金是一种永磁材料，广泛用于电子行业、原子能工业和超声工艺等领域。

镍钛合金是目前已知的比较良好的记忆合金，广泛应用于冰箱的调温、复杂管路的加工以及人造卫星的自展天线等。

冰箱自动控制温度，就是装有镍钛合金部件，它会记住人们给它规定的温度范围，当冰箱里的温度升高时它就伸长，接通电源，启动电机制冷，当冰箱制冷到规定低温时，它就会自动缩短，立即断开电源，停止制冷。

在机械加工工作中，人们利用镍钛合金有记忆形态并有转变温度的特性（在转变温度之下，合金很软，屈服强度很低，在转变温度之上，强度大且坚硬），首先把镍钛合金部件，在转变温度之下，进行冷加工，需要记忆什么形态，就制成什么形状，只要把需要件加热到转变温度之上，合金部件记忆的形状就固定了。

同样，在潜艇、飞船等要求精度高、管道复杂的零部件加工中，人们就利用镍钛合金有记忆形状和转变温度的特性，先根据形态需要进行冷加工，然后根据合金部件记忆的形状进行热处理，恢复到需要形状，同时合金部件转变温度使部件收缩，需要连接的部件牢固可靠。

镍钛合金还用在人造卫星的自展天线上，当人造卫星发射远离地球进入轨道后，由于太阳照射增多、温度升高，卫星天线便会自动伸展出来。

记忆金属还有广阔的领域等待人们去开拓，前景十分美妙。12　未来的钢铁——钛

在古人使用的兵器、金属器具中，以铜为最早。翻开世界史，人类第一种普遍得到使用的金属是铜。在发明了炼铁之后，铁很快便代替了铜。20世纪初，炼铝工业迅速发展，世界铝的产量已超过铜。但科学家预言：“未来的钢铁”将是钛。因为钛矿资源丰富，钛和钛合金具有重量轻、强度高、抗蚀性好、耐高温、耐超低温等特性，因而在航天、航空、舰船、化工、电力、海水淡化、轻工、食品、医学领域中大显身手。它将是继铜、铁、铝之后得到普遍使用的金属。

据试验，采用钛和钛合金作为火车头的蒸汽机零件，比用钢制作的蒸汽机轻30％，而且更为坚固耐用。

钛是银白色金属，熔点1660℃，沸点是3287℃。它是1789年英国化学家马克·格列戈从矿石中发现的，但在1910年才第一次制得纯净的金属钛。

钛耐高温，在1660℃的高温下才熔化，它比号称“不怕火”的黄金熔点还高出600℃左右。钛在常温下很稳定，就是在强酸、强碱的溶液里，甚至在“凶猛”的王水中，也不会被腐蚀。有人曾把一块钛片沉到海底，五年后取出来还是亮闪闪的。

用钛制造的轮船，银光闪闪，在海洋中航行几年也不生锈。用钛制造的坦克、潜水艇、军舰没有磁性，不会被磁性水雷发现。在化学工业上，钛可以代替不锈钢。不锈钢虽号称不锈，但遇上具有强烈腐蚀性的酸碱，例如热硝酸，还是会生锈、腐烂的。如果改用钛则经久耐用得多。近年来，钛的应用越来越广泛，据统计，在化学工业上约有50％的钛用于使用氯化物的工厂，25％的钛用于使用硫酸的工厂，10％的钛用于使用硝酸的工厂，15％的钛用于其他的工厂。

钛在医学上有着独特的用途。在骨头损坏了的地方，用钛片和钛螺钉钉好，过几个月，骨头就会重新生长在钛片的小孔和钛螺钉的螺纹里，新的肌肉纤维就包在钛的薄片上，这钛的“骨头”犹如真的骨头一样。因此，钛被称为“亲生物金属”。

用钛做罐头盒，能长久保存食品的色、香、味。

重要的钛的化合物有三种，即二氧化钛、四氧化钛和钛酸钡。纯净的二氧化钛是雪白的粉末，是目前最好的白色颜料，称之为“钛白”。把钛白加在涂料、纸浆中，制成白漆、白纸，显得分外雪白。在制造白色或浅色的塑料、合成纤维时，也往往加入钛白，使之更加鲜艳。四氯化钛是一种无色的液体，它有个怪脾气——极易水解。在湿空气中，它会大冒白烟，即水解成氯化氢与氢氧化钛。因此，在军事上，常用以制造烟雾剂。特别是在海洋上，水蒸气多，一放四氯化钛，顿时白烟四起，浓雾重重，挡住了敌人的视线。若“三国”中的诸葛亮“草船借箭”时知道用四氯化钛的话，那他随时都可运用，大可不必等到有大雾的天气了。在农业上，用四氯化钛形成的浓雾，减少夜间地面热量的散射，可以防霜。

钛酸钡晶体受压会产生电，一通电，又会改变形状。人们利用钛酸钡晶体这一特性，把钛酸钡放在超声波中，它受压便产生电流，通过测量电流的强弱，可测出超声波的强弱。含钛的矿物种类繁多，主要有金红石、钛铁矿、钛磁铁矿三种。13　人的体温可熔化的金属——镓

在人们的常识里，金属都是硬度大、坚固耐用的东西。有谁想过它能被人的体温熔化呢？镓（Ga）就是这样的金属，把它放在手心里滚动都会被熔化。

镓被誉为“电子工业的新食粮”，是法国化学家布瓦博德朗在1875年用光谱分析法研究锌矿时发现的，至今已有百多年历史。

镓是银白色的软金属，是在人体温度下（37℃）能熔化成液体的金属。它又是一种熔点低（29.78℃）、沸点高（2403℃）的液态范围最大的金属。利用镓的这些特性制造高温温度计，测量1500℃以下的温度，是其他金属所望尘莫及的。

镓的主要用途是制备新型半导体材料，在微波器件领域内，砷化镓是最有希望的半导体材料，用它可制造光电器件如镓砷磷、镓铝砷；可作固体激光器材料，用于光导纤维通话系统；还有可能作太阳能电池的材料以及制作大规模高速集成电路；钇镓石榴石用作磁泡存储器，钒镓化合物（VGa）可用作超导材料。镓具有很高的光反射能3力，可把它挤压在两块加热的玻璃板之间制成反射镜。镓制造低熔点合金可用作防火信号和熔断器。镓能提高某些合金的硬度、强度，并能提高镁合金的耐腐蚀能力。原子能工业上用镓作热载体。镓化合物还可用于分析化学、医学和有机合成中的催化剂。

在自然界尚未发现有独立的镓矿床，它主要赋存在闪锌矿、霞石、白云母、锂辉石、铅土矿及煤矿中。一般镓都是作为副产品在含铝矿物（铝土矿、铝硅酸盐）及锌矿冶炼过程中和从煤焦化烟尘中进行回收。14　流动的金属——汞

谁曾想到，金属呈液态，能流动。可天地之大，无奇不有，汞就是一种会流动的金属。

汞（Hg），又名水银，为银白色，常温下为液态，会流动，在-38.89℃时凝成固体，具有良好的延展性，软到用普通小刀就能任3意切削。它的最大特点是密度大，密度为13.59克/厘米。汞在常温下极易挥发。汞蒸气有剧毒，易引起人汞中毒。汞预热时具有强烈的膨胀性。因此，它总被“囚禁”在密封的陶瓷罐内冷藏。

汞的蒸气压变化幅度显著，蒸气导电并产生绿色及紫外光谱。利用汞的这些特点，电气和仪器工业常用以制造紫外光灯、水银灯、水银真空泵、交通信号灯的自动控制器，还可用来制造汞盐、干电池、蓄电池、水银整流计、汞槽、温度计、气压计及其他的测量控制仪器。

汞可用于从矿石中提取金银，从废合金中分离金属，从粗金属中提取高纯金属。

汞的化合物在化学工业上可作皮革和植物的防霉剂、木材防腐剂。电解食盐制造苛性钠时，用汞作阳极。汞还被广泛用作船舶水下部分用的颜料。农业上用汞的化合物作种子的媒染剂。医学上用汞作升汞、甘汞、医牙汞膏等。此外，汞还用于精密铸件的铸模，钚原子反应堆的冷却剂，镉基轴承合金等。

辰砂也是汞矿物。色泽鲜艳的辰砂是高档颜料，其中粒度大者称珠宝砂，用于激光技术等方面。与叶腊石共生者称鸡血石，可供观赏或作为珍贵印章等工艺品料石。

我国汞矿资源丰富，贵州被誉为汞之王国，其储量居亚洲第一。主要矿床见于贵州省的铜仁万山、丹寨、务川，广西南丹，陕西旬阳等地区。15　好一朵奇妙的晴雨花——钴

朋友，你见过这样的花吗？天晴了，它是蓝色的；即将下雨时，它变成了紫色；到了下雨天，它又变成鲜艳的玫瑰色。由于它像晴雨表那样，故人们叫它“晴雨花”。

这种晴雨花不是天然的，而是人造的。人们把滤纸浸在二氯化钴的溶液里，晾干，做成“花”。因为，晴天时，空气中水分少，二氯化钴保持无水状态，呈蓝色；即将下雨时，空气中水分渐多，它便部分变成含水化合物，红蓝相混，成了紫色；到了下雨时，空气中水汽很多，绝大部分二氯化钴成了含水化合物，于是，便呈现玫瑰红色。人们利用这“花”的颜色变化，便可预知晴雨，故称之为“晴雨花”。

钴是一种具有光泽的白色金属，它与铁、镍的性质很相似，称为铁系元素。钴、镍、铁合金是很好的磁性材料。钴的熔点1495℃，沸点2870℃，相对密度8.9。

在无色的玻璃中，如果加入一些钴的化合物，可以制得深蓝色的玻璃。这种玻璃，能很好地挡住紫外线，电焊工人、炼钢工人在工作时，便常戴这种钴眼镜保护眼睛。在景泰蓝、搪瓷、陶瓷的制造中，也常用钴的化合物作为蓝色的颜料。

在医学上，人们利用钴的有机化合物来制造维生素B，用以医12治恶性贫血、气喘、脊髓病等。

在生物学上，钴是重要的微量元素。有关专家试验，如果在羊的饲料中缺少钴，将会引起严重的脱毛症。如果在饲料中加入微量的钴（每日1毫克），便可治愈脱毛症。

钴元素是瑞典化学家格·波朗特在1735年发现的。钴和铬、镍一样用来制作各种合金，如精密合金、热强合金、硬质合金、焊接合金等。钴钢比钨钢、钼钢、铬钢都硬，抗磨、抗腐蚀，高温下仍保持很高的机械强度，所以用来制造车床、矿山凿岩机械、燃气轮机的叶轮、喷气发动机及导弹火箭的发动机部件和喷嘴等。含钴的永久磁铁在电子、电气工业中有着重要作用。钴制成的耐酸、膨胀合金是重要的高压电阻材料和电镀材料。

有机和无机的钴盐用在涂料、搪瓷、陶瓷、染料、催化剂等的制造中。

放射性同位素钴60用来治疗癌，并在冶金部门用以检查金属铸件的裂缝。

已知的钴矿物和含钴矿物约100种，多伴生于镍、铜、铁、铅、锌等矿床中，含量较低，主要矿物为辉砷钴矿、砷钴矿、硫钴矿、硫镍钴矿、含钴黄铁矿、钴华等。16　电气工业发展催生的新元素——铼

1920年，由于电气工业的发展，迫切需要一种比钨更耐高温的金属。当时，化学家们首先想到化学元素周期表上钨旁边的一个空格——这个元素还没有被发现。根据化学元素周期律可以推知，这个没有被发现的元素的性质会和钨很相似，熔点很高，很可能满足电气工业的需要。于是人们开始有意识地去寻找这个元素。德国地球化学家诺达克夫妇从1922年起，对铂矿石、铌铁矿、钽铁矿、软锰矿等1800多种矿物进行分析，终于在1925年从铂矿中发现了这一新元素。为了纪念他们的故乡——德国莱茵市，他们把这个新元素命名为“铼”。

铼是银白色难熔金属，常温下在空气中稳定，300℃时开始氧化。它不溶于盐酸，但溶于硝酸和热浓硫酸，生成铼酸，铼可生成1～7价的化合物。铼是电气工业上非常好的材料。铼很重，1立方米的铼重达21吨，它熔点极高，达3170℃，仅次于最难熔的金属——钨。

在高温真空中，钨丝的机械强度和可塑性显著降低，但只要在钨中加入少量铼，便可大为改观。例如，含铼5％～20％的钨铼合金，伸展长度便比纯钨丝长11～23倍。铼对水蒸气的稳定性也比钨高，用铼镀在电灯的钨丝上，可使电灯泡寿命延长5倍。

铼不怕高温，不怕火，即使在2000℃以上，它不仅没被熔化，而且表面仍然银光闪闪。这一宝贵的性能，是其他金属所少有的。因此，铼被用来制造人造卫星和火箭的外壳，还被用来制造谐振型原子核反应堆的衬套反射保护板。它还被用来制造测量2000℃的高温热电偶。

铼主要用作石油工业的催化剂。铼具有很高的电子发射性能，广泛用于无线电、电视和真空技术中。铼合金能耐高温，耐磨损，硬度大，用以制成的弹簧，在800℃的高温下仍能正常工作，不失去弹性。铼合金常用以制造钢笔笔尖及精密仪器的零件。

铼的矿物很少，多以微量伴生于钼、铜、铅、锌、铂、钯等矿物中，迄今只有前苏联发现了一种铜铼硫化矿物（CuReS）。目前工4业上生产铼的主要原料是钼冶炼过程的副产品。人们常从某些铜矿的冶炼烟尘和处理低品位钼矿的废液中回收铼，因此，铼属于稀散元素矿产。17　植物生长必不可缺的微量元素——钼

在几十年前，新西兰有个牧场发生了一件怪事。一个牧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。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分外茂盛，远远看去，好像是黄色海洋里的一个绿色的“小岛”。这是怎么回事呢？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，工人们的鞋上沾着许多钼矿粉。就是这些钼矿粉落在草地上，才使牧草长得格外好。经有关专家研究，发现钼是植物生长必不可缺的微量元素。“绿色小岛”之谜终于破解。

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，常吃些甘蓝、白菜，对眼睛很有好处。但在有角的家畜（如牛、羊）的饲料中，如果含有过多的钼，容易引起胃病。钼（Mo）是一种银白色金属，熔点2617℃，沸点4612℃，相对密度10.12。钼主要用于冶金工业，用作生产各种合金钢的添加剂，并能与钨、镍、钴、锆、钛、钒、铼等组成高级合金，可提高其高温强度、耐磨性和抗蚀性。钼和镍铬的合金用于制造飞机的金属构件，机车、汽车上的耐蚀零件。钼和钨、铬、钒的合金钢适用于制造高速切削刃具，军舰的甲板，坦克、枪炮、火箭、卫星等的合金构件和零部件。

金属钼大量用作高温电炉的发热材料和结构材料，真空管的大型电极和栅极，半导体及电光源材料，因钼的热中子俘获截面小及具有高持久强度，还可用作核反应堆的结构材料。

钼的化合物，主要用作催化剂和催化剂的活化剂、润滑剂，在颜料、染料、涂料、陶瓷玻璃、农业肥料等方面也有广泛的用途。

钼和硫的化合物——二硫化钼，是一种黑灰色的粉末，样子很像石墨。二硫化钼是良好的固体润滑剂，据测定，把二硫化钼加到润滑油中，可以使摩擦阻力降低1/3。在汽车底盘的润滑油中，加入30％左右的二硫化钼，可使行车里程从1500公里提高到6000公里；冲天炉鼓风机的轴承原先用黄油润滑，每隔两天就得加一次油，改用二硫化钼后，一年只需加一次。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。使用二硫化钼，摩擦阻力会减少许多，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。基于上述优点，钼被人们誉为“固体润滑剂里的金属”。

二硫化钼化学性质稳定，耐酸碱，仅溶于王水和热浓硫酸，因此，在使用时不易变质。同时，它还能耐高温和低温，从-60～400℃，一直保持良好的润滑性能。

钼是瑞典化学家舍勒在1778年发现的，直到1883年，瑞典化学家盖尔姆方制得金属钼。

自然界中已知的钼矿物及含钼矿物约有30种，其中具有工业价值的是辉钼矿。其他较常见的含钼矿物有铁钼华、钼华、钼钙矿、钼铅矿、胶硫钼矿、蓝钼矿等。18　锰的妙用

你了解锰吗？锰是一种银白色的脆性金属。它不能单独构成结构材料使用，但若把它加到别的金属中，就会产生巨大的效能。

锰的强度不如铁，也比铁容易生锈，但把锰添加到钢铁中，就能使钢铁的强度提高4～8倍。它不仅能提高钢的强度，还能提高钢的耐磨性，故很多牌号的轴承钢、模具钢、铁轨钢中均含锰，人们称这种含锰的钢为“锰钢”。

锰在炼钢过程中还可作为去氧剂和去硫剂。将百分之一点几的锰加入到铝中，便得到铝锰系防锈铝。这种防锈铝具有很高的耐腐蚀性，它的强度大大高于纯铝。因此，防锈铝制品的使用寿命要比纯铝制品长几倍。如果把锰和钢同时加入到铝中，就可以得到耐热硬铝。这种耐热硬铝的强度是纯铝的3倍多，而且可以在250～350℃高温下使用。

把锰加到铜中可制成锰黄铜，其机械强度、加工工艺性能和耐腐蚀性均大大超过纯钢。

锰不仅能提高其他金属的效能，而且对人类的生产、生活也是有贡献的。人类吃的粮食需要锰，因为农作物需要锰促进叶绿素和维生素C的形成，加强光合作用和糖类及蛋白质的合成。锰还能促进家畜、家禽的发育和繁殖。当饲料中含锰不足时，可添加硫酸锰。

人体的很多器官和组织中也有锰。锰有利于造血，能强化维生素的新陈代谢，并能提高人对传染病的抵抗能力。在食物中，动物的肝、小麦、玉米、马铃薯、油菜、草莓、苹果、桃、葡萄等中均含有较高的锰。因此，人们只要在饮食上注意调节即可。

锰的用途十分广泛，二氧化锰在干电池中作去极化剂；在有色金属湿法冶金，氢醌（对苯二酸）生产、铀的提炼上作氧化剂；在陶瓷和搪瓷工业中作氧化剂和釉色；在玻璃工业用于消除杂色和制作装饰玻璃。化学工业生产的硫酸锰、高锰酸钾、碳酸锰、氯化锰、硝酸锰、一氧化锰等，是化学试剂、医药、焊接、涂料、合成工业等的重要原料。

锰的硅酸盐——蔷薇辉石（粉翠）是工艺品的原料。19　用途广泛的锑

锑（Sb）是一种银白色脆性金属，在常温下是一种耐酸物质。它是一种用途广泛的金属，被誉为“灭火防火的功臣”“战略金属”“金属硬化剂”“荧光管、电子管的保护剂”。

锑是良好的灭火防火原料，被誉为“防火灭火功臣”。它的防火灭火剂能在高温中挫火势，灭火威，吐出的白烟，霎时能把空气隔绝，起到良好的灭火作用。第二次世界大战期间，美国为了生产军工器材的防火剂，使用了一万多吨氧化锑。美国这笔投资并没有白花，在那硝烟弥漫的岁月里，锑确实为美国保护了许多军工设施，减轻了许多损失。因此，它为美国的防火灭火立了大功。

锑主要用于生产锑铜合金，大量用于蓄电池极板、轴承、印刷活字、硬铅、不列颠合金、家庭用具合金、海底电缆包皮、军事工业上制造半导体及热电装置。由于锑的用途广泛，被誉为“战略金属”。

锑性质坚硬，在印刷活字中加入适量的锑后，就能使合金变硬，降低收缩率，从而使活字轮廓清晰分明。基于此，它又有了“金属硬化剂”之美誉。

鉴于锑不会被氧化，故在电视屏、荧光管、电子管、热水瓶中掺入一定量的氧化锑之后，就能使之久晒而不变暗。因此，它获得了“保护剂”的称号。

此外，氧化锑还有很好的黏结性和遮覆铁胎的作用，并能呈白色的釉面，涂刷后的搪瓷不发脆，耐冲击。故锑在搪瓷工业中是作出了“贡献”的。

目前，已知锑矿物和含锑矿物120多种，但具有工业利用价值的矿物仅有10种，即辉锑矿、方锑矿、锑华、锑赭石、黄锑华、硫氧锑矿、天然锑、硫汞锑矿、脆硫锑铅矿、黝铜矿。其中，辉锑矿是主要锑矿物。我国锑矿石往往与金、钨、铅、锌、汞以及锡、铜、铋、砷、硫、铁、镍、钴、锰、镉、铂、钯、钌、硒等相伴生。我国是世界上锑矿资源和产量最多的国家，其中，湖南锡矿山锑矿，是世界知名的大矿之一。20　煤中之宝——锗

锗（Ge）是银灰色脆性金属，是德国化学家温克勒在1886年从硫银锗矿中用光谱分析法发现的。温克勒为了纪念他的祖国德国（German），把这种金属命名为Germanium（锗）。

锗对人体健康十分重要，被称为“人类疾病的克星”，是人体不可缺少的微量元素。锗与人体的生理作用的关系，是从灵芝、人参等名贵中药材的研究中派生的。自古以来，灵芝都被认为是名贵药材中的珍品。《神农本草经》《本草纲目》均把灵芝列为上药。灵芝为什么能治百病呢？现代医学研究，发现它含有大量的生物碱，其主要成分为锗与高分子多糖体。而高分子多糖体能增强人体天然治愈力、免疫力，增强人体健康。其他名贵中药如枸杞子、山药、人参等都含有丰富的锗，且中药越名贵含锗量越高。灵芝中含锗量比人参中含锗量高4～5倍。这就揭开了锗对人体生理功能和生物学作用之谜。+

据有关研究认为，锗有与人体内H结合的本领，并以尿或汗液的方式排出来，从而增强人体血液吸收氧的能力，促进新陈代谢和延缓细胞的衰老。临床考察认为锗还对关节炎、原发性醛固锗的增多症、冠心病及癌症等疾病有明显的疗效。锗还能刺激红血球的生成，可用它的化合物来治疗贫血病与嗜眠症。

锗对人体是如此的重要，那么人体以何种方式获得所需的锗呢？因为锗普遍分布在土壤、岩石和一些泉水中，人类通过饮用含锗的水，食用含锗的食物（如粮食、蔬菜、水果等生长在含锗的土壤中的食物）便能获取锗元素。一般地说，人们只要注意饮食的多样化，人体内就不会产生缺锗现象，就可增加人体的免疫力，起到抗衰老的作用，达到健康长寿的目的。

对于长期生活在缺锗的土壤、岩石、泉水地区的人民，则有可能缺锗，这就要在医师的检测下，适度地补锗。

锗除了对人体有医疗保健作用外，主要用于电子工业中，用来生产低功率半导体二极管、三极管。锗在红外器件、希膜文辐射探测器方面有着新的用途。金属锗能让2～15微米的红外线通过，又和玻璃一样易被抛光，能有效地抵制大气的腐蚀，可用以制造红外窗口、三棱镜和红外光学透镜材料。锗还与铌形成化合物，作为超导材料。二氧化锗是聚合反应的催化剂。用氧化锗制造的玻璃有较高的折射率和色散性能，可用于广角照相镜头和显微镜，在空间技术上可用于保护超灵敏的红外探测器。锗还可用来制造药品。

锗通常以分散状态存在于其他矿物中，独立的矿物很少，主要有锗石、硫锗铁铜矿、硫银锗矿、黑硫银锡矿。工业上主要是在处理硫化矿时作为副产品回收或从炼焦烟尘中回收。21　“亲生物”金属——钽

钽（Ta）是瑞典化学家艾克保1802年在分析斯堪的纳维亚半岛的一种矿物时发现的，是一种银白色的金属，相对密度很大，1立方米的钽重达16.6吨，熔点高达2996℃，沸点高达5300℃。

别看它是一种金属，它在外科医疗上有许多妙用，用钽条代替折断了的骨头，过了一段时间，人体的肌肉居然会在钽条上生长，犹如真正的人骨一样；用细钽条丝，可缝合神经、肌腱；钽丝织成的钽网，可装置在动了腹腔手术的病人的腹腔里，用来加强腹腔壁。钽对人体无毒，对人体组织没有刺激作用。因此，钽被誉为“亲生物”金属。

钽除在医疗上的妙用外，在工业上也有许多妙用。因为它非常耐腐蚀，它不仅不怕硝酸、盐酸、王水，就连加热到900℃的高温，在熔融的锂、钠、钾或钠钾合金中，也不会被侵蚀。钽由于具有抗腐蚀、抗疲劳、抗变形、导热、超导、单极导电及吸收气体等优良特性，因此被广泛应用在电子、航天、机械工业及原子反应堆中。

在电气工业上，用于制造无线电、雷达、X射线设备的零件以及微型电容器（用在火箭、宇宙飞船、人造卫星）、真空设备材料、受热元件（电子管阳极、栅极）、强力发射管、整流器、电子计算机记忆装置等。超导合金可制造大功率磁铁。钽酸盐可作压电、光电材料。

钽和铌（Nb）的性能相同，钽铌作添加剂可生产多种合金，如热强合金、耐热合金、超硬合金、结构合金、磁性合金等，是制造原子反应堆的结构材料和防护材料，用以制造火箭和导弹的喷嘴及切削工具和钻头等，质量优良。用钽铌作添加剂生产的各种合金钢广泛用于铁路、桥梁、管道、造船、汽车、飞机、机械制造等。

钽的化学稳定性胜过玻璃、陶瓷，可与铂媲美，然而，钽的价格只有铂的1/7，因此，钽成了铂的竞争者，有关专家预言，钽将会代替和淘汰铂。

在生产化学纤维时，用钽代替铂制造喷丝模。用钽丝可织成耐腐蚀的过滤布。钽还被用来制造精密天平的砝码、外科器械、自来水笔尖、留声机唱针、钟表弹簧等。

在大自然中，钽和铌往往共生在一起，常常是有钽必有铌，同时，钽和铌的性质又十分相似。因此，在应用上，钽和铌常共同应用。目前已知钽、铌矿物和含铌、钽矿物有130多种，常见的有30多种。22　未来的石油冶炼金属——钒

石油是一种液态物质。众所周知，从石油中能提取汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡、染料、香料、涤纶、尼龙、腈纶、丙纶、乙烯、人工合成橡胶、硫酸铵、合成氨等5000多种产品，但从石油中还能提取稀有金属，特别是具有很高经济价值的金属——钒。

钒是几时成为石油家族中的新成员的？这还得从油页岩中提炼石油说起。石油的来源主要有两种渠道，一是通过钻探提取地层中蕴藏的石油，二是从油页岩中提炼石油。从油页岩中提炼石油存在的最大问题是其废渣的处理，因为废渣中含有多种离子，如钠、钙、硫酸盐等离子，这些离子都严重污染水源。因此，许多国家对油页岩和石油的元素组成及其分馏成分进行了深入的研究，发现石油中有钠、铝、钒、镍、铜等金属，特别是钒的含量引起了科学家的高度重视。

钒是一种银白色的可锻金属。当钒中含有氧、氮或氢时，它则变得脆、硬。钒是电的不良导体，具有增强合金的强度，降低热胀系数，耐热酸、稀硫酸、碱溶液及海水腐蚀等特点。

钒作为钢铁的合金组分，广泛用于钢铁工业，可细化基体晶粒。钒用于航空工业，主要是制造钛合金。五氧化二钒广泛用作有机及无机氧化反应的催化剂，以及用作吸收紫外线和热射线的玻璃、陶瓷着色剂。

自然界的钒多呈分散状态，常与其他元素伴生产出，富集成工业矿床的很少。因此，当发现石油中含有一定量的钒时，科学家便预言，在21世纪将诞生一种新兴的石油冶金业。

据资料显示，哈萨克斯坦布扎奇半岛上所产的石油中，每吨含钒250克、镍100克。委内瑞拉博坎矿的油层中则每吨含钒120克、镍150克。我国大庆、胜利、辽河等油田的石油中也含有一定数量的钒。基于钒是一种经济效益较高的稀有金属，因此从石油中提取钒是势在必行、一举多得的美事。这绝不仅仅是美好的设想，它已经成为现实。现在，瑞典、委内瑞拉、加拿大等国家已经从石油中成功地提取了钒，并已生产出从石油中提取钒的设备。

可以相信，未来的石油冶金业将大放光彩。23　“魔谷”与“宝地”——硒

美国的内布拉斯加州和怀俄明州之间有一个谷地，那里气候温和，土壤肥沃，景色宜人。在200多年前，殖民者移居这里时，似乎一切都在欢迎他们，就连种下的小麦、燕麦、玉米等作物都长得非常茂盛。大丰收的喜悦使人们充满了希望。谁知，好景不长，没过多久，一种莫名其妙的病在移民中流行起来。患者毛发脱落，渐至双目失明，虚脱而死，甚至连家禽也不能幸免，因而这个谷地便被人们称之为“魔谷”。

那么，到底是何“妖魔”降祸于人呢？一时之间尚无人解答。直到第二次世界大战之后，这个“魔谷”之谜才被有关科学家彻底揭开。原来，这里的土壤中含有丰富的硒元素，却缺少硫元素，植物便把化学性质相似的硒元素吸收进来了。植物虽然长得茂盛，农作物丰收了，然而人和禽、畜从这些植物中吸取了过量的硒，机体的正常功能就被破坏了。

人体吸收过量的硒对健康是有害的，可造成较高的婴儿出生畸形率。硒中毒后，人会感到头痛，长期丧失嗅觉、不辨香臭。硒的化合物掉在皮肤上会产生斑疹等。牛羊吃了含硒较多的牧草，就会脱毛、软蹄。

看了这个故事，也许你会认为硒是一种危害人体健康的元素。其实不然，现代医学证明，硒（Se）是人体必需的14种营养元素之一，硒对人体有许多生理功能。首先它参与新陈代谢作用，硒参与某些酶如辅助酶A等的合成；硒与视力和神经传导有着密切的关系，人眼内含硒量很高，虹膜及水晶体含硒丰富，视网膜含硒量可达7克；硒在生物体内有抵抗和降低汞、镉、铊、砷等元素的毒性的作用，它还与钼、铬、铜、硫等元素有抵抗作用；硒能降低癌症的发病率，预防和阻止肿瘤的扩散，还能防治消化道癌以及降低克山病的发病率。因此，硒也被誉为“生命的奇效元素”。

秘密揭开后，“魔谷”成了“宝地”，成了特殊“矿场”。人们根据植物能吸收地里的硒的事实，在这里建立了近代第一个硒元素种植园，一年几次播种酷爱硒元素的紫云英，每公顷紫云英灰中可提炼出2.5千克硒。

硒是1818年瑞典化学家贝齐乌斯和甘英从硫酸厂铅室中的红色沉淀物中发现的，命名为“Selenium”（硒），希腊文的原意是月亮，以表示它是碲的姐妹，因为碲的希腊文原意是地球。硒是半金属，性质与硫相似，但金属性比硫强。硒的最显著的特性是在光照下的导电性比在黑暗中成千倍地增加。熔点220℃，沸点685℃，是典型的半导体。性脆，常温下硒不与氧气作用，在空气中加热会着火燃烧生成二氧化硒，在一定温度下（灰硒约为71℃）可被水氧化，硒溶解于强碱溶液中形成硒化物，但也形成硒酸盐和亚硒酸盐。

工业纯硒约55％用于玻璃的着色和脱色颜料及冶金工业，高质量信号灯用的透镜玻璃含硒2％，加入硒的平板玻璃用作太阳能的热传输板和激光器窗口红外过滤器。硒可以改善碳素钢、不锈钢和铜的切削加工性能。大约有30％的硒以高纯形式（99.99％）与其他元素被制作成合金，用以制造低压整流器、光电池、热电材料以及各种复印复写的光接收器。其余15％的硒，以化合物形式作有机合成的氧

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