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作者：格林教育发展中心

出版社：河北科学技术出版社

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魔力无穷的化学世界试读：

神秘的火

人类的祖先学会使用火，大约是在50万年以前。那时候，闪电、雷鸣，使森林燃起了大火，熊熊烈火，烟雾冲天。可以推测，当最早的人类看见火光时，会感到神秘、恐怖，常常惊惶失措地四处逃散。

由于原始人对火虔诚膜拜，产生了形形色色的关于火的传说。北美洲当地的达科他人说，火是豹用爪爬岩石的时候所发出的火花。

古代希腊神话说，是普罗米修斯神为人类偷取的火种；从此，人类才有火可以使用。

渐渐地，原始人克服了对火的恐惧。他们发现，被火烤熟了的兽肉，味道挺香。于是就用木棒汇成一束束熊熊的火炬，带回洞里，燃起人间第一堆篝火。经过无数次的试验，人类渐渐学会烧东西吃，并且想法子把火种保存下来，使它常年不灭。

公元前800年，波斯出现了拜火教，后来，流传到西亚、中亚和南亚。在庙宇神坛上，年复一年地日夜燃烧着一堆火。人们把火当做神来供奉，护佑着它，使它永不熄灭。火，是拜火教徒唯一信仰的象征。

火赶走阴冷，送来光明，导致了熟食，改变了人类“茹毛饮血”的生活，加快了人类历史的进程。

接着人类学会了用火烧制各种陶器。陶是人类历史上第一种人造材料，是划时代的伟大发明。更重要的是，火还导致了金属的发现，使漫长的石器时代结束了，人类的历史翻开了崭新的一页。

珍贵的银

在远古时代，人们就发现了银。在大自然中，有纯净的银块存在，它银白闪亮，放出月亮般的光辉，不会生锈；但如果遇到空气中的硫化氢，表面就会逐渐发黑。

自然界里发现的最大银块重13.5吨。此外，在地下岩层里分散蕴藏着许多银的化合物，如氯化银、硫化银、砷化银等。银闪烁白光，又容易提炼，引人注目。

早在4000多年前，我国已发现了银。《禹贡》一书，把黄金、白银和紫铜并列一起，称为“唯金三品”。

在古代，银除了做货币、首饰和装饰品外，更多用来制作银质餐具；如银酒杯、银碗、银筷和银汤匙等。

据古书记载：公元前5世纪，波斯国王赛勒斯用“神圣的银器皿”盛自己的饮水。印度经书中把白热的银放进水中，使水净化。银的梵文意思是“明亮或浅色的”，因为纯银是美丽的白色金属，其拉丁文名字也源于此。

现在，银在生产和生活方面都有广泛的用途。最早的镜子背面是镀银的，暖水瓶胆制造时也要用这种镀银技术。银是感光材料的主角，电影和照相胶片是用溴化银制作的，全世界每年用在这方面的银多达150吨。

在现代医学上，人们将1％的硝酸银溶液作为治疗眼结膜炎的常用药。银本身具有杀菌作用，采用银纱布覆盖溃烂的伤口，可迅速消除感染，还不会粘连皮肉。用银线可缝合伤口。银带用来固定断骨，银片用来填补脑壳上的破洞。银是医生最早使用的“亲生物”金属。人类很早就发现，奶放在普通的瓷碗里，过些时候就会发臭，可是盛在银碗里的奶好多天都不会坏。

古老的锡

锡是一种古老的金属。从人类文明史开始之时，锡和铜的合金就广泛使用了。青铜兵器比铜兵器要硬得多，因此锡的拉丁文名叫“斯坦纳姆”，斯坦是“硬”的意思；而纯锡却是一种软金属。

锡在自然界一般的以化合物形式存在，我们的祖先把捕来的野物放存含有锡的石头上点火烧烤，锡石被木炭还原，流出了银光闪闪的锡液。也许人类就是这样偶然发现了锡。

在先秦古籍——《考工记》记载有炼锡工艺，说明我国在3000多年前就有了高超的炼锡浇铸技术。锡壶、锡烛台等锡器，在周朝已经普遍应用了。

在埃及第18代王朝坟墓中发现的锡戒指和锡器皿，距今已有3500多年了。古希腊诗人荷马在《伊利亚特》史诗中，描述了火与金属之神赫斐斯塔司为阿基里斯锻造和雕刻一面盾，还做了铠甲：一件比火焰还明亮的胸甲和一顶头盔金冠；又用柔韧的锡做了一副颈甲。

锡合金数目之多，难以列举。在合金组成上只要有细微变化就会出现各种多变的性能。

青铜中含有少量的锡、锌、铅、镍等，它具有较高的耐磨性能、机械性能和铸造性能，耐腐蚀性能也较好。这种合金多用来铸造耐磨零件（如轴瓦）以及在酸碱蒸气等腐蚀性气体环境中工作的铸件。

普通的黄铜是铜和锌配制成的合金。如果在普通的黄铜中加入1％左右的锡，就成为锡黄铜，既提高了强度，又增加了对海水的抗腐蚀性能。这种合金可用来制造船舶零件和船舶焊接条等，因此有“海军黄铜”的称号。

不平凡的碳

碳可以说是一种不平凡的，也是最奇妙的元素。人类在远古时代就已经认识了碳。碳的拉丁文名称是指煤炭。现在，人们已发现的元素有110多种了。全世界已发现的化合物种类已经超过1000万种（包括人造化合物），不含碳的化合物还不到10万种，碳的化合物几乎是不含碳的化合物的100倍。“碳的一家”说得上是物质世界最庞大的家族了。

碳在地球上占地壳总重量的0.4％，只有氧的1/49，硅的1/26。可是，碳在生命世界里却有着非常重要的地位。碳是构成生命的主要原料，各种有机物质里都含有碳，而生命却使碳发生了千变万化。

其实，地球上到处都看到有碳的“化身”。大气里的二氧化碳有2万多亿吨，二氧化碳能吸收红外线，使地球上昼夜的温差变化较小，为生命提供了适宜的生存环境。每年，绿色植物通过光合作用将大气里的二氧化碳变成纤维素、淀粉和蛋白质，供给动物和人类食用。

现在，地球上动植物的活机体里，大约含有7000亿吨碳，构成了植物的根、茎、叶和动物的骨、肉、血液。古代动植物的遗体在地壳里变成了煤炭、石油和天然气，大约有6.5万亿吨。

在沉积岩里，大约有5万亿吨的碳，包括石灰岩和海洋里的珊瑚岛礁。在水里也有不少溶解了的二氧化碳。

几十亿年来的地球进化史，是一支伟大的生命进行曲，它的主旋律就是碳的化学演变；这个千姿百态、蔚为壮观的生命世界，建筑的栋梁材料就是碳元素。

地球上现有的植物和动物，不管它们的外貌怎样不同，都源自一个共同的祖先，属于一个家族系统。从简单的、低等的生物，缓慢地演变为复杂的、高等的生物，这是生物的进化。因而凡是生命，都有共同的物质基础，生命是统一的。

铁器时代

南朝江淹《铜剑赞序》中说，从春秋战国到秦朝时期，战争频繁，铜不够供给；因此用铁来补足。于是铜兵器变少，铁兵器转多。

随着生产的发展，青铜逐渐被铁所代替，社会进入了铁器时代。这个铁器时代一直延续到了今天。

人类使用铁的历史，有5000多年了。最早出现的铁大概是从天降落的陨铁。铁陨石中有90％是铁。

埃及人以为铁是天赐给人间的神奇的石头，叫它“天石”，用做太阳神神像的宝座，对它膜拜。在古希腊语中，铁和星星是同一个词。

中国是世界上最早冶炼生铁的国家。铁要达到比铜更高的温度才会熔化，炼铁比炼铜难，所以铁器时代也来得迟。

炼铁的原料主要是铁矿石和炭。铁矿石是铁同氧、硫及其他元素的化合物。把铁矿石和炭放在炉子里一起烧，氧和炭合成二氧化碳散掉了，剩下来的就是铁，里面还含有硅、硫等杂质。最早的炼铁炉很小，让自然风吹进去，炉内温度不高，炼出的是半熔状态的铁块，还得用锤不断敲打，去掉杂质，才能锤打成熟铁用具。我国早在春秋时代，就出现了用生铁铸造的农具和兵器，比欧洲早一千几百年。

后来，炼铁炉修得更大，用几只皮囊从四面鼓风进炉内，用水力鼓风设备——“水排”不断鼓风，利用活塞风箱鼓风，提高了炉子温度。铁矿石炼成铁水，流了出来。这样，就可以用翻砂的办法，把铁水浇在模子里，铸成钟鼎这一类的铁器。这种翻砂生铁就叫冶铁。公元前513年，春秋时的晋国已能铸刑鼎，就是把刑书的条文刻在鼎的模子上，浇进铁水铸成一只上面有刑书文字的铁鼎。从此，冶铁手工业又向前迈进了一大步。

炼丹炉和点金术

远在战国时代，我国就有人把冶金技术运用到炼制矿物药方面，梦想能炼出可以长生不老的“仙丹”，或者能炼出更多的金银来。这就出现了炼丹术，搞炼丹的人在当时被称为“炼丹术士”或“方士”。

传说秦始皇为了使自己长生不老，听了方士的话，曾经派了童男童女到海外去寻找“仙药”。仙药无处可觅，于是就有人动手炼“仙丹”了。

西汉时，汉武帝刘彻，连年征战，开拓疆土，国势强盛。他想永远当皇帝，屡次下令招罗天下炼丹术士到宫里炼丹。方士李少君看见汉武帝一心想成仙，从旁游说道，只要祭了灶神，丹砂可以炼成黄金；把这黄金做成了器具盛东西吃，就会长寿，就会看到蓬莱仙岛的仙人，这样就可以长生不老了。但这只是一种空想，刘彻最后还是没法逃避死亡的命运。

从此以后，炼丹在我国盛行起来，到唐代达到了高潮。

公元3世纪，这种炼丹术，从我国传到阿拉伯，然后又传到欧洲，曾经风行了几百年。

德国皇帝路德福二世，热衷于炼金术，在宫殿中设起实验室，广集天下的炼金术士，把财政大部分消耗于这种研究上，想炼出所谓“哲人之石”。

炼丹、炼金术士寻找“仙丹”，企图“点石成金”，虽然没有达到目的，可是，他们的劳动却无意地开拓了后来的化学科学的路子。例如，炼丹用的蒸馏器的制作，炼金术士用的各种符号的创制，对汞、硫、锡、铅、金和化合物硫化汞、硝石等的性质的认识，铁和铜等的置换反应的发现等，这些方面都有术士的贡献。化学以炼金术的原始形态出现了，并由此发展了起来。

漫话水银

金属的定义是可延展的、有光泽的固体。可是恰恰有一例外——就是汞，它在常温下呈液体状态即水银。

明代李时珍的《本草纲目》中说：“其状如水，似银，故名水银。”中文金属名的部首一般都有“金”旁，而只有汞字的部首是“水”。拉丁文名的意思是“银水”、“活银”。希腊文的意思是“柔软的物体”。

炼丹家早就同汞打交道了。汞被誉为“金属的溶剂”，因为它容易同金属结合成合金汞齐。“齐”是古代对合金的称号。

汞和黄金生成金汞齐，它既能在金属等物质表面“飞金”，也可解决“沙里淘金”的难题。古代人利用金汞齐在铜器上涂抹，再加热除了汞，器皿就镀上了金。古建筑上的鎏金琉璃瓦和古寺庙宇里的泥塑金身菩萨，也是用金汞齐“镀”的金。

水银有着广泛的用途：压力计、气压计、真空泵、日光灯、汞整流器等，都要用到水银。应用最广泛的要数水银温度计。

在日常生活中，人们常常碰到汞的化合物。例如，硫化汞是红色颜料，红色印泥中就含有它。它还是中药“安神稳心药丸”的原料。氯化汞（升汞）水溶液具有消毒功能。氯化亚汞（甘汞），曾广泛用做泻药。红汞（红药水）是汞和溴的有机化合物，杀灭细菌效果好。汞撒利是一种利尿剂。某些汞软膏可治疗皮肤病。雷汞是著名的起爆药，子弹或炮弹的雷管里都装着它。当射击的时候，撞针撞击雷管中的雷汞，引起炸药爆炸，产生大量气体，把弹头推出去。

但是汞的化合物大多有毒，往往造成严重的环境污染。所以必须重视汞的使用。一旦发现汞流失，应马上把汞滴收集起来，或者洒硫黄粉，使汞变成不挥发的、毒性较低的硫化汞。对付汞蒸气可用碘，使之生成碘化汞，清除汞害。

镍和“中国石”

镍是银白色的金属，又硬、又难熔，熔点高达1455℃，比黄金还高。自然界里的镍主要是镍和硫、砷的化合物，如砷化镍、硫砷化镍、硫铁化镍和硫化镍等。许多书籍上都说，镍是瑞典矿物学家、化学家克龙斯泰特于1751年最早发现的。

中世纪时曾流传着一个“铜魔”的故事。那时候，欧洲撒克逊的矿工们常常碰到一种带红颜色的矿石——红砷镍矿，以为它是铜矿。在很长一段时间里，矿工们反复进行冶炼。可是，一切尝试都失败了。撒克逊人费尽心机，始终找不出失败的原因，于是就臆造出一个神话来：这是尼克一撒克逊的山神在作怪，它用石头垒成堑壕来保护自己，不让一丝一毫的铜从自己的魔爪中逃脱。科学家也无可奈何，只能叫它“铜魔”，以杜绝后人对这种矿石产生幻想。

可是，克龙斯泰特不信什么“铜魔”，继续对矿石进行研究、试验，终于在1751年炼出了一种金属。它不是铜，而是一种新的元素；过了50年，德国化学家里克特从红砷镍矿中提炼出比较纯净的镍。

其实，人类对镍的认识，应该追溯到很久远的年代。

中国在战国时期就有白铜了。白铜是铜和镍的合金。当时人们叫白铜为“鋈”。中国古代制造的白铜器皿，通过丝绸之路，同中国的丝绸、瓷器、茶叶等，远销到波斯和阿拉伯一带，然后经过不断转运，到达了欧洲的德国和瑞典等国家。秦汉时，新疆西部的大夏国，当时就有白铜铸造的货币了，含镍达20％。巴克特里安（今中亚细亚地区）人的白铜钱币（是中国传去的），有些是公元前235年制造的，至今还保存在伦敦博物馆内。

最早的炼锌术

中国是最早冶炼和使用锌的国家。我国最早用锌是从炼制黄铜开始的。黄铜是铜锌合金，是铜和炉甘石（即碳酸锌）同煤炭在冶炼炉里加热煅烧而炼出来的。汉代，曾经颁布过不准使用“伪黄金”的法令。“伪黄金”指的是黄铜。

锌是灰白色的金属，熔点不高，在419℃时化为锌水，907℃时沸腾挥发。古代的炼锌技术，要晚于金、银、铜、铁、锡。锌在地壳中的含量比铁少，却比“五金”中的其他四金都多。

锌是比较活泼的金属，在空气中同氧化合，表面会形成一层非常致密的氧化锌薄膜，保护内部不生锈。这种情形同铝很相似。

那些冰花般闪闪发亮的白铁皮，那些铁丝、螺丝、水管、五金零件等，大都是在外面涂上了一层锌。镀锌的白铁皮即使碰破一块，露出铁，也不会腐蚀。原来，锌的化学性质比较活泼，当外界的空气或水分侵蚀时，锌首先被氧化，保护了铁皮的安全。马口铁罐头就不同了，只要碰破一点，铁皮就很快被腐蚀。马口铁镀的是锡，锡不如铁活泼，只能听凭马口铁被腐蚀。锌有使钢铁不锈蚀的特性，人们在闸门、钢柱、船锚和锅炉内壁镀上一层锌，随着镀锌外皮不断锈蚀，新的镀锌外皮又可替换上去，使钢铁不受腐蚀。所以，人们称锌为“钢铁的卫士”。

锌的外表也似铅，人们也常误认它为铅。镀锌的白铁皮、铁丝、铁管，习惯上被叫做“铅皮”、“铅丝”、“铅管”。

锌除了大量用来制造镀锌钢板、钢管和白铁皮外，还用来制造干电池。常用的锰电池的外壳是锌皮，纽扣电池就是锌汞电池。还有小巧的银锌电池，它们都要用锌来做电池的负极材料。

锌的化合物中，氧化锌（锌白）是著名的白色颜料，用来制造白色油漆。

另外，硫酸锌是医用催吐剂；硫化锌晶体，是制作夜光表、荧光灯的荧光物质能发出绿光。

热缩冷胀的锑

古代，人们已经知道锑了。但是游离状态的锑，却到了15世纪才由德国瓦伦汀制成。

锑在外文中有几种意思。一种是“反对僧侣”的意思；据说，在古代西方国家的僧侣中，许多人曾经患有癞病，常常服用一种含锑的矿物（辉锑矿）来治病。结果是，服用这种矿物的僧侣，不仅身体没康复，反而病情加重，甚至死亡。

俄文中的锑，是从土耳其文演化来的，是“摩擦”的意思。这可能源自一种容易爆炸的爆炸锑，它在相互摩擦、撞击后，会放出大量的热和火花。

锑约占地壳总重量的0.0001％。含锑的主要矿物是辉锑矿和方锑矿。辉锑矿的化学成分是三硫化二锑，方锑矿的化学成分是三氧化二锑。

在常温下，锑不同氧作用，可是在高温下，锑可以同氧、硫作用分别生成锑的氧化物、硫化物。在盛氯气的容器中，放进锑粉，会发生燃烧，放出灿烂的火星。在氟气中，它燃烧得更猛烈。

锑的氧化物闪耀着锡一般的光泽，都能溶于酸和碱溶液中，却难溶于水。锑的硫化物是橙黄色的。

金属的通性是“热胀冷缩”，可是有两种金属：锑和铋却与众不同，“热缩冷胀”，一反常态。这两种金属元素以及它们的一些合金，熔点大多很低，被称为低熔点金属。

锑的奇特性质被用做制造合金。

锑的化合物还可治病。酒石酸锑钾注射液，可治疗血吸虫病。没食子酸锑钠可治疗早期慢性血吸虫病。葡萄糖锑钠针剂用做静脉或肌肉注射，可治疗黑热病，药毒小，疗效高。

开水能泡熔的铋

铋是很脆的白色金属，稍带红色，具有金属光泽，容易粉碎。铋在地壳中的含量约为千万分之二，常常以化合物或单质两种状态存在于自然界。在铜、银、铅矿中常有铋伴生，在冶炼铜、银、铅中，铋往往是副产品。

早在古代，人们就已经知道铋的化合物了，但是那时候还不会分别铋和铅。15世纪时，德国的瓦伦汀第一个析出了纯态的铋（又叫苍铅）。

铋由熔化状态冷却凝固时，体积反而会膨胀，比原来胀大约3％。铋的熔点范围为47～271.3℃，沸点却很高，约为1470℃，两者相差1000多摄氏度，因此铋常用做原子能反应堆中的冷却剂。由于热缩冷胀的特性，铋的合金也用来制造活字和某种铸件。

铋有导电性能。奇怪的是，它的导电能力会随着温度升降而变化。固态的铋，导电性能随着温度的升高而减小，可当到达熔点时，导电性能却突然增加了。不久，又随着温度升高而减小。当温度接近绝对零度的时候，铋的导电率又大大增加。这种反常现象，是由铋各个不同阶段成键类型不同而造成的。铋的一些盐可以医治疾病：硝酸氧铋、碳酸氧铋呈碱性，是一种止酸药、收敛剂，可治疗胃病、胃炎、胃溃疡、十二指肠溃疡和腹泻等症。这两种铋盐对湿疹病也有一定的疗效。

铋合金由于熔点低，可做电气设备的保险丝和锅炉的安全塞。国外有人将保险柜钥匙孔用低熔点合金堵塞，盗贼即使偷到钥匙，一时也没法打开保险柜。

别以为低熔点合金熔点低就很脆软。其实，它同普通合金一样坚硬，用途也非常的多。牙科医生用它方便地给病人修补牙齿；骨科医生用它给病人接骨整形；考古学家用它修补各种珍贵的历史文物。

另外在工业上，铋的合金可用来制造各种模具。

砷·雄黄·砒霜

提起砷，人们一般不大熟悉，可是一说到雄黄、砒霜，大家一定都很熟悉。

在地壳中，砷的含量约为百万分之一。在自然界，砷常常以硫化物形式存在于地壳中。砷的最重要的矿物为砷硫铁矿、毒砂、雄黄和雌黄。将这些矿物同空气隔绝加热，就可制得砷。

我国很早就发现和利用砷的化合物了。古代的炼丹术士制造长生不老药时，常常以雄黄、雌黄为原料。我国湖南、云南、贵州等省出产雄黄。

雄黄和雌黄都是硫和砷的化合物，燃烧时发出一种臭蒜味，在空气中扩散，能使人中毒。雄黄和雌黄，往往共生在一起，人们称它们为“矿物鸳鸯”。雄黄又叫鸡冠石，化学成分为硫化砷，颜色橘红，结晶大多呈粒状，性质柔软，晶面光泽，呈钻石状；雌黄又叫铅黄，化学成分为三硫化二砷，结晶多呈片状或柱块状，性质柔软，表面有珍珠状光泽。

雄黄的用途很广。我国人民端午节喝雄黄酒，将雄黄水遍洒住宅，用来消毒。在医药上，雄黄可用做强心剂、消肿剂的原料。在油漆内加上雄黄，涂在木器上面，可以杀虫防腐；喷在船壳上，可以避免海蚧寄生。雄黄还可用做颜料，制造蚊香、鞭炮、烟花。

同时，人们利用砒霜的毒来为人类服务。例如，将砒霜浸拌食饵，来毒杀田鼠。用砒霜浸种、拌种，撒在地里，可防止蝼蛄、地老虎等虫害。砷的俄文意思是“毒鼠药”，在拉丁文中是一种矿物颜料名称，希腊文是“男性的”或“有权力的”意思。

20世纪初，非洲流行着一种昏睡病，这是由锥虫引起的。人得了这种病，往往昏睡死去。人们制成一种砷的有机化合物——胂，也叫“六零六”。它是治疗昏睡病和梅毒病的良药。但砷的化合物大多有毒，必须注意储存和防护。

闪着绿光的磷

磷是非金属元素中发现较早的一种元素。许多元素是首先从矿石里发现的，而磷最早却是从有机物中发现的。

中世纪时，欧洲盛行着炼金术。炼金术士千方百计寻找炼金的方法，企图制成一种“哲人石”。据说，用它可以点石成金，把普通的铅、铁等贱金属变成贵重的黄金。

1669年，德国有一个叫布兰德的商人，听说炼金术士在用人尿制造黄金，认为这是发大财的好机会。他将砂、石灰、木炭等同人尿混合，放在容器中隔火加热，在残留的物质中，发现了一种像白蜡一样的物质，在黑暗的小屋里闪闪发光。

于是，他宣布自己制得了“哲人石”，而且不让任何人进入他的实验室，对炼制方法严守秘密。

其实，布兰德发现的并不是什么“哲人石”，而是磷。磷同空气接触，在暗处能发绿光，却不发热，不引燃其他物质，是一种冷光。

布兰德发现的磷在黑暗中的绿光，给人一种神秘之感，引起了欧洲王公贵族、名流学士的兴趣，他们争相观看这种宛如仙境之火的试验。布兰德还被邀去宫廷、官邸作表演，并由此发了大财。

人体和各种生物体里都有磷的化合物，如骨头中的磷酸钙，脑子里的磷脂，体内的三磷酸腺酐等。磷在生物的新陈代谢里扮演着重要角色，有了磷元素，能量的传递、糖类的合成才能在生物体内顺利进行。

磷在自然界是比较丰富的。天然的磷灰石矿、鸟粪矿以及人畜粪、骨灰中都含有磷。磷酸盐是制造磷肥的重要原料。

在荒野或墓地的上空，时常浮动着点点蓝绿色的火光，飘忽不定，时而消失，时而显现，人们叫它“鬼火”。其实，这是生物尸体腐烂时，体内磷的化合物被土壤里的细菌分解，冒出地面，遇到空气就自燃，变成了蓝绿色的光。

磷在工业上有很多用途，是制造火柴、磷酸、农药等的重要原料。

被误解了的白金

铂是比黄金还贵重的金属元素。可是，铂在历史上曾经被人们当做废物，看成危险而低贱的东西，长时间受到冷落。

17～18世纪，满载着成吨金银珠宝的西班牙帆船，频繁地往来于西班牙和南美洲之间。

据说，西班牙人德乌略亚在1735年首先发现了铂。1748年，一支西班牙特遣船队沿着哥伦比亚的普拉梯诺德平托河前进时，科学家安东尼奥·乌洛阿也在金砂里发现了铂。这是一种银白色的颗粒，船队队员轻蔑地称它为“劣质银”。尽管这样，依然有大量的“劣质银”被装船运到西班牙，廉价出售。珠宝工匠发现，铂和黄金掺在一起很容易熔化，于是那些投机商用铂掺进黄金里，造成金首饰出售，甚至“伪”金币也造出来了。西班牙国王曾发布法令，禁止“劣质银”运到西班牙，把西班牙所有的铂都收集起来，当着证人的面全部倒进大海。有些国家为此禁止铂进口，违者以伪造金币罪判处死刑。

铂的拉丁文意思就是“银”。中国俗称“白金”，“铂”字即由“白”和“金”两字合并而来的。

过了许多年，铂由于具备许多与众不同的特质，在科学天地里一跃而登上贵重金属的最高宝座。

19世纪初，铂开始用做钢的添加剂。在耐火砖密闭的坩埚中，将钢和铂一起熔化，然后把溶液倒进铸模，并用冷水使之迅速冷却。这种钢铂合金经过刃磨和硬化，可用来切割玻璃；若用来削铁，刀口不会变钝。它叫铂钢，是当年最硬的金属，又叫“钻石钢”。

铂在地球上储量稀少，而且很分散，常常混杂在其他元素中，形成共生矿。

铂在高温下化学性质依然很稳定，因此铂常用在化学实验室里制作坩埚、钵、过滤网、管子等器皿。大量的铂用在制造化工厂的抗酸抗热设备中。铂的延展性也非常的好。

另外，眼镜、照相机镜头和彩色电视管中的高级光学玻璃，以及激光器中的晶体，几乎都是用铂坩埚制造的。

受人欢迎的铂

铂有良好的催化性能，是化学工业中奇妙的催化剂。许多化学反应原来没法进行或者进行得很缓慢，可是一经白金来“撮合”，化合反应便进行得又快又好。

氢气和氧气混合在一起，长期存放，相安无事。在通常情况下，要氢和氧完成化合反应，至少要1000万年。但是，放进一些铂粉，反应就马上得以进行。

铂的催化作用像火柴点火那样。在煤气灯或煤气灶气孔边放一段白金丝，打开煤气开关后，不一会儿白金丝自动发热变红，煤气点燃了。匈牙利发明的一种打火机，既没有普通打火机的齿轮，也没有电石，只是在气孔周边上镶有一个铂环，它就起催化剂作用。只要移动一下帽盖，就能发出火苗。这种打火机的火苗风吹不灭，如果要把火熄掉，只要将帽盖盖回到铂环上。

铂使飞机飞行得更安全。过去，喷气式飞机在寒冷的同温层中飞行，往往由于引擎“燃烧中断”而失事。后来喷气飞机喷口装置了灼热发光的白金丝，始终保持红热，成了永不熄灭的火种。

现在，铂在化工和能源工业中用途特别重要。

硝酸是人造肥料和火药的基本原料。现代工业生产硝酸，就是将氨和氧气加热到800℃后，以铂为催化剂来合成的。

铂能使我们的空气变得较为干净。现代汽车都装有废气净化器。净化器用不锈钢制成，里面是铂钯合金涂层的陶瓷体，它能促进有害气体充分燃烧，完全转化成二氧化碳和水蒸气排放。现在，全世界每年用在这方面的铂就有几万千克。

另外，制造精密仪器、精密度量衡器都要用到白金。白金制品在空气中，经过较长年代，依旧光亮夺目，不像其他金属会失去光泽、改变重量和形状。许多精密仪器的重要零件、精密分析天平的游码和砝码、国际米原器和千克原器，都是铂做的。

奇妙的钴颜料

中世纪时期，人们用一种矿石来提炼银子，每次尝试都失败了。在焙烧时，这种矿石总要释放出许多有毒的气体。

1735年，瑞典化学家勃兰特分析了萨克森的一些矿石，发现矿石中含有一种未知的金属元素，取名为“古博而得”，那是这座灰质黏土矿的山神的名字，这种元素就是钴。钴的德文意思是“地下魔鬼”。

钴化合物利用的历史比钴的发现要早得多。考古学家挖掘图坦坎门国王的坟墓时，发现了用钴着色的玻璃杯。在古代亚述和巴比伦的遗址中，也发现了这种玻璃杯。古代埃及人曾用一种含钴的蓝色釉料给陶制品上釉。

到了公元1世纪时，拜占庭、亚历山大和罗马的工匠制作的玻璃杯中，都不是钴颜料，而是加铜后变成的蓝色。钴颜料一度失传了。

钴产量很少，钴颜料价格昂贵。俄国曾经用大量钱财购买一种叫“戈卢贝茨”的钴颜料，来涂刷克里姆林宫大厅、大天使米迦勒和安眠大教堂的墙壁。

金属钴是银白色的，很坚硬。密度为8.8，比铁重。熔点为1490℃。钴的化学性质比铁稳定，在常温下，在空气和水中，不会被锈蚀，在稀酸中也很难溶解。

20世纪初，钴的应用范围仍很有限，连一些冶金学家也认为钴没有什么使用价值。就在这个时候，有家海内斯公司生产出了以高硬度为特点的新合金，名叫“斯特利特斯”，拉丁语是“星”的意思。这种合金中的钴含量超过50％。用这种钴合金加工零件，质量高。从此硬质合金的生产量不断上升，钴在社会上的用途，也在不断地增加。

钴-60“侦察兵”

在地壳中，钴的含量约为十万分之一。自然界里的钴矿是钴和砷、硫的化合物，主要有砷钴矿、辉砷钴矿、硫钴矿、钴华等。陨石里有钴和镍、铁的合金。

大自然中，不仅有稳定的钴，还有放射性钴。钴的12种同位素之一——钴-60已经得到了最广泛的应用。

钴-60的射线具有很高的穿透能力，17克放射性钴的放射功率，就相当于1千克镭的放射功率，而镭是自然界放射性最强的物质。

生产钴、锶、铯等各种元素的放射性同位素时以及在储存运输过程中，要采取严格的安全措施，以防止人们受到放射线的伤害。放射性钴-60等被装进一个特制的容器里，里面有一层铅做的衬里。这种容器特别坚固，不会摔破，还耐高温，要经受过各种严格的试验，以保证安全。大批存放钴、锶、铯和其他放射性物质的容器，都存放在地下储藏室内，有专门机构严格管理。到时候，它们被送到工厂、医院和科研机构，让原子用于和平事业。

在工业中，γ射线探伤仪应用最为广泛，而其中的γ射线源就是钴-60。这是用γ射线照相术来检查产品质量的；γ射线在射线源的各个方向上，都是均匀分布的，这样就使操作人员能够同时检查许多零件。

对一些连续运转、危险、人们无法直接测量的机件，放射性同位素是尽职尽忠的“侦察兵”。放射性钴可用来控制金属在熔炉中的温度高低，控制高炉和料斗中的装料量，还可以用来保持连续浇注设备中钢水的温度。

放射性钴可用来治疗人体里的恶性肿瘤。这种医疗枪是医生的好助手，它发射的同位素钴-60粒子，能够破坏或抑制癌细胞繁殖，却不会伤害人体。

最轻的元素

氢元素是所有元素中原子量最小的一种。它的原子量只有1，这使它成为元素周期表中的第一号元素。

常温状态的氢是气态的，无色无味，在地球外面大气中的含量微乎其微，按体积计算，大约只占二百万分之一。绝大部分的氢都是同其他元素结合在一起，以化合物的形式存在。

在整个地壳内，每100个原子中，就有17个氢原子，占原子总数的17％，仅次于氧而位居第二位。氢分布很广泛，地球是个水球，到处有水，水是氢和氧的化合物。在动植物体内，在矿物燃料中，到处都有氢、碳、氧的化合物。

如果从整个宇宙来看，氢元素的分布更为广泛。例如，太阳的大气中，平均每100个原子里，氢原子竟占了近82个。在宇宙空间中，氢原子比其他所有元素的原子总和还大100倍。可以说，氢是宇宙中最多的元素了。

氢是最轻的元素，1升氢气在0℃时只有0.08988克，而最重的元素锇，同样1升体积就有22480克重，两者竟相差25万倍。

气体分子是“赛跑”健将，而气体分子中要数氢分子跑得最快。在0℃时，氢分子每秒钟可以跑上1700米。可是，大量气体分子在运动中，由于碰撞频繁，只能曲折前进，扩散的速度就大大变慢了。

氢喜欢同大多数元素“结亲”，形成氢的化合物。氢和氮在常温下，彼此互不理睬。可是，用催化剂来“撮合”，再加上适当的温度和压力，氢和氮就会结合成氨，氨乃“氮肥之母”。氨再和硫酸作用，就成了氮肥硫酸铵了。

另外，许多液态油的色泽和气味不好，经过“氢化”后，就“脱胎换骨”，变成没有气味的美丽的该物质的另一种形态。

无用的空气

瑞典科学家舍勒利用实验测定出了“活空气”和“死空气”。“活空气”能帮助燃烧，于是把它叫做“火焰空气”；而“死空气”对火不起作用，老鼠因为它也会窒息而死，所以叫它“无用空气”。

英国化学家、物理学家卡文迪许测定了空气和水的成分。他发现，空气中的氧气被除去以后，还有不少气体剩下来。他进一步测定这种气体的性质：它的密度比空气稍小一点；把正在燃烧的物质放进里面，火焰很快熄灭。这说明这种气体不能帮助燃烧，就叫它“浊气”。

英国化学家、植物学家丹尼尔·卢瑟福，也对这个问题进行了研究，由于他的论文发表最早，所以许多书上说，卢瑟福是“浊气”的发现人。

1772年，卢瑟福进行了一连串的实验。他把老鼠关进一个密闭的容器里，里面充满着空气。老鼠吸进氧气，呼出二氧化碳。当老鼠窒息而死以后，容器内空气的体积减少了1/10。接着，他用氢氧化钾溶液放进老鼠呼吸过的空气中，空气体积又减少了1/11。当他将点着的蜡烛放进这种剩余的空气中，蜡烛还在闪动着微弱的光芒。

卢瑟福想到磷在空气中会自燃。当蜡烛熄灭以后，他又将正在燃烧的磷投进剩余空气中，磷还在燃烧，放出一股股淡淡的白烟。他终于利用燃烧磷的办法彻底地除去空气中的氧，获得了剩余气体。

卢瑟福测定了剩余气体的性质，发现它不溶于氢氧化钾，不能帮助燃烧，也不能维持动物的生命。他称它为“浊气”或“毒气”。

前面说到舍勒和卡文迪许发现了空气中另有一部分“无用空气”，它既不能帮助燃烧，也不能供动物呼吸活命。应该说，舍勒和卡文迪许也是这种剩余空气的发现人，还有卢瑟福，他们三个人对氮的发现都有贡献。

氧气会用完吗

在200多年前，绿叶光合作用的奥秘还没有揭开。那时候，有些人担心，人类每天要呼出万千吨二氧化碳，加上工厂锅炉、煤炉排出的废气，动物吐出的、土壤里微生物制造出来的二氧化碳，地球上的氧气将逐渐耗尽。几百年以后，世界末日就要来临。可是，也有人不同意这种看法，认为，空间这么广阔，遍布的空气足够供应地球上生命活动的需要。

为了证实这种说法的正确与否，科学家们做了大量的工作和研究。

1774年，英国科学家普利斯特利，当众进行了一个实验：在一个玻璃罩里燃烧蜡烛，然后将里面的“混浊”空气分成两份，分别引到两个密封的玻璃罩里，并在一个玻璃罩内放置一枝薄荷树枝。过了几天，他把两只老鼠分别放进玻璃罩里，结果是，没有薄荷枝叶的罩里的老鼠窒息死去，有薄荷枝叶的罩内的老鼠在焦急地奔跑。一天过去了，玻璃罩内“混浊”的空气变得“洁净”了；两天过去了，老鼠仍旧生活得很好；到了第七天，老鼠还活着，薄荷树枝长出了一些新枝。

普利斯特利由此认为，薄荷能澄清空气，植物能使空气更新。可是，他当时不知道动物和植物为什么能相互交换自己所需要的气体。

1779年，荷兰人胡兹在著作中指出，光是绿色植物进行光合作用的条件。

1862年，俄国科学家萨格斯进一步说明了叶绿体在阳光下才能转变为绿色，淀粉是光合作用第一可见的产物。

正是由于植物细胞里有一种特殊的绿色物质——叶绿素，才使叶子绿得可爱。荷兰科学家英格豪斯把这一重要的生理活动叫做“光合作用”。

绿色植物的叶子是座“绿色工厂”。地球上各种植物一年内能吸收大约865亿吨二氧化碳，远远超出人和动物等排吐出的二氧化碳，因此完全不必担心氧气会耗尽用完。

绿色的气体

氯在自然界的分布很广，但是氯元素的发现，却经历了一个很长期的过程。

1774年，舍勒进行锰矿石（主要成分为二氧化锰）试验的时候，把盐酸和二氧化锰的混合物在一起加热，发现有一种黄绿色的气体冒出来，它十分刺鼻，人们呼吸后感到窒息。

舍勒对这种气体的性质进行观察和研究，发现它能够溶于水，使水略带酸味。这种气体还有魔术师般的本领：把鲜艳的花朵或翠绿的叶子放进其中，美丽的色泽很快褪掉了。它还能腐蚀各种金属。舍勒叫这种气体为“脱燃素的盐酸”。

这种气体是氯气。在当时，拉瓦锡等不知道这是新发现的元素，说它是“氧化盐酸”。从此，氯被误解了30多年。19世纪初，英国化学家戴维对这种气体进行了仔细的研究，并且根据它的颜色定名为氯，希腊文的意思是“绿色的”。我国清末翻译家徐寿，最后把它译成“绿气”，后来才把两个字合成一个字——“氯”。

人们每天要跟氯打交道。饮用的自来水里，就通进了少量的氯气，进行消毒、杀菌。天然水中含有大量病菌，把氯气通入石灰水中，制成次氯酸钙（漂白粉），也可为饮水消毒。氯成了人类健康的“卫士”。漂白粉还可以用来漂白棉纱、布匹和纸张等。

氯气和氢气在一起燃烧，生成氯化氢气体。氯化氢是制造聚氯乙烯的主要原料。大家熟知的盐酸，是重要的化工原料，在纺织、食品、冶金工业中有广泛应用。

通过电解食盐水的方法，可以得到氯气、氢氧化钠和氢气。以此为基础的工业被称为氯碱工业，主要产品是氯和碱。

氯的各种化合物用途日益广泛，在塑料、无机颜料、有机染料、农药、医药等化学合成中发挥更大的作用。但是许多氯化物具有毒性，会对环境造成污染，必须严加防治。

金属世界

地球的一层固体外壳——地壳，是由岩石构成的。岩石按其成因可以分为岩浆岩（火成岩）、沉积岩、变质岩3大类。岩石是由一种或多种矿物集合而成的。它们的形状、颜色、结构，缤纷多彩、千姿百态。

在石器时代，人们用石头做成各种劳动工具和生活用具。为了取得火种，他们四处寻找燧石。进入了青铜时代和铁器时代，人们为冶炼金属，到处去寻找和采掘矿藏。在110多种元素中，大多数为金属元素。

在金属中，根据颜色、密度、自然界的蕴藏量等，又可分成一些不同的类别。

根据颜色的不同，可以分为黑色金属和有色金属。铁、锰、铬是银灰色的，不是黑色的，但人们习惯上却称它们为“黑色金属”。黑色冶金工业是指钢铁工业。除了铁、锰、铬以外，其余的金属都叫做有色金属，冶炼这些金属的工业叫做有色冶金工业。

按照密度为分界，大于5的叫做重金属，如金、银、铁、铜、锡、铅等；小于5的叫做轻金属，如铍、锂、铝、镁、钾等。大自然中，蕴藏较多的叫做普通金属，如铝、铁、钙、钠、钾、镁等；蕴藏较少或很分散的叫做稀有金属，如锗、锆、铪、铌、钽等；金、银、铂等叫做贵重金属。金属中具有放射性的叫做放射性金属，如镭、铀、钍、钚、镎等。

随着科学技术的飞跃发展，金属的用途日新月异地变化着：改善钢质量的锰，战争金属和宇宙润滑剂的钼，

最难熔的金属

谁最先发现了锰

谁最早发现了锰元素？化学界一直把这份功劳归于瑞典化学家舍勒和加恩。

但也有人认为，最早得到金属锰晶粒的是凯姆，他于1770年发表的论文中就谈到了锰，只是没完成研究。

软锰矿（又叫二氧化锰）是人类自古以来就熟悉的一种黑色矿石，早先在玻璃制造中发挥了惊人的作用。16世纪，意大利科学家比林古乔在《烟火制造术》一书中说，软锰矿可呈棕色……如果在其中加入透明的物质，就会染成美丽的紫罗兰色。玻璃工人用它给玻璃着色，陶瓷工人用它为自己的工艺品绘出紫罗兰图案。此外，软锰矿还有一种特殊的性能：当它和熔融的玻璃熔合时，能使玻璃净化，并把玻璃变成无色透明，而不是变成绿色或黄色。

中世纪时，人们叫它“玻璃肥皂”。在希腊语中，锰是“净化”的意思，也就是它有能使玻璃脱色的能力。它还有一个名字叫“黑镁”。原来，在小亚细亚有个马格内西亚镇，那里盛产两种矿藏：黑镁和白镁。黑镁就是软锰矿，白镁就是氧化镁。

瑞典化学家伯格曼在凯姆之后进行了实验，指出黑镁是一种新的金属氧化物，它不能和焙烧的石灰混合，也不能和白镁混淆在一起。可是，他没有能从中提炼出锰来。

锰是银灰色的金属，它像铁，但比铁要软些，表面还极容易生锈，变得灰蒙蒙的没有光泽。因此，锰和铁一样，被称为“黑色金属”。

纯净的锰既容易生锈，又比铁的熔点低，机械强度不如钢铁，而价钱却比钢铁贵得多，没法在实际中应用。100多年过去了，锰不为人们重视，一直默默无闻。

在锰的历史上，1882年是一个里程碑。这一年，英国的冶金学家罗伯特·哈德菲尔德研制出了一种含锰13％的锰钢，从此锰的身价大增，并且在工业建设中大显身手。

战争金属和宇宙润滑剂

几个世纪以前，人们用辉钼矿来制造石笔。直到现在，希腊还把铅笔叫做“莫利博多斯”。

希腊人很早就知道方铅矿了，人们把这种方铅矿叫“莫利博德纳”。可是，这种矿物中还夹杂着辉钼矿，由于辉钼矿同方铅矿十分相似，人们就认为这是完全一样的“莫利博德纳”。

钼是银白色的金属，又硬又重，密度10.2，熔点高达2620℃，难以熔融。从舍勒发现钼到1895年莫瓦桑制得纯态的钼，中间经过了整整一个世纪。

含有氧、氮等杂质的钼很脆，经受不住机械加工。可是，纯净的钼不仅硬度高，延展性好，而且也容易轧制和锻造。钼的化学性质很稳定，除了在硝酸、王水和热浓硫酸中会被腐蚀外，其他酸碱溶液奈何不了它。

钼大部分用来炼制合金钢。钼钢有很好的弹性、韧性和硬度，用来制造车轴、装甲板、枪炮筒。在生铁中添加少量的钼，可以使铸铁增加强度和耐磨性。

金属钼用来制造真空管里的栅极、阳极。白炽电灯常用钼来做钨丝的托架。纯度99.999％的钼丝，可用做集成电路的导线。用钼丝可以制高温热电偶，测量2000℃以下的高温。钼还可用来制造大功率的真空电阻炉。

钼的化合物有许多用处。二氧化钼在石油炼制和煤的汽化等化学工业中，是一种重要的催化剂。钼酸盐有五彩缤纷的颜色，可用于陶瓷、塑料、毛皮、纺织和制革工业。在熔化的玻璃中添加钼，可以制造出一种会变色的玻璃，白天呈蓝色，夜晚变成透明的。

人们用硫化钼和石墨来做固体润滑剂，效果都很好。用硫化钼做润滑剂，加在汽车底盘润滑油里，可使行车里程提高3倍；用在鼓风机轴承里，一年只要补加一次硫化钼。而用普通润滑油，每隔几天就得添加一次。

唯一能够在真空环境中担任这种任务的是硫化钼，人们称它为“宇宙润滑剂”。最难熔的金属

在很早以前，人们在用矿石炼锡时发现，每当矿石中含有一种褐色或黄灰色的重石时，锡产量就会急剧下降。原来，这种重石就像狼吞食羊一样的会吞食锡。因此，它就被叫做“狼嘴里的白沫”。

钨在地壳中约占十万分之一。自然界中有黑色钨锰铁矿（又叫黑钨矿）和黄灰色的钨酸钙矿（又叫白钨矿）。我国的南岭，是世界上钨矿最丰富的地带，特别是江西南部，被称为“钨乡”。

经过无数人的不断研究，终于在1850年，化学家维勒制得纯净的金属钨。

1864年，英国人马谢特第一次在钢中添加5％的钨，炼成一种能保持高硬度不变的合金钢。用这种钢来做刀具，可使金属的切削速度从原来每分钟5米，增加到每分钟7.5米。由于不断研制出含钨量不同的高速钢，使切削速度逐步提高，经过40多年，钨钢刀把金属切削速度增加到每分钟35米，使切削能力提高了6倍。

能不能实现更高的切削速度呢？看来出路还得从钨身上去找。因为钨在各类金属中，是最难以熔化、最不容易挥发的金属，称为“高熔点金属”。钨的熔点高达3380℃，沸点是5927℃。

1907年，一种以钨、铬和钴为基础的合金——“斯特利”硬质合金研制成功，为达到更高的切削速度创造了条件。

现代的超硬质合金，是由碳化钨和一些其他元素的碳化物，用烧结方法生产的。它是把难熔金属（钨、钽、钛、钼等）的碳化物的硬质颗粒，跟一种或几种铁族元素（钴、镍或铁）的粉末混合后压制成型，再经烧结制成。其中的碳化物非常硬，硬度接近金刚石。

孪生兄弟锆和铪

早在公元前300多年前亚历山大时代，古希腊人已发现一种色泽美丽的矿石，介于金黄、橘黄和粉红色之间，被认为是一种贵重的宝石。它的名字叫“红锆石”、“橘红色宝石”。锆是由阿拉伯文“扎昆”演化来的，它的意思就是“金黄”。

古时候，人们不仅将锆石当做装饰品，而且还用做“护身符”。据说，佩戴了它“能给人带来欢快，增进人的智慧”。

1789年，德国化学家克拉普罗特在分析各种锆矿石时，发现了一种新元素，给它取名为“锆”。锆的希腊文的意思是“风信子石”，这是一种锆矿的名字。

1824年，瑞典化学家柏齐利阿斯第一次成功地提炼出了游离态的锆。可是，当时要保持纯净的锆是不可能的。以致长期以来对锆的性质很不了解，它默默无闻地耽搁了几十年，没法施展自己的才能。

锆在地壳中的含量约为十万分之三，比铜、镍、铅和锌的含量更多。在技术应用中，锆也的确是一位“稀客”。

到了20世纪，科学家们从锆矿中提炼出游离的金属锆，并仔细地研究了这种金属的性能。人们发现，在大自然中，锆几乎总是同铪伴生在一起，而锆和铪的性质又很相似，很难分开，这给冶炼纯净的锆带来很大困难。

铪和锆的化学性能十分相似，仿佛是一对孪生兄弟。

在原子能反应堆中，铀充当核燃料，而锆是制造铀棒护套的理想材料。锆容易被中子穿透，还能经受住高温，是比较好的护套材料。可是，锆也有缺点，因为中子只有在最纯的锆中才能通过。要解决这个问题，就得用到铪了。铪对待中子的态度同锆对中子的态度不同，铪对中子的吸收率要比锆高500倍。在锆中加进极微量的铪，就能使中子透明度减小，让藏在原子核里的巨大的能量逐渐释放出来。

“地球之神”之子

20世纪60年代以来，建筑工程师们在建造纪念塔、纪念碑时，表面装饰材料竞相采用金属钛。这是有道理的。因为钛是一种耐久性的材料，有高度的抗腐蚀性，能够将被纪念者的丰功伟绩，长留人间。

联合国教科文组织为了纪念电子通讯国际联合会成立100周年，在日内瓦国家广场建造了一座纪念碑，高10.5米，由两个混凝土构架组成，表面也用抛光的钛板做装饰。当人们沿着一条特殊的通道经过两个构架之间时，可以听到自己的脚步声、说话声，还可以在建筑物上的两个圆盘的中心看到自己的影像在不断向后退。

钛的化合物二氧化钛、四氯化钛得到了应用。二氧化钛是雪白的粉末，用来制造“钛白”，是很好的白色颜料，没有毒性，比铅白（碳酸铅）、锌白（氧化锌）都好。二氧化钛还可用在油漆、造纸、塑料、纺织品的染色以及玻璃制品、瓷器和搪瓷的着色等方面。四氯化钛能形成浓密的白烟，在霜冻季节里，人们用它来熏蒸农作物防霜；在战时作为人造烟雾剂。

纯净的钛是银白色的金属，它密度小，强度高，耐高温，抗腐蚀性强。同钢相比，钛的强度与钢相似，而重量只有钢的一半。甚至多才的铝也被迫将一些工作让给钛，因为钛的重量是铝的1.5倍，而强度却比铝高5倍。

钛一向被当做“稀有金属”，其实，经过人们勘探，发现钛的储藏量非常丰富，在地壳中的含量仅次于铝、铁、钙、钠、钾、镁，比铜、铅、锌、锡等常用的有色金属储量的总和还多十几倍。

未来的第三金属

金属是人类制造各种工具和用品的重要材料。人类使用最广泛的金属，最早是铜，其次是钢铁，然后是铝。在21世纪，最重要的将是哪种金属？有人说是钛，这是为什么呢？

现代航空事业不断发展，飞机的飞行速度越来越快。当飞机的飞行速度超过音速2～3倍时，机翼前缘和空气摩擦产生的温度可高达400～500℃。而不锈钢在310℃时就会失去原有的性能，即使是铝镁合金制成的机翼，也抵挡不住这么高的温度。

钛有很好的耐热、耐冷性能，从-253～500℃这样宽的温度范围内，都能保持高强度。铝合金的密度小，强度大，可是到了300℃以上时，强度就会急剧下降。因此，钛合金便以优异性能在飞机制造方面逐步取代了铝。

导弹、火箭、人造卫星、宇宙飞船使用的材料要求特别高，既要轻，又要牢，适用材料的比强度（物质的强度与密度的比值）要大。钛是目前所有金属材料中比强度最大的。所以导弹、火箭的外壳，宇宙飞船的船舱、骨架，火箭的燃料、氧化剂储存箱和其他高压容器，都要用钛和钛的合金来制造。

在人类向更高速度的奋斗中，钛作出了巨大的贡献。因为远程导弹的重量每减轻1千克，射程可增加77千米；末级火箭的重量每减轻1千克，射程可增加15千米。飞机重量的减少，意味着材料的节省、速度的加快和航程的延长。

在宇宙空间建设太空站，组装设备时，钛被选作主要的结构材料。宇航员在太空完成的实验证明，钛在宇宙真空中很容易进行。

在海洋中，腐蚀是金属最可怕的敌人。由于钛有较高的电导率，所以抗腐蚀性的能力很强。因此，钛还广泛用于电气工业中。

钛合金有几百种。在不锈钢中加进钛，可防止晶间腐蚀。在铬钢中加进钛，可使组织均匀，晶粒细化。化工厂的反应罐、输液管道，用钛钢复合材料来替代不锈钢，使用寿命可大大延长。

不锈钢和铬

钢铁是现代工业的宠儿，宏伟的工业化计划需要各种钢材——不锈钢、结构钢、工具钢、滚珠轴承钢等等，它们大多含有铬。

为什么不锈钢特别耐腐蚀呢？原来，铬在潮湿的空气中很稳定。当接触到强氧化剂浓硝酸时，首先在金属表面形成一层致密的三氧化二铬薄膜，阻止进一步被氧化。合金中添加铬，也会形成这种稳定的薄膜，阻止电化学腐蚀。

在钢中加进12％以上的铬（有的含铬17％～19％，含镍8％～13％），就得到不锈钢。这种钢的含碳量要求低于允许的最小含碳量（0.1％）。因为过多的碳会形成碳化物，在钢的晶粒边界析出，从而降低铬在晶粒内部的含量，使钢难以抵抗酸和氧的作用。

不锈钢具有很好的韧性和耐腐蚀性。现在，茶杯、饭锅、蒸锅，也有用不锈钢制的。医疗器械，如手术刀、剪、注射器、针头等，大多是用不锈钢做的。人们常说的镀“克罗米”，其实就是镀铬。

在合金中，加进数量不同的铬，可以制造出各种不同用途的合金。铬钢中含有25％～30％的铬，可以经受1000℃的高温。这种钢做的零件，受热后也不起“鳞皮”。钴、钼和铬的合金，对人体无害，可用于外科的修补材料。一种以锰、铬和锑合金为主的材料，它的磁性可随温度的改变而变化，普遍应用于自动装置中。

铬的化合物三氧化二铬，颜色绚丽。在氧化铝中添加一定量的氧化铬，就可人工造出光彩夺目的红宝石来。氧化铬还用于制造拖拉机发动机摩擦零件。铬耐大气腐蚀的特性在金属王国中是出类拔萃的。

绿宝石和铍金属

早在1798年，法国化学家沃克兰就发现了铍。最初，沃克兰把它叫做“格留赛里姆”，在希腊语中是“甜”的意思，因为这种元素的盐类有点甜味。后来，发现钇的盐类也是带甜味的，就把它改名为“铍”，希腊语的意思是“绿宝石”。但是在30年后，才由沃勒和布西用金属钾还原氧化铍，制得了第一块比较纯净的铍。

铍（Be）的发现早在18世纪末，可是一直到20世纪初末，铍的生产没有什么发展。这主要是因为人们对铍没有更多了解，因此使用少。其次是铍的化学性质较活泼，不容易制得纯铍。到了20世纪20年代，工业上才用电解无水熔融铍盐的方法，来制取纯金属铍。

绿宝石的发现历史很悠久了。约在2000年前，埃及女皇克利奥佩特拉就命令奴隶们在努比亚沙漠中挖掘矿坑，取得绿宝石。骆驼商队把从地下深处开采出来的绿宝石运到红海岸，再从海路运走，于是这些宝石就落到拜占庭帝国、波斯、印度统治者的宫殿里去了。

在美洲，印第安人很早就知道开采绿宝石，送到祭坛去供奉女神。他们把宝石的翠绿色看做是永生不朽的象征。

铍在地壳中的含量约为百万分之六，最主要的铍矿石，是绿柱石。其他含铍的矿石有：浅蓝绿海水色的海蓝宝石、玫瑰色的铯绿宝石、葡萄黄绿宝石、清澈透明的硅铍石、精致的蓝柱石、透明的金绿石、变色的紫翠玉等。这些铍宝石受到世界珠宝商人的青睐。

铍在空气中缓慢地氧化后，表面会蒙上一层薄膜，失去光泽。铍的氧化物既容易溶解在酸里，也能溶解到强碱溶液里。铍的碳酸盐、硝酸盐、氢氧化铍加热分解，可以得到氧化铍。这是一种难熔的白色粉末，熔点高达2570℃。用它做原子能反应堆外壁，既能耐高温，还能像镜子一样反射放射性射线。

铍的重要作用

铍是很轻的金属，而且十分坚韧，它比结构钢的强度还高。铍的熔点比镁、铝的熔点高很多，这使铍成了现代航空工业的理想材料，飞机的方向舵、机翼箱和喷气发动机，都得用铍来制造。钢铁零件的表面经过渗铍处理以后，可以大大增加钢件的硬度、强度和耐磨性。如果全部用铍来制造飞机，它的飞行速度可以达到音速的3倍以上。

铍的氧化物——氧化铍有高耐热性，熔点为2570℃，还有很强的抗化学腐蚀性和高导热性，它常用于制造高频感应炉和冶金坩埚，还是原子反应堆释热元件外壳的主要材料。

含铍的青铜叫做铍青铜。在青铜里加进一点儿铍，会使铜的性质发生意想不到的变化。

含铍2.5％的铍青铜，被称为“超硬合金”。铍青铜被用来制造手表里的游丝、高速轴承、耐磨齿轮以及深海探测器和海底电缆。

另一种铜铍镍合金，在受到撞击的时候，不会产生火花。人们利用这种奇特的性质，制造不发火花的工具，如凿子、锤子、刀铲、钻头等，为石油工业和矿山专用，防止火灾和爆炸事故。含镍的铍青铜，不受磁的吸引，可制作防磁的零件。

合金常常有一种“职业病”——“疲劳”。这会导致金属渐渐裂开，不能承受交变负荷。在钢水中加进一点“维生素铍”，这种钢制出的弹簧，经受1400万次冲击后，也不会“疲劳”。

铍有优良的导热性、耐热性和高热容量，成了航空技术方面的理

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