如果我告诉你,有一种金属轻得出奇,它可以漂浮在汽油上,你听后大概是不会相信的;如果我说,有一种金属十分软,用小刀毫不费劲就可以把它切成片,你听后也许还不会相信。但是,这种金属确实是存在的,它就是金属锂。
锂是继钾和钠后发现的又一碱性金属元素。发现它的是瑞典化学家贝齐里乌斯的学生阿尔费特森。1817年,他在分析透锂长石时,最终发现一种新金属,贝齐里乌斯将这一新金属命名为lithium,元素符号定为Li。该词来自希腊文lithos(石头)。
锂是自然界最轻的金属,它的密度只有0.543,也就是说,锂比水、柴油、煤油、酒精、汽油,甚至水蒸气都要轻。如果我们用锂做一架小型飞机,只要两个人就可以把它抬走。
锂除了体重特轻和非常软之外,还富有延展性,可以打成薄片,也可以拉成丝,加工起来是很方便的。
锂不但是既轻又软、比热最大的金属,还是在通常温度下呈固体状态的一般材料中最轻的一种,通常贮藏于煤油或液体石蜡中。纯锂的比重跟干燥的木材差不多,等于一般称作轻金属的铝的密度的五分之一,几乎只有同体积水的重量的一半。即使把锂放到汽油中,它也会像软木塞一样轻轻地浮起来。
锂的外表十分漂亮,能发出极为耀眼的银白色光辉。性情活泼而好动,有很强的化学反应能力,一接触潮湿空气,马上就会黯然失色,成为又黄又黑的“丑小鸭”。如果把锂放到水里,会和水发生剧烈反应,夺取水中的氧而把氢放出来。因此,为了不发生意外,我们只好把它放在煤油或石蜡中贮存。
那么,像锂这样一种既轻又软,怕水又怕空气的金属,究竟有些什么用处呢?
现在许多家庭都有了电视机。电视机的荧光屏是把荧光物质涂在玻璃上做成的。不过这可不是一般的玻璃,它是一种加了锂的锂玻璃。加了锂制成的特种玻璃,由于不怕酸碱腐蚀,受热膨胀也不厉害,常常被用到化工、电子和光学仪器上。
在室温条件下,锂能和空气中的氮气和氧气发生强烈的化学反应。由于锂具有和氢、氧、氮、碳及氧化物、硅酸盐等物质结合的能力,冶金工业部门把锂作为“捕气剂”、“脱流剂”,可以消除金属铸件中的孔隙气泡、杂质和其他缺陷。
加了锂的陶瓷,耐腐蚀、耐磨,坚固耐用,温度剧烈变化也不会变形或破碎。把含锂的陶瓷涂料涂到钢铁或者铝、镁金属的表面上,形成一层薄而轻,光亮而耐热的涂层,可以用作喷气发动机燃烧室和火箭、导弹外壳的保护层。
大家知道,机器要用润滑剂来润滑,而加了锂化合物的特种润滑材料有很大而不寻常的功能。它在滴水成冰的寒冬不会凝固,在200℃的高温下也不会变成气体。目前这种润滑剂已被广泛地用到航空、动力、冶金部门的各种机械装置和仪器仪表中。
锂还十分喜欢和多种气体交朋友,由此而被称做“制造氢气的工厂”和“贮存氧气的仓库”。
锂和镁、铝、铍等合作组成的合金,既轻又强韧,被大量地用于导弹、火箭、飞机等的制造上。
氢弹里装的不是普通的氢,而是比普通氢几乎要重一倍的重氢或重两倍的超重氢。用锂能够生产出超重氢——氚,还能制造氢化锂、氘化锂、氚化锂。早期的氢弹都用氘和氚的混合物作“炸药”,当今的氢弹里的“爆炸物”多数是锂和氘的化合物——氘化锂。我国1967年6月l7日成功地爆炸的第一颗氢弹,其中的“炸药”就是氢化锂和氘化锂。1千克氘化锂的爆炸力相当于5万吨烈性梯恩梯炸药。据估计,l千克铀的能量若都释放出来可以使一列火车运行4万公里;l千克氘和氚的混合物却可以使一列火车从地球开到月球;而1千克锂通过热核反应放出的能量,相当于燃烧20000多吨优质煤,比1千克铀通过裂变产生的原子能高10倍。
如此说来,假如要是能用氢来作燃料的话,那该多好啊!可是氢弹里发生的爆炸过程是一种人们无法控制的热核反应。因而,受控热核反应就成为世界性的重大科研课题。不过,经过科学工作者们多年的探索和研究,目前人类对受控热核反应这个世界性科技难题,已有所突破。
氢化锂遇水发生猛烈的化学反应,产生大量的氢气。两千克氢化锂分解后,可以放出氢气566千升。氢化锂的确是名不虚传的“制造氢气的工厂”。第二次世界大战期间,美国飞行员备有轻便的氢气源——氢化锂丸作应急之用。飞机失事坠落在水面时,只要一碰到水,氢化锂就立即与水发生反应,释放出大量的氢气,使救生设备(救生艇、救生衣、讯号气球等)充气膨胀。
碱性蓄电池组的电解溶液里有氢氧化钠溶液,现在加入几克氢氧化锂溶液,蓄电池的使用寿命可以增加两倍,工作温度范围可加大到—20℃~40℃。
此外,锂还有其他许多重要用途。尤其是尖端科学技术中,用途极为广泛。像宇宙飞船、洲际导弹、火箭、喷气式飞机所用的高温固体燃料里,就都含有锂。
有锂参加制作的锂高能电池,具有重量小、贮电能力大、充电速度快、适用范围广、生产成本低等许多优点,在国防上有重要的作用。如用锂电池来开动汽车,其行车费用只有普通汽车的1/3。锂电池如果用在电车上,工作时不会产生有毒有害气体,有利减轻大气的污染。
特别是用于心脏起搏器的锂电池,可靠、轻小、寿命长。这种起搏器移入人体后可使用15年,目前,美国每年约有10万个起搏器植入人体,给患者以第二次生命。
锂,看起来并不怎么样,但用途竟如此广泛,作用竟如此大,我想你是想也没想到吧!
锂号称“稀有金属”,其实它在地壳中的含量不算“稀有”,地壳中约有0.0065%的锂,其丰度居第27位。自然界里的大多数岩石中都含有锂。已知含锂的矿物有150多种,其中主要的有锂辉石、锂云母、透锂长石等等。
除含锂的矿物外,海水里锂的含量也不少,总储量达2600多亿吨。只可惜浓度太小了,每立方米海水中仅有0.17克锂,这要是提炼出来,实在太困难了。某些矿泉水和植物机体里,含有丰富的锂。如有些红色、黄色的海藻和烟草中,往往含有较多的锂化合物,可供开发利用。
不过,大自然的发展变化有时无意中帮了我们的忙。我们知道,“沧海桑田”是地质历史时期常有的事。亿万年来海陆的变迁,使有些过去的海洋和盐湖,后来上升并干涸成为陆地,海水和湖水中的食盐、氯化镁和氯化锂也浓缩为卤水,其中氯化锂的浓度要比原来海水和湖水的浓度要高得多,这样这些湖泊便成为我们今天生产锂的重要基地了。
通常需要经过一系列复杂的生产工艺生产锂,最常见的就是熔盐电解法,每炼1吨锂一般要耗用几万度电。因而被称作“电老虎”工业。
我国的锂矿资源非常丰富,锂的探明储量目前居世界首位。主要分布在西藏、新疆、青海、江西等省区。西藏由于有丰富的湖盐资源,所以它是我国锂矿资源最为丰富的地方。总之,锂是一种极为重要的战略资源,在生产和生活中有着极广泛的用途,我国锂的生产和应用前景十分广阔。