书城教材教辅中学化学课程资源丛书-化学多棱镜
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第21章 身轻如燕的金属

在我们的印象里,金属总是沉甸甸的,比木柴、水、砂石,都重得多。

可是却有一种金属却十分轻巧,它就是稀有金属——锂。

别看纯锂是金属,可是它的密度却跟干燥木材差不多,等于号称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。即使把锂扔到汽油里,它也会像软木塞一样轻轻地浮起来。

锂不仅是自然界最轻的金属,而且也是在普通温度条件下呈固态的一般材料中最轻的一种。

锂还有个特点,非常软,富有延展性,可以打薄成片,可以拉伸成丝,压制加工都很方便。

锂因为很软,可以用小刀毫不费劲的把它切成一片片的小块。

锂是一种银白色的金属,能发出耀眼的白光。它的个性活泼,有很强的化学反应能力,一接触潮湿空气,外表就会黯然失色——锂跟空气中的氧、氮等气体迅速化合,生成一层淡黄色或黑色的薄膜覆盖在表面。

锂在自然界中是含量比较多的一种元素,它占地壳总原子数的万分之二。在盐层、海水、盐湖、矿泉中,含有许多可溶的锂的化合物。

一、强身健体的好材料

锂是一种特别活泼的金属,它特别爱跟各种气体交朋友,比如像氧气、氮气、氢气等,因此它经常能帮冶金师傅的忙。

经过锂可以把铸铜或铜线脱气,导电性能大大加强。向铬镍不锈钢中加入极少量的锂钙合金,就可以增加它的硬度、强度和加工性能。

很多的金属或合金经过锂处理后,它们的“体格”都变得非常强壮,不但能耐高温,而且不怕酸碱溶液的腐蚀,所以常被用来加工制造具有特殊要求的精密元件。

锂不但可用在冶金工业中,还可以用在其他部门。例如,在玻璃中加进锂和锂的化合物,可以增强玻璃的强度和韧性。有些含锂的特种玻璃,表面光滑,坚固耐用,不怕腐蚀,受热,膨胀也不太厉害,常常用到化工、电子和光学仪器上。电视机的荧光屏就是一种锂制被璃。

锂还经常应用于日常的机械工业部门。许多大大小小、各种各样的机器都要用润滑油来降低摩擦。但一般的润滑油都很“娇气”,热了会蒸发分解,冷了又会冻在一起。怎么办呢?

人们用锂的化合物制造了一些特种的润滑材料,它们的能耐很大,在-50℃的低温里不会冻结,在200℃的高温下不会变成气体。不管在烈日炎炎的赤道,还是在千里冰封的两极地区,它们都能胜任。

二、能点燃的糖

你见过燃烧着的糖块吗?

把一块糖放在燃烧着的一根火柴上,我们可以看到糖开始熔化,而糖块并不燃烧。

如果我们往糖块上撒一些香烟灰,再划着一根火柴,把糖块放在火焰上,这时糖块就会像纸一样燃烧起来!

为什么往糖块上撒一些烟灰就可以燃烧呢?

原来在烟草中,含有许多锂的化合物,当烟草烧成灰烬后,锂就剩在灰烬中。锂不但化学性质很活泼,还能当催化剂,用来加快一些化学反应,糖块能燃烧就是一个例子。

三、不吃羊的狼

狼是一种非常凶猛的肉食性野兽,经常以草食性动物为食。有时也会去偷牧人们的牛羊之类的,牧人们为了赶走它们,脑子伤透了。我们可不可以让狼不吃羊,这对牧人来说可是一件天大的喜事。

可是,怎么才能让狼不吃羊呢?

有些人会说,动物的习性是与生俱来的,是难以改掉的。那么怎样才能让狼改掉自己凶恶的本性呢?

让我们来做个实验吧。

科学家们经过研究发现:不管是人还是动物,只要吃了含有氯化锂的物品,都会在短期内造成消化不良,再吃什么都没有胃口了。科学家便经常利用氯化锂的这一特性,把这种药丸塞进羊肉里喂狼。经过几次实验后,狼就没了胃口,看见羊肉就怕了,不再吃羊了。一旦狼改了食性,可以遗传给后代。因为狼吃了什么东西,它的奶汁就会有什么味道。如果这样下去,很可能出现狼不吃羊的事情。

四、氢弹里装的是什么

氢弹的威力是十分巨大的,它里面到底装的是什么呢?

有人可能会说:“氢弹里装的是氢,也有人说里面装的是火药。”

这些回答不完全对。

说它对,是因为早期的氢弹都是用氘和氚的混合物作“炸药”,它们虽不是普通的氢,但仍属于氢的一类。

说它不对,是因为当今的氢弹里的“爆炸物”多数是氘化锂和氢化锂。

为什么氢弹里不用氘和氚呢?

原来氘和氚很难生产出来,一个工厂一年也生产不了多少,而氘化锂生产起来却比较容易,而且氘化锂爆炸时放出的能量特别巨大。

举例来说,用几十公斤氘化锂放出的能量挖沟,足可以挖通一条巴拿马运河。把氘化锂用在人造太阳上,每年消耗322公斤氘和676公斤锂,可以发电70亿度,能把整个黑夜照得如同白昼。

五、小巧玲珑的锂电池

锂元素的原子量很小,不到10只有9.4,因此,单位重量的锂携带的电荷很多,可以说得上是电极材料之王。

因此,用锂做成的电池,不但体积小,重量轻,输出功率大,工作温度范围宽,而且可以在-55℃的低温至75℃的高温环境下使用,储存期长达10年,寿命是一般电池的10倍。

日本现已研制成功可以充放电1000次的锂碳电池,它的直径只有2厘米,厚度就更小了,只有2毫米,看上去小巧玲珑。

如果用锂电池来开动电动汽车、既轻便又干净,而且充电时间只需十几分钟,行程却达几十万公里以上。随着能源日益紧缺以及汽车废气排放规定的严格执行,锂动力电池车辆将会迅速增加。

日本研制出一种比纸还薄的锂电池,长和宽各是4毫米,厚度只有千分之三十四毫米,电池的负极就是金属锂。这种电池可使用在计算器、电子表上,一次充电可工作两三百个小时,而且可以反复充电达2000次,性能依然保持不变。

现在,通信、潜艇、人造卫星、宇宙飞船等也都开始用锂电池作为电源,使产品和设备向微型化方向发展,展现了诱人的前景。

六、神通广大的多种本领

锂具有许许多多独特的功能,它是一种高能金属。

大家都知道,电视看久了,就会产生疲劳。而且电视在播出精彩的节目时,同时会产生一些X射线,它会暗暗地损害人体健康。这怎么办呢?锂可以帮助人们,它具有吸收X射线的能力,只要在显像管中加入适量的锂,大量的X射线就会被吸收,人们在看电视时就可以高枕无忧了。

用氧化锂单晶体还可以制成天文透镜,既能透过可见光,又能透过紫外线清楚地洞察茫茫宇宙的奥秘。在制灯泡的原料中加入锂辉石,制出的灯泡会更加明亮、耐用。

用氢氧化锂配的锂基润滑脂,既不怕热,也不怕冷,可以在较大的温度范围内工作,因而是一种良好的润滑剂。此外,锂还可以制成药品,医治多种疾病。

七、治疗精神病的妙药

锂的作用现在是越来越大了,现在在医疗事业中也有用武之地。

精神病是由于精神压力太大而得到的一种疾病,是一种严重的社会疾病。目前,全世界患精神病的人数达几百万。患精神病的人生活不能自理,是家庭的沉重负担。因此,人们在很早以前,就在寻找一种能治疗精神病的“灵丹妙药”。功夫不负有心人,到了20世纪40年代,这种“灵药”终于问世了。到底是谁发现的?又是怎么发现它的呢?

原来,在美国有一位著名的精神病医生,他小时候看到精神病人在发作时十分痛苦。就暗自下决心,长大后一定要找到一种能治疗精神病的药物,来缓解病人的痛苦,他当了医生后,就专门研究精神病。

为了弄清楚精神病是怎么产生的,他用小白鼠代替病人做试验,他把病人的尿液注射到小白鼠的体中,不久小白鼠也得了精神病。由于尿液中的主要成分是尿酸,于是他推想也许尿酸是导致精神病的“罪魁祸首”。为了证实这一点,他就用尿酸来代替病人的尿液进行实验。但是尿酸几乎不溶于水,很难把它移入小白鼠体内,因此他改用易溶于水的尿酸锂。可当他把尿酸锂注入小白鼠体内时,却奇怪地发现,小白鼠的精神病非但没有加重,反而大大减轻了。

这极大的引起了这位医生的积极性,他继续用锂盐进行实验,最终发现,碳酸锂是治疗精神病的最好良药。