到处都有的元素——碘
大家都很熟悉碘这种东西，我们手指头受了伤，就抹上一些碘酒，以前是用混合着牛奶的红褐色的碘滴。碘是大家都知道的药剂，可是碘究竟是什么，它在自然界里的命运如何，对于这些问题，我们所了解的是多么贫乏啊！
加碘盐的使用日益普通很难找出另外一种元素有比碘更令人捉摸不透、更充满矛盾的了。我们对于它知道得很少，对于它旅行史上最主要的环节又是那样不明白，直到现在我们还弄不清为什么用碘可以疗伤，以及地球上的碘是从哪里来的。
碘是固体，它生成具有真正金属光泽的灰色晶体。它像是金属，闪着紫色的光，但是如果我们把金属似的碘的晶体放在玻璃瓶里，那么很快就可以看出瓶的上部有紫色的蒸气：碘不经过液态，很容易升华。
这就是你们亲眼看得到的第一个矛盾，紧接着还有第二个矛盾呢。碘的蒸气是暗紫色的，可是碘本身却是金属形状的灰色晶体。而碘的盐类一般又是无色的，看着跟普通的食盐没什么两样；只有少数几种碘的盐类稍带黄色。
碘还有另外一个谜。他是特别稀有的元素：据前苏联地球化学家估计，碘在地壳里的含量仅占地壳质量的1/107～2/107，可是地球上没有一处缺少它。我们甚至还可以庄严地说：如果用最精密的方法来分析的话，那么我们周围的世界里，决没有哪一个地方最后不发现碘的。
一切东西都含碘：不论坚硬的土块和岩石，还是最纯净的透明的水晶或是冰洲石，都含有相当多的碘原子；海水里含有大量的碘，土壤和流水里含的比较多，动植物和人体里含的更多。我们从空气里吸取碘，空气有饱和着碘的蒸气的；人们又通过饮食把碘摄进身体里。生物没有碘就不能生存。于是问题也就很清楚了：为什么到处都有碘，这么大量的碘是从何处来的，它最初的来源是什么，这种稀有的元素是从地下多深的地方跑出来和我们接触的呢？
可惜的是连最精密的分析和观察都没有发现它的神秘的来源，因为不论在火成岩的深处，还是在流动着的熔化的岩浆里，我们都没有见到过一种碘的矿物。地球化学家这样讲述地球上碘的来源：还在地质史前的时代，当地球刚包上一层坚硬外壳的时候，各种挥发性物质的蒸气形成浓密的云层，包围着当时炽热的地球。这时候碘就和氯一同从地下深处熔化的岩浆里分离出来，而从热的水蒸气凝结下来的水流就把这些碘和氯抓了过去，最初的海洋就是这样从地球的大气里得到碘并把它储存起来的。
碘的来源究竟是不是这样，现在我们还不敢确定，而且连碘在地球表面上的分布情况还完全是一个谜。碘在北极地区和高山上比较少，在低洼的地方和靠近海岸的岩石里比较多，在沙漠地方还要多些，如果在南非洲的大沙漠和南美洲的亚他喀马沙漠所产的各种盐里，我们就能发现含碘的真正矿物。
碘还能溶解在空气里：根据精密的测试，知道碘在空气里的分布是有严格的规律的：它的含量是随着高度而变的。碘在莫斯科、嘉桑的高度上，比在帕米尔和阿尔泰4000米以上的高山上不知要多出好多倍。
同时，我们不仅知道地球上有碘，在那从浩瀚的宇宙空间落到地球上来的陨石里也发现了它。科学家早就运用新的方法来研究太阳和星体的大气里的碘，可是目前还没有成功。
海水里碘的含量很高：每1升海水含碘2毫克，这已经是相当可观的了。海水在靠岸的地方，在三角港里，在靠海的湖泊里渐渐浓缩起来，于是就在那里沉积下盐，铺在平坦的岸上像一块白色的毯子。黑海沿岸克里木地方和在中亚细亚的许多湖泊里，都有这样堆积起来的盐，都已经经过前苏联科学家详细的研究。然而那些盐里没有碘，碘不知道跑到哪里去了。不错，是有那么一部分碘还留在湖底里，留在淤泥里，可是大部分都已经挥发跑到空气里去，只有一小部分保留在残余的盐水里面。只要是聚集着钾盐和溴盐的地方，几乎是找不到碘盐的。
但是有时候在盐湖和海的沿岸生长着许多植物，密密麻麻地长满了各种水藻，这些藻类覆盖在沿岸的石头上。由于某些还不甚清楚的生物化学的作用，这些水藻体里却聚集着碘：每一吨水藻里含的这种奇异的元素碘有几千克。在有一些海绵体里，碘的含量更多，达到8%～10%。
在地质史上这个元素的命运既然是那么多种多样，所以要替这个自然界里永远行踪飘泊的原子画出一幅完整而连续的生活图和流浪图，确实非易事。
而碘一旦掌握在人的手里，又产生了一个新的谜：我们用碘治伤、止血、杀菌、防止伤口感染，可是碘却又有剧毒，碘的蒸气刺激粘膜。过多的碘滴或碘的晶体，都会把人毒死。然而最有趣的是，如果缺少碘，对于人的健康更加有害。人体，也可能有许多动物，都一定要含有一定量的碘。我们知道，在缺乏碘的某些地方，人们会生一种特别的病，叫做甲状腺肿。高山地区的居民常患这种病。我们又知道，高加索中部和帕米尔一带高山的有些村落，这种病也流行得很普遍。这种病在阿尔卑斯山地也很流行。
近来美国科学家知道美国有些地区也在流行着甲状腺肿。如果画一张甲状腺肿流行地区的分布图，再画一张水里面含碘的百分率图，那么这两张图是彼此相符合。
人体对碘非常敏感，空气里和水里一旦缺少碘，马上就会影响到人的健康。甲状腺肿的治法是食用碘盐。
碘参与工业的活动也很有趣。碘在工业上的用途已经很普遍，越来越多了。一方面，发现了碘和有机物的化合物，这种化合物可以形成不让X射线透过的盔甲，把这种化合物注射到人体组织里，就能把组织内部非常清晰地照下像来。
我们知道，近年来还把碘用在另外一些方面。赛璐珞里加了碘，就会有特别的价值，这里所用的是一种特殊的碘盐，是针状的细小晶体。赛璐珞里掺进了这种晶体，就会阻挡光波从各方面透过。这样就生成所谓偏振光。前苏联造了一些特别的、非常贵重的偏振光显微镜，而现在由于出现了这种新的起偏振片，已经造出了质量上乘的放大镜，完全可以代替显微镜用。这种放大镜在野外勘察的时候很有用。把两三片起偏振片配好来看东西，能把各种东西的颜色看得非常清楚；我曾经这样来看过太阳光照着的装饰用的壁毯或者电影的银幕，把两片起偏振片一转动，真是漂亮极了，太阳光谱的全部颜色都很快地在变化。如果把起偏振片装在汽车的玻璃窗上，你在夜里照明的大街上行驶，就不会被对面开来的汽车灯光迷住眼睛，因为隔着起偏振片看不出光彩夺目的灯光，而只看见一辆汽车的前面有两个闪光的小点罢了。
飞机飞在漆黑的城市上空，用降落伞投下含镁的照明弹，靠着照明弹的光，就能从飞机上用起偏振片来看清楚地面上的所有景物。
你们看，这个元素的用途是多么形式多样，而且多么广泛，关于它的命运、旅行路线，又有多么令人困惑不解问题和矛盾。还需要深入研究，才能弄清楚它的全部本质，才能了解这个在我们周围世界里随处可见、无孔不入的元素的本性。
20世纪的金属——铝
铝是最有趣的化学元素之一。说他有趣，不只是因为它在短短几十年里面，在我们的日常生活中、技术上、国民经济的一些最重要部门里起了非常巨大的作用；不只是因为这种轻金属跟镁在一起可以用来制造强大的飞机，而是因为它的特性，特别是它在地球化学上所起的作用。铝这种金属，尽管文明的人类直到不久以前才初识它，然而它却是最重要而又分布最广的化学元素之一。
我们大家都很清楚，在各个期里由于岩块的风化和破坏而生成的粘土和沙的下面，有一层包着整个地球的岩石地层，也就是通常所说的地壳。
这层岩石很厚，它的厚度不会小于几百公里，而根据最近的推算，可能还比这个要厚得多。从这一层再深入下去，就逐渐转到另一个地层，那就是含铁和其他金属的矿层，再下去，到最后就是地球中心，那儿显然是一个铁核。
包着地球外表的岩石在地面上生成巨大的隆起部分，就是大陆或洲。在这些凸出的大陆上又隆起更凸出的褶皱，就是长条的山脉。
广西平果铝基地组成大陆和山脉的基础的这层地壳，是由铝硅酸盐和硅酸盐构成的。不言而喻，就能知道铝硅酸盐的成分是硅、铝和氧。这就是为什么这层地壳常叫做“硅铝层”的原因。
硅铝层的主要成分是花岗岩，拿其所占质量百分比来说，含氧大约50%、硅25%、铝10%。可见，铝在地球上的分布量，在所有化学元素里占第3位，在全部金属元素里占首位。铝在地球上含量比铁还多。
铝、硅和氧是构成地壳的最主要的元素，这3种元素在这层岩石里生成了多种多样的矿物。这些矿物里的原子都排列得很有规则：1个四面体，要不1个硅原子在中央，要不1个铝原子在中央，4个氧原子老老实实地分布在4个角上。
可见，除了硅氧四面体以外还有铝氧四面体。而且铝在这些四面体里起着双重的作用：或者像其他金属似的，分布在各个硅氧四面体的当中来把这些四面体连结起来；或者在有几个四面体里就有着硅的位置。
以下就是硅和铝的四面体互相搭配的图形，搭配的结果生成了含在地壳里的多种多样的重要矿物，这些矿物总称铝硅酸盐。初看，铝、硅和氧的原子搭配成的这个复杂的图形像是精美的花边，或者毯子的花纹。要用X射线才能确定出来这些图形，X射线仿佛给矿物的内部结构照了像。
请回想一下，我们小的时候觉得石头多么枯燥无味，可是现在我们钻进石头的内部去看看它的结构，这幅图画又是多么复杂。
一些铝硅酸盐分布得非常广。这只要说一下长石这类矿物就够了，地壳里有五成以上就是长石。花岗岩、片麻岩和另一些岩石里都有长石，这些岩石像石头造的盔甲似的披在整个地球的外面，还在地面上凸起成高大的山脉。
由于长石在千百万年里不断地进行风化，结果地面上形成了大量的粘土，粘土含铝15%～20%。地面上随处可见粘土，而铝又是在粘土里发现的。因此，有过一个时期甚至把铝叫做“粘土素”。确实，用这个名称来称呼铝很不习惯，所以后来把这个名称稍稍改变——把氧化铝叫做矾土。
粘土的成分十分复杂，从它里面提炼出铝来相当困难，幸亏自然界里含铝的物质不止粘土一种。矾土里就有大量的铝，矾土是铝和氧生成的天然化合物。这种化合物在自然界里有多种多样的形态。
自然界里有一种无水的氧化铝（Al2O3），这种矿物叫做刚玉，它异常坚硬，而且还非常漂亮。各种矾土的透明度各不相同，这是因为它们除了含铝和氧以外还夹杂极微量的染色物质——铬、铁、钛，这类有色的矾土都是上等漂亮的宝石。同样是矾土，里面掺上了微不足道的一点杂质，就可以使矾土的颜色变得多么丰富多彩啊！这些就是闪着鲜艳色彩的红宝石和蓝宝石，人们自古以来就喜爱着这两种宝石。关于这些宝石还产生了多少故事啊！古代人已经学会使用不太纯净的、不透明的、褐色的、灰色的、浅蓝色的和浅红色的刚玉晶体，刚玉的硬度只比金刚石稍低。
利用刚玉能够加工各种坚硬的材料，包括制造刀具、武器、机床和机器用的各种钢。
刚玉的小晶体里混入了磁铁矿和别的矿物，就形成大家都很熟悉的“金刚砂”；朋友们，我想你们都不止一次地用金刚砂去磨过铅笔刀吧！
当然，从刚玉里提取金属铝也很方便，只是刚玉本身的价值太高，在自然界里的产量又很少。
从远古时代起，早在人类刚开始有文化的那个时候，从石器时代一直到今天，人们始终在广泛地使用着花岗石、玄武石、斑岩、粘土以及由铝硅酸盐生成的别种岩石，利用它们来建造整座城市，建筑房子，加工艺术品和器皿，烧制陶瓷器。
但是几千年来，人从未想到过铝这种金属的一些宝贵而奇异的性质，从来没有想到过躲在这些石头里的这种金属。
在自然界里铝从未生成金属状态，它一直是和别种元素生成很多的化合物，这些化合物在性质上和外表上跟金属铝完全不同。
人们进行了顽强的努力，才得到了这种奇异的金属，才使这种金属有了生气。
最开始是在125年前左右，有人提炼出来了少量的有银色光泽的金属铝。当时谁也没有想到，它在人类生活上会起如此重大的作用，况且它的制备又非常困难。直到19世纪初，科学家用电解法制铝成功，他们在高温下电解熔化的铝的化合物，铝就在阴极上析出来，被埋在一层渣滓下面。这样提炼出来的铝是纯净的银色金属，所以当时称它为“粘土里提出来的银”。
后来工厂也用这个方法制铝，于是铝的用途就飞快地扩展起来。铝的颜色跟银的差不多，但是铝的性质实在奇怪得很。
现在已经不是从粘土里来提取纯净的氧化铝。自然界对我们提供了一种复合的铝矿石，是含水的氧化铝（矾土的水化物），生成一水硬铝石或三水铝石。这两种矿物通常跟铁的氧化物和二氧化硅混在一起，并且生成粘土状的或石头似的矿层——铝土矿，这种矿主要含在滨海沉积物里。
铝土矿含有大量的氧化铝（50%～70%），是工业上制铝用的主要原料。前苏联化学家研究并且掌握了一种新的方法来把希宾山所产的矿物——霞石（Na2Al2Si2O8）转化成氧化铝。蓝晶石页岩含有50%～60%的氧化铝，白榴石和钠明矾石也含有氧化铝，目前科学家正在试验从这些矿物里提炼出氧化铝来。可是到目前为止，除了霞石以外，这些矿物还没有一种能代替铝土矿的。
金属铝的提炼要经过两步独立的步骤。第一步是先把铝土矿进行十分复杂的处理，从里面提炼出纯净的无水氧化铝——矾土。第二步是把氧化铝置在特制的电解槽里拿来电解，这种电解槽里放着石墨板。
把矾土粉末和冰晶石粉末混合好以后就放在电解槽里。一通入很强的电流，槽里就产生高温（大约1000摄氏度），冰晶石很快熔化，矾土也就熔融在冰晶石里面。接着，矾土受到电流的作用就电解成铝和氧。通过的时候，槽的底部就是负极，熔化的铝就在阴极上面聚集起来。槽底有一个特制的能够开关的出口，能够让铝流出去流到模型里去，液态的铝在模型里就冷凝成银色光泽的铝块。
在100年前要制取这种白色的轻金属是一件不简单事情，因此那时候1磅铝值40个金卢布。如今由于利用巨大的水力来发电，铝也就可以大量地制取了。
铝的一些性质众所周知。它是一种非常轻的金属，质量只有铁的1/3.铝的延展性极大，而且相当坚韧：可以抽成丝，也可以压成极薄的片。铝的化学性质也很奇特。一方面，它好像不怕氧化，这一点我们看了锅、罐等等铝制的器皿就能知道；但是另一方面，铝跟氧的亲和力又非常大。这种好像自相矛盾的性质，俄罗斯伟大的化学家门捷列夫早就指出过。问题是在于，银色光泽的铝刚一提炼出来，很快在空气里蒙上一层没有光泽的氧化铝的薄膜，这层薄膜可以防止铝继续受到氧化。并非每一种金属都有这种自卫能力的。例如谁都知道，铁的氧化物——铁锈，就丝毫不能防止铁受到进一步的氧化：因为这层氧化物太松脆，很容易让空气和水钻过去。反过来，包着铝的这层氧化物薄膜却十分致密有弹性，是铝的可靠的保护层。
铝一受热就跟氧气剧烈化合而变成氧化铝，同时放出大量的热。铝燃烧时放热的这个性质，在技术上可用来从其他金属的氧化物里提炼那种金属，办法就是把金属铝的粉末和那种金属氧化物混在一起。这种方法称为铝热法，金属铝在这种作用过程当中从别种金属的氧化物里夺取氧而使这些金属还原出来。
如果你把氧化铁的粉末跟铝粉混在一起，再用镁条来点燃这种混合物，你就会亲眼看见氧化铁和铝发生剧烈反应，放出大量的热，这时候的温度会高达3000摄氏度。在这样的高温下，被铝还原出来的铁为液态，而生成的氧化铝就像渣滓似的漂在铁的表面上。人们就利用铝的这种活泼的特性来制取某些难熔的而在技术上很有价值的金属。
钛、钒、铬、锰和另一些金属就是用这种办法来提炼的。由于在使用铝热法的过程当中温度升得很高，因此氧化铁和铝的混合物（所谓铝热剂）就能够用来焊接钢铁。你们大概都见过怎样焊接电车的铁轨吧，铝热剂一燃烧，液态的铁就流到两段铁轨接头的地方，而把它们焊接在一起。
像铝这样在很短的时期里面就很快地飞黄腾达起来的元素，实在少见！
铝很快地走进了汽车工业、机器制造业和其他的工业部门，在许多地方代替了钢铁。军舰制造业正因为用铝而发生了一个很大的革命，譬如用铝就可以建造“袖珍战舰”（这种战舰只有轻巡洋舰那样大，但是有大型战舰的威力）。
人已经学会了从天然产的矿物里大规模地提炼这种“银”的方法。“粘土里提出来的银”使人能够彻底征服天空。
制造坚固的飞艇、机身、机翼或者全金属飞机，铝或者含铝的轻合金是首选材料。
铝在这门新的工业里得到了非常广泛的应用，我们眼看着这门工业在迅速地发展起来。
我们看看天空里的飞机就会想起来，不计发动机，飞机的材料中有69%是铝和铝的合金，即使飞机的发动机里，铝和镁这两种极轻的金属也占到25%。
铝在重工业上的需求量非常大，有些火车车皮差不多完全用铝来制造，铝在机器制造业尤其是航空工业上用得非常多，为了制造铝丝和电气工业上的零件，每年也要使用几十万吨的铝。
但是所有这些还不能全部说明这种金属的用途。
铝的用途我们还能够说出几种：探照灯上的反射镜，炮弹和机关枪子弹带上主要的零件，照明弹、燃烧弹里所用的铝粉和氧化铁的混合物。我们还可以联想人造结晶矾土（电刚玉、刚铝石）的重大意义，现代这种物质就是用前面说过的那种铝土矿来制造的，它们用做研磨料，主要是用在金属加工上。
纯净的氧化铝掺上一点染色物质以后让它结晶，我们就得到非常漂亮的红宝石和蓝宝石，这种人造的宝石不论在硬度上和美观上都不比天然产的逊色。这种宝石不怕磨损，所以它们的主要用途是在精密仪器里用做支承关键部分的“钻”，例如用在钟表、天平、电表、电流计等等仪器里面。
我们把很细的铝粉涂在铁的表面上，就能得到一种特殊的不会生锈的铝铁片。细的铝粉还可以用来制造精美的石印油墨。在不久以前，木板画这种民间艺术的作家还很重视铝粉，木板面上擦了油，随后用柔软的蛹似的东西把铝粉撒在板面上。这样，板面上就形成了华丽的、有银色光泽的底子，最后艺术家可以在这个底子上画出千奇百怪的复杂花纹来。
为什么我们说铝是20世纪的金属呢？
因为铝有优良的性质，它的用途在逐年增大，它的储藏量又是巨大的，所以我们有充分的理由相信，现在人类使用铝的情形正像过去人类使用铁的情形一样。
再过几百年以后，也许后人将称我们这个时代做铝器时代了！
未来的金属——铍
历史学家说，罗马皇帝尼禄喜欢隔着一大块翠青色的祖母绿晶体观看角斗士们在圆场里决斗。
尼禄下令放火焚烧罗马，火起的时候，他隔着祖母绿看着腾空的焰火，看见火焰的红色跟祖母绿的绿色交织成一片，像许多凶恶的黑舌头，竟觉得十分高兴。
古希腊和古罗马的艺术家还不知道有金刚石的时候，假如他们想在石头上雕刻一个人像来做永久纪念，并表示自己对这个人的崇敬，他们就为了这个从非洲的努比亚沙漠运来纯净的祖母绿。
印度人始终对于金黄色的金绿宝石跟祖母绿一样看重，这种金绿宝石产在印度洋斯里兰卡的沙漠里，他们也同样看重浅黄绿色的、蛇色的绿柱石，以及浅蓝绿色的、海水的颜色那样的海蓝宝石。后来发现了一种非常稀有的矿物，叫做蓝柱石，珠宝商叫它做娇柔的“蓝水”，还发现了火红色的硅铍石，这种宝石在阳光下很快就会褪色。
所有这些宝石由于它们的色彩绚丽、光辉夺目、色调纯净，所以很早就引起了人们的注意，好多化学家想弄清楚它们的化学成分，但是谁也没有取得什么新的发现，反而错认为这些宝石都是普通矾土的化合物。
2000年前，埃及女皇克利奥佩特拉就命令奴隶在干旱的努比亚沙漠举步维艰的地道里，在这些有名的矿坑里挖掘绿柱石和祖母绿。
骆驼商队把从地下深处挖出来的绿石头运到红海岸，再从海路运走，于是这些宝石就走进印度王公、伊朗皇帝还有土耳其帝国统治者的宫殿里去了。
发现美洲以后，欧洲人发觉南美洲产的暗绿色的祖母绿颗粒大，色调美丽，在16世纪便运到了欧洲。
秘鲁和哥伦比亚大量出产绿柱石，印第安人把这些宝石挖出来运到祭坛去敬奉女神，他们用一颗像鸵鸟蛋那样大的绿柱石晶体来代表女神的圣像，然而，西班牙人跟印第安人进行了残酷的斗争以后，就把所有这些财宝都抢去了。
西班牙人又打劫了哥伦比亚当地居民的寺院。但是当地的宝石矿床是在哥伦比亚难以到达的山地里面，因此外来的侵略者在一个很长的时期里始终没有找到，此后又经过了一段长期的斗争，西班牙人才找到宝石的矿坑，最终这些矿坑抢到手里。
到18世纪末年，所有这些矿坑里的宝石都开采完了。
就在18世纪，干燥的巴西沙地开始开采颜色动人的海蓝宝石。顾名思义，这种宝石具有“海水的颜色”的，它果然名不虚传，因为它的颜色千变万化，正像前苏联南部海水的颜色那样雄伟壮丽、千姿百态；谁要是在黑海沿岸住过或者看见过画家阿依瓦佐夫斯基的著名的油画，他就会十分了解这种景象。
1831年，乌拉尔的一个农夫马克辛·科热夫尼科夫有一天在树林里捡柴火，他掘起了一棵树的树根，结果在树根下面的地里发现了俄国的第一颗祖母绿。
世界上各处祖母绿的矿坑都挖掘了100多年。浅色的绿柱石都整车地从矿坑运出去，但是只有鲜蓝色的才拿来修凿，剩下的都扔掉不要。
……这就是这种绿色宝石以前的历史，人们在公元前几百年已经提到过它。
这就是一种未来的金属的历史的开始，这种金属叫做铍。
在1798年以前，谁也不会想到这些美丽鲜艳的宝石里含有一种未知的有价值的金属。
在法国革命历“六年雨月二十六日”（就是1798年2月15日），法国科学院举行了隆重的会议，法国化学家沃开伦发布了惊人的消息，他说，一向被认为是矾土的许多矿物，实际上里面含有一种在此之前没有发现的新元素，他给这种元素起名叫“这个名字的希腊文原意是”甜味，因为他尝过，这种元素的盐类是甜的。
这个消息很快就传到了别的化学家的耳朵里，他们进行了许多次的分析，最后证实了沃开伦的话，但是这种新的金属在矿物里的含量不高，通常一种矿物里只含有4%～5%。化学家又详细地研究了铍在地壳里的分布量，这才清楚它是一种非常稀有的金属。它在地壳里的含量不超过0.0004%，但是还比铅或钴多1倍，如果和它的伙伴——经常混合在一起的金属铝来比，它只是铝的1/20000.
可是我们的化学家和冶金学家已经清楚了这种金属；最近15年来，我们的面前呈现了一幅崭新的景象，现在我们把铍叫做未来的最伟大的金属，这决不是没有依据的。
实际上，这种银白色金属的密度比轻得见鬼的铝还小一半。铍的密度只等于水的1.85倍，而我们知道，铁的密度是水的8倍，铂的密度是水的21倍啊！
铍、铜、镁可以制成很好的合金，而且也比较轻。
固然，铍的广泛用途还不清楚，有些国家还把铍的用途当做军事机密，可是现在我们已经知道得很清楚，铍的合金在各国飞机制造业上的用途已经越来越大，在制造高质量的汽车发动机的火花塞的时候，要在瓷里掺进去一点绿柱石的粉末，金属铍的薄片很容易透过X射线，而铍的合金特别轻，非常坚固。还有，含铍的青铜制成的发条是特别耐用的。
实际上，铍是最奇异的元素之一，它在理论上和实际上的意义都是十分巨大的。
苏联有必要而且一定要向掌握这种金属的道路上前进。
我们已经懂得寻找铍的途径，我们知道，铍含在花岗岩块里面，汇聚在熔化的花岗岩所含的最后一部分气态物质里面，跟别的挥发性气体和稀有金属一起聚集在地下深处最后冷固的那部分花岗岩里面。
这部分花岗岩即是我们所说的伟晶花岗岩，铍在这里的矿脉里生成了非常漂亮的、闪闪发光的宝石。
我们发现铍还和其他的矿石聚在一起，我们已经知道到哪里去探寻铍，因为我们已经清楚了这种轻金属的动态，已经认清了它的所有特征和性质。
铍矿的勘探工作正在开展，勘探的规模逐年增大。
铍在地壳里移动的路线还提示了我们它在工业上的用途。技术家正在探究从矿石里提炼出铍来的方法，冶金学家正在研究如何用铍来制造超轻合金，以便把这种合金用在飞机制造业上。
要想征服天空，要想使飞机和飞艇顺利飞行，就非有轻金属不可，所以我们今天就能预言，将来铍一定会来协助铝和镁这两种现代航空业上所用的金属。
一到那个时候，我们的飞机就能够达到飞行好几千公里每小时的速度了。
为争取铍的这个前途而奋斗！
汽车的基础——钒
有些地球化学家认为，假如没有钒，也就不会有石油，地球化学家认为钒对于石油的生成起了特殊的作用。
这种奇特的金属在很长时期里没有人知道，为了制取它还争吵过好几十年。
大家在长时期里始终怀疑，很多人想证明这种金属的独立存在，可是都未成功，这个问题直到落在年青的瑞典化学家萧夫斯特列姆的手里才得到解决。当时瑞典各地正在建造鼓风炉。当时遇到一种奇怪的情况，有些矿山的矿石炼出的铁很脆，而另一些矿山的矿石却炼出质地优良而柔韧的铁。这位年青的化学家研究分析了这些矿石的化学成分，很快就从瑞典塔贝尔山的磁铁矿里提炼出一种特别的黑色粉末。
他在柏采利乌斯的指导下继续研究，证实了那种矿石里含有新元素，即是戴尔·利奥所说的那种元素——含在墨西哥产的褐色铅矿石里的那种金属。
萧夫斯特列姆成功以后，味勒怎么办呢？他在给这个年青的瑞典化学家的信里写道：“我真是粗心大意，眼睁睁地看着褐色铅矿石里的新元素，却让它跑了。柏齐利阿斯说得不错，他看我那样懦弱，没能勇敢地敲开女神凡娜吉斯的大门，他哪能不嘲笑和挖苦我两句呢。”
现在这个奇特的钒成了工业上最重要的金属之一。可是它在真正给人们掌握之前已经存在了多少年啊！要知道，开始每千克钒值5万金卢布，而现在只值10卢布。1907年总共才提炼出3吨，因为谁也不会用它，可是如今世界上有多少国家在拼命抢夺钒矿！钒的性质多么奇异，各国多么需要它啊！1910年开采出的钒就已经有150吨，那时候南美洲又发现了钒矿，1926年开采的钒高达2000吨，如今每年的开采量在5000吨以上。
钒是制造汽车、铁甲、能打穿40厘米厚的优质钢板的穿甲炮弹等极重要的金属；钒是制造飞机部件的金属，某些精巧的化学工业、硫酸、多种鲜艳的染料，都要用到这种金属。
钒的主要的优点是什么呢？它掺在钢里，能增加钢的弹性，减少钢的脆性，使钢受到碰击和振动不至于断裂。汽车和发动机不正需要这样性质的轴吗？因为轴总是在不断地振动。
而钒的盐类也有很多的优点，在颜色方面有绿的、红的、黑的、黄的，有像青铜似的金黄色的，有像墨水似的黑色的。能够用它的盐类制造色彩鲜艳的整套颜料，这种颜料可以用来给瓷器上色，可以用在照相纸上，也能够用来制造特别的墨水。钒盐也能用来治病……
我们不想把这种金属的出色的用途全部罗列出来，可是有一点应该提一提。钒是制造硫酸的助手，而硫酸是全部化学工业的中枢。制造硫酸的时候，钒非常“狡猾”：它只促进化学反应，正像化学家所说的起催化作用，它本身还是那个模样，不参加反应。可是，有些物质会使钒中毒，干扰它的催化作用，但是这也有补救的办法。另外，金属钒以及钒的一些盐类，在制造某些极复杂的有机化合物的时候非有它们存在不可，它们在这里起的作用很诡秘。
钒既然是那样奇妙的金属，为什么我们关于它的情况知道得那样少呢？为什么我们当中有许多人竟从来没有听说过它呢？它在全世界上每年的总共开采量的确是少得很，大约是5000吨。要知道，这个数目是铁的年产量的1/20000，只是金的年产量的5倍。
显然，要发现它的矿床和开采它不是那么容易，要解答这个问题，我们就得请教地质学家和地球化学家。下面就是他们讲的这个奇异的金属在地壳里的动态。
地球上的钒不算稀少。据苏联的地球化学家估算，在能够开采得到的那部分地壳里平均含钒0.02%，这个数目决不算少，而铅在地壳里的含量不过是它的1/15，而银还只有这个数目的1/2000.因此实际上，地壳里所有的钒等于锌和镍，但锌和镍的开采量每年有几十万吨吗？
不但在地球上，在我们能够开采得到的地壳里有钒，在铁集中的地方，也许也含有相当大量的钒。这一点是落到地球表面的陨石告诉我们的。钒在含铁的陨石里的含量，差不多是在地壳里的2～3倍。天文学家在太阳光谱里也看到有鲜明光辉的钒原子的光谱线，可地球化学家却正为了这件事情伤透脑筋。到处都有许多钒，宇宙里没有一处不分布着这种金属，可是钒聚集在一起的地方却很少，可以把钒轻而易举地开出来用到工业上去的地方就更少。实际上，几乎所有铁矿里都有钒，凡是含钒达到百分之零点几的地方，就可着手开采它。如果能从几千吨铁里提取到这个贵重的金属，已经很不错了。
如果化学家发现某种矿石含1%的钒，报纸就要登出来说，找到了储藏量丰富的钒矿。很清楚，有一种道不明的内在的化学力量在不断地分散着钒的原子。科学的任务就是要弄清楚究竟是哪种力量能把这种分散的钒原子聚集在一起，怎样才能打消它们旅行、分散和迁移的性质。这样的力量在自然界里确实是存在的，因此现在我们研究钒的矿床，就该读一读下面几段文字，讲到能够把钒原子聚集在一起的一些作用。
首先，钒是沙漠的金属。它很怕水，水很容易溶解它，把它的原子沿着地面冲散开；它还怕中纬度和北纬度地带的酸性土壤。只有南纬度地带才适合它存在，那里的空气里有许多氧气，并且有硫化物的矿脉在崩坏着。在南非的炽热的沙底下，在它的故乡——太阳脚下的墨西哥，在龙舌兰和仙人掌丛里，它形成黄褐色像铁帽子似的东西，形成褐色的小丘，像士兵的钢盔盖在硫矿的露头上。
我们发现古代科罗拉多沙漠里也有钒的化合物，在乌拉尔地区二叠纪的沙漠里也发现过它，这个沙漠的东部圈在高耸的乌拉里达山脉里。只要是太阳晒得灼热的地方，都能生成钒的盐类，就能把分散的钒原子聚集起来形成有工业意义的矿床。尽管如此，钒的储藏量还是非常少，它的原子想方设法想从人的手里溜出去，然而有一个更大的力量，能够抓住钒而不让它失散，那就是活物质的细胞，那就是有机体，此种有机体的血球不是由铁构成，而是由钒和铜构成的。
有些海生动物的身体里有钒聚集，特别是海胆类、海鞘类和海参类，它们成群地浮在海湾里和海岸边，占据几千平方米的面积。很难说，它们是从海水里搜集来的钒原子，因为海水本身从来没有发现过钒。显然，这些动物有某种特殊的化学性质，能够从食物的碎屑、淤泥和海藻的残骸等等里面提出钒来。没有一种化学试剂的作用可以像生物体那样灵敏和复杂，生物能够把几百万分之一克的钒逐渐地积累在躯体里，等它们死了以后就留下来丰富遗产，使得人们可以从那里得到金属钒来供工业上应用。
金属之王——金
我们翻开人类在曲折的发展道路上使用黄金的历史，就会找出许多值得注意的、有教育意义的问题。从人类文明的摇篮时期开始一直到帝国主义战争为止，许多次战争，占领整个大陆，各民族之间的无休止的争斗，犯罪和流血，——这一切都和金有连带关系。
在斯堪的纳维亚古事记的传说里，金子起着重大的作用。雾童族的斗争就是为让世界从金子的魔力和统治里解放出来的斗争。用莱茵河的沉金打的戒指，象征着万恶的开端。西格弗里德为了让世界摆脱金子的统治，为了打倒天国诸神，不惜牺牲了自己的生命。
古希腊的叙事诗里有一个传说，讲述亚哥船上的勇士到科尔希达去找金羊毛的故事。他们来到黑海附近（现在的格鲁吉亚）采集羊毛，这里的羊皮上盖着一层金沙，他们从龙的手里把羊皮夺过来。
在古希腊的神话和古埃及的文献里，可以找到地中海上为争夺黄金而挑起战争的记载。所罗门王建造著名的耶路撒冷寺院的时候，为了获得大量黄金，曾经好几次入侵俄斐古国。历史学家为了考证这个国家究竟在哪里，费了不少力气也没有考证出来，忽而说它在尼罗河源头，忽而又说是在埃塞俄比亚。有些学者指出，“俄斐”这个字就是“财富”和“黄金”的意思。
金在古代人的思想里占着很重要的地位。炼金术士用太阳的记号来代表金。那时候在南斯拉夫文、德文、芬兰文里，金这个字的字根都有г、3、O、л4个字母，在印度文和伊朗文里，这个字的字根有A、Y、P3个字母，因此拉丁文的金字是“Aurum”，这即为现在金的化学符号Au的来源。
语言学专家做了大量研究，为的是弄清楚金的名称和确定其字根。他们研究的目的是想找出根源，弄清楚古代世界上什么地方有金。有意思的是，埃及象形文字里“金”这个字就像一块头巾、一个口袋或是一个木槽，这很容易使人想到淘沙取金的方法。
金有不同的色泽和品质。埃及的金的来源是沙，古埃及有许多记载都详细地记载沙金的位置。埃及西北部有不少地区产金，在红海沿岸，在尼罗河流域古代花岗岩风化下来的砂里，尤其是在柯塞尔地区也有金。古代文献里标着许多产金的地点。阿拉伯沙漠和努比亚沙漠都有古代淘金的矿坑。公元前二三千年的时候就已经有许多金矿了。
在比较后期的记载里，许多历史学家对于金矿都有很好的描述。有些文献还说到金和闪亮的白色岩石在一起，那显然是石英矿脉了，有些古代的著作家不清楚石英矿脉，误以为它是大理石一类的东西。那时候已经知道金子的价值和开采方法等等。
15世纪发现了美洲，这在金的历史上是光辉的一页。西班牙人从美洲运来大量黄金，都是用暴力掠夺来的，于是金潮泛滥了欧洲。
18世纪初期（1719年起），巴西的沙地发现丰富的沙金。到处都开始了“黄金热潮”，很多国家也勘探起金矿来。18世纪中叶，俄国叶卡德琳堡（现在的斯维尔德洛夫斯克）附近的石英矿里首次发现了金的晶体。100年以后，1848年，美国有一个重大发现：在遥远的西部——落基山脉再往西，几乎到了太平洋沿岸，有一个约翰，苏特在当时还未开发的加利福尼亚发现了金矿，然而后来苏特竟由于贫困死去了。
探金家都奔往加利福尼亚去，成群结队地坐着牛车到西方去寻求新的命运。不到50年以后，阿拉斯加半岛的克朗戴克也找到了金矿，这块地方是帝俄政府用便宜得出奇的价格卖给美国的。我们从杰克·伦敦的小说里知道，人们在克朗戴克地区为了寻找黄金费了好大力气。现在还保存着一些“黑蛇”的照片，人们翻过雪山的山顶和北极的荒芜的山地开拓出道路，在那些道路上是车水马龙的人流，他们肩上担着或用小雪橇拉着各自的工具，满怀着从山上驮回黄金来的希望。
1887年在南非的德兰士瓦首次发现了沙金。虽然这个富源是布尔人发现的，但是它并没有给他们带来好运。经过了长年的流血战争以后，英国人最终占领了这块地方，并且几乎杀光了爱好和平的布尔人。现在德兰士瓦的产金量占全世界产金量的一半还多。另外澳大利亚也产金。
上世纪20年代初期，在著名的阿尔丹河一带又发现了更大的富源。
人类寻找黄金的历史就是这样逐步展开的。现在已经开采出来的黄金在50000吨以上，几乎有一半存在银行里，银行存储的金子价值超过1010金卢布。技术上的革命使金的产量逐年增大，不但含金量多的富矿可以开采，连含金量不多的贫矿也能够开采了。
探金的方法开始是用简陋的手工业方式，用勺子和盆冲洗，后来改用“美国槽”冲洗，勘明加利福尼亚金矿以后，这种“美国槽”就在全世界流行了。
后来改用水力法淘金，即用强力的水柱冲洗，然后让细小的金属溶解在氰化物的溶液里；最后又研究出从很硬的岩石里取金的方法，在大的选矿厂里就运用这种最完善的方法从岩石里取得金子。
人们千方百计地贮存黄金，把它锁起来，存在国家银行的牢固的保险库里，而运输黄金的船都是用军舰护航。现在用黄金做成货币来流通早已取消了，因为它太容易磨损了。
人类在过去几千年来采得的金，还未到地壳里含金量的1/106.可是人们为什么把金当做偶像来崇拜，把它看成主要的财富呢？勿庸置疑，金有许多优良的特性。金是“贵金属”，就是说它的表面不起变化，能够保持光泽，不溶解在一般的化学药剂里。只有游离态的卤素，例如氯气，或是由3份盐酸和1份硝酸混合而成的王水，还有一些有毒而不常见的氰酸盐，才能溶解金。
金的密度很大。它和铂族金属都是地壳上最重的元素，它的密度大到19.3克/厘米3.要它熔化还不算难，只要热到比1000摄氏度再高一点的温度就行了，可是它很不容易气化。要使金沸腾，得加热到2600摄氏度。金质地柔软，容易煅打，它的硬度不比最软的矿物的硬度高，用指甲能在纯金上划出印痕来。
化学家可以非常精确地测出金来。在109个别种金属的原子里只要有1个金原子，化学家都可以在实验室里找到它（也就是测定到1×10-10克）。这样少量的物质在现代的技术条件下是不能用任何天平称量得出来的。
金在地壳里的含量不算少，可是它是分散着的，目前据化学家估算，地壳里金的平均含量大约是地壳的5/1010.要知道，银不是比金便宜得多吗？可是地壳里银的含量只比金多1倍！金在自然界里到处都有，这件事情很值得注意。太阳周围炽热的蒸气里有金，陨石里也有金（只是比地球上的少），海水里也有金。据最近的精确测试，海水里含金5/109，也就是每1立方公里的海水含金5吨。
金藏在花岗岩里，汇集在熔化的花岗岩岩浆的最后一部分里，钻进灼热的石英矿脉里，在那里跟硫化物，特别是和铁、砷、锌、铅、银的硫化物，在比较低的温度——大概是150～200摄氏度下一起结晶出来。这样就生成大堆的金。等到花岗岩和石英矿脉一崩裂，金就变成沙金，因为它很坚硬，密度又大，所以它聚集在沙的下层。在地层里循环的水溶液对于金差不多不起什么化学作用的。
地质学家和地球化学家花了许多时间和精力才弄清楚金在地球表面上的命运。精确的研究告诉我们，它在地球上是飘忽不定的。
金不但由于机械作用被磨成极其微小的颗粒，然后被河流大量冲走，金还能部分地溶解在水里，尤其是南方河流里含氯很多的水里，以后金重新结晶，或是跑进植物机体里，要不落到土壤里去。依据实验知道，树根会把金吸收到木质纤维里。几年以前科学家证实，玉蜀黍粒里含有相当大量的金。有几种煤的灰里含金更多，1吨煤灰里含的金能达到1克。
可见金在被人提取出来以前，在地壳里经历过非常复杂的道路。尽管人类为了取得黄金而费了2000年以上的思考，尽管有些炼金厂的规模非常庞大，可是我们对于这种金属的属性，对于它的全部历史并不完全清楚。我们对于分散着的黄金的命运知道得犹为可怜，我们只知道黄金的旅行史上的个别细节，还不能把这些环节连成整条的一条链条。矗立的山脉和花岗岩的断崖受水侵蚀，金随着水流进海洋，以后又怎么样呢？彼尔姆海在乌拉尔沿岸堆积了丰富的盐、石灰石和沥青的沉积物，然而海里的金消失在什么地方了呢？
最轻的金属——锂
如果有人说，有一些金属可以用刀片轻易地切开来，你可能会不相信。可是，确确实实有这样一些金属，锂就是其中的一种。
锂是金属中最轻的一种，它的密度只有0.534克/厘米3（20℃），所以放在轻质汽油中，它也不会沉下去。锂具有耀眼的银白色，但一碰到空气，它那美丽的表面，就会黯然失去光泽；在水里，它与水反应，放出氢气；它还能像火药那样燃烧。
既然锂碰不得空气，又不能遇到水，那它有什么用呢？以前，人们认为它简直没有用处，可是著名的发明家爱迪生没有放过它。他把锂的氢氧化合物，用在电池的电解液中，使得电池的性能大大提高了。这种电池，在第一次世界大战中，成为潜水艇不可缺少的用品。今天，锂基电池已广泛应用于心脏起搏器、移动电话等方面。
锂有几种同位素，锂-6和锂-7的化学性质几乎一样，可是用途却完全不同，锂-6用于尖端技术，锂-7却用于一般的工农业生产部门。
氢弹或原子弹里的原子雷管，必须包一层厚厚的锂-6，以便控制反应过程。
机器在运转时，需要经常添加润滑油，为的是一方面能够保持机器的运转灵活，另一方面减轻机件的磨损。可是一般的润滑油在高温、低温之下，或者受到水浸时，往往会受影响。如果使用锂-7合成的润滑材料，就能耐受一般润滑油经受不住的外界影响，例如能够经受从-50℃到160℃这样大的温差。
在生活中，碗上那层亮晶晶的釉，搪瓷器皿上的珐琅，它们的原材料里都含有锂，因为锂能降低釉和珐琅的熔点，缩短煅烧的时间，而且使器物表面光滑均匀。此外，电视机的荧光屏中也含有锂。
在农业上，锂能提高某些植物的抗病能力，例如小麦最容易得锈穗病，番茄很容易腐烂，如果及时用锂盐作肥料，就能防止植物发生这类毛病。
不寻常的金属——钛
钛是一种不寻常的金属材料，它兼有质量轻、强度大、耐热、耐腐蚀和原料丰富五大优点，所以人们抱着莫大的希望，把它叫做“未来的金属”。
钢铁、铜、铝这些常用的金属材料，它们虽然各有优点，可是往往只有“一技之长”，总有不少缺陷。例如：钢铁的强度大，但是太重，又容易生锈；铝很轻，却不耐高热。钛可是个“多面手”，它的密度只有钢铁的一半，却和钢铁一样强韧，它不生锈，熔点又高。
把钛算做“稀有”金属，真有点冤枉。地球表面十公里厚的地层中，含钛达千分之六，比铜多61倍！随便从地下抓起一把泥土，其中都含有千分之几的钛。世界上储量超过1000万吨的钛矿并不稀罕。钛几乎可以说是“取之不尽，用之不竭”的金属。
现在，让我们来看看这位“多面手”的本领吧！
让飞机飞得更快
最初发明的飞机，飞行速度比汽车快不了几倍。后来，制造出越来越快的飞机，有一种飞机只要一刻钟就能够从北京飞到上海，而坐火车要走一天！
飞机飞得快些，在军事上的价值是不言而喻添加钛的极细多芯导线的断面。的。所以，近年来各国都在努力制造更快的飞机。
要让飞机飞得更快，得过许多技术关，其中有一个重要的难关就是机翼发热问题。
飞机飞快了以后，机翼上的空气受到压缩，放出很多的热来，使飞机表面的温度急剧增高。飞行速度是声音速度三倍的飞机，它的表面温度大约能够达到摄氏五百度，有发出暗红色火光的煤块那样热。所以有些航空工程师开玩笑说：飞机翅膀上可以炒鸡蛋吃！
过去的飞机多用铝制造，铝虽然很轻，但是不耐热，就是个别比较耐热的铝合金，一到摄氏二三百度也会吃不消。至于说用铝来制造耐得住摄氏五百多度的飞机翅膀，那就跟想用马粪纸造汽车一样荒唐！
很明显，必须有一种又轻又韧又耐高温的材料来代替铝。钛恰好能够满足这些要求。所以，近年来军用飞机和民用喷气飞机都用钛做材料。这样，飞机就可以飞得又快又远。
钛还用来制造坦克、降落伞、潜水艇和水雷等武器的部件。
宇宙空间显神通
钛的另一个更重要的用途，是制造火箭、导弹和宇宙飞船。
这些“上天”的机器，对材料的要求非常严格，必须又轻又强韧。因为在起飞和降落的时候，它们要跟空气摩擦，会使材料受到“烈火”的考验；到了宇宙空间，是摄氏零下一百多度，在这样低的温度下，鸡蛋也会冻得和石头一样硬，所以要求材料必须在严寒中不发脆。钛正好能够满足这些要求。它的密度只有钢铁的一半，强度却比铝大三倍还多，在摄氏四五百度的考验下满不在乎，冷到摄氏零下一百多度也还有很好的韧性。
因此，钛已经成为制造火箭、导弹、人造卫星和宇宙飞船的重要材料。
卢瑟福和93号元素
20世纪初，化学进入了现代发展阶段。现代化学的第一页是放射现象和放射性元素的发现。1895年德国物理学家体积微小的一块铀，可以释放出巨大的能量。伦琴发现了X射线，X射线的发现在科学界掀起了一场研究射线的热潮。一年后，即1896年，法国物理学家贝克勒尔在探索X射线的起因时发现了铀元素的放射性，并从穿透比上认定这种射线与X射线相似，而且，它比X射线的穿透力还要强。后来人们就把铀的这种能发出射线的性质叫“放射性”，而把具有放射性的元素，比如铀元素，叫做放射性元素。放射性的发现引起了许多科学家的高度重视，这其中就产居里夫妇，他们为此付出了毕生的精力。居里夫人原为波兰人，后来去法国留学，在法国遇见了居里先生，二人结为夫妇。居里夫人在化学上的主要成就是发现了放射性元素镭和钋。她先后两次荣获诺贝尔奖，这在世界女科学家中是独一无二的。
贝克勒尔、居里夫妇等科学家对放射性的研究，揭示了天然放射性物质自发衰变的规律，但这仅仅是开始。而真正首先完成原于核之间反应、开创核化学的人是卢瑟福。
卢瑟福是英国物理学家和化学家，1871年生于新西兰，1893年在新西兰坎特伯雷学院获数学和物理学硕士学位。1895年他获得奖学金到英国深造，成为剑桥大学卡文迪许实验室的第一位研究生。该实验室是当时世界上第一流的物理实验室，室主任正是大名鼎鼎的物理学权威J。J。汤姆生教授。贝克勒尔发现原子有放射性的消息很快传到了英国，汤姆生异常兴奋，他马上采取行动，指示卢瑟福搞清楚从放射性原子中跑出来的是什么东西。
卢瑟福接受任务后，立刻着手实验。他把镭盐放在一个铅槽里，用强大的磁场作用于镭发出的射线，他发现镭所发出的射线有两种不同的类型，一种极易吸收，他称之为α射线；另一种有较强的穿透力，能穿过玻璃，他称之为β射线。还有一种射线，不受磁场影响，有点像普通的光线，但穿透力大得惊人，能穿透肌肉，甚至铅板、铁板，这种射线被称之为γ射线。经过努力，卢瑟福等人终于搞清楚了从放射性元素的原子中放射出来的至少有三种射线，即：α射线、β射线和γ射线。α射线带正电；β射线带负电，是快速运动的电子；γ射线是中性的，不带电。
1911年，卢瑟福根据α粒子通过金箔的散射实验，发现了原子核。α粒子是带有两个单位正电荷、有一定质量的粒子。让它以很高的速度射出，只有在它的行进途中遇到了集中在很小体积中的具有较大质量的带正电荷的障碍物时，它才有发生偏转的可能性。卢瑟福认为这个带正电荷的障碍物就是原子核。只有那些逼近原子核的粒子才会发生散射，而那些非常逼近原子核的粒子才会被弹回。α粒子的散射实验说明原子本身并不是一个实心小球，大部分粒子能够穿过金箔而不发生散射，就足以证明原子内部有很大的空隙。因此在1911年，卢瑟福正式提出了原子的行星模型：在原子的中心，有一个带正电的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在它的周围沿着不同的轨道运转，就像行星环绕太阳运转一样……这一模型的提出对于认识原子结构有十分重要的意义，它在科学史上第一次打开了原子那道神秘的大门。
就在人们对于原子核的复杂结构及其变化有了初步认识后，为了证实原子核质变的可能性，卢瑟福又作了大胆的尝试。1919年，他用α粒子轰击氮，发现了一种新的、质量很小的带正电的粒子。经过实验研究，证实了这种带正电的粒子就是氢原子核。他把这种带正电的粒子称为质子。这是人类历史上第一次实现的人工核反应。在这个反应中，原子的核发生了质的变化。反应前是氮，反应后是氧，一种元素变成了另外一种元素。这不正是古代炼金家梦寐以求的事情吗，今天由卢瑟福实现了他们多年的幻想。
卢瑟福首先完成了原子核之间的反应，使人们由原子的外部深入到原子的内部去研究化学反应的本质，这样就逐步建立起比传统化学更深一个层次的化学——核化学，也就是原子核质变的化学。因此，有人称核化学是20世纪的点石成金术。
在人工核反应实现之后，吸引了不少科学家的注意。1930年，有位德国物理学家用α射线打击铍原子核时，意外地产生一种穿透力极大的射线。后来人们发现它正是卢瑟福断言的中子。紧接着，居里夫人的女儿、女婿也用α射线打击铍、硼、铝，他们发现铝受α射线打击后放出中子，自己变成磷，磷又不稳定，逐渐地蜕变成稳定的硅。这种磷是用人工方法制造出来的放射性元素，这也是第一次发现用人工方法可以制造出放射性元素。人工放射现象的发现为放射性同位素的应用开辟了广阔的前景。
在20世纪30年代，核化学进入了发展时期。1932年加速器的产生，为核化学的研究提供了有力的工具，再加上又有了较强的中子源，这也为制造同位素和研究新的核反应创造了条件。在核化学的反应类型上，人们不仅认识了轻的原子核结合成重的原子核的聚变反应，同时又认识到重原子核分裂成轻原子核的裂变反应。核化学的进一步发展，逐渐打开了应用的渠道，在医疗、能源和军事上被广泛采用，如核武器、核电站等。
今天，核化学的各种分支也已经发展的比较完善；如：同位素化学、放射化学、辐射化学、超铀元素化学等。
卢瑟福因在核化学方面的开创性工作，荣获了1908年的诺贝尔化学奖。他对人类所作出的杰出贡献赢得了世人的尊敬和爱戴，每年都会有很多人来到他的墓前向他致敬。
镭的发现
居里夫人1867年11月7日生于俄国占领下的波兰首都华沙。她的父亲是华沙高等学校的物理学教授，母亲是闻名遐迩的钢琴家。她从小秉承父母聪明好学的家风，对科学实验有浓厚的兴趣。中学毕业后，她曾给人当过家庭教师。1891年在巴黎继续深造，获得两个硕士学位。学成后，本打算回国，但是当她同法国年轻物理学家皮埃尔·居里相识后，又改变了计划。1895年，她与皮埃尔结婚，1897年生了一个女儿。
居里夫人在抚育女儿的同时，还孜孜不倦地进行学习，她在一篇试验报告中了解到法国物理学家贝克勒尔发现了一种“铀射线”（朋友们称之为“贝克勒尔射线”）。这一发现引起居里夫人极大兴趣。射线放射出的力量是从哪里来的？这种放射的性质的是什么？她把这个问题当作她博士论文的一个课题来进行研究。
1898年，经过丈夫皮埃尔多次向理化学校校长申请，校方才同意居里夫人用学校那间破旧、阴暗潮湿的贮藏室作物理实验。在这里他们每次把20多公斤的废矿渣放入冶炼锅里溶化，又连续几小时不停地用一根粗大的铁棍搅动。在那间阴冷的小屋里，居里夫人以她严谨的治学态度，进行有条不紊的实验。她发现捷克斯洛伐克有一种沥青铀矿，放射性强度比预计的强度大得多，她知道，自己找到了一种新的元素。于是她和丈夫紧张地工作起来，终于在1898年7月找到了比纯铀放射性还强400倍的一种放射性元素。居里夫人为了纪念她的祖国——波兰，就给这个新元素定名为“钋”（波兰的意思）。
1898年12月，居里夫人又根据实验事实宣布，她发现了第二种放射性元素，这种新元素的放射性比钋还强，她把这种元素定名为“镭”。可是，当时谁也不敢确认她发现的这种新元素。因为按化学家的传统观念，一个科学家在宣布他发现新元素时，必须拿出实物来，并精确地测出它的原子量。而居里夫人手里既没有镭的样品，也没有它的原子量。
为了让同行们看到真实的样品镭，居里夫人需要在藏有钋和镭的沥青铀矿里去提炼，而当时这种矿物很昂贵。对于生活本来很清贫的居里夫妇来说，无法用足够的钱去购买。
经过无数周折，奥地利政府决定馈赠一吨残矿渣给居里夫妇，并答应若他们将来再需要的话，可以在最优惠的条件下供应。于是，居里夫人有了原料来源。他们夫妻夜以继日地在小屋里提炼，从1898年一直工作到1902年，整整4年时间，经过几万次的提炼，处理了几十吨的矿石残渣，他们终于得到了0.1克的镭，测定出它的原子量是225，镭宣告诞生了！
居里夫人以《放射性物质的研究》为题，完成了博士论文。1903年，她获得了巴黎大学物理学博士学位。之后，她与丈夫双双获得诺贝尔物理学奖。人们称她为“镭的母亲”。居里夫妇证实了镭元素的存在，使全世界都关注起放射性现象，掀起了一股放射性物质的研究和应用热潮。镭的发现在科学界爆发了一次真正的革命，动摇了传统物理学观念。
由于长期接触放射性元素，居里夫人得了严重的贫血症。1906年，皮埃尔·居里因车祸去世后，居里夫人克制了巨大的悲痛，仍然坚持对放射性物质的研究，并撰写了《放射性通论》一书。令人惊奇的是，1911年，她又一次获得诺贝尔物理学奖，成为世界上惟一两次获诺贝尔奖的女性。
居里夫人是一个无私而高尚的人。1906年丈夫皮埃尔去世后，她把与丈夫千辛万苦提炼出来的镭，无偿赠送给了治癌实验室。当时，那些镭可值100万法郎。亲友们为此责备她，劝说她应该改善一下生活，或把这些财产留给女儿。居里夫人却说，我希望女儿长大后自己谋生，我要把精神财富留给她，让她走上正确的人生之路。
令世人钦佩的是，居里夫人的女儿伊伦·约里奥，果然不负母亲厚望，她也走上了一条科学研究之路。在与丈夫合作研究了核裂变之后，她发现了人工放射的物质，并第一次制造出了人造同位素。因此，伊伦也获得了诺贝尔物理学奖，成为世界上惟一一对母女二人获诺贝尔奖者。
1934年，67岁的居里夫人终因劳累和疾病去世了。临终时，她留下遗嘱，不要人们为她举行葬礼，她希望埋到巴黎郊区丈夫的墓旁，她要永远和皮埃尔在一起，人们含泪满足了她的愿望。
铂的抗癌机理
黄金和白银，是贵重的金属。从“黄金”两字中取一个“金”字，从“白银”两字中取一个“白”字，合起来叫“白金”，这才是更贵重的金属。
“白金”，这是老百姓的叫法，买东西都那么说：“这个白金戒指重多少克。”而在化学教科书中，它的名称是“铂”。铂的质地也很软，伸延性好，像黄金一样，能打制成首饰，不过铂比黄金重，与同体积的水相比，黄金是水的重量的19倍多，而铂却是21倍多。
在实验室里，常用铂来制作耐高温的容器，比如钳锅、蒸发皿等，更多的是用来做催化剂。在厚壁玻璃瓶里，装进氢气和氧气，这两种气体会长期和平共处，不发生化学反应，只要投进一小片铂，只听得“嘣”的一声响，发出火花，氢和氧迅速结合，化合成水，瓶壁上出现了水珠。
铂的身价那么贵，主要是储量稀少，每年的产量只有20吨，它是18世纪才被发现的。这里，要提到一个发生在20世纪的故事。1978年9月，伦敦街头，随着一声枪响，一个保加利亚人倒在地上。遇刺的保加利亚人立刻被送进著名的圣詹姆斯医院进行治疗，子弹射进他的大腿，没有伤及要害，伤口没有发炎，没有溃烂，看来没有生命危险。4天后，遇刺的人竟莫名其妙地死了，医生感到有点意外，就对遗体进行检查，发现那不是一颗普通子弹，是被毒液浸渍过的铂—铱子弹。毒液要了他的命，铂抑制了细菌的繁殖，避免了通常的伤口感染，同时掩盖了子弹带有毒液的危险，使医生误以为一切正常，断送了遇刺者的性命。
从这个故事里，我们得到了一个信息：铂有抑制细菌生长的作用。美国的巴内特也通过实验发现了这种现象，用铂作为电极，通电以后，细菌就停止了生长。是不是电流的作用呢？不是。因为停电以后，铂附近的细菌照样停止生长，无疑是铂单独的作用。
这是化学家遇到的一个新问题，铂的化学性质不活泼，怎么会影响细菌的正常生活呢？有一种解释说，铂虽然不活泼，但是在生物体内或溶液内会形成微量的铂络合物，这些络合物会干扰细菌的新陈代谢，细胞不能分裂、生长和繁殖。
既然铂在生物体内会形成络合物，那就进行动物实验，通过实验去寻找答案。一实验又获得一个新发现，有些铂络合物不仅对细菌有抑制生长的作用，对恶性肿瘤——癌也有显著的作用。
恶性肿瘤、癌细胞可出现在许多器官，一旦形成癌症，就威胁着人的生命。我们知道，人的身体每天都会有新的细胞出现，正常细胞的生长，是长得快还是停止生长，受到许多因素的制约。比如，脚上出现伤口，那里的细胞会加速生长，修复伤口；一旦伤口愈合，就转入正常状态，绝不会无限制，不停顿地生长。
癌细胞就不同了。癌细胞可以是由正常细胞转变而成，现在还弄不明白的是一些什么隐性因素促成了这种转变。癌细胞是一些不受控制、无法约束的细胞，会不断复制自己，不停顿地生长，形成肿瘤。癌细胞无限制地生长，人的身体是受不了的，常常危及生命。
能抑制癌的铂络合物有一种简称为顺铂，它是1个铂原子，2个氨基和2个氯原子组合而成，是许多铂络合物中的佼佼者，当做药物应用时，能治疗多种癌症。
这又是化学家必须面对的一个问题，顺铂并不复杂，只不过是一种简单的化合物：二氨二氯化铂。
为什么这种简单的化合物能治癌，疗效显著？
要回答这个问题有点难。药物在人体内发挥作用，人眼是看不见的，无法知道这种简单的化合物在人体内面对细胞的时候，怎么区分正常细胞和癌细胞，怎么发挥作用，只能从产生的效果来分析原因。
有人认为，铂化合成络合物以后，已不是单纯的金属，而以金属粒子的面貌向癌细胞转移，而且具有溶脂性，破坏了癌细胞，因而具有抗癌性。
还有一种说法更为明确，说铂本来可作为催化剂使用，那就不仅能催化类似氢和氧化合成水这样的化学反应，也能催化机体内生化反应，这就促进了正常细胞的生长，抑制了癌细胞的繁殖。癌症的产生正是癌细胞毫无控制地生长，抑制了正常细胞的生长，有了顺铂，总算恢复了正常秩序。
最新的说法更为诱人，认为顺铂具有孙悟空钻进铁扇公主肚子里那样的本领，深深地侵入癌细胞的内部，与那里的DNA结合，破坏了DNA的遗传信息，无法复制出新的癌细胞，制止了瘤细胞的生长，从失控状态变成受到管制，再也不能任意扩张了。
这些说法还没有结论的时候，又产生另外一个问题，顺铂有毒性。为了减少毒性，研究人员对顺铂做了改进，用有机胺去替代铂络合物中的氨，结果新的铂络合物疗效不减，毒性却大大降低，这又是为什么呢？
氩元素的发现
詹森和洛克耶发现氦以后24年，即1892年，著名的英国科学杂志《自然》9月号上刊登了一封来信，信中说：“我对于最近测得的氮的两个密度，并不一致。虽然两个密度相差只有50克/升，但是仍然超出了实验误差的范围。希望贵刊的读者们能提供宝贵意见。瑞利谨启。”
这是怎么回事？瑞利是一位英国物理学家，他研究各种气体的密度已经有10个年头了。实验室里有当时最精密的天平，灵敏度达到万分之一克。在测定氮气的密度的时候，他使用两种采源的氮气进行测定，以便比较。一种氮气是从空气中去掉氧、二氧化碳和水蒸气以后得到的，测得的密度是1.2572克/升。另一种氮气是从氨中制得的，它的密度是1.2508克/升。虽然两者只差0.0064克/升，可这是不正常的。瑞利又重复做了好几次测试，结果还是一样。
瑞利就这样请求《自然》杂志的读者一同来解答这个难题。可是，一封回信也没收到。
1894年4月19日，瑞利在皇家学会上介绍了他的实验结果。报告完了，化学家拉姆赛来找瑞利说，两年前我弄不清这个问题，现在明白了：从空气中得到的氮气一定含有较重的杂质，一种未知的气体。于是，两人就一起合作来解决这个科学上的难题。
在这次会上，有一位物理学家杜瓦向瑞利提供一个重要的线索，瑞利回去后立刻查阅古老的技术档案。果然，早在1785年，英国科学家卡文迪许就做过了这个实验。从空气中将人们已经知道的氮、氧、二氧化碳这些成分除尽后，发现还残留着少量的杂质。这些杂质即使在放电条件下也不和氧气化合。杂质总量不超过全部空气的1/120.
当时，谁也没有想到，就在这少量杂质里竟隐藏着一个化学元素家族。
瑞利在实验室中重新做109年前卡文迪许做过的实验。他利用一个大圆底烧瓶倒竖在碱水槽里，烧瓶内通进两根金属导线，两线尖端相距只有几厘米。然后通电发生电火花，使瓶中空气里的氧气和氮气化合成二氧化氮。另外，将苛性钠溶液经由一根玻璃管通向瓶内，把生成的二氧化氮吸收掉。他终于得到了足够的气体。
拉姆赛用的是另一种方法。他用干燥剂除水，碱石灰除二氧化碳，热铜屑除氧，先后将空气中的这几种成分清除干净。接着，他让气体一次又一次地流过装有赤热的镁屑的瓷管。镁屑同大部分氮气反应生成氮化镁，剩下一小部分气体。这样，每通过热镁屑一次，气体体积就要缩小一些，密度则增大一些。最后剩下的一点点气体，在通过热镁屑时，体积不再缩小，密度也不再增大了。
拉姆赛把这种气体封装在两端焊有电极的玻璃管里，通上电，玻璃管中的气体闪闪发光。用分光镜检查，发现光谱中有橙色和绿色的谱线。这是已知元素所没有的谱线，是一种新的元素。
物理学家瑞利在两年前提出的问题，这次由化学家来帮助给弄清楚了。原来，用氮的化合物制成的氮气，是纯粹的氮气，密度较小；由空气中得到的氮气是不纯粹的，密度较大，里面混有一些未知的气体。
这种新发现的气体元素，跟氢、氯、氟和各种金属都不发生化学作用，跟碳、硫也不发生任何化学作用。不管加温、加压或用电火花也好，用铂做触媒也好，它还是不跟任何物质反应。根据这个性质，科学家给它取名为“氩”。氩的希腊语就是“懒惰”的意思。
氩是无色的气体，在空气中约占0.93%，比别的惰性气体含量高。氩比空气重约50%。氩在电场的激发下，会发出浅蓝色的光，可用来制作蓝色的霓虹灯管。用氩来填充白炽电灯泡，可增加亮度，还可延长灯泡寿命。在焊接一些活泼金属时，用氩做保护气体，可以防止镁、铝等在高温下氧化。
不锈钢和铬的发现
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。
不锈钢的发现是很偶然的。1913年，英国科学家布里尔在研制合金时，制得一种铬铁合金成品，因性能不符合标准，就把它抛在一边。过了一段很长的时间，废品堆里的不少金属已被锈蚀得千疮百孔、面目皆非了，而独独那块被抛弃的铬铁合金却依然故我，完整无恙。布里尔十分惊奇，把它拣回去重新研究，终于制成了最早的不锈钢。
含有微量铬的刚玉就是人们通常说的红宝石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。人们曾做过试验：用重量都为20克的不锈钢和普通碳素钢各一块，放进稀硝酸中煮上一天，取出称重，结果普通碳索钢重13.6克，而不锈钢却重19.8克。在常温下，不锈钢同空气、水蒸气、海水、酸、碱等接触，耐蚀性很好。因此，汽车工业普遍地采用不锈钢来造内燃机零件；化学工业用不锈钢来制造各种管道、反应塔等防腐设备；造船工业用不锈钢来制造轮船、汽艇和潜水艇的船身。在日常生活中，人们常同不锈钢打交道。手表，全钢的表带和表后盖都是用不锈钢做的；半钢的，表后盖是不锈钢做的，而表壳是用其他金属做的。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。滚珠轴承钢坚硬而耐磨，这种钢含1%的碳、1.5%的铬。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”。镍、铬和铁的合金，可以制成良好的加热元件，如果再加进钴和钼，能耐650℃～900℃的高温，可用来制造涡轮机的叶片。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。
轮船外壳长期浸在海水中，往往受到腐蚀。1969年，日本的一艘5万吨级的矿石船，因船身腐蚀断裂而沉没。因此，各国科学家纷纷进行研究耐海水腐蚀的钢材。我国研制了一种铬铝的合金钢，耐海水腐蚀性能比普通碳素钢高一倍。国外研制的铬硅合金钢，能在金属表面形成硫酸盐膜，也很耐腐蚀。
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。当氧化铬燃烧时，形成了细小的颗粒，它们飞落在汽缸的内壁和其他摩擦表面上。在摩擦过程中，把所有粗糙的地方都磨平抛光，使零件紧密地吻合。录音磁带表层的颗粒，用氧化铬替代氧化铁，录音质量显著提高了。
铬耐大气腐蚀的特性是金属王国中出类拔萃的。科学家曾经试验在金属表面上镀铬，遇到不少困难，花了75年时间才得到解决。1920年，人们发现，只有六价铬才能生产出符合要求的铬镀层，它开始用于电解液中。六价铬有毒性，现已开始用三价铬代替它。根据不同的要求，镀层厚薄也不同。汽车、摩托车和自行车的外部零件上，镀层厚度在0.1毫米以下，而用于装饰美观的镀层，如眼镜架、钟表表面、手表带、门把手、车灯、照相机架，镀层薄到0.0002——0.005毫米。在一些炮筒、枪管内壁，镀铬层很薄，可是当发射了千百发以后，镀层仍然存在。
镀铬层还另有妙用。镀铬的聚苯乙烯比不镀铬的塑料耐用，它不受磨损、弯曲和冲击等的影响。用这种材料做零件，使用寿命也长。用薄的镀铬层来保护金刚石，那些有细小氧化裂纹的天然金刚石，仿佛披上了一件碳化铬的“铠甲”，从而得到了双重的效果：既可使金刚石做的刀具、钻头更耐用，又可使金刚石变得更硬。