(完整版)金属之最,元素之最
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金属之“最”一经为人们发现,很快就会在科学技术的太空中,爆开五彩缤纷的礼花!你看,当人们发现了最难熔的金属??钨之后,1910年第一个钨丝灯泡就问世了,成为人类征服黑暗的一个划时代成就.1947年,比强度(强度和比重的比值)最高的金属??纯钛被较多地提炼出来后,天空很快出现了飞行速度超过音速2、3倍的飞机,接着又出现了探索宇宙奥秘的飞船。所以,探讨一下金属之“最”??它的超群特性是很有意思的.
⑴地壳中含量最多的金属元素——铝,Al。约占地壳总重量的8%,地球上到处都有铝的化合物,普通的泥土中,也含有许多氧化铝。日常生活中,用于保护钢铁制品所使用的“银粉”实际上是金属铝的粉末.
⑵人体中含量最高的金属元素-—钙,Ca
⑶目前世界年产量最高的金属-—铁,Fe
⑷导电、导热性最好的金属—-银,Ag。银,闪耀着月亮般明亮的光辉。它不仅可以用作装饰,还用于工业领域,银的化学性质极为稳定,在空气中不易生锈,即便加热也不和氧发生反应,它的导电能力在普通金属中名列第一,超过汞和铜。其导电性为汞的59倍。因此一些精密仪表常用银丝作导线,电子管的插脚,电器表面都镀上了银,这样做不仅仅是为了美观而是使它具有最强的导电能力。家用热水瓶内壁上的金属是银。
⑸硬度最高的金属——铬,Cr。素有“硬骨头"美称的铬,是自然界最硬的金属。铬呈银白色,化学性质稳定,在水和空气中基本不生锈。它的主要用途是制造合金,炼制不锈钢。不锈钢的问世,被公认为20世纪最大技术发明之一,具有划时代的意义。它不仅推动了医疗、仪表和国防工业的发展,而且也在食品加工、纺织印染、制烟造酒行业中大显身手,屡立战功。
⑹熔点最高的金属—-钨,W。白炽灯、碘钨灯、真空管中的灯丝,都是用钨制成的。因为钨是熔点最高的金属,曾被人们称为“耐高温冠军”,它的熔点高达3410℃,每立方厘米重达19克多。钨的硬度在金属中也名列前茅。令人惊奇的是,这种熔点高、硬度大的金属,却有少见的可塑性,一根1千克重的钨棒,可以拉成长达300多公里的细丝.这种细丝在摄氏3000度的高温环境中,仍具有一定强度,而且发光效率高,使用寿命长,是制造各种灯泡灯丝的好材料。当白炽灯点亮时,灯丝的温度在3000℃以上,在这种温度下,其它金属早已熔化成液体,甚至变成气体。只有钨能承受。钨的最大用途,是制造钨钢。用钨钢打造工具,要比普通钢工具强度提高几倍、几十倍;用钨钢制造炮筒、枪筒,在连续射击时,即使筒身被弹丸摩擦得滚烫,仍能保持艮好弹性和机械强度。我国钨的储量居世界第一位。其中以江西的大庚山脉储量最多。
⑺熔点最低的金属——汞,Hg:熔点—39.3℃,常温呈液态,可填充在温度计中。(??其凝固点为-38.7℃。??)
⑻自然界密度最大的金属-—锇,Os:它存在于锇铱矿中,硬而脆,每立方厘米重达22。48克,为同体积锂的41.35倍重。我们平时常用的铱金笔,笔尖上有着不到1毫米的银白色的小圆粒,这个小圆粒用的就是金属锇的合金.锇是一种硬度很高的灰蓝色金属,耐磨性很好。故而用它做笔尖,再合适不过.由于这一优良特性,锇还可以用来做钟表,重要仪器的轴承,寿命会很长。锇最突出的特征,倒不是硬度高,而是最重的金属。每立方厘米锇重达22.7克,也就是说,每立方米的锇就有22。7吨重。与锇相比,自然界中铁的密度只有它的三分之一,而铅只有它的二分之一。锇是一种非常稳定的金属,熔点为2700℃。它不但不溶于普通的酸,甚至溶解力最强的王水(一个体积的浓硝酸与三个体积浓盐酸配制成的混合酸)也奈何它不得。金属锇如此稳定,但粉末状的锇就非常活跃了。它在常温下就会逐渐被氧化。锇是在1804年由英国化学家田南特发现的。
⑼自然界密度最小的、最轻的金属——锂,Li。每立方厘米只有0.543克重,扔在水里会漂浮;如果用锂做一架飞机,两个人就能抬着它走、锂有漂亮的银白色的外表,个性活泼,有很强的化学反应能力,在工业生产和日常生活中用途很广。特别是不久之前,锂又和原子能工业结了缘。大家都听说过威力强大的氢弹。但是,
氢弹里装的氢,是比普通氢重1倍的重氢(氘)或重2倍的超重氢(氚)、用锂能够生产出超重氢??氚,还能制造出氢化锂、氘化锂、氚化锂。1967年6月17日,我国成功爆炸的第一颗氢弹,“炸药"就是氢化锂和氘化锂.据计算,1千克氘化锂的爆炸力等于5万吨烈性TNT炸药.因此,人们把锂叫做“高能金属”.
⑽熔点最低、质地最软的固体金属,光照下最易产生电流的金属——铯,Cs:纯净的铯呈银白色,是最软的金属.铯在摄氏28。5度的条件下就开始熔化。如果把铯放在手里,它很快就会化成液体.它比石蜡还软,可以随意切成各种形状。铯有着一种最可贵的性质,就是它的自由电子的活动性特别高。当其表面受到光线照射时,电子便能获得能量而从表面逸出,产生光电流,这种效应叫做光电效应。铯的光电效应能力特别好,能使光信号变成电信号,是制造光电管的主要感光材料。人们便利用它的这一特点,把金属铯喷镀在银片上,制成各种光电管。在电影、电视、无线电传真、夜视仪以及许多自动控制设备中,都要用到有铯制成的光电管。所以,铯获得“光敏金属”、“带眼睛金属”等称号。
⑾展性最强的金属——金,Au:金是最富有延展性的金属,最薄的金厚度只有1/10000mm。1g金可以拉成长4000m的细丝。假如将300g金拉成细丝,可以从南京沿铁路线延伸至北京。金也可以捶成比纸还薄的金箔,厚度仅有1cm的50万分之一。也就是说,把50万张金箔叠合起来,才有1cm那样厚。多薄啊!
⑿延性最好的金属—-铂,Pt。最细的铂丝直径只有1/5000mm。常说的“白金"首饰是用铂加工而成的。
⒀比强度在目前所有金属材料中最高,制造新型高速飞机的重要金属-—钛,Ti。许多新型的钛合金,抗拉强度每平方毫米都在100千克以上。被科学家称为“二十一世纪的金属”或“未来的钢铁”,纯净的钛是银白色的金属,约在1725℃熔化.它的主要特点是密度小而强度大,兼有铝和钢的特点。由于钛有这些优点,所以自50年代以来,一跃成为突出的稀有金属。钛可用于制造超过音速3倍的高速飞机。因为这类飞机在飞行时,表面温度较高,用铝合金和不锈钢,在这种温度下已失去原有性能,而钛合金在550℃以上仍保持良好的机械性能。钛既能经受摄氏500度以上高温的锻炼,又抗得住摄氏零下100多度低温的考验。因此,钛和钛合金是制造飞机、火箭、导弹、潜艇不可缺少的材料。一架超音速远程截击机,用钛量占其结构总重量的95%.目前,全世界约有一半以上的钛,用来制造飞机机体和喷气发动机的主要零件。所以人们称赞钛是“金属空间"。
⒁海水中储量最大的放射性元素——铀,U。估计达四十亿吨。是陆地上铀的储量的l54,4倍.
(15)世界上最昂贵的金属--锎,Cf。1975年世界提供的锎仅约l克。l克的价格在lO亿美元左右。(16)地球上最稀少的金属—-铼,Re。稀有金属元素,原子序数75,熔点3180°C,化学性质类似于锰。可以用“凤毛麟角"四个字来形容。1925年,德国两位科学家诺达克和塔克用X射线从铂矿中首次找到铼.到了1930年,铼的世界总产量也只有3克。目前,全世界生产的铼加起来也仅有10吨,少得可怜。为什么?这是因为铼在地壳中的蕴藏量非常少、在辉钼矿中,铼的含量算是最高的了,但也仅仅为万分之一。铼虽然稀少,但作用巨大.它是坚硬的银白色金属,比重很大,约为铁的两倍。其熔点高达3180摄氏度,而且化学性质稳定,能够抵抗酸、碱、盐对它的腐蚀.在冶金工业中,铼作为合金添加刑,能够提高合金的性能,改善合金的组织机构.一般情况下,纯钨和纯钼在温度较低的环境中,会变得脆如玻璃,很难进行工艺加工,用途受到极大限制。但是,人们在钨或钼中加工适量的铼,制成钨铼合金或钼铼合金,合金就会具有良好的塑性,能够加工成各种结构材料,同时还会保持“三高”??高硬度、高强度、高耐温性。美国宇宙飞船上的很多零部件,都用这类铼合全制造。此外,铼还具有很高的硬度和机械强度,具有高电阻和其它电学特性。例如,一根比头发还细的铼合金丝,能承受7千克的重力;一般电器设备中的电触器,有时几昼夜就损坏,而铼制电触器可以使用数月甚至数年;普通钨灯丝表面涂上一层铼,使用寿命可延长10倍.用来制造电灯丝、人造卫星和火箭的外壳、原子反应堆的防护板等,化学上用做催化剂。
(17)抗腐蚀能力最强—-铌,Nb。一种具有极亮光泽的铂灰色韧性金属元素,主要为五价,产于铌铁矿及其他各种稀有矿物中;但总是伴随着钽(因为它们化学性质十分类似),钽可作为副产品被从中分离出来。铌主要用于合金中(如不锈钢中,少量的铌可防止晶间腐蚀)。把铌放在空气中十几年,表面也不会生锈.英国化