古往今来的白银趣话

    北宋时期，鹿刚（今陕西富县附近）判官种世衡为防御西夏，在清涧城教官兵和百姓练习射箭。由于办法奇特，连僧道和妇女也都积极参加。原来，种世衡教官兵和百姓射箭，是以银为的（靶子），谁中了，这银靶子就归谁。能射中银靶的人多了，他就把比较大的银靶子缩小，但重量如故，不过是变厚了而已。分派徭役时，也叫大家射靶子，谁射中了，可以免服徭役。如果哪个人有了罪过，同样必须首先射的，依据中与不中再具体量刑。这些措施，调动了人们练习射箭的积极性，清涧城几乎成了人人善射的武装边城，这对于有效地抗击西夏的进攻起到了很大作用。

    在古代有这样一个“以银为的”的佳话，在革命战争年代也有一个游击队银柜制敌的故事。１９２８年春节，是海丰苏维埃政权成立后的第一个春节。正当人们欢庆节日的时候，敌人又向莲花山根据地发动进攻。元宵节后的第二天，白匪军便气势汹汹地窜进了根据地的一个山村。折腾了半天，连个人影也没有找到。忽然，一个白军发现有人抬着银柜（缴获恶霸地主的祖传银柜）往蜈蚣岭方向逃去。敌人便快步追上去，一心想抢回银柜。这两个抬银柜的正是游击队员化装成的，他们跑着跑着，放下银柜就跑进了树林。白匪见两个人撂下柜子跑了，便涉过小河，一窝蜂地拥向银柜。两个白匪军上前来抬起竹杠，“轰”的一声响，银柜开花了，火光冲天，山谷震动，围着银柜的白匪军，有的“坐”了“飞机”，有的倒在地上嘴啃泥，哭爹叫娘，乱成一团。随着爆炸声，游击队员则从四面八方冲了上来，打了个漂亮的歼灭战。原来银柜中间放着一个装了炸药、雷管的木箱，木箱周围填满带尖的石头和瓷片、铁片，并设置了引爆装置。白匪抬起杠子时，雷管被引爆，进而引起了爆炸。

    在中国近代史上，腐败无能的清政府与外国列强签订了一系列丧权辱国的不平等条约，支付了大量赔款，这些赔款都是用白银支付的。其中，第一次鸦片战争赔款为银２１００万两、第二次鸦片战争赔款为银１６００万两、日本侵台战争赔款为银５０万两、甲午中日战争赔款为银２亿３千万两、八国联军侵华赔款为银４亿５千万两等。这些赔款使中国大量的白银外流，国家财政枯竭，人民穷困潦倒，却养肥了侵略中国的列强。

    众所周知，银是一种贵重的金属，直到现在，银仍然被人们视为一种尊贵和财富的象征。但是随着现代科学技术的发展，人们已不仅仅把银用来制作首饰和工艺品，在工农业生产中，包括在化学工业中，银这种古老的金属找到了它新的用武之地。摄影胶片要用含银的卤化物，离开了银，也就没有了我们十分喜爱的摄影艺术和电影艺术了。如今全世界每年用在感光材料上的银达２００多吨。银的又一特性是在金属中导电性最强，因此在一些精密仪器和袖珍收音机里都使用银导线或镀银导线。人们喜爱银的月亮般的明媚光泽，喜爱银制工艺品高贵典雅的品质。尽管银不易氧化，但在空气中少量硫化氢的作用下，却会因生成硫化银污迹而黯然失色。告诉你一个除去银制品污迹的小秘密：用氨水擦洗，尔后用湿布轻轻擦干净，银器就会恢复原来的光泽了。

    银在现代生产和生活的各个领域大显身手，这里还有一个与我们日常生活密切相关的例子。生活中离不开的镜子，就是通过一个叫做银镜反应的化学反应制作的。在银镜反应里，硝酸银跟氨水起反应，生成银氨络合物，它把含醛基（如乙醛）的物质氧化，而银氨络合物的银离子被还原成金属银。反应的化学方程式按步骤表示如下：

    Ａｇ＋＋ＮＨ·ＨＯＡｇＯＨ↓＋ＮＨ＋３２４ＡｇＯＨ＋２ＮＨ３·Ｈ２Ｏ［Ａｇ（ＮＨ３）２］＋ＯＨ－

    ＋２Ｈ２Ｏ

    ＣＨ３ＣＨＯ＋２［Ａｇ（ＮＨ３）２］

    ３ＮＨ３＋Ｈ２Ｏ

    ＋２ＯＨ－

    →ＣＨ３ＣＯＯ

    ＋ＮＨ４

    ＋２Ａｇ↓＋

    工业上利用这一反应原理，把银均匀地镀在玻璃上制镜或制保温瓶胆（生产上常用含有醛基的葡萄糖作为还原剂）。

    银，这种闪着明媚光泽的贵重金属，在现代文明的映照下，放射出更加夺目的光彩。

    死海不死的故事

    在巴勒斯坦和约旦的交界处，有一个大湖———死海。那里既看不到翱翔云天的飞鸟，也看不到游荡自如的鱼虾。湖的周围寸草不生，一片荒凉。

    公元７０年，在耶路撒冷保卫战时，罗马军帅狄度带领一队士兵押着几个奴隶来到死海边，他下令处死这几个奴隶。士兵们将带着镣铐的奴隶投进湖里，可过了一会儿，被扔进湖里的奴隶像穿了救生衣一样，一个个又浮上水面并被波浪冲到岸边。狄度下令将冲到岸边的奴隶再扔进湖里，不大一会儿，奴隶们又被冲了上来。一连几次都没有把这几个奴隶淹死。

    狄度害怕了。他以为一定有神灵在保佑这些奴隶，便下令把他们放了。

    当然，这些奴隶并没有什么神灵保佑，但他们几次都没有被淹死却是个稀罕事。

    直到１９４８年地质学家林契来到这个湖边，谜底才被揭开。林契对湖周围的地质结构、气候条件等做了周密的考察后，指出这个湖里的水和一般的湖水甚至海水都不一样。这个湖里的水含盐量很高，百分比浓度高达２３％～２５％，比一般海水高出６倍。整个湖里光氯化物的储量就在４２０亿吨以上，其中氯化镁约２２０亿吨，氯化钠约１２０亿吨，氯化钙约６０亿吨，氯化钾约２０亿吨。除此以外，还含有大量的其他盐类化合物。由于含盐量很高，这种湖水有很大的浮力，能把掉进水里的人浮上水面，这也正是奴隶们没有被淹死的原因。

    这种湖水的形成与周围的地质结构和气候条件密切相关。湖周围的地层中含有大量的盐，约旦河水溶解了这些盐流进湖里，加上这里气候干燥，气温高，有时高达５２℃，湖水大量蒸发，致使湖水有很高的盐度。

    浩瀚的海洋，海水的总量约为１３７亿立方千米。海水中除含有取之不尽、用之不竭的淡水资源外，还溶存有大量无机盐类，总量可达５×１０１６吨，也就是说，在每立方千米的海水中，大约含有３５００万吨无机盐类物质。

    人类在陆地上发现的１００多种元素，在海水中可以找到８０多种。人们早就想到应该从这个巨大的宝库中去获取不同的元素。传说炎帝时就有凤沙氏教民煮海水为盐的故事。当今世界上，生产海盐的国家已达８０多个，制盐工业的新工艺、新技术也如雨后春笋般迅速发展，从最古老的日晒法到先进的塑苫技术，海盐大大满足了人类与日俱增的耗盐量需求。人们利用海盐为原料生产出上万种不同用途的产品，例如烧碱（ＮａＯＨ）、氯气、氢气和金属钠等，凡是用到氯和钠的产品几乎都离不开海盐。在海洋中存在着多种元素，难以提取的钾是植物生长发育所必需的一种重要元素，它也是海洋宝库馈赠给人类的又一种宝物。海水中蕴藏着极其丰富的钾盐资源，据计算总储量达５×１０１３吨。目前，已有一些较为成熟的从海水中提取钾的方法得到应用。

    溴是一种贵重的药品原料，可以生产许多消毒药品。例如大家熟悉的红药水就是溴与汞的有机化合物。溴还可以制成熏蒸剂、杀虫剂、抗爆剂等。地球上９９％以上的溴都蕴藏在汪洋大海中，故溴还有“海洋元素”的美称。据计算，海水中的溴含量约６５ｍｇ／ｃｍ３，整个大洋水体的溴储量可达１×１０１４吨。早在１９世纪初，法国化学家就发明了提取溴的传统方法（即以中度卤水和苦卤为原料的空气吹出制溴工艺），这个方法也是目前工业规模海水提溴的唯一成熟方法。此外，树脂法、溶剂萃取法和空心纤维法提溴新工艺正在研究中。随着新方法的不断出现，人们不仅能从海水中提取溴，还能从天然卤水及制钾母液中获取溴，溴的产量也大大增加了。

    镁不仅大量用于火箭、导弹和飞机制造业，它还可以用于钢铁工业。近年来镁还作为新型无机阻燃剂，用于多种热塑性树脂和橡胶制品的提取加工。另外，镁还是组成叶绿素的主要元素，可以促进作物对磷的吸收。镁在海水中的含量仅次于氯和钠，总储量约为１８×１０６吨，主要以氯化镁和硫酸镁的形式存在。从海水中提取镁并不复杂，只要将石灰乳液加入海水中，沉淀出氢氧化镁，注入盐酸，再转换成无水氯化镁就可以了。电解海水也可以得到金属镁。全世界镁砂的总产量为７６×１０６吨／年，其中约有２６×１０６吨是从海水中提取的。美国、日本、英国等是目前世界上海水镁砂产量较多的国家。

    “能源金属”———锂是用于制造氢弹的重要原料。海洋中每升海水含锂１５～２０毫克，海水中锂总储量约为２５×１０１１吨。

    随着科学技术的发展，人们将会更好地开发海洋这个聚宝盆。

    几经波折的“钒”

    １８０１年，节烈里瓦在含有钒的铅试样中发现了一种新的元素。由于这种新元素的盐溶液在加热时呈现鲜艳的红色，所以被取名为“爱丽特罗尼”，即“红色”的意思。但是，当时有人认为这种元素是被污染的元素铬，所以没有被公认。

    １８３０年，著名的德国化学家维勒在分析墨西哥出产的一种铅矿的时候，断定这种铅矿中有一种当时人们还未发现的新元素。可是，正当他找到线索的时候，却不幸因为氟化氢中毒而被迫中断了工作，因而错失了发现钒的机会。此后不久，瑞典的化学家塞夫斯托姆在研究斯马兰铁矿的铁矿时，用酸溶解铁，在残渣中发现了钒。因为钒的化合物五颜六色，十分漂亮，所以他就用古希腊神话中一位叫凡娜迪丝的美丽女神的名字给这种新元素命名，中文的音译就是“钒”。

    维勒白白地失去了发现新元素的大好机会，感到很失望。于是他把事情的经过写信告诉了自己的老师———著名的瑞典化学家贝采利乌斯。贝采利乌斯给他回了一封非常巧妙的信，劝他不要为此而烦恼。信上说：“在遥远的北方，住着一位名叫‘钒’的女神。一天，她正坐在桌边，听见有人敲门。但女神没有马上去开门，想让那个人再敲一下。没想到那个敲门的人一看屋里没动静，转身就回去了。女神走到窗口，看到敲门的人的背影，心想：原来是维勒这个家伙！他空跑一趟是应该的，如果他再坚持一会儿，他就会被请进来了。过后不久，又有一个敲门的人来了。由于这个人很耐心地、激烈地敲了很久，女神只好把门打开了。这个人就是塞夫斯托姆，他终于发现了‘钒’。”

    尽管节烈里瓦、维勒、塞夫斯托姆等人都曾研究过钒，但他们始终没有分离出单质钒。直到１８６９年，英国化学家罗斯科用氢气还原二氧化钒，这才第一次制得了纯净的金属钒。从此，钒才真正走入人们的视线。

    如今，我们已经知道，钒广泛地分布在世界各地，但主要集中分布在中国、美国、加拿大等国家以及非洲南部、北美洲等地区。目前，已知的钒储量有９８％产于钒钛磁铁矿。除此之外，钒资源还部分存于磷块岩矿、含铀砂岩及沥青砂等矿物质中。

    钒的用途非常大，钒的氧化物是化学工业中最佳催化剂之一，有“化学面包”之称；在钢中加入百分之几的钒，能增强钢的弹性、强度以及抗磨损性。所以，在汽车、航空、铁路、国防工业等领域，到处可见到钒的踪迹。此外钒的化合物含有丰富的色彩，可以用来制造各种各样的颜料，把我们的生活打扮得更美丽。

    昔日的“贵族”金属

    有这样一个故事，传说在古罗马，一天，一个陌生人去拜见罗马皇帝泰比里厄斯，献上了一只金属杯子，杯子像银子一样闪闪发光，但是分量很轻。它是这个人从黏土中提炼出的新金属。但这个皇帝表面上表示感谢，心里却害怕这种光彩夺目的新金属会使他的金银财宝贬值，就下令把这位发明家斩首。从此，再也没有人动过提炼这种“危险金属”的念头。这种新金属就是现在大家非常熟悉的铝。

    在１９世纪以前，铝被认为是一种稀罕的贵金属，价格比黄金还要贵。当一个欧洲君主买了一件有铝纽扣的衣服时，他就瞧不起那些买不起这种奢侈品的其他君主，而没有铝纽扣衣服的君主，又是多么渴望有朝一日自己也能穿上这种带铝纽扣的衣服。

    在法国拿破仑三世统治时期，就曾经发生过现在看来很好笑的一件事情。在一个国王举办的盛宴上，只有王室成员和贵族来宾才能荣幸地用铝匙和铝叉用餐。当然，被伤了脸面的客人们是无论如何也吃不好这顿盛餐的。此外，为了让其他国王对自己产生羡慕和崇拜，他花了大量资金让他的警卫部队的卫士穿上铝铠甲，因为铝制铠甲的确太昂贵了，其他国王根本置办不起。

    １８８９年，著名化学家门捷列夫在伦敦时，为了表彰他的伟大勋业，他被赠与一件贵重物品———用金和铝制作的天平。

    现在，人们采用电解法制造铝，比当年采用的置换法先进得多、经济得多，才使得铝这一曾经贵比黄金的金属，走进了千家万户，走进了生产和生活的各个领域。

    容易冻化的“锡扣”

    １９世纪中叶，俄军驻守在彼得堡。寒冷的冬季突然来临，军队的士兵们纷纷换上了棉大衣。

    然而，当士兵们穿上棉大衣，准备扣纽扣时，却突然发现，所有棉衣的纽扣全部没有了。一时间，军营内外议论纷纷。

    最后消息传到俄皇那里，俄国皇帝十分生气，大发雷霆，声色俱厉地命令手下：

    “把负责监制的大臣问罪！”

    监制军服的大臣闻知此事后，十分奇怪，明明所有军服都是钉了扣子的，可为什么都丢了呢？！

    他拜见了皇帝，对俄皇说：

    “容臣作一次调查，如果真是臣的疏忽，再治臣罪不迟。”俄皇同意了大臣的请求。

    这位大臣来到了装军服的仓库。他拿起几套刚做不久的衣服，一看，果真没有扣子，但是在钉扣子的地方，却有一小堆灰色的粉末。

    “这是怎么回事？难道扣子化了吗？”制衣大臣自言自语地说。他又转身问下属，扣子是用什么做的？下属回答道：“锡。”

    锡怎么会化？制衣大臣带着疑问，找到了他的化学家朋友。化学家听完他的叙说，对愁眉苦脸的大臣说：

    “包上这些粉末，跟我去见皇帝，我会帮助你。”

    于是两人一同拜见了皇帝。化学家对俄皇说：

    “陛下，扣子是用锡做的，锡怕冻，一冻就会化了。”

    俄皇听了化学家的话，感到半信半疑。锡是金属，怎么能“冻化”呢？他要求化学家当场做给他看。

    于是，化学家拿出几枚锡做的扣子，放在盘子里，拿到皇宫的院子中，过了一两夜，化学家把盘子端到俄皇面前，用手一碰扣子，这扣子竟然粉身碎骨了。

    俄皇终于明白了事情的原委，赦免了那个大臣。

    原来，锡这种东西受不了低温，一遇到低温，它的晶体就会改变，成为粉末，科学家们管这种现象叫“锡疫”。一般情况下，只要在１３２℃以下，锡就会变成粉末。

    当时是彼得堡的初冬，气温很低，锡扣子当然都“化了”。好在有化学家的帮忙，那位制衣大臣才免于死罪。

    不想，多少年后，又发生了一场悲剧。

    １９１２年，一支外国探险队来到南极探险。他们所用的汽油桶都是用锡焊成的。在南极的冰天雪地里，焊缝的锡都变成了粉末，结果汽油都漏走了。最终，竟使这支探险队全军覆没在南极。

    小花猫的发现

    １８１１年的一天，法国的制硝技师库尔特瓦斯像往常一样，在家中做由硝酸钠转为硝酸钾的实验。当他将海藻灰溶液和硝酸钠混合后正要进行蒸发时，不慎将旁边一个盛有硫酸的瓶子碰倒了，当过量的硫酸流入海藻灰溶液中时出现一种十分奇异的现象：一股股紫色的气体如同美丽的彩云，冉冉升起，其气味既难闻，又呛鼻。库尔特瓦斯认为这紫色的气体一定可凝结成滴滴的液珠，他急忙用玻璃片去盛接，可是这紫色的气体遇冷后并没有凝成液珠，而是变成了紫黑色的、闪烁着金属光泽的颗粒固体。

    现在看来，这是很简单的化学反应，即海藻中的碘化钾和碘化钠跟硫酸作用生成了氢碘酸，这氢碘酸被硫酸氧化而游离出碘。

    库尔特瓦斯被这一从未见到过的奇异现象吸引住了，他便一头钻进自己的实验室，夜以继日地对这种气体进行实验和研究。最后，他认为这紫色气体是海藻中含有的一种尚未被人们所认识的新元素。

    为弄清这种新元素，库尔特瓦斯还邀请了两位化学家共同进行研究。经过两年的努力，他们终于弄清了这一新的元素，并在１８１３年１１月２９日宣告了新发现的元素———碘（希腊文意思是紫色）。

    在西方，对于碘的发现，还有一个有趣的传说，说碘是由小花猫“发现”的。原来，库尔特瓦斯不慎碰倒的那个装硫酸的瓶子，并不是他本人碰翻的，而是由在他肩上的一只小花猫突然跳下来而碰翻的，从而引发他研究发现碘。果真如此的话，也只能说在碘的发现中，是小花猫“帮助”了化学家而已。

    １９１３年，在碘元素发现１００周年之际，库尔特瓦斯家乡的人们在他的诞生地建立一座纪念碑，后又把一条街道命名为库尔特瓦斯大街，以追念他在科学上的重大发现。

    奇妙的懒惰气体

    １９世纪８０年代，英国有一位叫瑞利的物理学家正在进行气体的一系列实验，其目的是精确地测量各种气体的密度。他的实验是从氢气开始的，接着是氧气、氮气……为从氢气中得到纯的氮气，他采取让空气通过许多仪器装置的办法，把空气中的二氧化碳、氧气和水蒸气都吸收掉，最后测得氮的密度是１２５７２克／升。瑞利为验证这个数据，他又从氨气中分离制得的氮气来进行测定，测得氮的密度是１２５０５克／升。这比空气中取得的氮气轻０００６７克／升。经反复实验测定，这０００６７克／升的差距依然存在。于是，他又从尿素、二氧化氮等物质中分离出氮进行测量，结果测得的密度值都和氨气分离出的氮一样，都比从空气中分离出的氮气的密度少０００６７克／升，他百思不解，陷入困惑之中。

    一天，瑞利在实验室里看到刚收到的新一期杂志《自然》，忽然想到，何不去封信给杂志社，请求帮助呢！于是，他提笔写了一封信，信中写道：“……我对最近测得用两种不同的制取方法取得的氮气密度的结果很惊讶，我得到不同的数值，两者相差约千分之几，虽然相差不大，但它在实验误差范围之外。是由于气体的性质不同而引起的？还是别的什么原因？如果读者之中谁能给予指出，我将十分感激。”《自然》是一份有很高声望的科学类杂志，不仅在英国，而且在全世界都有一定的影响。可是信发出很长时间后，仍没有任何回音。

    在这段时间里，瑞利并没完全等待，也在积极地分析和思考。他也曾设想过几种解释：１由空气制得的氮气可能含有氧气；２由空气制得的氮气或许含有臭氧似的Ｎ３分子；３由氨制得的氮气可能含有氢气；４由氨制得的氮气可能有若干氮分子离解成原子了。以上四种解释都缺乏实验根据，不具说服力，因此，也都被他一一推翻了。

    这时瑞利想到了他的朋友，伦敦大学的化学教授拉姆赛，并向他求教。对此，拉姆赛也解答不出来，但拉姆赛被瑞利这种锲而不舍、一丝不苟的精神所感动，决定和他一起从实验中去寻找答案。

    他们经过了两年多的反复实验研究，终于发现原来在空气中还存在着一种未知的气体，它的密度约是氮气的一倍半。这样就可解释为什么从空气和氨气分别取得的氮气密度会不同了。为进一步证实所得的实验结果，他们又对这种气体进行了光谱分析，结果发现它既有氮的光谱线，又有红色和绿色的各组明线，这是当时已知元素的光谱所没有的，这再次确认了它是一种未知气体，而从实验得知，这种气体的化学性质极不活泼。

    １８９４年８月１３日，英国科学促进会在牛津召开会议，瑞利和拉姆赛在会上报告了这一新发现，最后根据会议主席马丹的建议，把新发现的气体叫做“氩”，希腊文是“懒惰”的意思。这就是氩的由来。

    躲在矿泉水里的“双胞胎”———铷和铯

    德国化学家本生靠着一盏瓦斯灯———本生灯和一架分光镜———三棱镜，废寝忘食地在寻觅新的元素。

    １８６０年５月的一天，本生偶然得到了杜尔汉矿泉水。这种矿泉水是医生开给许多病人当药吃的，它又苦又咸。他随即把它蒸发、浓缩……最后取出一滴送进灯焰里，习惯地开始搜寻起新元素来……起初，分光镜没有向他提出任何特别的报告，只是说杜尔汉矿泉水中有钠、钾、锂、钙、锶等一些熟悉的元素。

    本生作为一个精细的分析化学专家，没有就此罢手，他有着寻找新元素的坚定不移的信念。他想，既然杜尔汉矿泉水中含有许多已知元素，那它们的谱线一定过于明亮。加上其中钙和锶的各色谱线，条数又多。因此，一滴矿泉水里，如果含有微量的未知元素，它的微弱的光谱，可能就分辨不出来，必须把钙、锶、锂提走。于是，他开始了提纯工作。最后溶液里只剩下钠盐、钾盐和没有提尽的极少的锂盐。

    他从提纯过的液体里取了一小滴，送进灯焰里。当他往分光镜里窥视时，“谦虚地”躲在钾、钠和锂的谱线当中的两条陌生谱线，映入他的眼帘。“浅蓝浅蓝的”，本生喜出望外，立即为他发现的新元素取了名字———铯，它的原意是浅蓝色的。

    不久，本生便从４４万升杜尔汉矿泉水中提取到７克铯盐。

    本生取一点不太纯的铯盐放到灯焰里验证，结果分光镜上又出现了几条暗红色的谱线。难道还有新的元素？本生反复做了起来……直到１８６１年初，本生又从杜尔汉矿泉中提取到１０克铷盐，并为它取名为铷。铷的拉丁文是暗红的意思。

    这样，本生几乎同时发现了躲在矿泉里的两种新元素———５５号和３７号。

    ７克和１０克，这点点备用品，实在少得可怜，可是在本生手里却有很大的作为。他从１７克物质得到许多种化合物，又研究了它们的一切性质。原来它们性质极其相似，酷似孪生兄弟。是的，纯净的铷和铯都是银白色的金属，含有杂质时则略带黄色。它们都很软，富有可塑性，又很易熔化。它们的化学性质非常活泼，在空气中会像黄磷一样自燃，放出玫瑰般的紫色光芒。如果把它们投入水中，会剧烈地与水作用，放出氢气，发生燃烧甚至爆炸。正是因为它们这般不“老实”，平时都被“关”在煤油里，与空气、水等隔绝。

    铷和铯最可贵的性质，是它们具有优异的光电性能，号称长“眼睛”的金属。它们一受到光的照射，就会被激发而释放电子。人们利用这一特性，把金属铯或铷喷镀在银片上，制成光电管。因此它们在冶金、电视、电影、通讯等领域中都有重要用途。

    与德国同名的“锗”

    元素锗的英文名字是“Ｇｅｒｍａｎｉｕｍ”，原意是德意志，即德国的国名。为什么锗能与德国的国名联系在一起呢？这要从元素的发现说起。

    锗元素的发现者是德国分析化学家文克列尔。文克列尔的父亲科德，是贝采里乌斯的学生，一位著名的化学家和冶金学家。他开办一座颜料工厂，厂中建立了一个设备相当齐全的冶金实验室。正是这个实验室把文克列尔塑造成了一位知名的分析化学家。

    文克列尔读书期间，尤其是假期，经常待在父亲的实验室里。他学会了一套熟练的分析技术。１８５７年，他进入佛日堡矿业学院学习，１８７３年，担任该校的化工和分析化学教授。１８８５年，该校的矿物学教授威斯巴赫在学校附近的一个矿井中发现一种矿石。他邀请文克列尔做定量分析。经过分析后，文克列尔得出的分析结果是：Ａｇ为７４７２％，Ｓ为１７１３％，ＦｅＯ为０６６％，ＺｎＯ为０２２％，Ｈｇ为０３１％，总含量却少了７％。因此他断定这７％的成分一定是一种未知元素的硫化物，要么怎么用常规的方法分离不出来呢？他又选用了一种新的定性分析方法，确定了这种新成分应属于砷、锑、锡的那一组。他把这种矿石的细粉，与碳酸钠及硫黄混合，一起熔化，又用水浸取熔块，滤去残渣，然后用盐酸中和到微酸性。这时析出了一些沉淀，但经检查却令他失望，原来那是硫黄。可是，当他滤去硫黄，并往滤液中加入浓硫酸时，溶液中竟出现了像雪花一样的白色絮状物徐徐沉入瓶底。其实这种白色沉淀就是硫化锗。他将这种沉淀物干燥后，放到氢气流中加热，新元素终于离析出来！这是一种灰黑色的金属粉末，挥发性较锑低，但其氯化物的挥发性极强。这个新元素恰巧是伟大化学家门捷列夫预言的“类硅”元素，所以引起了科学界的轰动。文克列尔的名字一下传遍了整个科学界。此时，他没有忘记养育他的祖国，就为它取名为“锗”！

    坦塔罗斯的苦难

    埃克伯格是位擅长分析化学的化学家。一次，他接受分析斯堪的纳维亚岛的一种矿物的任务。照理说，一种矿物质在他的手下，应该是迅速得出化学组成答案的。可是，这回不同往常，他发现，这种矿物含有一种未知的成分，弄得他丈二和尚摸不着头脑。他实验、分析、翻阅文献……都未查到。于是他想尽办法将它提取出来，这种银白色的金属是什么呢？难道是一种新的金属元素？经过实验研究，他发现这种金属的确是一种新元素。为它取个什么名字呢？他不由得想起对这种元素进行化学性质检测的曲折经历，在硝酸和盐酸中都无动于衷，即使在王水中加热到９００℃，也根本不起任何变化……实验一个接着一个都失败了。他想到这儿，脑中又浮现“坦塔罗斯的苦难”这个故事：一天，宙斯的宠儿小亚细亚国王坦塔罗斯想取悦于参加他的宴会的众神，把自己的亲生儿子佩洛普斯的肉拿给他们吃。众神被他的野蛮所激怒，决定判决坦塔罗斯经受口渴、饥饿和恐惧的折磨，坦塔罗斯被罚站在海中。水深及他的下巴，在他头顶上低垂着硕果累累的树枝。可是，每当坦塔罗斯口渴张开嘴喝水时，水就从嘴唇下退去；当他饥饿难忍伸手摘水果时，风就把树枝吹向高处，一直吹到他够不着的地方。在他头顶上悬挂着的巨大石块，每时每刻都可能砸下来……当然，这是一段神话故事。可是，故事中的坦塔罗斯的遭遇，自幼就铭刻在埃克伯格的心上，他十分敬佩这位英雄，所以就为这种新发现的元素取名为“钽”。钽的希腊文原意就是这段神话中英雄的名字———坦塔罗斯。

    当时，研究钽的性质的确很不容易。它的化学活性很差，其化学稳定性胜过玻璃和陶瓷，可与铂相媲美，非常耐腐蚀，是最耐高温的金属之一，熔点高达２９９６℃。

    现在，钽在工业、医疗等领域都有着广泛的应用。在实验室里，可以用钽作电极、蒸发皿和一些反应器皿，在生产化学纤维时，可用钽代替价格昂贵的铂制造喷丝模；它还可以制造天平的砝码、外科器械、自来水笔尖、留声机唱针、钟表弹簧等；由于钽具有吸收氧、氮、氢等气体的特殊本领，因此，在制造真空管和真空仪器时，都用它作为吸气剂；此外，钽还具有“亲生物”的特性，如果用钽条代替折断了的骨头，过了一段时间，人体的肌肉居然会在钽条上生长，犹如真正的人的骨头一样，钽是外科医疗上不可缺少的金属元素。

    猎人的发现

    在很久以前，有一位猎人，他经常出没在赞比亚的一个偏远山区。一天，他又来到这里狩猎，可是半天过去了，却一无所获。正当他要返回家中时，一只白羚羊突然从树丛中跑了出来，他喜出望外，急忙拔箭朝羚羊射去，真是箭无虚发，羚羊中箭跌倒在地。然而负伤的羚羊，又从地上爬起，拼命逃跑，最后终于因体力不支躺倒在一块岩石上。猎人赶到那里，拾起血迹斑斑的羚羊，突然发现岩石上有一团蓝绿色、带丝绸光泽的斑痕，像孔雀羽毛那样鲜艳美丽。他把这块美丽的石头带回家中，当作宝石珍藏起来。

    后经科学家鉴定，这块石头为孔雀石和石青的复合石。孔雀石的主要成分是ＣｕＣＯ３·Ｃｕ（ＯＨ）２，鲜绿色；石青的主要成分是２ＣｕＣＯ３·Ｃｕ（ＯＨ）２，深蓝色。二者都是铜矿石。于是地质学家沿着猎人的足迹，发现了世界闻名的赞比亚铜带，找到了大自然赋予赞比亚人的地下宝藏。从而使赞比亚这个贫穷落后的小国，开始富裕起来。铜和赞比亚人民结下了不解之缘！

    铜是人类在古代就发现了的金属元素，具有广泛的用途。纯净的铜是紫色的金属，俗称“紫铜”、“红铜”或“赤铜”。它富有延展性，能拉成细丝，也能压延成几乎透明的箔。纯铜的导电性能非常好，仅次于金属银，是电气工业的“主角”！铜还可制造许多合金，如黄铜便是铜与锌的合金，青铜便是铜与锡的合金，白铜则是铜与镍的合金……黄铜声响效果好，所以可以用它做锣、钹、铃、号和风琴、口琴的簧片等；青铜做成的轴承是工业上著名的“耐磨轴承”；白铜可用于制造精密仪器。近年来，铜虽然在某些方面逐渐被铝所替代，但它仍不失为一种重要的金属。据统计，现代工业上生产１００吨的钢铁，大约需要生产１吨铜来配合。铜的重要化合物硫酸铜是著名的无机农药，氧化铜则是无机黏合剂的重要原料……铜不仅是重要的工业原料，它和动植物也有着密切的关系。土壤内缺了铜，植物就长不高，结的果实也很少；家畜缺了铜，会掉膘脱毛……它是动植物必需的七大微量元素之一。所以，铜不仅在赞比亚是神圣的，而且在全世界都享有盛名！

    有毒的“杀生草”

    １２７５年，意大利旅行家马可·波罗旅行途经中国西北部，发现那里出产一种质量非常好的大黄，十分兴奋，不由得在那多停留了几天。一天，马可·波罗的坐骑随同当地的马群，到荒山上食草，结果回来后，坐骑突然发病，四蹄溃烂，鲜血淋淋，惨不忍睹。由于坐骑病因不明，无法医治，马可·波罗只好自叹晦气，匆忙离开此地。

    其实，马可·波罗的坐骑根本没有得病，是吃了一种有毒的野草所致。原来，在这冈峦起伏的大山里，生长着一种有毒的野草，也曾毒死过当地不少牲畜，不过，天长日久人们对它都十分熟悉，就连当地的牲畜也懂得分辨它，总是对它避而远之，所以当地人称它为“杀生草”。

    杀生草为何能使人畜中毒，甚至死亡呢？那时，人们根本不知其中的奥秘。可现在却真相大白，在杀生草中作怪的是化学元素硒！

    的确，硒是有毒的化学元素，而且它的化合物也均有毒。每人每天摄取的硒，如果高于０２毫克，就可能出现腹泻和神经官能症等中毒反应。

    畜禽在高硒区放牧或投喂过量硒，都会引起硒中毒。美国通过大量实验，规定饲料中硒浓度以０１０～０２０ｐｐｍ为宜，若超过５～１０ｐｐｍ，则会发生慢性或急性硒中毒。慢性中毒使畜禽出现食欲减退、呕吐、消瘦贫血、磨牙、迟钝无力、掉毛、关节僵硬变形等症状；急性中毒则使畜禽尿频、腹痛、瞎眼、痉挛和瘫痪，严重的常因呼吸困难窒息而死。

    长期以来，由于它曾给人和动物带来许多灾难，所以硒一度遭到人们的冷落和鄙夷。后经科学家们的多方探索和研究，人和动物还少不了硒呢。过量的硒能导致人和动物中毒，但缺少硒也能使人和动物发生种种疾病。“克山病”就是人体缺硒所造成的一种奇特的心脏病。在国外，人们发现，在含硒量低的地区，癌症发病率高；而在含硒量丰富的大蒜产区或人们喜食大蒜的地区，胃癌发病率低。同样，禽畜缺少硒也会发生各种疾病，甚至引起死亡。２０世纪７０年代，美国把硒列为畜禽饲料中的必需元素，继铜、铁、碘、锰、钴、锌之后一跃爬上了“第七必需微量元素”的宝座！

    观“双胞胎”———钾和钠

    １９世纪的人们向来以为苛性碱是不可再分解的简单物质，几乎所有化学家都毫无疑问地把它当成了化学元素。可是，戴维却有另外一种冲破传统的想法。他推想，碱有几种化学性质，跟一些已知的成分复杂的物质很相似，它很可能也是复合物。于是，他先选用苛性钾进行电解实验，然而几次实验都失败了，苛性钾原封不动，呈现出的都是水被分解成氢和氧的现象。不过，戴维没有因此而丧失信心。他不断改进实验，既然水总在里面捣乱，干脆就用无水苛性钾吧！他按着这一思想又干了起来，果然，奇异的现象出现了。

    一天，戴维让助手埃德蒙得把苛性钾水溶液换成无水苛性钾，然后开始对熔融的无水苛性钾电解……“它会不会分解呢？”戴维把白金导线接触熔融了的苛性钾表面时，心里在想。“现在没有水了，匙子里只有苛性钾一种东西。如果它不是元素，那么它马上就会露出原形，可是电流也可能通不过熔融的碱吧？”正在他反复思索之时，电流通过去了。“喂，”戴维声音都变了，“埃德蒙得，这儿来！苛性钾分解了。”助手用手遮着眼睛，往仪器前凑。而戴维自己却差点把鼻子碰到白金匙子上。原来，由于电流的作用，熔融的苛性钾不仅通过电流发生显著的变化，而且在白金导线跟苛性钾接触的地方，还出现了一些小小的火舌，淡紫色的火焰，非常美丽，只要电路不断，火焰就不会熄灭；电流一停，火焰也就立刻熄灭。助手莫名其妙地看着教授，说：

    “这是怎么回事？”“埃德蒙得，这意味着，咱们已经把这种假元素给揭穿了。”戴维自信地说，“电流已经把苛性钾所含的某种未知物质分离出来了。导线旁边发着淡紫色火焰的就是它。”这是一种什么样的物质呢？怎样才能收集到这种神秘的物质呢？戴维陷入思索之中……１８０７年１０月的一个早晨，薄雾蒙蒙。戴维吃完早饭，匆匆走向实验室。几天来，他一直在想，第一次没有把苛性钾分解成功是因为水；第二次，又没有成功，可能是因为那熔融的碱热到了发赤的地步，温度太高了。于是他又想出了第三个办法，让苛性钾从空气里稍微吸收一点湿气试试。按着这一想法，他和助手埃德蒙得又开始了新的实验……电流果然通过去了。那固体的碱块，立即开始从上下两个方面熔化。戴维见此情景，脸色渐渐苍白了。他站在试验台旁边，紧张得几乎停止了呼吸。这时，碱块同金属接触的地方正在熔化，发出细微的咝咝声。突然，啪的一声爆响，像爆竹般从熔融的碱上面传出。戴维用胳膊肘使劲推了一推他的助手，迅速把头俯到试验台上。“埃德蒙得……埃德蒙得……”

    他喃喃地说，“你看啊，埃德蒙得！”熔融的苛性钾上面沸腾得越来越厉害，下面的白金片上有些极小的珠子从熔融了的苛性钾里滚出来。它们跟水银珠一样带有白银的光泽，可是它们和水银可大不相同。它们中间有的刚一滚出来，就啪的一声裂开，爆发一阵美丽悦目的淡紫色火焰而消失得无影无踪；有的虽然侥幸得保全，却很快就在空气中变暗，蒙上一层白膜。原来碱的组成中含有某种金属，而且在这以前，谁也不知道世界上有这么一种金属。戴维认清了这一点，突然离开座位，在实验室里如醉如狂似地跳起舞来。

    又经过几次验证后，他终于肯定了自己的新发现。他大胆地把苛性钾从元素名单上抹掉，换上了一个当时还没有人知道的新元素。这是一种真元素，他给它取名叫锅灰素，译成中文就是“钾”。

    分解了苛性钾以后，戴维立即着手分解另一种碱———苛性钠，并很快获得成功。他为这种从苛性纳中分离出来的新金属元素，取名为苏打素，译成中文即是“钠”。

    钾和钠的性质有很多相似之处，只不过，钠的金属活动性比钾略微差一点儿。钠是黄色的火焰，钾是淡紫色的火焰。所以当时人们都说：“戴维发现了双胞胎元素！”

    铁的辉煌过去

    １９世纪９０年代初，在美国亚利桑那州的沙漠中发现了一个巨大的陨石坑，坑的直径有１２００米，深度有１７５米。估计这块亚利桑那州陨石有几万吨重。有人试图想让这个“天外来客”为他们赢利，甚至成立股票公司，然而最后却以公司的关闭而告终。

    １９世纪９０年代中期，美国探险家在丹麦格陵兰的冰层中发现了一块３３吨重的铁陨石。这块陨石历尽千辛万苦被送到纽约，至今仍然保存在那里。

    “天外来客”毕竟有限，因此在冶金业发展之前，用陨铁制作的器具相当的珍贵。因此，铁在地球上的出现与使用，在最初带有神秘与高贵的色彩。只有最富有的贵族才能买得起耐磨的铁制装饰品。在公元前１６００～１２００年就发现了一件用来配青铜剑身的铁剑柄，显然，这是作为一种贵重的装饰金属物。在古罗马，甚至结婚戒指一度是铁制而不是金制。在１８世纪探险家航行中甚至有过这样的经历，他们用一枚生锈的铁，可以换一头猪，用几把破刀，就可换足够全体船员食用好几天的鱼。因为他们遇见的波利尼亚西土著人对铁的渴望超过了其他。有史以来，锻造业也一直被认为是最体面的行业之一。

    １９世纪８０年代末，由杰出的法国工程师艾菲尔设计的一座宏伟的铁塔建筑物在巴黎落成。许多人认为，这座高３００米的铁塔不会持久，艾菲尔却坚持说它至少可以矗立四分之一个世纪。到现在整整８０年过去了，艾菲尔铁塔仍然高高屹立在巴黎，吸引着成千上万的游客，成为法国的骄傲。

    ２０世纪５０年代末，在比利时首都布鲁塞尔世界工业博览会上，一座让人过目难忘的大楼矗立起来，这座建筑物由９个巨大的金属球组成，每个球的直径为１８米，８个球处于立方体的每个角顶，第９个球处于立方体中心，这正是一个放大了上千亿倍的铁晶体点阵模型，它叫阿托米姆，也是人类不可缺少的朋友———铁的象征。

    送给敌寇的“礼物”

    第二次世界大战期间，德国法西斯入侵法国，占领了法国北部的工业、文化名城里尔。里尔中心学校里驻满了德国鬼子，他们干扰学生们的正常学习和生活，而且对里尔市民欺压迫害，这一切使学校的学生们充满了对德国鬼子的仇恨。一个聪明的学生想出了一个惩罚德寇的好办法。这名学生发动同学一起动手，赶制出一些小圆筒———这是即将让德国法西斯吃苦头的“礼物”。第二天，正巧德军有一批军火要从设在学校的军火库装车南运。这天早晨，当德国鬼子装好军火，集中起来去食堂吃饭时，学生们举行了一场足球赛。球赛非常激烈，但队员们老是把球踢出边线，一股脑儿往装军火的车下钻。队员们则利用捡球的机会，神不知鬼不觉地将前一天晚上做好的小圆筒系到汽车底下。球赛结束了，德国鬼子一点也没发觉。

    吃完早饭的鬼子出发了，不一会儿，就消失在公路尽头。忽然，远方传来沉闷的爆炸声，“轰———轰———轰———”，一声接着一声。听到这声音，策划这次行动的学生们都高兴地跳了起来。

    此时，德国法西斯的司令部里则乱成了一团，因为他们得知他们计划用来进攻法国首都巴黎的装备在这次爆炸中受到了重大损失。一些炸得半死的德国鬼子心里也怪纳闷的：“真奇怪呀，这车走着走着怎么就爆炸了呢？”

    是呀，那些炸毁德寇军车的“秘密武器”到底是什么呢？原来，这是学生们制造的“土定时炸弹”。那么，“土定时炸弹”是运用什么原理做成的呢？第一，它利用了白磷这种物质燃点低的原理，不用火柴点，白磷在４０℃条件下就可自燃；第二，它利用了二硫化碳这种液体在常温下容易挥发的特性。

    前面说过，学生们自制了一些小圆筒，他们在小圆筒里装入二硫化碳液体，在液体中再放一小块白磷。这样，一个个“土定时炸弹”便做成了。孩子们赛足球时，利用捡球的机会，把这些“土定时炸弹”牢牢地固定在油罐附近的汽车底盘上。当敌人军车在阳光下高速奔驰时，热空气使铁罐里的二硫化碳逐渐挥发掉，溶解在二硫化碳中的白磷颗粒露了出来，每个白磷小颗粒在空气中与氧气反应放出热量，温度上升到４０℃时，白磷就自动燃烧起来，引起油箱着火爆炸，再引起车上的军火爆炸，就这样，一车德军的武器弹药便报销了。

    我们知道，磷是氮族元素中重要的一种元素。白磷和红磷是磷元素的同素异形体。

    白磷是一种蜡状的固体，有剧毒，不溶于水，但能溶于二硫化碳。把白磷隔绝空气加热到２６０℃，就会转变成红磷。红磷是红棕色粉末状的固体，没有毒，不溶于水，也不溶于二硫化碳。红磷加热到４１６℃时就升华，它的蒸气冷却后变成白磷。

    磷的化学性质活泼，容易跟氧、卤素以及许多金属直接化合。

    白磷远比红磷容易燃烧。白磷的着火点是４０℃，红磷的着火点是２４０℃。白磷受到轻微的摩擦或被加热到４０℃，就会发生燃烧现象。所以，白磷必须贮存在密闭容器里，少量的白磷可保存在水里。

    白磷和红磷的着火点虽然不同，但是燃烧以后，都可生成五氧化二磷。白磷在空气里，即使在常温下，也会缓慢地氧化，氧化时会发光，在暗处可以清楚地看见。磷在空气中易被氧化，因此自然界里没有游离态的磷存在。磷主要以磷酸盐的形式存在于矿石中。

    磷跟卤素能发生化合反应。由于卤素的原子吸引电子的能力比磷强，因此，磷在其卤化物中显示＋３价和＋５价。磷在不充足的氯气中燃烧生成三氯化磷，而在过量的氯气中燃烧生成五氯化磷。

    点燃

    ２Ｐ＋３Ｃｌ２２ＰＣｌ３

    点燃

    ２Ｐ＋５Ｃｌ２２ＰＣｌ５

    白磷和红磷在性质上的差别是和它们不同的结构有关。白磷分子是由四个磷原子结合而成的四面体型分子，而红磷的结构则远比白磷复杂。

    白磷可用于制造纯度高的磷酸，红磷除用于制农药外，主要用于制造安全火柴。此外，在军事上还用磷来制造烟幕弹和燃烧弹。在第一次世界大战期间，白磷烟幕弹就曾帮助英法联军大败德国部队。当时是在欧洲西部的战场上，一支英法联军受命摧毁一支德国部队的防线。由于固守的德军占据着有利的地势，加上两军阵地之间有一片开阔地，英法联军的行动被德军看得一清二楚，因此，英法联军的几次猛烈攻击都没有使德军防线遭到破坏。几天后的一个清晨，一群英法联军的飞机飞到德军阵地的上空。像往常一样，几百颗炸弹从天而降。但不同的是，随着震耳欲聋的爆炸声，一团团巨大的蘑菇状白色烟雾在德军阵地上升起，顿时，整个德军防线淹没在浓烈翻滚的白色烟雾之中。德军指挥所已无法指挥，阵地上乱作一团。这时，英法联军的冲锋号响了。威武的坦克徐徐挺进，士兵们潮涌般地冲过德军防线。原来，英法联军将白磷装进炸弹里，是白磷制造了如此烟雾弥漫的“屏障”，挡住了德军的视线，帮助英法联军取得战斗的胜利。

    现代战争中最令人毛骨悚然的毒魔———神经性毒剂是含磷毒剂，是在研究有机磷农药杀虫剂的基础上发展起来的。神经性毒剂包括１９３６年德国发现的塔崩毒剂（现已淘汰）、１９３９年制成的沙林毒剂、１９４４年合成的梭曼毒剂和１９５２年英国发现的维类毒剂（即维埃克斯毒剂）。神经性毒剂可装在炮弹、导弹、火箭弹等多种弹药中使用。毒剂分散开来可使空气、地面、物体表面和水源染毒，用以杀伤有生力量，封锁重要军事地域和交通枢纽。神经性毒剂毒性大，破坏神经冲动传导，可经呼吸道、皮肤等多种途径使人畜中毒。

    一世英雄亡于“砷”

    １８１５年，拿破仑在滑铁卢战役失败后第二次退位，被流放到圣赫勒拿岛，６年后即死去了。政府的公告说他是患胃癌死去的，但其所谓的遗嘱上说：“我是被英国人及其雇佣的凶手暗害。”人们用中子放射化学分析法对他的遗发进行鉴定，发现其头发中砷的含量比正常人高出４０倍，这足以说明他是由于砷中毒而死的。

    当人吃进含有毒物的食品或吸进有毒气体时，头发就会有反应，它所含有害物质就会升高。化验头发不仅能够准确地指示中毒物质是什么，而且能准确地指示其中毒时间。因为头发一天生长０３毫米，根据毒物在头发中的位置，就能确定摄入的时间了。那么，拿破仑是不是被人毒死的呢？逐段分析拿破仑的头发后发现，在拿破仑死亡前的一段时间里，头发中的含砷量是逐渐增加的，据此可认为，他不可能是被人毒死的，他的死亡是由于岛上的水被含砷化合物污染造成的。

    砒霜是一种古老的化学毒物，它是砷的一种氧化物。在古代，砒霜经常被一些野心家、阴谋家用来铲除异己、毒害他人。除此之外，砒霜在刀光剑影的战场上也曾建立殊勋。１３世纪，成吉思汗及其后裔率领蒙古大军陆续对中亚、西亚和东欧广大地区发动三次大规模的军事征战，即成吉思汗西征、拔都西征和旭列兀西征。这三次西征席卷万里，砒霜在这些重大的军事行动中扮演了重要的角色。

    华沙一战，蒙古军用抛石机射出大量毒烟球，弄得全城都是砒霜和狼毒的烟雾，守军痛苦不堪，最后投降。

    蒙古军在进攻匈牙利佩斯城的时候，他们的工兵向敌人兵营里发射了密集的巨石、火箭、毒箭（史料记载蒙古人的毒箭含砒霜巴豆，产生强烈的毒烟）、燃烧油。这些攻击武器大多为西方军队首次见到，其内心恐慌可以想象。蒙古人采用了“围城必阙”的战术，匈牙利人迅速崩溃从缺口逃亡。但是，身着轻装的蒙古军队速度和耐力远远高于逃跑者，可以不停顿地换马四处截杀。蒙古军迅速攻克佩斯城，杀死１０万余人。

    在法国著名作家福楼拜的小说《包法利夫人》中，也有一个涉及砒霜的故事。富裕农民的女儿爱玛在修道院度过青年时代，成年后嫁给了市镇医生包法利。包法利平庸低能，感情贫乏，令爱玛失望。她羡慕上流社会的豪华奢侈，看不惯小城镇的平淡生活。为了解除她的烦闷，包法利迁居永镇。在那里，爱玛遇上了地主、情场老手罗道耳弗，成为他的情妇并要和他私奔。罗道耳弗本是逢场作戏，为了摆脱她，他暂避外地，爱玛的精神受到很大的打击。不久，又遇到过去在卢昂相识的见习生赖昂，两人开始了躲躲藏藏的偷情生活，这使爱玛不断债台高筑。不久包法利的积蓄和财产都经过爱玛之手进了高利贷者的腰包。此时，赖昂对爱玛也已生厌。爱玛在高利贷者的逼迫之下，走投无路，只得吞砒霜自杀。

    剧毒物砒霜的化学成分是三氧化二砷，而单质砷属于类金属，不溶于水和酸，几乎没有毒性。在常温下砷在水和空气中都比较稳定，不和稀酸作用，但能和强氧化性酸，如热浓硫酸、硝酸和王水等反应，在高温下能和许多非金属作用，并能和绝大多数金属生成合金和化合物，如半导体材料砷化镓（ＧａＡｓ）、砷化铟（ＩｎＡｓ）等。若暴露于空气中，极易被氧化成剧毒的三氧化二砷。常见的砷化合物有三氧化二砷（砒霜）、二硫化二砷（雄黄）、三硫化二砷（雌黄）、三氯化砷等。砷在自然界中多以化合物的形态存在于铅、铜、银、锑及铁等金属矿中，空气、水、土壤及动植物体内一般含量很少，不引起危害。但个别水源含砷量很高，长期饮用可引起慢性砷中毒。

    砷的氢化物砷化氢（或叫胂，分子式为ＡｓＨ３）是一种无色、具有大蒜味的剧毒气体。金属砷化物水解，或用强还原剂还原砷的氧化物可制得胂。

    Ｎａ３Ａｓ＋３Ｈ２ＯＡｓＨ３＋３ＮａＯＨＡｓ２Ｏ３＋６Ｚｎ＋６Ｈ２ＳＯ４２ＡｓＨ３＋６ＺｎＳＯ４＋３Ｈ２Ｏ在缺氧条件下，胂受热分解为单质：

    ２ＡｓＨ３２Ａｓ＋３Ｈ２

    砷的用途很广泛，在农业上用做除草剂、杀虫剂、土壤消毒剂等；医学上用于治疗梅毒、变形虫等；工业上用于木材防腐、羊毛浸洗等。

    砷还是第二代半导体———砷化镓的组成元素之一。砷化镓单晶因其价格昂贵而素有“半导体贵族”之称。现在，中国科学家已掌握一种生产这种材料的新技术，使我国成为继日本、德国之后掌握这一技术的又一国家。砷化镓可在一块芯片上同时处理光电数据，因而被广泛应用于遥控、手机、ＤＶＤ计算机外设、照明等诸多光电子领域。另外，因其电子迁移率比硅高６倍，砷化镓成为超高速、超高频器件和集成电路的必需品。它还被广泛运用于军事领域，是激光制导导弹的重要材料，曾在海湾战争中大显神威。

    据悉，砷化镓单晶片的价格大约相当于同尺寸硅单晶片的２０～３０倍。尽管价格不菲，目前国际上砷化镓半导体的年销售额仍在１０多亿美元。在“十五”计划中，我国将实现该产品的产业化，以占据国际市场。

    由于砷的广泛应用，带来了环境中砷的积累和污染。砷污染的主要来源是开采、焙烧、冶炼含砷矿石以及生产含砷产品过程中产生的含砷“三废”，另外农业上大量使用含砷农药也可增加环境污染。砷污染水体和土壤后可以被动植物摄取、吸收，并在体内累积，产生生物蓄积效应。

    单质砷因不溶于水，进入体内后几乎不被吸收而排出体外，基本无毒性作用。有机砷除砷化氢衍生物外，一般其毒性也较弱。砷化合物毒性最强的是三氧化二砷（砒霜），其次是三氯化砷、亚砷酸、砷化氢。砷急性中毒主要表现为胃肠炎症状，患者出现腹痛、腹泻、恶心、呕吐，继而尿量减少、尿闭、循环衰竭，严重者出现神经系统麻痹，昏迷死亡。环境污染引起的砷中毒多是蓄积性慢性中毒，表现为神经衰竭、多发性神经炎、肝痛、肝大、皮肤色素沉着和皮肤的角质化以及周围血管疾病。现代流行病学研究证实，砷中毒与皮肤病、肝癌、肺癌、肾癌等有密切关系。此外砷化合物对胚胎发育也有一定的影响，可致畸胎。

    在工业、农业生产及日常生活中，我们要加强环保意识，通过改革工艺流程以无毒或低毒物质代替砷及其化合物。在印刷品、日用品及食品生产中禁止使用含砷颜料和含砷色素，回收和综合利用含砷“三废”，合理使用含砷农药等来减轻环境污染，同时通过加强个人防护以防止砷中毒的发生。

    毒气弥漫伊普雷

    １９１４年１０月至１２月，德军与英法联军在位于比利时西南部的伊普雷弧形地带交战，双方都缺乏重炮等压制火器以及摧毁野战筑城工事的兵器，因而经过反复争夺后，双方都挖壕据守。为了改变这种僵持态势，德军最高统帅部根据著名化学家哈伯教授的建议，决定使用工厂中大量库存的液氯作为突破防御工事和夺取敌阵地的手段。在西线用钢瓶吹放氯气，进行化学袭击，地点选在伊普雷附近的毕克斯休特与郎格马克之间的英法联军阵地。受命执行此任务的是工兵三十五联队，指挥官是培特逊。德军从国内调来大钢瓶６０００只，小钢瓶２４０００只，于１９１５年４月５日开始布设，每２０只为一列，每千米阵地正面上有５０列。在德军阵地前８千米宽的正面上，共使用５７３０只钢瓶，装有１８０吨氯气。４月１２日前攻击准备一切就绪，等待着适宜的风向。

    恶魔的幽灵已在伊普雷上空徘徊，它在寻找机会。

    机会终于来了！１９１５年４月２２日午后，２～３米／秒的北风出现了，１７时２０分，德军统帅部下达了攻击命令时间：“１８时———死亡的钟点。”而此时的英法联军仍然像平常一样坚守着阵地，并没有丝毫戒备，他们根本没有意识到一场灭顶之灾就要降临，还认为徐徐吹来的清风对他们是个好兆头。

    当时针指向攻击时间时，随着三支红色火箭划破长空，数千名德军几乎同时打开了氯气钢瓶。“恶魔”终于挣脱了束缚，霎时，一人多高的黄绿色烟云如幽灵般铺天盖地滚滚而来，顷刻间就将英法联军的阵地吞噬了。“恶魔”无孔不入，就连掩体、掩蔽部和各种工事内的人员也难以幸免。在毒气攻击的同时，德军为了加强效果，还在阵地侧面，用１０５毫米口径的火炮，发射催泪弹。

    毫无防备的英、法守军，顿时乱作一团，他们灼痛、窒息、尖叫、昏迷。处于正对面阵地防守的是刚刚与法军第二十军换班的法国义勇军１７个连和第四十五师的两个阿尔及利亚营。这些部队毫无战斗经验，因而更是惊慌失措。据当时一位目击者说：“当第一阵浓烟笼罩整个地面，人们闷得喘不过气来，拼命挣扎时，最初的感觉是吃惊，随之便是恐惧，最后军队中一片混乱。还能行动的人拔腿逃跑，试图跑在径直向他们追来的氯气前面，但多数人是徒劳的。”德军部队在６０００米的正面上戴着浸有药剂的纱布口罩，怀着恐惧的心情跟随毒剂云团，几乎没有遇到抵抗。一小时内就占领４千米纵深阵地，攻破了盟军曾坚守数月的防线。

    这是战争史上首次进行大规模化学攻击的著名的“伊普雷毒气战”。这次毒袭，英法联军共有１５０００人中毒，其中５０００人死亡，２４１０人被俘。德军缴获大炮６０门，重机关枪７０挺。德军方面，由于本身防护差，占领阵地又较迅速，故也有数千人中毒。这一成功的化学武器攻击，使德军统帅部兴高采烈。从此，化学武器这个恶魔降临到人间。１９１５年４月２２日成了人类的忌日。

    德军首次使用致死性毒剂进行化学攻击就显示了其大规模杀伤的特点，尽管德军未能充分利用化学攻击的效果，但仍然取得了战术上的成功。这次化学攻击刺激了交战双方，此后，交战双方都把化学武器作为一种重要的作战手段投入战场使用，并且越来越广泛，规模越来越大。

    让我们认识一下这个一战中的“死亡使者”吧！氯气（Ｃｌ２）在通常情况下呈黄绿色，压强为１０１×１０５Ｐａ时，冷却到－３４６℃，变成液氯，液氯冷却到－１０１℃，变成固态氯。

    氯气有毒，所以在实验室里闻氯气的时候，千万要小心，应该用手轻轻地在瓶口扇动，仅使极少量的氯气飘过鼻孔，可不要把鼻子凑上去使劲闻！

    氯原子的最外电子层有７个电子，是一种化学性质活泼的非金属。

    同样活泼的钠在氯气里剧烈燃烧，生成白色的氯化钠晶体。这个反应的化学方程式是：

    点燃

    ２Ｎａ＋Ｃｌ２２ＮａＣｌ

    不活泼的金属也能跟氯气起反应，比如灼热的细铜丝在氯气里会燃烧，生成氯化铜晶体颗粒。

    点燃

    Ｃｕ＋Ｃｌ２ＣｕＣｌ２

    氯气不但能跟金属发生反应，而且还能跟不少非金属发生反应，比如氢气在氯气中燃烧。

    点燃

    Ｈ２＋Ｃｌ２２ＨＣｌ

    我们早已知道，氯化氢溶解于水即得盐酸。

    其实不用点燃，仅仅光照就能使氢气和氯气的混合气体发生反应。

    光照

    Ｈ２＋Ｃｌ２２ＨＣｌ

    氯气还可以跟磷起反应，生成三氯化磷和五氯化磷。

    点燃

    ２Ｐ＋３Ｃｌ２２ＰＣｌ３

    ＰＣｌ３＋Ｃｌ２ＰＣｌ５

    氯气溶解于水，溶解的氯气能够跟水起反应，生成盐酸和次氯酸（ＨＣｌＯ）。

    Ｃｌ２＋Ｈ２ＯＨＣｌ＋ＨＣｌＯ

    我们知道，自来水常用氯气来杀菌消毒，这是因为次氯酸是一种强氧化剂，能杀死水里的病菌。

    漂白粉是我们都很熟悉的一种化工产品。工业上就用氯气和硝石灰制成漂白粉，是根据氯气跟碱溶液起反应，生成次氯酸盐和金属氯化物的原理。制漂白粉的反应可以用化学方程式简单表示如下：

    点燃

    ２Ｃａ（ＯＨ）２＋２Ｃｌ２Ｃａ（ＣｌＯ）２＋ＣａＣｌ２＋２Ｈ２Ｏ那么漂白粉为什么能漂白呢？这是因为，在用漂白粉进行漂白的时候，次氯酸钙跟稀酸或空气里的二氧化碳和水蒸气反应，生成次氯酸：

    Ｃａ（ＣｌＯ）２＋ＣＯ２＋Ｈ２ＯＣａＣＯ３↓＋２ＨＣｌＯ我们说过，次氯酸有强氧化性，所以有漂白作用。

    我们在本篇开头介绍了氯气在一战中作为化学武器使用，现在氯也不再被归入化学武器之列了，但不幸的是它又被威力更大、杀伤力更强的化学武器所代替了！

    “超级凤凰”引起的风波

    ２０世纪８０年代，法国建成了世界上最大的“超级凤凰”快中子增殖反应堆。它耗资４３亿美元，是法国雄心勃勃的核计划的重要组成部分。它可燃烧废弃核燃料，并使之转变成新的钚燃料发电。由于冷却系统多次发生危险泄漏，因此该反应堆一再关闭，在建成后的十几年中只运行了约３０个月，法国政府最终不得不决定拆除“超级凤凰”。做出决定是容易的，但拆除时却遇到了难题，不仅要耗资数十亿美元，而且要花１０多年时间。然而最危险的莫过于取出５０００吨液态钠，仅此一项就要花３年时间，因为液态钠遇到空气就会燃烧，碰到水就会爆炸。

    日本烧钚的“文殊”快速核反应堆在１９９５年１２月８日发生过一起严重事故，这座反应堆也是使用液态钠作冷却剂的，事故导致了核反应堆的二级冷却系统发生了钠冷却剂的泄漏，并引起火灾。

    金属钠是一种很软的金属，可以用刀切割。切开外皮后，可以看到钠的“真面目”———呈银白色，具有美丽的光泽。钠的密度为０９７ｇ／ｃｍ３，比水的密度还小，能浮在水面上，熔点９７８１℃，沸点８８２９℃。

    钠的化学性质非常活泼，在常温下就能够跟空气里的氧气化合而生成氧化物。切开的光亮的金属断面很快会发暗，主要是因为生成了一薄层氧化物。钠受热以后“脾气”变得更为“火爆”，能够在空气里着火燃烧，在纯净的氧气里燃烧得更为剧烈，燃烧时发出黄色的火焰。钠跟氧气反应可以生成一种不稳定的物质———氧化钠。钠跟氧气剧烈反应，生成淡黄色的过氧化钠，过氧化钠则比较稳定。

    点燃

    ２Ｎａ＋Ｏ２Ｎａ２Ｏ２（淡黄色）

    由于钠的“欢脾气”，它除了能跟氯气直接化合外，还能跟很多其他非金属直接化合，如跟硫化合时甚至发生爆炸，生成硫化钠。

    ２Ｎａ＋ＳＮａ２Ｓ

    其他的物质在常温下一般不跟水发生反应，但钠就不同了，它在常温下就能跟水发生剧烈反应，生成氢氧化钠和氢气。

    ２Ｎａ＋２Ｈ２Ｏ２ＮａＯＨ＋Ｈ２↑

    钠通常保存在煤油里，使它跟空气和水隔绝，为的就是避免钠跟空气里的氧气或水起反应。

    钠的这种特性使其在军事领域里有了新的用武之地。据报道，一种新型的高爆鱼雷在中国人民解放军海军某研究所研制成功。这种鱼雷弹头内含有钠，当它接近目标时，战斗部自动解体，释放出无数金属钠颗粒。金属钠与海水反应，可以在瞬时产生大量氢气和高热。几十米的范围内温度将顿时升至２０００℃以上，足以使目标表面产生剧烈燃烧和变形，破坏以至摧毁其战斗力。

    由于钠的性质很活泼，因此在自然界里只能以化合态存在。钠的化合物在自然界里分布很广，其中以氯化钠为主，除此之外还有硫酸钠、碳酸钠和硝酸钠等。

    钠是一种很强的还原剂，可以把一些稀有金属从它们的卤化物里还原出来。

    钠的氧化物有氧化钠和过氧化钠等。氧化钠是白色的固体，过氧化钠是淡黄色的固体，它们都能跟水起剧烈反应。反应的化学方程式分别如下：

    Ｎａ２Ｏ＋Ｈ２Ｏ２ＮａＯＨ

    ２Ｎａ２Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ４ＮａＯＨ＋Ｏ２↑过氧化钠还能跟二氧化碳起反应，生成碳酸钠和氧气。

    ２Ｎａ２Ｏ２＋２ＣＯ２２Ｎａ２ＣＯ３＋Ｏ２钠的重要化合物还有氢氧化钠、碳酸钠、硫酸钠等。生活中常用的小苏打即碳酸氢钠（ＮａＨＣＯ３），是一种细小的白色晶体。碳酸钠很稳定，但碳酸氢钠不太稳定，受热容易分解。

    碳酸氢钠受热分解化学方程式如下：

    △

    ２ＮａＨＣＯ３Ｎａ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２↑碳酸氢钠容易溶解于水，遇到盐酸能放出二氧化碳。

    ＮａＨＣＯ３＋ＨＣｌＮａＣｌ＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２↑在第一次世界大战中，１９１５年４月２２日德国对协约国军队大规模使用氯气后，４月２３日英国医疗队便给部队提供了碳酸氢钠水溶液，用手帕或布块浸透后制成简陋的防毒口罩，这就是应用了氯气遇水生成盐酸，然后盐酸和口罩上的碳酸氢钠进行化学反应的原理。

    移花接木易铜锚

    在第一次世界大战期间，德国曾向荷兰、瑞典及丹麦等国大量订购各种类型的船只。德国船主们对造船厂的唯一而奇怪的要求是，船上必须配制特大的铜锚。

    与此同时，德国内河船舶也纷纷驶向中立国，当离开国境时，各条船上的普通船锚都突然“丢失”。船主们便向荷兰等国订购新锚，也是要铜制的大锚。

    此外，德国当局还规定，凡是驶向中立国的德国船只返回时都必须拆除破旧烟囱，换铜制烟囱，然而，当这些换上新锚、装上新烟囱的船只一驶回德国，第一件事情就是取下铜锚，拆除铜烟囱，然后换上铁制的。这是怎么回事呢？

    原来，由于战争消耗巨大，当时的德国已严重缺少战备物资———铜，而当时世界各产铜国都对德国实行经济封锁。经过精心策划，德国人用这种欺骗手段从中立国获取了大量的铜。

    古时在战场厮杀格斗，最早使用的兵器就是以铜为主制造的。铜是人类最早发现和利用的金属，铜掺上铅、锡等金属便成为青铜。青铜器一问世，旋即运用于兵器的制造。由于青铜制兵器坚固、锋利，提高了杀伤力，也就提高了军队的战斗力，因此，谁拥有数量较多的青铜兵器谁就执掌着战争胜负的主动权。

    铜兵器使用较早的，一类是戟、钺、刀、剑、矛、弓箭等进攻性武器，另一类是用于防御的甲、胄、盔、护心镜等。传说黄帝大战蚩尤于涿鹿之野，蚩尤“铜头铁额”，大约便是戴着铜制的头盔。

    我国周朝时期以车战为主，军队的基本编制为“伍”，由五名士兵组成，作战兵器是由弓、殳、矛、戈、戟五种为一组配合使用的。这五种兵器均为青铜铸造。春秋战国时战事纷起，对武器的要求越来越高，因此当时先进的铸铜工艺技术均被运用到兵器的制造上，兵器越发精良，种类也不断增多，产生了莫邪、干将等铸剑名家，产生了吴王夫差戈、越王勾践剑等不朽作品，也为后代十八般兵器的定型奠定了基础。

    秦始皇统一六国之后，曾下令收缴天下兵器，集中于首都咸阳加以销毁，铸造了１２个各重千石的大铜人，置于宫廷之中。秦代一石约折合现今３７５公斤，以此推算，１２个大铜人就重达４５万公斤。秦始皇为什么要铸造１２个如此巨大的铜人？后人认为，秦始皇这一举措，目的有两个：一是为了夸耀武功、粉饰太平；二是为了防止人民反抗。

    秦统一后，曾采取不少措施防止人民反抗，而收缴天下兵器的做法，也是有先例的。《左传·襄公十九年》载，春秋时鲁国的季武子曾经“以所得于齐之兵，作林钟，而铭鲁功焉”。意思是说用缴获的齐国兵器，铸成大钟，用于记载鲁国的战功。秦始皇只是做得更为彻底，把民间的兵器也收缴了，对此，贾谊的《过秦论》也说：“收天下兵器，聚之咸阳，以为金人十二，以弱天下之兵。”

    铜在自然界中分布极广，在地壳中的含量居第２２位。铜以三种形式存在于自然界：第一种是游离铜（极少）；第二种是硫化物，如辉铜矿（Ｃｕ２Ｓ）、铜蓝（ＣｕＳ）、黄铜矿（ＣｕＦｅＳ２）；第三种是含氧化物，如赤铜矿（Ｃｕ２Ｏ）、黑铜矿（ＣｕＯ）、孔雀石（Ｃｕ２［ＣＯ３］（ＯＨ）２）、胆矾（ＣｕＳＯ４·５Ｈ２Ｏ）、硅孔雀石（ＣｕＳｉＯ３·２Ｈ２Ｏ）等。

    铜的冶炼方法一般随矿石的性质而有所不同。如氧化物矿可直接用碳热还原，硫化物矿则常用所谓的冰铜熔炼法。氧化物矿还可用湿法冶金，如用稀硫酸或其他络合剂浸出，然后进行电解。

    举一个例子，比如黄铜矿（ＣｕＦｅＳ２）是用冰铜熔炼法（火法）冶炼。由于铜矿品位低，首先要进行富集，经泡沫浮选获得精矿，以提高品位。浮选所得的精矿经沉降、过滤、烘干后，进入沸腾炉，在２７０～８００℃的温度条件下通空气进行氧化焙烧，使部分脱硫成ＳＯ２，同时还可除去带有挥发性的杂质，并进一步富集铜，得到焙砂。主要反应如下：

    ２ＣｕＦｅＳ２＋Ｏ２Ｃｕ２Ｓ＋２ＦｅＳ＋ＳＯ２其中部分的ＦｅＳ进一步被氧化成ＦｅＯ：

    ２ＦｅＳ＋３Ｏ２２ＦｅＯ＋２ＳＯ２

    焙砂中的主要成分为Ｃｕ２Ｓ和ＦｅＳ，其质量比大约相等，还有ＦｅＯ及原有的ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ等造渣氧化物。焙砂送入反射炉进行高温（１５００～１５５０℃）熔炼，目的是制成冰铜（Ｃｕ２Ｓ·ＦｅＳ）。由反射炉底放出的熔融态冰铜，立即送入转炉，于高温下吹入空气将ＦｅＳ氧化为ＦｅＯ，与加入的ＳｉＯ２形成炉渣而被除去，并使Ｃｕ２Ｓ转化成粗铜。其中主要反应为：

    ２Ｃｕ２Ｓ＋３Ｏ２２Ｃｕ２Ｏ＋２ＳＯ２２Ｃｕ２Ｏ＋Ｃｕ２Ｓ６Ｃｕ＋ＳＯ２↑所得的粗铜，又送入特种炉熔化，控制氧化或还原条件，加入少量造渣物以除去一些金属杂质，最后得到含铜９９４％～９９５％的精铜，浇铸成准备电解精炼的一定形状的阳极铜板。

    铜的精炼常用电解法。将阳极铜板在以硫酸铜的酸性溶液作电解液的电解池中进行精炼，于纯铜阴极上得到高纯铜（９９９５％）。

    我们知道，在人类历史上，由于铁的出现，才使武器从传统的青铜铸造中摆脱出来，但同时也为铜的应用开辟了一个更新的领域。铜仍是现代战争中不可或缺的重要战略物资。

    有记忆的地神之子

    １９５８年，美国海军实验室制成了一种镍钛合金，他们首先将一根镍钛缆绳按要求弯曲成某种形状，加温后冷却，把它拉成直线，再次加热，这根缆绳又自行恢复成原先预热时的形状。科学家抓住这个实验现象不放，进行深入研究，终于发现原来镍钛合金具有能“记忆”自己形状的神奇特性。从此，具有记忆功能的镍钛合金不断地被开发出来，并被广泛地应用到各个领域。１９６９年，镍钛记忆合金首次应用到工业上。２０世纪７０年代，美空军用镍钛合金做成Ｆ－１４战斗机上液压管道的接头，结果近１０万接头，无一发生渗漏。

    飞船在太空中通过无线电同地球联络，这时，天线是不可缺少的。在美国，人们用记忆合金做成飞船天线，平时它的外形像半个篮球，可折叠起来。当飞船进入太空，在阳光照射下，天线受热就会自动展开，成为原来的半球形。

    科学家还利用镍钛合金的“记忆功能”，将它制成机器人的四肢和手上的“肌肉”。神奇的是，当外界温度改变时，机器人的“手足”便会根据记忆而改变形状，从而手舞足蹈起来。医生经过试验，将镍钛合金制成比血管略小的螺旋“弹簧”，先让它在体温条件下，“记住”自己原来的形状，然后把它拉直，通过手术，慢慢送进心脏病患者的动脉。在人体正常体温下，有“记忆”功能的金属慢慢又恢复成原来的螺旋弹簧形状，在患者血管内壁形成了一层衬套，可防止心脏病患者由于动脉内壁过薄导致破裂而带来的生命危险。

    金属钛（Ｔｉ）是一种新兴的结构材料，它的密度为４５４ｇ／ｃｍ３，比钢轻（钢的密度为７９ｇ／ｃｍ３）。可是，钛的机械强度同钢相似。铝的密度虽小（２７ｇ／ｃｍ３），但机械强度较差。钛恰好兼有钢和铝的优点。钛是热和电的良导体，高纯度的钛具有良好的可塑性，越纯可塑性越大。液体钛几乎能溶解所有的金属，因此可以和多种金属形成合金。

    钛的表面容易形成致密的、钝性的氧化物保护膜，因而具有优良的抗腐蚀性，特别是对海水的抗腐蚀性很强。由于金属钛具有这样一些良好的性能，自２０世纪４０年代以来，它的生产量激增，在国防和高技术产业中，占有重要的地位，目前在航海和航空制造业上得到了广泛应用。

    虽然在通常温度下钛不活泼，但在高温时，钛能直接同许多非金属如氢、卤素、氧、氮、碳、硼、硅、硫等生成很稳定、很硬并且难熔的化合物，如ＴｉＮ，ＴｉＣ，ＴｉＢ，ＴｉＢ２。

    在室温下，钛不与无机酸反应，但能溶于热盐酸和热硝酸中。

    用金属钠或镁还原四氯化钛可以制取金属钛。

    ＴｉＣｌ４＋４ＮａＴｉ＋４ＮａＣｌ

    ＴｉＣｌ４＋２ＭｇＴｉ＋２ＭｇＣｌ２钛的重要化合物有二氧化钛（ＴｉＯ２）、四氯化钛（ＴｉＣｌ４）。钛白是经过化学处理制造出来的纯净的二氧化钛，它是重要的化工原料。

    四氯化钛（ＴｉＣｌ４）是钛的一种重要卤化物，以它为原料，可以制备一系列钛化合物和金属钛。四氯化钛在常温下是一种无色液体，熔点为－２３℃，沸点为１３６℃，具有刺激性的气味。ＴｉＣｌ４在水中或潮湿空气中都极易水解，将它暴露在空气中会产生烟：

    ＴｉＣｌ４＋２Ｈ２ＯＴｉＯ２＋４ＨＣｌ↑利用ＴｉＣｌ４的水解性，可以制作烟幕弹。ＴｉＣｌ４也是有机聚合反应的催化剂。

    海底任遨游的法宝

    ２０００年８月１３日，发生了一起震惊世界的海难———俄罗斯“库尔斯克”号核潜艇沉入１００多米深的巴仑支海海底。随后俄罗斯展开了紧急救援行动，但救援行动持续了近一周时间，最终回天无术，艇上１１８名官兵全部遇难，没有一名船员幸存。

    历史上曾经发生过多起潜艇沉没事件，其中在实施救援时，争取时间对于救援成功的可能性至关重要。而要争取时间，一方面要求救援行动迅速高效，另一方面还要看沉没潜艇内的官兵能够坚持多长时间，而后者就要看潜艇里的氧气能够维持多久了。当对“库尔斯克”号的救援行动还在进行之中时，海军专家介绍：潜艇在水下活动，必须有足够的氧气保障。

    氧气含量过少，人员容易疲劳虚弱，甚至会二氧化碳中毒。潜艇的氧气主要从三个途径获得：一是定期浮起换气，从大气中获得。一般潜艇每隔３～４小时就要浮出水面换气。二是靠制氧机制造。核潜艇一般使用制氧机。但潜艇沉没后核反应堆被关闭，制氧机也因失去动力而无法工作。三是使用化学再生药板。再生药板能与二氧化碳发生化学反应，产生氧气。一般常规潜艇都装有一定数量的再生药板，以保证潜艇１～２个月的水下航行。由于核潜艇使用制氧机，再生药板储量不会太多，但是一般情况下应能保证使用１０昼夜以上。然而，“库尔斯克”号核潜艇的悲剧还是无可避免地发生了。

    毋庸置疑，人为了维持自己的生命，氧气是不可或缺的，而在无所不用其极的战场上，交战的一方可以通过特殊的武器使敌人得不到氧气而发生窒息，从而达到杀伤的目的。比如在剿灭车臣匪徒的战争中，俄军动用了燃料空气弹等先进武器。燃料空气弹是一种特殊的“面杀伤武器”，人们还给它起了许多形象的叫法：窒息弹、油气弹、气浪弹和云爆弹等。它的内部填满了挥发性极强的碳氢化合物，当投掷到目标上方后，弹内的液体燃料连同延时引爆装置一起被撒到地面，与空气中的氧气充分混合，很快变为雾状的气溶胶，经过预定时间后即会第二次引爆。燃料空气弹爆炸时会产生２５００℃左右的高温火球，并形成强大的冲击波和热气浪，炸点附近的冲击波传播速度可达每秒２２００米，足以直接摧毁目标。另外，燃料空气弹与普通炸药不同，普通炸药爆炸时不需要外界的氧气，而燃料空气弹的燃料必须与氧气充分混合，爆炸时会把目标周围的氧气消耗殆尽，处于爆炸区内的人员即使不被当场炸死或烧死，也会由于严重缺氧而窒息死亡。

    化学武器是大规模杀伤性武器，防毒面具能对其起到有效的防护作用。面具分过滤式和隔绝式两种。在隔绝式防毒面具中，有一种为化学生氧式防毒面具。它主要由面罩、生氧罐、呼吸气管等组成。使用时，人员呼出的气体经呼气管进入生氧罐，其中的水汽被吸收，二氧化碳则与罐中的过氧化钾和过氧化钠反应，释放出的氧气沿吸气管进入面罩。

    我们每一个人每时每刻都离不开空气，确切地说是离不开氧气。在通常情况下，氧气是一种无色无味的气体，但在压强为１０１千帕时，氧气在约－１８３℃时变为液体，呈美丽的淡蓝色；在约－２１８℃时则会变成颜色美丽、外形漂亮的固体———呈淡蓝色的雪花状。氧气的密度比空气略大，不易溶于水。

    氧气也是一个“乐天派”，它的化学性质非常活泼，可以跟许多种非金属和金属发生化学反应。

    平常我们见到的木炭在空气中燃烧，就是氧气和碳发生化学反应，生成二氧化碳：

    点燃

    Ｃ＋Ｏ２ＣＯ２

    硫在空气里燃烧发出微弱的淡蓝色火焰，而一到氧气里则旺旺地燃烧，发出蓝紫色火焰。硫跟氧气发生化学反应，生成了二氧化硫这种刺鼻的气体，并放出热量：

    点燃

    Ｓ＋Ｏ２ＳＯ２

    磷在空气中燃烧，生成的是固体五氧化二磷：

    点燃

    ２Ｐ＋５Ｏ２Ｐ２Ｏ５

    细铁丝在空气中不易燃烧，但在氧气里则能够剧烈燃烧，火星四射，生成四氧化三铁这种黑色固体。反应过程中放出大量的热：

    点燃

    ３Ｆｅ＋２Ｏ２Ｆｅ３Ｏ４

    除了铁以外，铜、铝等在空气中十分“矜持”，这些不易燃烧的物质都可以在氧气中燃烧。

    氧气的个性也是够活泼的吧！它在氧化反应中提供氧，具有氧化性，它是一种常用的氧化剂。

    在实验室里制取氧气，通常采用加热氯酸钾或高锰酸钾的方法。加热氯酸钾制取氧气需要使用催化剂二氧化锰，化学方程式如下：

    ＭｎＯ２

    ２ＫＣｌＯ３２ＫＣｌ＋３Ｏ２↑

    △

    但上述制氧法对于满足生产和医疗的应用可谓是杯水车薪。那么怎样大量地制取氧气呢？空气中不是有大量的氧吗？它在空气中的含量可是约２１％呀！可以从空气中制取！如果你能想到这个不错的主意，确实是动了脑筋了。没错，工业上用的大量氧气，主要是根据液态氮的沸点比液态氧的沸点低的原理，先使空气液化，再分离液态空气而制得的。

    “破坏大王”碳纤维

    在举世闻名的海湾战争中，一些新式武器纷纷登场亮相。碳纤维弹是美国新研制成功的秘密武器，它以电厂和变电站设备为目标，有效地破坏其输变电功能，使其断电，从而达到破坏军事指挥、通信和以电能为能源的武器和装备的目的。美军为了以最快速度使伊拉克军事机器瘫痪，决定使用这种武器。

    碳纤维弹由美国战斧巡航导弹运载，弹头内装有大量碳纤维。这些碳纤维制成卷状或团状，丝丝相连。当装有大量碳纤维的弹体在特定目标如发电厂上空爆炸后，大量碳纤维丝团在空中飘散，最后落到发电厂上空的输电线上，破坏其正常送电功能，而使军事指挥机关断电、通信失灵和由电源提供侦察、瞄准乃至射击的武器装备不能操作，从而直接影响作战。

    美军得到使用碳纤维弹命令后，便向伊拉克首都巴格达发射了以碳纤维弹为主的战斧导弹。导弹在巴格达电厂上空爆炸后，大量纤维丝团缠绕在高压输电线上，造成电厂输电障碍或短路。碳纤维弹的袭击不但破坏了巴格达的正常供电，影响了军事领导机关、作战部门的指挥和作战，而且若要恢复供电，必须动员军民冒着空袭的危险，去将这些扯不断理还乱的纤维丝团除去。碳纤维弹的使用，果然加快了海湾战争的进程，其对发电厂、变电站的破坏性，引起了世界的关注。

    在以美国为首的北约对南联盟的轰炸中，美国也使用了碳纤维弹，同样实现了预期的战争目的。

    “二战”中，德国为研制原子弹建造了４座核反应堆。当反应堆建立起来后，德国人却在如何使中子裂变速度变慢的问题上遇到了麻烦。原来，为搞清大量原子裂变的规律，必须在反应堆内装填一种可使天然铀链式反应速度减慢的物质。德国科学家布雷格博士经过计算，认为石墨是理想的减速剂，于是他设计了一个用厚壁耐压材料做外壳、以二氧化铀为燃料、以石墨为减速剂、用净化过的普通水为冷却剂的压水反应堆。

    其他材料都已具备，只是石墨需要现加工，这一任务交给了德国著名的西门子公司。西门子公司则指示其位于拉齐布日的普拉尼亚工厂生产布雷格需要的石墨。

    普拉尼亚工厂的总工艺师埃尔温·施密特是一个坚定的反纳粹战士。他看到布雷格要求的订货单后，对要求在很短的时间内生产长３米、宽０６米，１００块之多的石墨片感到十分奇怪，他想不通什么地方需要这么多这种规格的石墨，而且要求的时间又这么急。施密特预感到这批订单一定是要用到军事目的上。虽然他猜不出这批石墨到底是用于什么军事目的，但他还是决心破坏这次供货。当然，不生产是不行的，施密特采取了非常巧妙的办法，就是设法使生产出来的石墨含有硫、二氧化硫和钙等杂质。

    施密特的计划取得了巨大的成功，德军既未发现产品中含有杂质，布雷格也没有想到石墨中会含有杂质。结果，布雷格在使用含有杂质的石墨进行实验时，屡试屡败，以至于他认为自己的计算有误，只好另寻新的减速剂。这使德国原定的生产原子弹的计划大大推迟了。

    １９１５年正值第一次世界大战，西方战线的德法两军正处在相持状态。

    德军为了打破僵局，在４月２２日，突然向英法联军使用了可怕的化学武器———１８万公斤氯气，造成英、法士兵伤亡１５万人。此后不到一年的时间里，双方用过几十种不同的化学毒气。所以，必须找到一种能使任何毒气都会失去毒性的物质才好。

    这种有效的解毒剂在１９１５年末就被科学家找到了，它就是活性炭。

    什么是活性炭呢？把木材隔绝空气加热可以得到木炭。木炭是一种多孔性物质，这种物质的表面积很大。而物质的表面积越大，它吸附其他物质的分子也就越多，吸附作用也就越强烈。如果在制取木炭时不断地通入高温水蒸气，除去黏附在木炭表面的油质，使内部的无数管道通畅，那么木炭的表面积必然更大。经过这样加工的木炭，就叫做活性炭。显然，活性炭比木炭有更强的吸附作用。到１９１７年，交战双方的防毒面具里都已装上了活性炭。

    木炭和活性炭的成分都是碳。碳和碳的化合物是一个极其庞大的家族，其种类不胜枚举。它们在国民经济建设和我们的日常生活中占有十分重要的地位。

    金刚石和石墨都是由碳元素组成的单质。还有一种碳叫做无定形碳，通常称为无定形碳的有木炭、焦炭、活性炭、炭黑等。

    我国古代用墨书写或绘制的字画，虽年深日久但仍不变色，这说明在常温下，碳的化学性质是不活泼的。碳受日光照射或跟空气、水分接触，都不容易起变化。但是，随着温度的升高，碳的活动性大大增强。在高温下，碳能够跟许多物质起反应。

    木炭可以跟氧气发生氧化反应。

    当碳在氧气或空气里充分燃烧时，生成二氧化碳，同时放出大量的热。当碳燃烧不充分的时候，生成一氧化碳，同时也放出热。

    单质的碳具有还原性，在较高温度下它能夺取某些含氧化合物里的氧，使其他元素还原。比如在加热的时候，木炭能从氧化铜里还原出铜。

    高温

    ２ＣｕＯ＋Ｃ２Ｃｕ＋ＣＯ２↑

    单质碳的还原性可用于冶金工业。炼铁厂之所以用焦炭冶炼生铁，是因为焦炭可以把铁从它的氧化物矿石里还原出来。碳这种司空见惯的元素，对人类的贡献可是绝对不容小觑的！

    化干戈为玉帛的陶瓷

    １２世纪后期，埃及王国与大马色国一度失和，两国边境形势严峻。大马色国陈兵数万，虎视眈眈，眼看一场战争不可避免。埃及国王萨拉定立即召来谋士，商谈如何化解这场战争，其中一位谋士献出了一条锦囊妙计，获得埃及国王的赞许。国王立即派人带上一个神秘的箱子出使大马色国。大马色国王奴尔爱定看到埃及国王送的礼物极为高兴。面对埃及王国的和平诚意，奴尔爱定决定撤兵回城，一场战争就此平息了。读者可能会问，究竟是什么礼物使大马色国偃旗息鼓，收兵回国的呢？原来，埃及国王萨拉定送上的是一箱中国陶瓷工艺品。一箱陶瓷使两国化干戈为玉帛，可见中国陶瓷的身价之高，乃至被视为无价之宝。所以，欧洲人把瓷器叫做“Ｃｈｉｎａ”，久而久之，“Ｃｈｉｎａ”成了中国的英文名称。

    陶瓷是最古老的硅酸盐材料。精致的中国陶瓷制品，至今仍然吸引着世界各地的客商。随着科学技术的发展，具有特殊优异性能的现代陶瓷材料也飞速地发展起来，并且具有非常广泛的应用，被人们誉为永不凋谢的材料之花。当然，在军事领域陶瓷也不甘落后。

    有一天，美国新材料研究中心来了一个神秘的客人，他是美国核试验基地的空军驾驶员。他带来了一个新的研究课题。原来，在核战争或核试验中，一颗爆炸能量跟２万吨ＴＮＴ炸药相当的原子弹，爆炸时所产生的７０亿大卡的辐射光能在３秒钟里全部释放出来，即使离爆炸中心比较远的人，眼睛也会被核闪光灼伤。空军驾驶员等到发现核闪光再戴防护眼镜就来不及了。如何解决这个问题呢？以前科研人员为他们设计了一种防核护目头盔，但控制护目镜的是一台高压电源，飞行员得背上几十公斤重的用硅钢片做成的变压器，既笨重又麻烦。因此，他们向新材料研究中心提出了研究新的护目镜材料的要求。研究中心接到这一课题后，立即组织力量进行攻关。他们选择了许多材料进行实验，最终选择的理想材料是陶瓷，不过它不是普通的日用陶瓷，而是一种经过特殊的“极化”处理的陶瓷。这种陶瓷能把机械力、光能转变成电能，在电场作用下，又能把电能转变为机械能。这种特殊的功能叫做“压电效应”，具有这种压电效应的陶瓷叫压电陶瓷。

    核试验员带上用透明压电陶瓷做成的特殊护目镜，极为方便。原子弹爆炸后，当核闪光强度达到危险程度时，由于光的作用护目镜的控制装置马上就把它转变成瞬时高电压，防护镜便自动地迅速变暗，在千分之一秒里，能把光强度减弱到只有原来的万分之一。险情过后，它还能自动复原，不影响驾驶员的视力。这种压电陶瓷护目镜结构简单，重不过几十克，只有火柴盒那么大，安装在防核护目头盔上当然十分方便。

    压电陶瓷在军事上的应用十分广泛。第一次世界大战中，英军发明了坦克，自此以后坦克曾经在多次战争中大显身手。然而，到了２０世纪六七十年代，由于反坦克武器的发明，坦克失去了昔日的辉煌。反坦克炮发射出的炮弹一接触坦克，就会马上爆炸。因为这种炮弹头上装有一种引爆装置，它就是用压电陶瓷制成的。只要引爆装置跟坦克相碰撞，它马上能把因此产生的强大的机械力转变成瞬间高电压，爆发火花，引爆雷管使炮弹发生爆炸。

    我们留心一下就会发现，很多领域都利用压电陶瓷的这种优良性质做成各式各样的用品。比如日常生活用品和玩具上常见的蜂鸣器，就是用压电陶瓷做成的。

    新型陶瓷的种类有很多。如具有气敏、热、电、磁、声、光等功能互相转换特性的各种“功能陶瓷”，用于人或动物肌体、具有特殊生理功能的“生物陶瓷”等。下面再介绍一种十分有趣的陶瓷———“啤酒陶瓷”。

    说起“啤酒陶瓷”的出世，还有一个非常有趣的故事。

    美国的化学家哈纳·克劳斯在研究一种用于宇航容器的材料配方时，无意中错把身旁的一杯啤酒当做蒸馏水倒入了一个盛有石膏粉、黏土以及几种其他化学药品的烧杯中，结果出现了意想不到的奇特现象，烧杯中的那些混合物立即产生了很多泡沫，体积突然膨胀了约２倍，不到３０秒就变成了硬块，这使克劳斯大吃一惊。他在回忆当时的情况时说：“这一过程如此之快，以致我都想不起来我到底做了些什么。”这种后来被人称做“啤酒石”的陶瓷具有釉光、重量轻、无毒、防火性能好等特点。

    “可疑金”不再可疑

    １７８２年的一天，奥地利矿物学家牟勒正在萨拉特纳采矿，突然在一个矿穴里看到一种色泽美丽的矿石：乍看是银白色，细看略显黄色，并带有浅蓝色，奇特无比。当地人都称它为“可疑金”、“奇异金”。他觉得新奇，便采了一些标本拿回实验室。次日，他从矿石中提取出一粒银灰色金属，外貌酷似金属锑，但其性质又与锑差别很大。牟勒心想，它可能是一种新金属，但他又没有什么科学依据，于是将这点唯一的标本寄给了化学家贝格曼，请求帮助鉴定。由于标本太小，贝格曼也无能为力，只能断定它的确不是锑，未能进一步加以研究。

    本来这时牟勒已经发现并制得了元素碲，可是，由于他为人做事过于审慎，没有公布这一发现。因此，这一发现竟沉默了１６年。１７９７年，德国化学家克拉普罗特又重新提取和研究这种物质，结果有了重大发现。

    克拉普罗特把这种“可疑金”矿石研成粉末，用王水溶解（生成可溶性ＴｅＣｌ４），滤出残渣后，往滤液中慢慢加入冰水稀释，随后又加入苛性钠，使滤液变成弱酸性，于是有白色沉淀析出（含水ＴｅＯ２）。克拉普罗特又加入过量的苛性钠溶液，则白色沉淀溶解（生成Ｎａ２ＴｅＯ４），仅留少许棉絮状的棕色氢氧化铁沉淀。他把沉淀洗净烘干，用油调成糊状，装在硬质玻璃瓶中徐徐加热干馏，一直烧到红热。结果在冷凝器和玻璃瓶壁上凝结出一些银白色的金属颗粒。经过仔细研究后，他确定这种金属是一种尚未见到的新金属，于是他为其取名为“碲”，其拉丁文原意是“地球”的意思。１７９８年，克拉普罗特在柏林科学院宣布了“可疑金”矿的组成，从此，“地球”元素碲才名声远扬。

    虽然克拉普罗特在碲元素的发现上立下了汗马功劳，可是他并不贪图虚名，更无掠美之意，在报告中他一再强调牟勒早在１７８２年就发现了碲。牟勒闻讯倍受感动，同时也深感内疚，从此，他在科学探索的征途上，也变得勇敢起来。克拉普罗特谦虚谨慎的科学态度一直被当成佳话广为流传。

    催化大王

    １００多年前的一天，正值一位化学家的生日，可是他仍在忙着做实验，当人们把他从实验室里拉出来参加宴会时，化学家匆忙接过一杯蜜桃酒一饮而尽，酒醇香甜美。可是当他喝自斟的第二杯酒时，忽然皱起眉头把酒吐了出来———酒竟变得像醋那样酸！这是怎么回事呢？化学家仔细观察，这才注意到匆忙中自己没有洗手，手指上沾满了黑色粉末，也许就是这粉末施的魔法吧！经过研究，终于证实了这个猜想。

    这黑色粉末就是金属铂。纯净的铂块闪耀着银白色的光泽。极细的铂粉因吸收光线而呈现黑色，又叫“铂黑”。甜酒之所以变酸就是由于铂黑使酒中的乙醇氧化成了醋酸，而铂却“无动于衷”，这就是大家熟知的“催化作用”。

    １８２３年，德国化学家德贝莱纳发现：把氢气流源源不断地通到铂粉上，铂粉温度会逐渐升高至红热，最后使氢气不点自燃。这也是铂的催化奇迹，它使常温下难于化合的氢气和氧气变得容易化合了。根据这个原理，世界上出现了第一只打火机———用酸产生的氢气通到铂绒上而发火。

    铂的催化本领从２０世纪初开始大显神威。以前，人们曾经想利用空气中丰富的氮气来制造氮肥。但是偏偏氮气性情懒惰，很难与氢结合变成氨。与活泼的氧气反应，也要电弧下，强迫它们结合。怎么办呢？还是铂施展催化神通，才使氢气和氮气结合，工业上用空气中游离氮制造氮肥得以实现，从此开创了人造氮肥的新纪元。目前许多化学反应，如加氢、脱氢、异构化、环化、脱水、氧化、化合等都离不了金属铂。据估计每年世界上有３０余万种新物质出现，其中３／４的产品要靠催化剂帮忙才能制得。而在催化剂队伍中，催化历史之悠久，催化活性之强，适应范围之广，均以铂最引人注目，难怪人们亲切地称它为“催化大王”。

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