书城教材教辅魔力无穷的化学世界
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第4章 热缩冷胀的锑

古代,人们巳经知道锑了。但是游离状态的锑,却到了15世纪才由德国瓦伦汀制成。

锑在外文中有几种意思。一种是“反对僧侣”的意思;据说,在古代西方国家的僧侣中,许多人曾经患有癞病,常常服用一种含锑的矿物(辉锑矿)来治病。结果是,服用这种矿物的僧侣,不仅身体没康复,反而病情加重,甚至死亡。

俄文中的锑,是从土耳其文演化来的,是“摩擦”的意思。这可能源自一种容易爆炸的爆炸锑,它在相互摩擦、撞击后,会放出大量的热和火花。

锑约占地壳总重量的0.0001%。含锑的主要矿物是辉锑矿和方锑矿。辉锑矿的化学成分是三硫化二锑,方锑矿的化学成分是三氧化二锑。

在常温下,锑不同氧作用,可是在高温下,锑可以同氧、硫作用分别生成锑的氧化物、硫化物。在盛氯气的容器中,放进锑粉,会发生燃烧,放出灿烂的火星。在氟气中,它燃烧得更猛烈。

锑的氧化物闪耀着锡一般的光泽,都能溶于酸和碱溶液中,却难溶于水。锑的硫化物是橙黄色的。

金属的通性是“热胀冷缩”,可是有两种金属:锑和铋却与众不同,“热缩冷胀”,一反常态。这两种金属元素以及它们的一些合金,熔点大多很低,被称为低熔点金属。

锑的奇特性质被用做制造合金。

锑的化合物还可治病。酒石酸锑钾注射液,可治疗血吸虫病。没食子酸锑钠可治疗早期慢性血吸虫病。葡萄糖锑钠针剂用做静脉或肌肉注射,可治疗黑热病,药毒小,疗效高。

开水能泡熔的铋

铋是很脆的白色金属,稍带红色,具有金属光泽,容易粉《界碎。铋在地壳中的含量约为千万分之二,常常以化合物或单质两种状态存在于自然界。在铜、银、铅矿中常有铋伴生,在冶炼铜、银、铅中,铋往往是副产品。

早在古代,人们就巳经知道铋的化合物了,但是那时候还不会分别铋和铅。15世纪时,德国的瓦伦汀第一个析出了纯态的铋(又叫苍铅)。

铋由熔化状态冷却凝固时,体积反而会膨胀,比原来胀大约3%。铋的熔点范围为47~271.3°C,沸点却很高,约为1470°C,两者相差1000多摄氏度,因此铋常用做原子能反应堆中的冷却剂。由于热缩冷胀的特性,铋的合金也用来制造活字和某种铸件。

铋有导电性能。奇怪的是,它的导电能力会随着温度升降而变化。固态的铋,导电性能随着温度的升高而减小,可当到达熔点时,导电性能却突然增加了。不久,又随着温度升高而减小。当温度接近绝对零度的时候,铋的导电率又大大增加。

这种反常现象,是由铋各个不同阶段成键类型不同而造成的。

铋的一些盐可以医治疾病:硝酸氧铋、碳酸氧铋呈碱性,是一种止酸药、收敛剂,可治疗胃病、胃炎、胃溃疡、十二指肠溃疡和腹泻等症。这两种铋盐对湿疹病也有一定的疗效。

铋合金由于熔点低,可做电气设备的保险丝和锅炉的安全塞。国外有人将保险柜钥匙孔用低熔点合金堵塞,盗贼即使偷到钥匙,一时也没法打开保险柜。

别以为低熔点合金熔点低就很脆软。其实,它同普通合金一样坚硬,用途也非常的多。牙科医生用它方便地给病人修补牙齿;骨科医生用它给病人接骨整形;考古学家用它修补各种珍贵的历史文物。

另外在工业上,铋的合金可用来制造各种模具。

砷·雄黄·砒霜

提起砷,人们一般不大熟悉,可是一说到雄黄、础霜,大家一定都很熟悉。

在地壳中,砷的含量约为百万分之一。在自然界,砷常常以硫化物形式存在于地壳中。砷的最重要的矿物为砷硫铁矿、毒砂、雄黄和雌黄。将这些矿物同空气隔绝加热,就可制得砷。

我国很早就发现和利用砷的化合物了。古代的炼丹术士制造长生不老药时,常常以雄黄、雌黄为原料。我国湖南、云南、贵州等省出产雄黄。

雄黄和雌黄都是硫和砷的化合物,燃烧时发出一种臭蒜味,在空气中扩散,能使人中毒。雄黄和雌黄,往往共生在一起,人们称它们为“矿物鸳鸯”。雄黄又叫鸡冠石,化学成分为硫化砷,颜色橘红,结晶大多呈粒状,性质柔软,晶面光泽,呈钻石状;雌黄又叫铅黄,化学成分为三硫化二砷,结晶多呈片状或柱块状,性质柔软,表面有珍珠状光泽。

雄黄的用途很广。我国人民端午节喝雄黄酒,将雄黄水遍洒住宅,用来消毒。在医药上,雄黄可用做强心剂、消肿剂的原料。在油漆内加上雄黄,涂在木器上面,可以杀虫防腐;喷在船壳上,可以避免海蚧寄生。雄黄还可用做颜料,制造蚊香、鞭炮、烟花。

同时,人们利用础霜的毒来为人类服务。例如,将础霜浸拌食饵,来毒杀田鼠。用础霜浸种、拌种,撒在地里,可防止嵝蛄、地老虎等虫害。砷的俄文意思是“毒鼠药”,在拉丁文中是一种矿物颜料名称,希腊文是“男性的”或“有权力的”

意思。

20世纪初,非洲流行着一种昏睡病,这是由锥虫引起的。人得了这种病,往往昏睡死去。人们制成一种砷的有机化合物一胂,也叫“六零六”。它是治疗昏睡病和梅毒病的良药。但砷的化合物大多有毒,必须注意储存和防护。

闪着绿光的磷

磷是非金属元素中发现较早的一种元素。许多元素是首先从矿石里发现的,而磷最早却是从有机物中发现的。

中世纪时,欧洲盛行着炼金术。炼金术士千方百计寻找炼金的方法,企图制成一种“哲人石”。据说,用它可以点石成金,把普通的铅、铁等贱金属变成贵重的黄金。

1669年,德国有一个叫布兰德的商人,听说炼金术士在用人尿制造黄金,认为这是发大财的好机会。他将砂、石灰、木炭等同人尿混合,放在容器中隔火加热,在残留的物质中,发现了一种像白蜡一样的物质,在黑暗的小屋里闪闪发光。

于是,他宣布自己制得了“哲人石”,而且不让任何人进人他的实验室,对炼制方法严守秘密。

其实,布兰德发现的并不是什么“哲人石”,而是磷。磷同空气接触,在暗处能发绿光,却不发热,不引燃其他物质,是一种冷光。

布兰德发现的磷在黑暗中的绿光,给人一?种神秘之感,引起了欧洲王公贵族、名流学士的兴趣,他们争相观看这种宛如仙境之火的试验。布兰德还被邀去宫廷、官邸作表演,并由此发了大财。

人体和各种生物体里都有磷的化合物,如骨头中的磷酸钙,脑子里的磷脂,体内的三磷酸腺酐等。磷在生物的新陈代谢里扮演着重要角色,有了磷元素,能量的传递、糖类的合成才能在生物体内顺利进行。

磷在自然界是比较丰富的。天然的磷灰石矿、鸟粪矿以及人畜粪、骨灰中都含有磷。磷酸盐是制造磷肥的重要原料。

在荒野或墓地的上空,时常浮动着点点蓝绿色的火光,飘忽不定,时而消失,时而显现,人们叫它“鬼火”。其实,这是生物尸体腐烂时,体内磷的化合物被土壤里的细菌分解,冒出地面,遇到空气就自燃,变成了蓝绿色的光。

磷在工业上有很多用途,是制造火柴、磷酸、农药等的重要原料。

被误解了的白金

铂是比黄金还贵重的金属元素。可是,铂在历史上曾经被人们当做废物,看成危险而低贱的东西,长时间受到冷落。

17~18世纪,满载着成吨金银珠宝的西班牙帆船,频繁地往来于西班牙和南美洲之间。

据说,西班牙人德乌略亚在1735年首先发现了铂。1748年,一支西班牙特遣船队沿着哥伦比亚的普拉梯诺德平托河前进时,科学家安东尼奥?乌洛阿也在金砂里发现了铂。这是一种银白色的颗粒,船队队员轻蔑地称它为“劣质银”。尽管这样,依然有大量的“劣质银”被装船运到西班牙,廉价出售。珠宝工匠发现,铂和黄金掺在一起很容易熔化,于是那些投机商用铂掺进黄金里,造成金首饰出售,甚至“伪”金币也造出来了。西班牙国王曾发布法令,禁止“劣质银”运到西班牙,把西班牙所有的铂都收集起来,当着证人的面全部倒进大海。有些国家为此禁止铂进口,违者以伪造金币罪判处死刑。

铂的拉丁文意思就是“银”。中国俗称“白金”,“铂”字即由“白”和“金”两字合并而来的。

过了许多年,铂由于具备许多与众不同的特质,在科学天地里一跃而登上贵重金属的最高宝座。

19世纪初,铂开始用做钢的添加剂。在耐火砖密闭的坩埚中,将钢和铂一起熔化,然后把溶液倒进铸模,并用冷水使之迅速冷却。这种钢铂合金经过刃磨和硬化,可用来切割玻璃;若用来削铁,刀口不会变钝。它叫铂钢,是当年最硬的金属,又叫“钻石钢”。

铂在地球上储量稀少,而且很分散,常常混杂在其他元素中,形成共生矿。

铂在高温下化学性质依然很稳定,因此铂常用在化学实验室里制作坩埚、钵、过滤网、管子等器皿。大量的铂用在制造化工厂的抗酸抗热设备中。铂的延展性也非常的好。

另外,眼镜、照相机镜头和彩色电视管中的高级光学玻璃,以及激光器中的晶体,几乎都是用铂坩埚制造的。