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第4章 神奇的化学元素(4)

铜在电气、电子工业中应用最广、用量最大,占总消费量的一半以上。在机械和运输车辆制造中,铜可以用于制造工业阀门和配件、仪表、滑动轴承等。铜在化学工业中广泛应用于制造真空器、蒸馏锅、酿造锅等。在国防工业中用以制造子弹、炮弹、枪炮零件等。铜还能在建筑工业中,用做各种管道、管道配件等。铜元素因具有很强的杀菌作用和极强的抗癌功能,有非常好的医学用途。

铜在人体保健上的应用

铜是人体中含量位居第二的必需微量元素。铜对于血液、中枢神经和免疫系统,头发、皮肤和骨骼组织以及脑子和肝、心等内脏的发育和功能有重要影响。人体缺铜会引起各种疾病。铜对血红蛋白的形成起活化作用,促进铁的吸收和利用,铜在传递电子、弹性蛋白的合成、结缔组织的代谢、磷脂及神经组织形成方面有重要的作用。

铜的合金——黄铜

如果是由二种以上的元素组成的多种合金就称为特殊黄铜。如由铅、锡、锰、镍、铁、硅组成的铜合金。黄铜有较强的耐磨性能。特殊黄铜又叫特种黄铜,它强度高、硬度大、耐化学腐蚀性强。还有切削加工的机械性能也较突出。由黄铜所拉成的无缝铜管,质软、耐磨性能强。黄铜无缝管可用于热交换器和冷凝器、低温管路、海底运输管。制造板料、条材、棒材、管材,铸造零件等。

根据黄铜中所含合金元素种类的不同,黄铜分为普通黄铜和特殊黄铜两种。黄铜以锌作主要添加元素的铜合金﹐具有美观的黄色﹐统称黄铜。铜锌二元合金称普通黄铜或称简单黄铜。三元以上的黄铜称特殊黄铜或称复杂黄铜。含锌低于36%的黄铜合金由固溶体组成﹐具有良好的冷加工性能﹐如含锌30%的黄铜常用来制作弹壳﹐俗称弹壳黄铜或七三黄铜。含锌在36~42%之间的黄铜合金由和固溶体组成﹐其中最常用的是含锌40%的六四黄铜。为了改善普通黄铜的性能﹐常添加其他元素﹐如铝﹑镍﹑锰﹑锡﹑硅﹑铅等。铝能提高黄铜的强度﹑硬度和耐蚀性﹐但使塑性降低﹐适合作海轮冷凝管及其他耐蚀零件。锡能提高黄铜的强度和对海水的耐腐性﹐故称海军黄铜﹐可以用作船舶热工设备和螺旋桨等。

锡——柔软的银白色金属

锡是很普通的金属,尽管我们常用它,但我们在日常生活上却很少提到它。这种金属的性质很奇妙,有些性质到现在还搞不清是什么缘故,在地球化学上还没有得到详尽的解释。

锡元素

锡,金属元素,一种略带蓝色的白色光泽的低熔点金属元素,在化合物内是二价或四价,不会被空气氧化,主要以二氧化物(锡石)和各种硫化物(硫锡石)的形式存在。锡是大名鼎鼎的“五金”——金、银、铜、铁、锡之一。

早在远古时代,人们便发现并使用锡了。在我国的一些古墓中,便常发掘到一些锡壶、锡烛台之类的锡器。据考证,我国周朝时,锡器的使用已十分普遍了。在埃及的古墓中,也发现有锡制的日常用品。

锡的性质

锡很柔软,用小刀能切开它。它的熔点低,只要把它放进煤球炉中,它便会熔成水银般的液体。锡的化学性质很稳定,在常温下不易被氧化,所以它经常保持银闪闪的光泽。锡无毒,人们常把它镀在铜锅内壁,以防铜温水生成有毒的铜绿。

锡的展性非常好,可以展成极薄的锡箔。平常,人们便用锡箔包装香烟、糖果,以防受潮。但是,锡的延性却很差,一拉就断,不能拉成细丝。

锡的发现

锡在史前时代已被发现。因为它既不会生锈,又能抵抗外来的侵蚀,制罐头仪器就得用它。比如说装食品的锡罐就是在铁皮上面镀了一层锡做成的。锡罐的年产量至少有300亿只。

在自然界中,锡很少成游离状态存在,因此就很少有纯净的金属锡。最重要的锡矿是锡石,化学成分为二氧化锡。炼锡比炼铜、炼铁、炼铝都容易,只要把锡石与木炭放在一起烧,木炭便会把锡从锡石中还原出来。很显然,古代的人们如果在有锡矿的地方烧篝火烤野物时,地上的锡石便会被木炭还原,银光闪闪的、熔化了的锡液便流了出来。正因为这样,锡很早就被人们发现了。

锡的分布

我国有丰富的锡矿,特别是云南,是世界闻名的“锡都”。此外,广西、广东、江西等省也都产锡。但与锡相生相伴的是砷,其化合物是砒霜的主要成分。

锡的用途

金属锡主要用于制造合金。硫化锡的颜色与金子相似,常用作金色颜料。二氧化锡是不溶于水的白色粉末,可用于制造搪瓷、白釉与乳白玻璃。

锡富有光泽、无毒、不易氧化变色,具有很好的杀菌、净化、保鲜效用。生活中常用于食品保鲜、罐头内层的防腐膜等。

锡因熔点较低、可塑性强,它可以被用来作各种表面处理工艺,能制成多种款式的锡器。锡器以其典雅的外观造型和独特的功能效用,成为人们的日常用品和馈赠亲友的佳品。

锡的生理功能

各种微量元素的生理功能都是多方面的,锡也不例外。其主要的生理功能表现在抗肿瘤方面。因为锡在人体的胸腺中能够产生抗肿瘤的锡化合物,抑制癌细胞的生成。有专家发现乳腺癌、肺肿瘤、结肠癌等疾病患者的肿瘤组织中锡含量比较少,低于其他正常的组织。此外,锡还促进蛋白质和核酸的合成,有利于身体的生长发育并且组成多种酶以及参与黄素酶的生物反应,能够增强体内环境的稳定性等。

锡与人体健康

人体内缺乏锡会导致蛋白质和核酸的代谢异常,阻碍生长发育,尤其是儿童,严重者会患上侏儒症。但是人们食入或者吸入过多的锡,就有可能出现头晕、腹泻、恶心等不良症状,严重时还有可能引发肠胃炎。

碘——无处不在的元素

碘是一种人们日常生活中经常接触到的物质,我们吃的食盐经常会出现加碘盐的字样,消毒用的碘酒,也与碘有关。可是碘究竟是什么,它的特点是什么,对于这些问题,人们所了解的还不够多。

我国早在公元前4世纪的《庄子》中就有关于瘿病,即今碘缺乏病的记载。其中,公元4世纪晋代的葛洪首先用海藻的酒浸液治疗瘿病(甲状腺肿大,俗称“大脖子病”),正是因为海藻中含有碘。

碘发现的故事

经过几个世纪的生活实践和对碘的研究,碘在1813年由法国化学家库特瓦从海藻灰中首次分离得到。1814年这一元素被定名为碘,取希腊文紫色的意义。

18世纪末和19世纪初,法国皇帝拿破仑发动战争,需要大量硝酸钾制造火药。当时法国制造硝石的商人库特瓦利用海草或海藻灰的溶液把天然的硝酸钠或其他硝酸盐转变成硝酸钾的方法生产硝酸钾。

1811年,库特瓦发觉到盛装海草灰溶液的铜制容器很快就遭腐蚀。他认为是海草灰溶液含有一种不明物质在与铜作用,于是他进行了研究。他将硫酸倒进海草灰溶液中,发现放出一股美丽的紫色气体。这种气体在冷凝后不形成液体,却变成暗黑色带有金属光泽的结晶体,这就是碘。

1913年10月9日,在第戎学院为库特瓦举行了隆重的纪念大会,庆祝他发现碘100周年。

碘的性质

在自然界中的所有化学元素中,我们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。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,因为碘不经过液态,很容易直接升华为气体。

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,看上去它跟普通的食盐一样,只有少数几种碘的盐类稍带黄色。

无处不在的碘

碘是特别稀有的元素,可是地球上却没有一处缺少它。一切东西都含碘。不论坚硬的土块和岩石,还是最纯净透明的水晶或是冰洲石,都含有相当多的碘原子。海水里也含有大量的碘,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,人们又通过饮食把碘摄进身体里。可以说,如果生物没有碘就不能生存。

碘对人体的作用

碘在人体正常的新陈代谢中是不可缺少的重要物质。碘是人体内重要的微量元素之一。碘参与甲状腺激素的合成,是甲状腺素和三碘甲腺原氨酸的重要组成成分。食物中缺乏碘可致单纯性甲状腺肿,通常远离海洋的内陆山区发病率较高。孕妇缺碘,子女可发生呆小病,以甲状腺机能低下、甲状腺肿、智力迟钝和生长迟缓为特征。

碘是组成甲状腺素的重要成分。甲状腺素有调节人体热能代谢及蛋白质、脂肪、碳水化合物的分解合成的作用,并能促进生长发育,从而使机体充满活力,提高反应的敏捷性,促进毛发、指甲、皮肤、牙齿的健康。

碘的食物来源

含碘量最高的食物为海产品,如海带、紫菜、鲜海鱼、蚶干、蛤干、干贝、海参等。其中海带含碘量最高,高达5%,其次为海贝类及鲜海鱼。陆地食品则以蛋、奶含碘量较高,其次为肉类,淡水鱼的含碘量低于肉类。

钨——带来光明的元素

有色金属——钨

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