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第5章 受人欢迎的铂

铂有良好的催化性能,是化学工业中奇妙的催化剂。许多《界化学反应原来没法进行或者进行得很缓慢,可是一经白金来“撮合”,化合反应便进行得又快又好。

氢气和氧气混合在一起,长期存放,相安无事。在通常情况下,要氢和氧完成化合反应,至少要1000万年。但是,放进一些铂粉,反应就马上得以进行。

铂的催化作用像火柴点火那样。在煤气灯或煤气灶气孔边放一段白金丝,打开煤气开关后,不一会儿白金丝自动发热变红,煤气点燃了。匈牙利发明的一种打火机,既没有普通打火机的齿轮,也没有电石,只是在气孔周边上镶有一个铂环,它就起催化剂作用。只要移动一下帽盖,就能发出火苗。这种打火机的火苗风吹不灭,如果要把火熄掉,只要将帽盖盖回到铂环上。

铂使飞机飞行得更安全。过去,喷气式飞机在寒冷的同温层中飞行,往往由于引擎“燃烧中断”而失事。后来喷气飞机喷口装置了灼热发光的白金丝,始终保持红热,成了永不熄灭的火种。

现在,铂在化工和能源工业中用途特别重要。

硝酸是人造肥料和火药的基本原料。现代工业生产硝酸,就是将氨和氧气加热到800°C后,以铂为催化剂来合成的。

铂能使我们的空气变得较为干净。现代汽车都装有废气净化器。净化器用不镑钢制成,里面是铂钯合金涂层的陶瓷体,它能促进有害气体充分燃烧,完全转化成二氧化碳和水蒸气排放。现在,全世界每年用在这方面的铂就有几万千克。

另外,制造精密仪器、精密度量衡器都要用到白金。白金制品在空气中,经过较长年代,依旧光亮夺目,不像其他金属会失去光泽、改变重量和形状。许多精密仪器的重要零件、精密分析天平的游码和砝码、国际米原器和千克原器,都是铂做的。

奇妙的钴颜料

中世纪时期,人们用一种矿石来提炼银子,每次尝试都失败了。在焙烧时,这种矿石总要释放出许多有毒的气体。

1735年,瑞典化学家勃兰特分析了萨克森的一些矿石,发现矿石中含有一种未知的金属元素,取名为“古博而得”,那是这座灰质黏土矿的山神的名字,这种元素就是钴。钴的德文意思是“地下魔鬼”。

钴化合物利用的历史比钴的发现要早得多。考古学家挖掘图坦坎门国王的坟墓时,发现了用钴着色的玻璃杯。在古代亚述和巴比伦的遗址中,也发现了这种玻璃杯。古代埃及人曾用一种含钴的蓝色釉料给陶制品上釉。

到了公元1世纪时,拜占庭、亚历山大和罗马的工匠制作的玻璃杯中,都不是钴颜料,而是加铜后变成的蓝色。钴颜料一度失传了。

钴产量很少,钴颜料价格昂贵。俄国曾经用大量钱财购买一种叫“戈卢贝茨”的钴颜料,来涂刷克里姆林宫大厅、大天使米迦勒和安眠大教堂的墙壁。

金属钴是银白色的,很坚硬。密度为8.8,比铁重。熔点为1490°C。钴的化学性质比铁稳定,在常温下,在空气和水中,不会被锈蚀,在稀酸中也很难溶解。

20世纪初,钴的应用范围仍很有限,连一些冶金学家也认为钴没有什么使用价值。就在这个时候,有家海内斯公司生产出了以高硬度为特点的新合金,名叫“斯特利特斯”,拉丁语是“星”的意思。这种合金中的钴含量超过50%。用这种钴合金加工零件,质量高。从此硬质合金的生产量不断上升,钴在社会上的用途,也在不断地增加。

钴-60“侦察兵”

在地壳中,钴的含量约为十万分之一。自然界里的钴矿是钴和砷、硫的化合物,主要有砷钴矿、辉砷钴矿、硫钴矿、钴华等。陨石里有钴和镍、铁的合金。

大自然中,不仅有稳定的钴,还有放射性钴。钴的12种同位素之一——钴-60巳经得到了最广泛的应用。

钴-60的射线具有很高的穿透能力,17克放射性钴的放射功率,就相当于1千克镭的放射功率,而镭是自然界放射性最强的物质。

生产钴、锶、铯等各种元素的放射性同位素时以及在储存运输过程中,要采取严格的安全措施,以防止人们受到放射线的伤害。放射性钴-60等被装进一个特制的容器里,里面有一层铅做的衬里。这种容器特别坚固,不会摔破,还耐高温,要经受过各种严格的试验,以保证安全。大批存放钴、锶、铯和其他放射性物质的容器,都存放在地下储藏室内,有专门机构严格管理。到时候,它们被送到工厂、医院和科研机构,让原子用于和平事业。

在工业中,γ射线探伤仪应用最为广泛,而其中的γ射线源就是钴-60。这是用7射线照相术来检查产品质量的;Y射线在射线源的各个方向上,都是均匀分布的,这样就使操作人员能够同时检查许多零件。

对一些连续运转、危险、人们无法直接测量的机件,放射性同位素是尽职尽忠的“侦察兵”。放射性钴可用来控制金属在熔炉中的温度高低,控制高炉和料斗中的装料量,还可以用来保持连续浇注设备中钢水的温度。

放射性钴可用来治疗人体里的恶性肿瘤。这种医疗枪是医生的好助手,它发射的同位素钴-60粒子,能够破坏或抑制癌细胞繁殖,却不会伤害人体。

最轻的元素

氢元素是所有元素中原子量最小的一种。它的原子量只有1,这使它成为元素周期表中的第一号元素。

常温状态的氢是气态的,无色无味,在地球外面大气中的含量微乎其微,按体积计算,大约只占二百万分之一。绝大部分的氢都是同其他元素结合在一起,以化合物的形式存在。

在整个地壳内,每100个原子中,就有17个氢原子,占原子总数的17%,仅次于氧而位居第二位。氢分布很广泛,地球是个水球,到处有水,水是氢和氧的化合物。在动植物体内,在矿物燃料中,到处都有氢、碳、氧的化合物。

如果从整个宇宙来看,氢元素的分布更为广泛。例如,太阳的大气中,平均每100个原子里,氢原子竟占了近82个。在宇宙空间中,氢原子比其他所有元素的原子总和还大100倍。可以说,氢是宇宙中最多的元素了。

氢是最轻的元素,1升氢气在0°C时只有0.08988克,而最重的元素锇,同样1升体积就有22480克重,两者竟相差25万倍。

气体分子是“赛跑”健将,而气体分子中要数氢分子跑得最快。在0°C时,氢分子每秒钟可以跑上1700米。可是,大量气体分子在运动中,由于碰撞频繁,只能曲折前进,扩散的速度就大大变慢了。

氢喜欢同大多数元素“结亲”,形成氢的化合物。氢和氮在常温下,彼此互不理睐。可是,用催化剂来“撮合”,再加上适当的温度和压力,氢和氮就会结合成氨,氨乃“氮肥之母”。氨再和硫酸作用,就成了氮肥硫酸铵了。

另外,许多液态油的色泽和气味不好,经过“氢化”后,就“脱胎换骨”,变成没有气味的美丽的该物质的另一种形态。

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