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化學元素中的鈹與硼


實驗室k / 2018-12-06

       鈹是一種輕金屬(雖然它的密度是鋰的3.5倍,但還是比13號元素鋁的密度低得多)。鋰是柔軟的、低熔點的并具有反應活性,而鈹則是高強度的、高熔點的并具有顯著的抗腐蝕性。

鈹?shù)幕緮?shù)據(jù)

       這些特性與它的高價格以及有毒的性質(zhì)相結(jié)合,解釋了鈹為它自己所開拓的獨特的地位:導彈和火箭的部件。在這里,價格不再是個問題;在這里,輕而且高強度成為王牌:在這里,操作有毒的材料成為最不需要擔心的事情。

       鈹還有其他奇特的用途:它對X射線是透明的,因此可用作X射線管的窗口。X射線管需要足夠的強度以保持完美的真空度,同時又要求足夠薄,從而使微弱的X射線能夠透過。若干百分比的鈹與銅(29)形成高強度、不產(chǎn)生火花的合金,可以用來制造在油井和有可燃氣體的工作場所使用的工具。在這種工作場所,鐵制工具所產(chǎn)生的火花可能導致巨大的災難,這“災難”二字是用火焰寫就的。

       為了與高爾夫運動那種極度渴望通過使用高科技材料以幫助球能夠到達其應到之處的趨勢保持一致,鈹銅合金也用于制作高爾夫球桿的頭。不用說,其效果并不比用于相同目的的鎂銅合金或鈦(22)更好。

       作為美麗與堅硬的結(jié)合,綠寶石是被鋁環(huán)硅酸鹽的結(jié)晶形態(tài)。你可能對各種綠的或藍的寶石更為熟悉,它們分別被稱為祖母綠和海藍寶石。

       鈹是一種殷勤的、像詹姆斯·邦德(James Bond,是一套小說和系列電影中主角的名字。小說原作者是英國作家伊恩·弗萊明(lan Fleming)。在故事里,James Bond是英國情報機構(gòu)軍情六處的特工,代號為007。)那樣的金屬,在這一刻能發(fā)射火箭,而在下一刻能取悅女士。說話間就到了硼。


       卑微的硼——就像它的名字所顯示的那樣,它如何能贏得些微的尊重?最常發(fā)現(xiàn)硼的地方是作為洗衣輔助物的硼砂,但這一點對它獲得尊重沒有任何幫助。其實硼比我們想像的要更有魁力。

硼的基本數(shù)據(jù)

       將硼(5)和氮(7)相化合,所得到的晶體與它們二者的平均數(shù)——碳(6)形成的金剛石很相似。氮化硼形成的立方型品體具有與金剛石非常接近的硬度,但制造成本要低得多,并且耐熱性更高,這使它成為工業(yè)鋼加工的常用研磨劑。

       近來的理論計算表明,在特定條件下,根據(jù)對“硬”的特定的技術(shù)定義,氮化硼的交替型纖鋅礦型晶體形態(tài)——雖然至今還沒有得到單晶——可能實際上比金剛石更硬。金剛石被從它長期把持的最硬的已知材料的寶座上拉下馬,倒像是一場政變。但眼下“纖鋅礦”氮化硼的唯一成就還只限于,當有人聲稱金剛石是最堅硬的已知物質(zhì)時,必須緊接著加上一條煩人的腳注。

       碳化硼也是最堅硬的已知物質(zhì)之一,甚至具有真正的秘密特工的用途:將它的顆粒傾倒入內(nèi)燃機的加油孔,會在汽缸壁上造成不可修復的疤痕,從而毀壞內(nèi)燃機。而略微不那么讓中央情報局感興趣的另一個事實是,硼在聚合物的交聯(lián)中起著決定性的作用,從而賦予了彈性橡皮泥如下的令人驚奇的能力:它在你手中是柔軟的并具有可塑性,而當你把它扔向墻壁時它就變得堅硬并具有彈性。

       但是,雖然并非如你從它的名字所期待的那樣守舊,但它的確和碳不是屬于同一類型的。


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