鋅
古人學(xué)會(huì)鑄造的第一種金屬可能是鉛(82)或者可能是被稱為青銅的銅(29)合金。在近代歷史中對(duì)一個(gè)兒童而言更為普通的是從鉛或錫(50)開始學(xué)習(xí)鑄造:那是制作“錫兵”的原料(直至它們都轉(zhuǎn)用塑料制造之前)。以前年代在家鑄造錫兵是一個(gè)非常普遍的業(yè)余愛好。
能找到的唯一熔點(diǎn)低到能在廚房的灶臺(tái)上熔化的金屬就是鋅了(得自廢棄的屋頂遮雨板,后來自1983年起則得自分幣)。作為一種鑄造性好,不易生銹,易回收的金屬,鋅的用途相當(dāng)廣泛,也很實(shí)用。實(shí)際上,許多價(jià)格便宜,所需機(jī)械強(qiáng)度不高的部件,如儀表、汽車零件外殼等都是用以鋅為主要成分的合金制造的。
現(xiàn)在的分幣主要用鋅而不是銅來制造的原因非常簡(jiǎn)單:美分的價(jià)值不斷下跌,以至于ー個(gè)分幣中所含的銅的價(jià)值超過了一美分,這顯然是一種完全不能維持的狀況。大約是在2008年,輪到一個(gè)分幣中所含鋅的價(jià)值可能超過一美分的威脅臨近了,從而促觸發(fā)了將鋅改為鋁——低價(jià)值硬幣的最后避難所——的嚴(yán)肅討論。(當(dāng)然,更好的解決方法是徹底廢除美分。)
廉價(jià)的鋅基合金或許不受人尊重,但如果想想鋅被用作保護(hù)性陽極時(shí)所受的屈辱,或許要好過些。這些純鋅的塊或板被電氣性地連接在鋼鐵結(jié)構(gòu)上,例如橋梁、鐵軌以及大輪船的外殼。鋅的任務(wù)就是緩慢地使自己溶解直至無影無蹤,它的犧牲所產(chǎn)生的微小電勢(shì)保護(hù)了價(jià)值更高的鐵(26)免于生銹。當(dāng)陽極犧牲了它必須犧牲的一切后,一個(gè)新的陽極便貿(mào)貿(mào)然地接替了它的位置。
繼續(xù)向下移,那里的鎵是一個(gè)有趣得多的元素!
鎵
一般認(rèn)為汞(80)是在常溫下唯一呈液態(tài)的元素,但這實(shí)際上是氣候?qū)W上的一種偏見。在世界上更為臨熱的、空調(diào)更少的地區(qū),鎵和銫(55)也應(yīng)該被列入那個(gè)名單:它們分別會(huì)在29.76℃和28.44℃那樣讓人感到舒適的溫度下熔化。
甚至在阿拉斯加,鎵也會(huì)在你的手心熔化——那是多么不同尋常的體驗(yàn)啊,雖然你不愿意去重復(fù)這樣的體驗(yàn):鎵雖然沒有已知的毒性,但它會(huì)將皮膚染成深棕色,因此,最好把鎵放在塑料袋里。
鎵的低熔點(diǎn)在一種稱為Galinstan的專利合金中得到了實(shí)際應(yīng)用。Galinstan名字來自鎵(gallium)、銦(indium)(49)和錫(50)(拉丁名字是stannum)的第一個(gè)音節(jié)。這種合金在-19℃那樣低的溫度下還是液體。如果你今天買了一支看上去像是水銀體溫表的溫度計(jì),它最可能含的是Galinstan,因?yàn)楣唤褂糜谶@種用途已經(jīng)很多年了。
但鎵最重要的現(xiàn)代用途是半導(dǎo)體晶體。(在稱為準(zhǔn)金屬元素的對(duì)角線上或附近的大多數(shù)元素都是半導(dǎo)體。)硅半導(dǎo)體在數(shù)千兆赫就停止工作了,但砷化鎵電路在頻率高達(dá)250000兆赫時(shí)仍能運(yùn)作,這已經(jīng)是微波頻率范圍的上限了。
鎵的身影也以砷化鎵、氮化鎵、氮化銦鎵、氮化鋁鎵以及眾多的其他形態(tài)出現(xiàn)在幾乎所有的發(fā)光二極管中。
但與硅(14)在半導(dǎo)體中的基本的,普遍的應(yīng)用以及它們共同的鄰居鍺的歷史性作用相比,鎵在半導(dǎo)體中的應(yīng)用還是顯得蒼白了些。