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化學(xué)元素中的鎢與錸


實驗室k / 2018-12-14

       鎢主要與一種用途有關(guān):效率奇低的白熾燈泡。這種可憐的創(chuàng)造物通過用電加熱一根極細的金屬絲,使它發(fā)出又黃又熱的光。鎢是在極高溫度下最為堅強的金屬,并且十分便宜,這使它成為針對這一用途的最佳選擇。

鎢的基本數(shù)據(jù)

       但鎢的所謂最佳離足夠好還差得很遠。一個典型的白熾燈泡只能將它所消耗的電能的10%轉(zhuǎn)化為可見光,另外90%則以熱和紅外線的形式被浪費掉了。我們大概可以把它稱為一個碰巧能產(chǎn)生少量作為副產(chǎn)品的光的電加熱器。除非用它來加熱雞舍,白熾燈泡不是好東西。

       如果光才是你真正要的東西,那現(xiàn)在你能得到一種更為優(yōu)秀的代用品——緊湊型熒光燈,其能效數(shù)倍于白熾燈且使用壽命是它的十幾甚至20倍。如果你家里還有鎢絲燈泡,那么,為了拯救這顆行星,請馬上將它們?nèi)拥?!每安裝一個價值2美元的緊湊型熒光燈所節(jié)省的電等于減少了1000磅以上的二氧化碳排放量,并且它發(fā)出的光更為悅目,而不是像鎢絲燈泡發(fā)出的那種令人感到壓抑的黃光。

       雖然在燈泡中繼續(xù)使用鎢是一件令人厭惡的事,但碳化鎢在切割工具及其他需要保持鋒利的東西上有著廣泛和極佳的用途。它比金剛石更加堅韌(更能抗碎裂),并且比鋼硬得多,能很好地對許多材料進行加工。

       從鎢開始一直到金(79)的元素都具有很大的密度,實際上鋨(76)和銥(77)是所有元素中密度最大的。但鎢的價格只有它們的1%左右,是最為便宜的,這意味著鎢可用于要求體積很小但重量很重的場合,包括砝碼、釣魚竿的墜子、飛鏢、鉛球等。

       隨著錸我們進入了貴重金屬的領(lǐng)域并開始邁向金屬的巔峰——金的最終旅程。


       錸是我們發(fā)現(xiàn)的最后一個穩(wěn)定元素,是1925年在德國發(fā)現(xiàn)的。它其實可能早在1908年就已經(jīng)被日本人小川正孝(小川正孝(1865-1930),日本化學(xué)家)發(fā)現(xiàn)并命名為nipponium——如果小川不是認為并宣布他所發(fā)現(xiàn)的是在周期表中恰好位于錸上方的那個現(xiàn)在我們稱之為锝的43號元素的話。

錸的基本數(shù)據(jù)

       在元素周期表同一列中的元素會有許多共同的化學(xué)特性,因此,當小川發(fā)現(xiàn)了一個看上去與錳(25)很相似但卻更重的元素時,他很有理由假定那一定是43號元素,在元素周期表的正確位置上的一個廣為人知的空白。不幸的是,他錯了。真正的43號元素锝是自然界中并不存在的放射性元素——這在1908年是猜想不到的。

       錸被發(fā)現(xiàn)后很多年,人們才有辦法生產(chǎn)具有商業(yè)價值數(shù)量的錸,并且這種材料至今依然很昂貴(每盎司要好幾百美元),這是由它的稀缺性造成的。

       大部分錸用于生產(chǎn)制造戰(zhàn)斗機的噴氣發(fā)動機渦輪葉片的鎳鐵超合金。用來制造這種最新型的渦輪葉片的最新式單晶超合金含有大約6%的錸。即使生產(chǎn)的噴氣戰(zhàn)斗機不是很多,它們依然消耗了全球錸年產(chǎn)量的3/4。

       攝影用的一次性閃光燈泡一般用鋯(40)纖維填充,而老式廣告經(jīng)常吹噓它們有“錸點火器”而對鋯卻提都不提。可能那些廣告想要告訴我們它們有電子點火器(鎢錸燈絲)而不是其他型號閃光燈中的那種撞擊爆炸型點火器,尤其是能讓一些老一輩的人愉快地回憶起他們的柯達傻瓜相機里的通用電氣公司的MagicCubes牌閃光燈不需要電池:快速敲擊一根連接在快門摯上的桿棒,可通過機械原理將其激發(fā),而使用錸點火器的產(chǎn)品則需要電信號。

       而另一種老式的工具自來水筆會用到下面的兩個元素:鋨和銥。


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