最輕的金屬鋰

最輕的金屬—鋰（Li）

在自然界中，最輕的金屬是「鋰」（Li）。它是巴西化學家阿．阿爾夫維特桑（José Bonifácio de Andrada e Silva, 1763 –1838）在1817年首先發現的。鋰的比重和乾燥木材差不多，每立方公分只有0.543公克。如果把鋰扔到水裡，它會像軟木塞一樣漂浮著。如果把鋰做成一架飛機，兩個人就能抬著這飛機走。鋰有漂亮的銀白色外表，性質活潑，化學反應能力很強，在工業生產中用途很廣。

早在第二次世界大戰時，鋰就和原子能工業結了緣。大家都聽說過威力強大的氫彈，但是氫彈裡裝的氫不是普通的氫，而是比普通氫重一倍的「重氫」（即氘，D）或重二倍的「超重氫」（即氚，T）。用鋰能產出「超重氫」─氚，還能造出氫化鋰（LiH）、氘化鋰（LiD）、氚化鋰（LiT）。最初的氫彈都用氘和氚的混合物做炸藥，後來氫彈逐步改進，爆炸物多採用鋰和氘的化合物─氘化鋰。

1967年6月17日，中國成功爆炸的第一顆氫彈，其炸藥就是氫化鋰和氘化鋰。它們在幾千萬度的高溫下發生熱核聚變反應而生成氦，同時在一瞬間釋放出巨大能量。據計算，一公斤氘化鋰的爆炸力等於五萬噸烈性TNT黃色炸藥。因此，人們給鋰起了個美名，叫做高能金屬。

自然界最重金屬是「鋨」（Os），它存在於鋨銥礦中，是一種灰藍色的金屬，硬而脆，每立方公分重達22.48克，是同體積鋰的41.5倍。1804年英國化學家田南特（Smithson Tennant, 1761 –1815）第一個發現了它。後來人們提煉出純鋨，又用鋨製成鋨銥合金，做為鋼筆的筆尖，或做為鐘錶、重要儀器的軸承，因為這種合金十分耐磨，可以使用多年而不損壞。

目前世界上最難熔的金屬是「鎢」（W），人們稱它為「耐熱金屬冠軍」。（圖片來源：種子發）

目前世界上最難熔的金屬是「鎢」（W），人們稱它為「耐熱金屬冠軍」。鎢是瑞典化學家虛雷（Carl Wilhelm Scheele, 1742 –1786）在1781年用酸分解鎢酸時發現的，到了1848年人們才製得純金屬鎢。鎢熔點高達攝氏3,410度，每立方公分重達19克多，硬度很高，只有加熱到很高溫度才能進行壓力加工。

令人驚奇的是，這種熔點高、硬度高的金屬卻有很好的可塑性。一根一公斤重的鎢棒可以拉長成四百多公里的細絲，這種細絲在攝氏3,000度的環境中仍有一定強度，而且發光效率高，使用壽命長，是製造各種燈絲的好材料。白熾燈、碘鎢燈，甚至世界上最新穎的燈管和燈泡等，都用鎢做燈絲，現在世界上每年生產各種燈達10億個以上。

鎢還可用來煉製鎢鋼，鎢鋼具有抗高溫、耐磨損、強度大等特點，是製造切削機床車刀的好材料。從1900年世界博覽會上第一次展出鎢鋼車刀，到1950年的50年間，由於使用鎢鋼刀使機床切削的速度增加了200倍，大幅提高了勞動生產率，加速了機器製造業的發展。

世界上最硬的金屬是「鉻」（Cr），素有硬骨頭金屬的稱號。1797年法國化學家伐克林（Louis-Nicolas Vauquelin, 1763 –1829）進行鉻鉛礦分析時首先發現了鉻。1799年，經過反覆實驗，人們才製得純淨的金屬鉻。鉻呈銀白色，化學性質穩定，在水、空氣中不生鏽。它主要用途是製造合金，煉製不銹鋼，不銹鋼的出現大大推動了醫療、儀表和國防工業發展。

目前，世界上最易熔化、質地最軟的固體金屬是「銫」（Cs）。銫在攝氏29.5度就開始熔化，人體正常溫度是攝氏37度，如果把銫放在手裡，它會像冰塊掉到熱鍋裡一樣很快化成液體。銫比石蠟還軟，用小刀可以隨意把它切成各種形狀。銫的化學性質活潑，在空氣中會像黃磷一樣自燃放出紫紅色的光芒。如果投入水中，它會和水猛烈作用，放出氫氣、燃燒甚至爆炸。因為銫不是安分守己的分子，人們平時總是把它「關」在煤油裡，使它與水、空氣隔絕。

銫在1860年由德國化學家本生（Robert Wilhelm Bunsen, 1811–1899）首先發現，後來經過人們的不斷尋找探索，才提煉出純淨的金屬銫。直到今天，世界銫的產量才只有幾十公斤。想不到吧！

這種世界上最軟、最易熔、產量又最少的金屬，還有很大的用處呢！銫的光電效應特別好，如同人的眼晴一樣，對光有很強的感應能力，是製造光電管的主要感光材料。有了銫，人們就可以把光和電聯繫起來，使光轉換成電，使信號變成電信號，電影、電視、無線電傳真、夜視鏡等都離不開銫。因此銫獲得光敏金屬、長眼晴金屬的稱號。

 空間金屬「鈦」。

「鈦」（Ti）的比強度（強度和比重的比值）在目前所有金屬中最高。鈦比鐵強度高，比重卻只有鐵的一半；鈦比鋁稍重，強度卻比鋁大3倍；鈦的比強度是不銹鋼的3.5倍，鋁合金的1.3倍，鎂合金的1.6倍。許多新型的鈦合金，抗拉強度每平方公分都在100公斤以上。同時，鈦合金又能經受攝氏500度以上高溫的鍛鍊，抗得住攝氏零下100多度低溫的考驗。因此，鈦和鈦合金是製造飛機、火箭、飛彈、潛艇、坦克等現代化武器不可缺少的材料。

用鈦合金代替鋼材製造坦克的履帶和懸吊裝置，可使坦克重量減輕百分之四十，大幅提高坦克機動作戰的能力。在飛彈、火箭、飛船上，用鈦或鈦合金代替鋼材，能使重量減少幾百公斤，不僅可以改善飛行性能，還可以節省昂貴的燃料，降低製造和發射費用。

據報導，美國有一種超音速遠程截擊機，用鈦量可占其總重量的百分之九十五，有鈦飛機之稱。目前，全世界一半以上的鈦用來製造飛機機體和噴氣發動機的零件。因此，人們稱讚鈦是「空間金屬」！

空間金屬來之不易，有著艱難的成長史。1789年，英國化學家格列戈爾（Martin Heinrich Klaproth, 1743 –1817）首先從礦物中發現了鈦。以後漫長的歲月，由於科學技術水平的限制，人們原以為鈦過於質脆不能做為結構材料。到了1910年，純淨的金屬鈦才被提煉出來，當時全世界產量只有0.2公克！1947年增加了產量，也只有2噸。可是到了1955年，一下增長了5,000倍，達到1萬噸。默默無聞幾乎150年的鈦，一躍成為前程似錦的空間金屬，受到了人們的熱情關注。

「鈮」（Nb）抗腐蝕能力在目前所有金屬中最強的，它堅固硬朗，化學性質非常穩定，能夠抵禦空氣中氧的侵蝕。即使把鈮放在大氣中15年，表面也不會生鏽，只是稍微有點變暗。一般金屬都怕強酸，唯有鈮能夠「橫眼冷對」。有人把鈮放在濃硝酸中兩個月，或放在「王水」中六個日夜，結果它仍然「面不改色」，安然無恙！因此鈮被人稱為「抗腐蝕大王」！因為鈮具有最強的抗腐蝕能力，在化學工業上廣泛用來製造高級耐酸設備。

鈮是英國科學家哈契特（Charles Hatchett, 1765 –1847）在1801年首先發現的，1929年才製得純金屬鈮。1955年金屬鈮結束實驗階段，開始工業量產的規模。1960年後產量激增，目前世界年產量已超過500噸，發展前途也十分寬廣。