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2011.02.17
ⅠB
电气工业的主角——铜
在工业上到处需要铜和铜的合金。因为有许多机器的零件，不能用铁而要用铜和铜的合金来制造。
一台火车头需铜５００公斤；一台拖拉机需铜３１公斤；一辆载重汽车需铜２１公斤；一架一万绽纺纱机需铜４４０公斤；一百万发子弹需铜１４吨。
在大自然中，常见的铜矿石是孔雀石。目前世界上产铜较多的国家是赞比亚和智利。天然的纯铜，在大自然中并不多，迄今为止，人们发现最重的一块铜为４２０吨。
铜是电气工业的主角，全世界每年生产出来的铜，有一半是用在电气工业上。
在工业上常用的是电解法。把不纯的铜作为正极，纯铜作为负极，把硫酸铜溶液作为电解液。通上电流后，正极上不纯的铜逐渐熔解，纯铜就逐渐沉淀在阴极上，这样炼制的铜，在一万个铜原子只有一个杂质原子。
关于波尔多液的发现，还有下面的一段小故事。
在１８７８年时，欧洲流行一种葡萄霜霉病，这种病十分厉害，许多葡萄园都颗粒无收。但在法国的波尔多城附近却发生了一件怪事情：有一家葡萄园中的葡萄树都生了病，可靠近马路两边的葡萄树，却平安无事。
这个现象引起了波尔多大学教授米拉特的兴趣，他特地去拜访了葡萄园的园工。园工们笑着告诉他：马路两旁的葡萄，常常被一些贪吃的行人摘掉。为了防止行人偷吃葡萄，他们就往这些树上喷了一些石灰水，又喷了一些硫酸铜。这样之后，葡萄树就像蓝白相间的金钱豹一样，行人见了，以为树害了什么病，就不敢再吃树上的葡萄了。
于是米拉特根据这个线索钻研下去，经过几年持续不断的努力，终于在１８８５年制成了波尔多液，它有很强的杀菌能力，能杀死许多庄稼的敌人。
除了用来制造波尔多液之外，硫酸铜还有许多其他的用途。比如人们在游泳池中放人一些硫酸铜，可以杀死水中的各种病菌，在电解时，人们常用硫酸铜来作电解液。
浆糊是一种常用的东西，比方说，书破了，用浆糊一粘，就又好了，要是作业本掉了页，抹一些浆糊，也可以粘上去。这种浆糊一般都是用淀粉做的，只能用来粘书。如果你拿来两块铁片，它是怎么也粘不到一块去的。
月亮般的金属——银
银的发现要比金晚。最初由于人们取得的银数量很少，因此银的价值比金还高。在古代埃及，有一个奇怪的法律，它规定银的价值是金的两倍。甚至到了十七世纪，在日本，银和金的价值还是相等的。
银的导电本领，在金属中是最强的。一些袖珍无线中常用银作导线。银还具有很高的延展性，人们可以把它压制成只有０.００００３厘米厚的透明箔，一克重的银粒就可以拉成约两公里长的细丝。
在十六世纪初，西班牙的一个海员发现了一条流向南美洲东部海岸的大河，于是他和另外一些海员顺流而下，发现河两岸的居民有大量的银子，他们用欺诈的手段从当地人手中骗得了许多银子。
公元前３２７年，希腊联军侵入了印度。他们节节胜利，占领了许多地方。可就在这时，他们受到了一种找不到原因的奇怪的肠胃病的袭击，绝大多数的土兵都染上了这种病，很多人都死去了。
可怪异的是，尽管生活在同样的环境里，大多数的军官却没有染上这种病。这是什么原因呢？
这个臭秘就在于土兵使用的杯子是锡制的，而军官使用的杯子是银制的。原来，这种肠胃病是由一种传染性极强的细菌造成的。而军官在使用银杯时，有极少量的银会以银离子的形式溶解在水中。银离子能杀菌，每升水中只要含有一千亿分之二克的银离子，就足以使大多数细菌死亡。因而，那种传染性极强的细菌在银杯中不能存活，军官们自然就不会得病了。士兵们就不同了，由于他们使用的是锡制的杯子，不能杀死细菌，所以会有许多人患上场胃病。
在我国内豪古一带的牧民，常用银碗盛马奶，可以长期保存而不变酸，也是因为银离子会杀死马奶里的细菌的缘故。
很多年以前，在一个银库里发生了一起莫名其妙的白银失窃案。当时，守卫银库的人很多，打个比方说，即使从外面飞进一只苍蝇，也会有人知道。可是，在这样严密的防守下，几千两白花花的银子竟然不见了。
是谁偷走了银子呢？
上方下令，限期半月破案，到时要破不了案就要把银库主管革职查办。银库主管接到命令后派了许多手下出去调查，始终没有找到线索，急得他就像热锅上的蚂蚁，团团乱转。
眼看期限就要到了，银库主管正在唉声叹气时，进来了一位手下，他说他知道是谁偷走了银子。
主管一听，十分高兴，忙问盗贼是谁，那名手下如此这般对主管低声说了几句。于是主管带领几名手下来到了银库中，那名手下走到一处墙角开始挖了起来。
呀！墙角下原来是一个很大的白蚁巢，主管命人搬来了一个火炉，那名手下把白蚁连同老巢一起投人了火炉中。不久，奇迹出现了，炉底竟露出了白花花的银子。
白蚁是怎么偷走银子的呢？
原来白蚁口中能分泌一种浓度很高的蚁酸，白银遇到蚁酸时会和它发生化学反应，生成粉末状的蚁酸银。所以，白蚁可以把蚁酸银吞进肚中，但它无法消化吸收。最终，蚁酸银会分解形成黑色粉末状金属，沉积在白蚁肚中。当在高温下灼烧时，它又可以变成白银。
不怕火的金属——黄金
金是人类县早发现的金属之一。比铜、锡、铅、铁等都早。１９６４年，考古人员在陕西临潼秦代一座宫殿的遗址里发现了八块战国时代的金饼，其中金的含量达百分之九十九以上，这离我们已有两千多年的历史了。
金之所以很早就被人们发现，主要是由于在大自然中的金矿就是纯金，加上它那独特的金黄色外表，人们很容易找到它。在古代，欧洲一些人用太阳的符号（①）来表示金，因为金子像太阳一样，闪耀着金色的光辉。
金在地壳中的含量虽然不算太少，但是非常分散。直到现在，人们找到的最大的天然金块，只有一百一十二公斤重，而人们找到的最大的天然银块却重达十三点五吨（银在地壳中的含量只不过比金多一倍），最大的天然铜块竟重达四百二十吨。
在一般人眼里，黄金总是金黄色的。可是在有些时候，它也会变成其他颜色。
黄金有极好的延展性，所以人们可以把它锤炼成十万分之一毫米甚至更薄的金箔，这样薄的金箔看上去的颜色不是金黄色，而是绿色或者浅蓝色的。
现在，利用先进的科学技术，人们可以把一盎司（２８.３５克）黄金压制成一百七十平方英尺的金箔。用一吨黄金抽出的金线可以从地球拉到月亮再绕回来。
黄金并不坚硬，不信，试一试，用指甲都可以在它的表面划出痕迹。
学过天文知识的小朋友就会知道，宇宙中的星球不外乎有两种，一种就像我们生活的地球，是由岩石构成的。另一种就像太阳，是由氢气和氦气浓缩而成的。
然而，最近科学家们在宇宙中又发现了一种奇怪的黄金星球。
原来，为了捺索宇宙中的奥秘，在十几年前，美国航空与字宙航行局，发射了一颗名叫国际紫外线的探测卫星。这颗卫星上袋有特殊设备，可以观测星球的短波紫外线辐射，并把拍到的照片发回地球。
当天文学家检查卫星拍照到的一颗距离他域－直七十五光年远的星球的光谱时，发现了一条极其黑的线，它位于光谱上代表黄金的位置上。这意味着这颗星的表层是由大量的黄金构成的，大约有一千亿吨。
但这种原始的淘金方法不但费时费力，而且对金砂的要求很高，只有那种含有大量的金的砂石，才能用这种方法淘出金来。对于含有少量金的砂石，这种方法就无能为力了。
不过，氰化物有剧毒，在生产中应该采取严格的安全措施。否则，炼出了黄金，却丢了自己的性命，是得不偿失的。
黄金虽然稀少，可是来出来的黄金不会像钢铁那样烂掉，所以世界上的黄金的储存量一年比一年多。据估计，在六千多年中，人类采集到的全部黄金可以组成每边长度为十五米半的立方体，总的质量是七万多吨。
有史以来，全世界金的年产量最多的一年是１９７０年，共生产了１６００多吨。黄金产量最多的国家是南非，在１９７５年，这个国家生产了７００多吨黄金，占当年全世界黄金总产量的百分之四十四。
那么，这些狗头金是怎么形成的呢？
由于金的密度很大，到了水流缓慢的河床或海滨沙滩后，它就会沉淀下来，混在砂砾层中，形成砂金矿。由于金在有机酸、过氧化氢和硫化氢的溶液中是可以溶解的，而高寒冻土地带的土壤为黑土，里面含有丰富的有机质，那里流动的水又不多。因而水中含有大量腐蚀能力很强的有机酸，能使岩石中的金溶解后被水搬运，在原来细小的自然金粒表面上沉淀下来。
ⅡB
生命元素——锌
在过去，世界上都以为最早知道炼制金属锌的是英国，因为英国早在１７３９年就公布了蒸馏法炼制金属锌的专利文献。
其实，这个说法是错误的。
我国才是世界上最早发现并使用锌的国家。早在汉朝时，古代人民就开始冶炼黄铜，黄铜就是铜和锌的合金。到明朝时，我国就炼出了纯度高达百分之九十八的锌。
这个事实，在明代人徐应星的自然百科全书《天工开物》的《五金》一章中有详细的记述。
相比之下，炼锌要比炼铜、炼铁容易得多，因为锌的熔点只有四百多度，沸点也只有九百度，况且锌很容易还原。如果把锌矿石和焦炭放在一起，加热到一千度以上，金属锌就被从矿石中还原出来，并像开水一样沸腾起来，变成锌蒸气，再把这种蒸气冷却凝固，就可以制得非常纯净而又漂亮好看的金属锌的结晶体。这就是古代人民发明的蒸馏法。
过去，没有自来水的时候，人们经常是到河里提水或从井里打水。提水用的小铁桶，常常是用白铁皮做的，在它的表面有冰花状的结晶，这就是银白色的锌。在白铁皮上镀了锌，主要为了防止铁生锈。然而，奇怪的是，锌反而比铁更容易生锈：一块纯净的金属锌，放在空气中，表面很快就变成了蓝灰色——生锈了。这是由于锌与氧气化合生成了氧化锌的缘故。
变色温魔计
一般的温度计只有一种颜色，可是，有一种奇妙的温度计，它能随温度的高低而改变自己的颜色。
祛除感冒的能手
春秋两季，天气变化较大，人们很容易患感冒。有趣的是，人种不同，感冒的情况也不一样。一般的常识是，白种人不易得感冒；然而一患上感冒，就很难治愈，有时还会威胁到人的生俞；黑色人种很难得感冒，而黄色人种呢，十分容易患感冒，但也十分容易治好。可见，世界上的人都会得感冒，但直到现在还没有一种特效感冒药出世。
经过不断地研究，人们发现用锌制成的葡萄糖锌片可以缩短和缓解感冒的发病过程。据试验，在流感蔓延的季节，服用过葡萄糖锌片的人，可以使发病率降低三分之一。
为什么葡萄糖锌片能有这么大的作用呢？
黑暗中的夜光
手表怎么会发光呢？
原来，人们在夜光表的表盘和指针上涂了一层锌的硫化物，它在光线的照射下，会隐约地射出浅绿色的光线，这种光叫冷光。可是，黑暗中没有光线呀？为解决这个问题，人们又在硫化锌中加入了一点点放射性物质，它们会发出我们肉眼看不见的射线，刺激硫化锌发出光来。
锌与胎儿畸形
全世界每天都有数以万计的婴儿出生，在这些新生儿中，总有几十个甚至几百个是畸形的，这是什么缘故呢？
科学家们在调查研究后发现，这是由于他们母亲的血液中的锌含量偏少而引起的。
科学家们发现，如果孕妇体内缺锌，就会引起胎儿发育畸形。妇女在刚怀孕时血液中缺锌，就会生出无脑儿或脊柱裂的畸形儿，而当妇女已怀孕六七个月时，体内缺锌就会使生出来的胎儿体重不足。
孕妇怎样及时补充锌呢？
对光线敏感的金属——镉
镉是一种灰色的柔软金属，它也很喜欢跟氧气化合，把它放在空气中，表面马上就变成了另外一种物质。
镉红、镉黄是有名的绘画颜料，硝酸镉常被人们用来制造光学玻璃和荧光粉等。
镉是１８１７年被人们发现的。说起来，镉还是因为一件冤案才被人们发现了真面目。
事情是这样的。
在１８１７年早些时候，德国有许多药房制造的感冒药，都被政府的药物检查官证明是假药。因为一般来说，感冒药都是用氧化锌制造的，而药物检查官在检查中却发现，这些药房在制药时用碳酸锌冒充了氧化锌。当他把碳酸锌加热之后，就变成了一种黄色物质；或者把碳酸锌溶解在酸中再通人硫化氢气体，也会产生一种黄色沉淀。这两种物质看起来很像硫化亚砷。
大家知道，砷的化合物都有剧毒，所以检查官认为药物中掺进了一些毒物，于是把这些药房生产的药物全部没收。
从此，不但为各大药房洗清了罪名，而且元素大家庭中也多了一个成员。
看过《西游记》的小朋友就会知道，在唐僧师徒取经途中有一个女儿国，这个国家上至国王，下至平民百姓，都是清一色的女性，而且她们生出来的孩子，也全是女的。当然，这只是神话传说中的故事罢了。
这究竟是怎么一回事呢？
科学家们对当地的环境和人们的食物等进行了调查研究，同时对村民们的身体进行了细致的检查，终于找到了原因。
原来当地的水源已被金属镉严重污染了，人们由于长期饮用这种水质，造成人体内的镉大大超过了正常的标准，已经达到了镉中毒的程度。
有些小朋友可能会问，为什么镉中毒的人只会生女孩子呢？
科学家们在试验中发现，动物体内镉的含量过度会损害精子的成熟和活动能力。
而生男生女主要取决于男性精子的性染色体的性质。男性性染色体一般有两种，即X型和Y型。含X染色体的精子与卵子结合后生出来的是男孩。
由于人体内金镉含量超过正常的标准，这就会使带有Y型染色体的精子失去与卵子结合的能力，所以只剩下X型染色体的精子与卵子结合，结果出生的晏儿当然就是女孩了。
科学家们发现，婴儿在出生时，体内并不含有镉，随着他逐渐地长大，开始吸收镉。镉在进入人体后，只有少量才能随尿排出体外，大部分就在人体内慢慢积聚起来。到了一定程度后，镉就能破坏人体内的钙，使受害者的骨头逐渐变形。
高血压也是由于镉的污染而引起的。在高血压病人的尿中，镉的含量常常比正常人要高出几十倍。
人们曾做过这样一个有趣的实验。在大白鼠的食物中加入大量的镉，很快就能使大白鼠患上高血压，如果降低大白鼠身体中的含量，它的血压在几分钟内就能恢复正常。
镉几乎无处不有，人们平常吃的食物中有它，喝的水中有它，呼吸的空气中也有它，很难阻止它进入人体。
特别是在经济发达国家，镉的污染更加严重。所以，在这些国家中，高血压是一种最常见的慢性病。
水一样的银子——汞
汞是非常重的液体，一立方米的汞重达十三点六吨。它的内聚力也很大。洒一些水银到平整的桌面上，会散成一粒粒的银珠，就好像荷叶上滚动的水珠。
黄金是一种价格昂贵的金属，在常人眼中，它就是财富的象征，衡量一个国家是穷是富的标准，就是看这个国家的黄金储备是多还是少。
因而，提炼黄金一直是人们梦寐以求的事情，而点汞成金更是古今中外人们的幻想。在古代，有许许多多的人试图把汞或其他的廉价金属转变为珍贵的黄金。
大家知道，汞和金是两种原子结构不同的元素，而用化学方法要改变原子结构是根本不可能的，他们的努力注定是要失败的。
可是，在科学技术发达的现代，把汞变成金子，并非是一件不可能的事。早在１９４１年，秤学家们就以中子为炮弹轰击汞原子核，后来得到了一点点黄金。
现在，从日本也传来了同样令人惊奇的消息，有位科学家用一种射线对准水银整整照射了七十天，然后经过六年的自然冷却，终于得到了七百四十四克黄金。
为什么这种射线能使汞变成黄金呢？
原来，当这种射线射到原子核上时，原子核就可能失去一个质子，变成元素序号小一个的新元素。而汞的元素序号是八十，金的元素序号是七十九。因此，汞在这种射线的照射下会变成黄金。
人们了解到点汞成金的奥秘后，是不是就能马上制造出大量的黄金来呢？不是的。用这种方法来制取一克黄金需要二十万日元，代价比制出来的黄金要大得多。
温度计是大家熟悉的一种用品。当你到医院检查身体时，医生会让你在嘴里含一个体温计，有些小读者的家里还会有一个气温计，要想知道气温有多高，只要一看刻度就能知道。
可是，温度计是怎样测出气温的呢？
原来，温度计里装的是汞，在摄氏零至二百度的范围内，水银的体积膨胀很均匀，也就是说，温度升高一度，水银的体积就增加一点，所以我们只须量出水银的体积，就能知道当时的温度。
如果在汞中加入一些铭，可以使汞的凝固点低到零下六十度，用它还可制成低温温度计。
每天，日光灯都陪着我们看书、学习，但是，日光灯为什么会发光呢？
人们利用水银蒸气的这个性能还制造出了高压水银灯，它发光的本领比日光灯可强多了，一个诺大的广场，只需几盏灯就能照得十分明亮。
很久以前，在俄罗斯，人们发现了一个奇异的湖泊。那湖水就跟镜子一样明亮，四周还有秀丽的风景，更奇怪的是，那湖面还会不断地冒出微蓝色的蒸气，就好像仙境一般。
消息很快传开了，许多游人都想一饱眼福，纷纷赶到了那儿。可是，只见有人去，却不见他们回来。于是人们传说，那个湖里住了个妖怪，专门杀害游人。从此，再也没有人敢去那儿游玩了。
过了许多年后，来了一位画家，听到了人们的传说，他不禁十分惊奇，就想冒险去游览一下。几天后，他到了那儿，果然，那儿美极了。银色的水面与红色的岩石相映成趣，风景十分秀美。
他十分高兴，立即拿出画板进行绘画，他一连画了好几个小时，刚画完，他突然感到恶心、头晕，呼吸也很急促，他意识到要发生意外，于是拿上画稿，匆匆离开了那里。回到家后，他大病了一场，还差点丢了性命。
ⅢB
打火机打火，关键在于金刚砂转轮底下的那一小块打火石。打火石不是普通的石头，而是一种稍加摩擦或敲打就很容易氧化并发火燃烧的金属，是一种镧、铈等稀土金属与铁的合金制成的。
稀土金属大都有一副朴素的银灰色的外表，只有少数几种是淡黄色或浅蓝色。它们的外貌相似，性格一样，而且经常共生，十分团结，牢牢地联在一起。
从第一个稀土金属钇发现于1794年算起，过了一百五十多年，直到1947年发现了钷，人们才算把稀土家族的全部成员找齐。
但是，如果要说它们的化合物，那么人们在很早以前就开始应用了。
1879年电灯泡出世以前，当时最新的灯是烧煤油的汽油灯。人们用浸过硝酸钍或硝酸铈溶液的织物作罩纱，经过汽油灯一烧，织物烧光了，留下由硝酸钍或硝酸铈变成的氧化钍或氧化铈，在高温下发出强烈的光辉。
有些稀土金属加到玻璃中，能使玻璃具有吸收紫外线和通过红外线的能力。举例来说，含铈的玻璃在核辐射的长期照射下不变黑，可以用来防护原子反应堆发出的放射线。有一种含铈和钒的玻璃，经阳光照射会变成红色，可以用它来测定阳光照射的强度。
这是怎么一回事呢？
当产生激光的物质受到外来能量的激发，比如用闪光灯照射或通上电流之后，它们的原子或分子就从低能级上升到高能级，不过并不稳定，接着很快又过渡到中间的能级。当中间能级的粒子积聚得很多的时候，如果再受到激发，又会跌落到原来的低能级状态，并且放出光子。
激光从出世到现在总共不过三十多年的历史。历史虽然不长，可是发展却很快。它给国防军事、工业生产、医学卫生和科学研究的发展带来了新的强大武器。利用激光能量集中、光色单纯、方向性好等特点，在焊接、切割、精密测量、测距、跟踪、通信等各个方面都有广泛的应用。
举例来说，利用激光对压制化学纤维的喷丝头打孔，效率可以提高一百多倍，这就是说如果以前用一百台机器打孔的话，现在只要用一台激光器就行了。
爱看电影的小朋友会看到这样的场面，敌人的坦克横行无阻，一般的枪炮打在它身上一点事也不顶，最多只能用炸药包炸坏它的履带，但它趴在那儿，照样能发出炮弹，这场面看了多让人心急呀！
现在好了，人们利用激光制成了激光枪，只要扣动枪击，就可以把坦克击穿、烧毁，它再也神气不起来了。
把激光用在摄影上，就有了一种新型的照像技术——全息照像，这样，人们就可以制做出立体电影和立体电视，当你在观看时，可不要害怕哟。
目前，掺钕的化铝石榴激光器和掺钕的玻璃激光器，是很受人们欢迎的激光器。我国使用的各种玻璃激光器全都是国产的钕玻璃，它比较容易加工，而且价格很便宜。
核燃料的原料——钍
煤气灯的灯罩十分有趣：刚买来时，它是柔软、洁白、闪耀着蚕丝般光彩的苎麻纱罩。可是，点过一次后，它竟变成一个硬绷绷的白色网架子，用手指一触，就会被碰得粉碎。然而，它却能被点十次、百次，不会烧坏。这是怎么回事呢？原来，这苎麻纱罩做好后，是在饱和的硝酸钍溶液里浸过的。就是因为有了硝酸钍，才使灯罩有了奇妙的本领。
二氧化钍是钍的最重要的化合物。奇妙的是，它在高温下受到激发，会射出白色的光。人们正是利用它的这一特性，来制造煤气灯罩。
浸过饱和硝酸钍溶液的苎麻灯罩，在高温下，苎麻纤维马上就烧掉了，硝酸钍分解，放出二氧化氮，剩下的就是二氧化钍。煤气灯之所以那么亮，也是与二氧化钍发出的白光分不开的。
钍在地壳中含量约为百万分之六，差不多比铀多三倍，而且比铀集中，容易提炼。正因为这样，钍在近些年来已引起了许多科学家的兴趣。
ⅣB
如果有人问，飞机是用什么制造的？你一定会毫不犹豫地回答：是铝镁合金。
是的，铝镁合金又轻又结实，在飞机制造业上耐实立下了汗马功劳，直到现在，它还是制造许多飞行工具的主要材料。
但是，随着航空工业的发展，飞机的飞行速度越来越快，与飞机表面相接触的一层空气，由于摩擦生热而使飞机表面的速度越升越高。这时候，铝镁合金就吃不消了，强度将迅速降低。事实证明，允许最高工作温度仅摄氏二百度左右的铝合金，根本不能用来制造飞行速度超过音速两倍半的喷气式飞机；而用耐热的不锈钢来制造又太笨重。
那究竟用什么材料呢？
唯一的选择就是我们下面要结识的主角——钛和它的合金。一般来说，飞行速度超过二三倍音速的飞机，就要用钛合金来制造，其他的金属很难胜任。
那么，钛都有哪些优异的性能呢？
钛最珍贵的特点是比重小，强度大，这方面它的性能比铍还要优越。
举例来说，钛比铁强韧得多，比重却只有铁的一半多一点，而且不会生锈。钛比铝稍微重一点，强度却比铝大三倍，它的耐热本领也远远大于铝。钛的比强度——强度和比重的比值——是不锈钢的三倍半，铝合金的一点三倍，镁合金的一点六倍，是目前所有金属材料中最高的。
钛合金既能经受住摄氏四五百度以上高温的锻炼（这点铝合金和不锈刚差远了，铝在摄氏一百五十度、不锈钢在摄氏三百一十度时都会丧失原来的优良性能），又能抗得起摄氏零下一百多度低温的考验。因此，钛和钛合金已经成为制造飞机、枪炮、船舰等现代武器不可映少的材料。
既轻便又强韧的钛和钛合金，还可用来制造自动步枪、迫击炮以及装甲车、坦克的某些零件。这样做有很多好处，比如用钛合金代替钢材制造坦克的悬吊装置和履带之后，一下子就可以减轻重量百分之四十，这对提高坦克的作战机动能力不是太有用了吗？
飞机之外，火箭、导弹、宇宙飞船等对制作材料提出了更多更高更严格的要求。在这方面，又是既轻又强韧，并且在高、低温条件都具有良好性能的钛发挥了作用。
这些年来，人们研究和试制了许多新型的钛合金，抗拉强度都在每平方毫米一百公斤之上。这类高强度的钛合金究竟用来干什么呢？
现在，钛和钛合金主要用来制造火箭、导弹的燃料和氧化剂的储存箱以及其他高压容器。另外，大量的钛被用来制造火箭，导弹的外壳，及宇宙飞船的船舱等。
你们手上都戴着手表，表壳闪闪发亮，无论多久也不会黯然失色。这是为什么呢？原来表壳是用抗蚀性很强的镍铬不锈钢做的。
钛的抗蚀本领比不锈钢强多了。在常温下，钛可以安然无恙地躺在各种强酸强碱的溶液中。就连最凶猛的酸——王水，也奈何不了它。特别在对海水的耐蚀性方面，钛的能力更强，可与大名鼎鼎的白金相媲美。
有人曾经把一块钛片沉到海底，五年以后取出来一看，上面粘了许多小动物和海底植物，却一点也没生锈，依旧亮闪闪的。
钛耐腐蚀，所以在化学工业上常常要用到它。过去，化学反应器中装热硝酸的部件都用的是不锈钢。不锈钢也怕那强烈的腐蚀剂——热硝酸，每隔半年，这种部件都要统统换掉。部件本身倒不贵，但每次更换时所花的费用和因停工而带来的损失，要比部件的价格高许多倍。现在，用钛来制造这些，虽然成本比不锈钢贵一些，但是它可以连续不断地工作五年，计算起来反而划算得多。
钛对液体和固体的东西都不感兴趣，王水也奈何不了它，然而，钛对气体却十分投缘，喜欢跟氮、氧、氢、二氧化碳、水蒸气、甲烷等许多气体相结合。
你不是已经不止一次地欣赏过节日夜晚五光十色的焰火吗？这里就有钛的一份功劳。当钛粉和氧气迅速结合而燃烧的时候，能够产生强烈的高温和光辉。焰火不但可以在节日里增强欢乐的气氛，而且可以作为军事上的信号弹，用来指示目标或传达命令。
在弧光灯中加进适量的钛的化合物，可以增加它的亮度。
利用钛对空气的强大吸收力，可以除去空气，造成真空。比如说，利用钛制成的真空泵，可以把空气抽到只剩下十万万万分之一。
教室的墙壁是白的，雪是白的，纸张是白的，世界上有很多东西是白的，可你们知道世界上最白的东西是什么吗？
世界上最白的东西是二氧化钛，它是一种雪白的粉末，是最好的白色颜料，俗称钛白。以前，人们开采钛矿，主要目的便是为了获得二氧化钛。钛白有很强的粘附力，在常温下很稳定，永远是雪白雪白的，特别可贵的是钛白无毒，不会对人体造成伤害。
一克二氧化钛可以把四百五十多乎方厘米的面积涂得雪白。它比常用的白颜料——锌钡白还要白五倍，因而是调制白油漆的最好颜料。世界上用作颜料的二氧化钛，一年多到几十万吨。二氧化钛可以加在纸里，使纸变白而且不透明，因此，钞票纸和美术用品纸中都要加二氧化钛。在橡胶工业上，二氧化钛还被用作为白色的橡胶的填料。
喜欢读课外书的同学也许会知道：在海洋里，鱼类一般都是成群结队地游来游去。当渔民驾驶着渔船来到时，它们便躲到了水下，然而，渔民却对它们躲的地方清清楚楚，准确地撒下了鱼网。那么，渔民是怎么知道鱼群躲的地方呢？
原来，鱼群探测仪里有一种叫作钛酸钡的物质，钛酸钡的晶体有这么一个特别的脾气：当人们把它放在超声波中时，由于超声波对物体会产生一定的压力，它受到压力就会产生电流；相反，当人们给它通电时，它又可以产生超声波。
它的脾气真是怪极了。
鱼群探测仪就是这样发现鱼群的位置的。
铜战胜了石头，从那时起一直到今天，它始终是一种十分重要而有用的金属。
现在我们要结识的是一种在地壳里的蕴藏量比铜还多好几倍的稀有金属——锆。
说来真是奇怪，我们对铜那样熟悉，已经发现和使用了好几千年，可是对锆却多么地生疏，它的发现只有近二百年的历史，有的小朋友恐怕连它的名字都还是第一次听到吧。
有的小朋友可能感到很纳闷，像锆这样一种一点火就着的东西，怎么有资格列人稀有高熔点金属的行列呢？
大大延长了炉子的寿命。二氧化锆真不愧是一种高级的耐火材料。
把白色的二氧化锆掺进陶瓷里，给陶瓷增添了新的血液，使它变得更加洁白光亮，更加耐热刚强。用这种陶瓷制成的高温绝缘瓷瓶，有很高的绝缘能力和很小的膨胀系数，在高压输电线路里是必不可少的。
比方说吧，温度超过摄氏九百度，锆能猛烈地吸收氮气；在摄氏二百度的条件下，一百克金属锆能够吸收八百一十七升氢气，相当于铁的八十多万倍。
锆的这个怪脾气，给冶炼它的工人师傅们造成了很大的麻烦，但是，在另外一些场合它又能给人们带来好处。
前面我们曾经提到过锆粉。锆粉的特点是着火点低和燃烧速度快，可以用做起爆雷管的起爆药，这种高级雷管甚至在水下也能够爆炸。锆粉再加上氧化剂。这好比火上加油，燃烧起来强光眩目，是制造曳光弹和照明弹的好材料。
ⅤB
才能出众的金属——钒
钒的踪迹遍布全世界。在地壳中，钒的含量并不少，平均在两万个原子中，就有一个钒原子，比铜、锡、锌、镍的含量都多，但钒的分布太分散了，几乎没有含量较多的矿床。
在海水中，在海胆等诲洋生物体内，在磁铁矿中，在多种沥青矿物和煤灰中，在落到地球的陨石和太阳的光谱线中，人们都发现了钒的踪影。
可以说，几乎所有的地方都有钒，可是世界到处钒的含量都不多。
说起钒的发现，还有一段故事呢。
在１８３０年时，著名的德国化学家伍勒在分析墨西哥出产的一种铅矿的时候，断定这种铅矿中有一种当时人们还未发现的新元素。但是，在一些因素的干扰下，他没能继续研究下去。
此后不久，瑞典化学家塞夫斯朗姆发现了这一新元素——钒。
伍勒白白地失去了发现新元素的大好机会，感到很失望。于是他把事情的经过写信告诉了自己的老师，著名的瑞典化学家贝采里乌斯，贝采里乌斯给他回了一封非常巧妙的信。
钒的盐类的颜色真是五光十色，有绿的、红的、黑的、黄的，绿的碧如翡翠，黑的犹如浓墨。
比如说吧，化合价是二的钒盐一般都是紫色的，三价钒盐是绿色的，四价钒盐是浅蓝色的，而五氧化二钒常是红色的。
我们的世界，需要各种各样的颜色来装扮。这些色彩缤纷的钒的化合物，可以用来制造各种各样的颜料，用它们就能把我们的生活打扮得更美丽。
如果把钒盐加人玻璃中，就能生产出非常好看的彩色玻璃。把钒盐加入墨水中，就能制造出各种彩色墨水。钒的化合物不但有丰富的色彩，还有极强的毒性。如果人体内的钒盐过多，就会得病。但让人意外的是，如果在牛和猪的饲料中加入微量的钒盐，却能使它们的食量增加，脂肪层加厚。
这真是咄咄怪事。
每个人都知道，人体内的血液是红色的。不仅人体如此，绝大多数的高等动物的血液都是鲜红色的。
在自然界中还有许多低等动物，它们的血液是蓝色的。而在高等动物与低等动物之间还有一些动物的血液是绿色的。
真奇怪！血液怎么会有这么不同的颜色呢？
原来，高等动物的血液中含有铁离子，铁离呈规出的是红色，所以高等动物的血液就是红色的。低等动物的血液中含的是铜离子，铜离子的溶液是蓝色的，比如硫酸铜溶液是天蓝色的，因而低等动物的血液是蓝色的。居于它们之间的那些动物的血液中含有三价钒离子，细心的小朋友会记得三价钒离子显绿色，所以这些动物的血液就是绿色的。
事实上，当人们在十九世纪初首次发现铌和钽的时候，还以为它们是同一种元素呢。以后大约过了四十二年，人们用化学方法第一次把它们分开，这才弄清楚它们原来是两种不同的金属。
铌、钽和钨、钼一样都是稀有高熔点金属，它们的性质和用途也有不少相似之处。
既然被称为稀有高熔点金属，铌、钽最主要的特点当然是耐热。它们的熔点分别高达摄氏二千四百多度和将近三千度，不要说一般的火势烧不化它们，就是炼钢炉里烈焰翻腾的火海也奈何它们不得。难怪在一些高温高热的郡门里，特别是制造一千六百度以上的真空加热炉，钽金属是十分适合的材料。
铌、钽本身很顽强，它们的碳化物更有能耐，这个特点与钨、钼也毫无二致。用铌和钽的碳化物作基体制成的硬质合金，有很高的强度和抗压、耐磨、耐蚀本领。在所有的硬质化合物中，碳化钽的硬度是最高的。用碳化袒硬质合金制成的刀具，能抗得住三千八百度以下的高温，硬度可以与金刚石匹敌，使用寿命比碳化钨更长。
为什么钽在外科手术中能有这样奇特的作用呢？
关键还是因为它有极好的抗蚀性，不会与人体里的各种液体物质发生作用，并且几乎完全不损伤生物的机体组织，对于任何杀菌方法都能适应，所以可以同有机组织长期结合而无害地留在人体里。
除了在外科手术中有这样好的用途外，利用铌、钽的仆学稳定性，还可以用它们来制造电解电容器、整流器等等。
特别是钽，目前约有一半以上用来生产大容量，小体积，高稳定性的固体电解电容器。全世界每年都要生产几亿只。
然而，最使我们惊诧不已的，是它们不仅能在极高温度的环境里顽强地工作，而且还能在超低温的条件下出色地为我们服务，它们可真是了不起。
要知道，超低温度是很不容易得到的，人们为此而付出了巨大的代价；越向绝对零度接近，需要付出的代价越大。所以我们对超导物质的要求，当然是临界温度越高越好。
具有超导性能的元素不少，铌是其中临界温度最高的一种。而用铌制造的合金，临界温度高达绝对温度十八点五到二十一度，是目前最重要的超导材料。
人们曾经做过这样一个实验：把一个冷到超导状态的金属铌环，通上电流然后再断开电流，然后，把整套仪器封闭起来，保持低温。过了两年半后，人们把仪器打开，发现铌环里的电流仍在流动，而且电流强弱跟刚通电时几乎完全相同！
从这个实验可以看出，超导材料几乎不会损失电流。如果使用超导电缆输电，因为它没有电阻，电流通过时不会有能量损耗，所以输电效率将大大提高。
有人设计了一种高速磁悬浮列车，它的车轮部位安装有超导磁体，使整个列车可以浮起在轨道上约十厘米。这样一来，列车和轨道之间就不会再有摩擦，减少了前进的阻力。一列乘载百人的磁悬浮列车，只消一百马力的推动力，就能使速度达到每小时五百公里以上。
用一条长达二十公里的铌锡带，缠绕在直径为一点五米的轮缘上，绕组能够产生强烈而稳定的磁场，足以举起一百二十二公斤的重物，并使它悬浮在磁场空间里。如果把这种磁场用到热核聚变反应中，把强大的热核聚变反应控制起来，那就有可能给我们提供大量的几乎是无穷无尽的廉价电力。
不久前，人们曾用铌钛超导材料制成了一台直流发电机。它的优点很多，比如说体积小，重量轻，成本低，与同样大小的普通发电机相比，它发的电量要大一百倍。
ⅥB
铬是银白色的金属，它的熔点很高，比重和铁差不多。别看它貌不惊人，在所有的金属里，它是最硬的。
然而，我们平常见到的铬却都很脆，原来，它里面含有氢或极少量的氧化物。
铬在常温下很老实，把它放在空气或浸在水中。不会像铁那样生锈。
奇怪的是，在电镀时所镀的铬层越薄，越是会紧贴在金属的表面，不易脱落。在一些炮筒和枪管的内壁，所镀的铬层仅有千分之五毫米厚，但是，发射了千百发炮弹、子弹以后，铬层依然还在。
如果要往铜上镀铬，那么，最好先镀上一层镍，然后再镀上铬，这样可以使镀铜更加耐用一些。
铬的最重要的用途是来制造不锈钢。，在钢材里加进百分之十二的铬和百分之八的镍，就制成了不锈钢。
在常温下，不锈钢对空气、海水、水蒸气、盐水、有机酸等，都具有很好的耐蚀性。
在化工厂里，人们常用不锈钢来制造各种管道和设备，像合成氨工厂，就需要二十多种具有不同性能的不锈钢。
一些医疗器械，如手术刀，注射器的针头，剪刀等，大都是用不锈钢做的，看上去十分清洁、美观，而且经久耐用。用不锈钢制成的轮船、汽艇，表面根本不用涂漆。
１９７４年，在陕西省临撞县发现了秦始皇的陶俑坑，人们在一个墓坑里发现了三把宝剑。剑身乌黑透亮，寒光逼人，的确是三把使起来顺手的好剑。
这三把宝剑在五六米深的潮湿土壤中埋了两千多年，出土时不但毫无锈迹，而且还像以前那样锋利，一下子能划破十几张报纸。
为什么这几把宝剑历经两千多年仍没有生锈呢？
科学家们仔细地对这三把剑进行了分析研究，原来三把宝剑的表面经过了特别的处理。古人用的是铬盐氧化法。
铬酸盐是一种非常强的氧化剂，它可以使剑的表层金属生成一层致密而稳定的氧化膜，因而保护了里面的金属。但是，这种铬酸处理技术，在国外直到二十世纪三十年代才开始应用于金属的抗蚀，而我国人民早在两千多年前就已掌握了它。
战争金属——钼
原因是这样的：把钼加到钢里，钢的强度，韧性以及耐高温、抗腐蚀的本领都会得到很大的提高。这种钼的合金钢特别适合于用来制造枪炮筒、装甲板、坦克和其他武器装备，因为枪炮同弹药打交道，不坚硬强韧、不抗热耐磨是根本不行的。所以，在世界各国中，钼都是重要的战略物资。
在本世纪初，钼的产量只有几吨。随着第一次世界大战的爆发，人们开始大量制造枪支弹药，对钼的合金钢的需求猛增。据统计，第一次世界大战期间，钼的年产量几乎增加了五十倍。
第一次世界大战结束后，人们不再大量制造枪炮，因而对钥的需求不多，钼矿的产量急剧下降。进入三十年代后，法西斯国家迅速崛起，它们疯狂地扩军备战，于是钼矿的产量开始回升。二战爆发后，各国又大量制造战争武器，在战争发展最关键的１９４３年，钼的年产量达到了最高点，约为三万吨。
在几十年前，新西兰有个牧场曾发生了一件怪事：那一年，有个农民在牧场上混合播种了三叶草和禾本科牧草。年景实在不好，牧草长得又矮又小，甚至枯萎发黄了。
钼矿粉为什么会使牧草长得好呢？
后来，人们经过仔细地研究，才发现原来钼是植物生长必不可少的微量元素。那块牧场是缺钼的土壤，因此落了一些钼矿粉，就大见增产效果。
在众多植物中，庄稼更需要钼的帮助，少量钼的化合物能使小麦每亩增产几十公斤，豆类的产量增加得更多。
钼也是庄稼的一个好朋友。
钼在人体内含量极少，仅占体重的千万分之一。一个体重７０千克的人，体内钼的总量不会超过９毫克，但钼对人体的特殊功用却不能忽视。
钼对人体心血管有特珠的保护作用。科学家在分析上百名心肌梗塞而死亡的病例时，发现这些人体内的钼含量比正常的人要少得多，而且心肌中含钼越少的地方，损害的情况越严重。
钼还可以阻止制癌类物质在人体内的合成，从而防止癌变。有一个地方在以前是食管癌的高发区，每年都有很多人患上这种绝症。后来人们发现这是土壤中映钼造成的。近年人们使用了钼酸铵肥料后，食瞥癌的发病率逐年下降。
钼还有显著的防龋齿的作用，在一些缺钼的地区，儿童龋齿的发病率很高，而当人们设法补充了钼之后，就发现这种病自己慢谩地消灭了。
很多食物中都含有钼，由于人对钼的需求量极少极少，因而一般不会缺钼。缺钼者除了多吃一些含钼的食物外，还应注意本身对钼的吸收和利用，如因胃肠功能紊乱而造成缺钼的患者，应在补充含钼饮食的同时，加强对胃肠功能的治疗，才能从根本上解决缺钼的状况。
钨-现代工业的基础元素
十九世纪末到二十世纪初，钨作为钢的添加剂用于冶金工业，以后又用钨作为灯泡的灯丝，具有延性的钨材料制备新方法的诞生，以及碳化钨硬质合金的使用，使它的应用范围扩大了，特别是在六十年代航空和宇航等尖端科学技术的发展中，它就显得格外重要了。
钨的最重要用途之一就是用它制备具有超硬性能的硬质合金，其用量占整个产量的50%，在现今的工业中到处可见使用硬质合金的例子，如我们常说的合金刀头，用它们切削工件时可成倍甚至成百倍增加使用寿命，在量具的易磨损的工件表面上镀以碳化钨硬质合金能提高其精度并延长寿命20～150倍：硬质合金还是重要的模具材料，用它作热压模、冷拉摸具其耐磨性能最佳，可提高寿命20～200倍；硬质合金还大量用于耐磨制件上如采矿工业用的采掘设备、石油勘探用的钻头、冷轧箔材的轧辊等。如果没有以钨为基础的硬质合金狠难想象有今天的现代工业。
金属钨第二个重要的用途是作为钢和有色金属合金的添加剂。钢中含有钨时可使钢回火稳定性、红硬性和抗腐蚀能力大大增加，现在工业上生产的性能优异的合金工具钢、高速工具钢、热锻模具钢、结构钢、弹簧钢、耐热钢和磁钢等都添加了钨等。有统计报导钨产量的20％以上是用于这方面的。
钨的另一重要用途，也就是在火箭、导弹、返回式宇宙飞船以及原子能反应堆等尖端科学上的重要应用。这是由于钨具有优异的物理、机械、抗腐蚀和核性能的原因。如钨合金在1900℃的高温下，强度仍有44公斤／毫米2，在这样高温下，无论是钢还是耐热的超级合金也都熔化成液体了，钨主要用来制造不需要冷却的各种类型火箭发动机喉衬；用渗银钨做成喷管可经受3100℃以上的高温，用于多种类型的导弹和飞行器；用钨纤维复合材料制作的火箭喷管能耐3500℃或更高温度在化工工业中可做耐腐蚀设备和部件，可做润滑剂、颜料和各种反应的催化剂。
钨在地球上稀少，但我国的钨矿藏量极为丰富，占世界第一位，其中以江西大康山脉最多。此外广西、广东、湖南等地也都盛产钨。
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爱生锈的金属——锰
锰是银灰色的金属，很像铁。但比铁要软一些。如果锰中含有少量的杂质——碳或硅，它就变得非常坚硬，而且很脆。
不过，纯净的金属锰在人们的眼中没有多少用途，因为它比铁还容易生锈，在潮湿的空气中，不一会儿就变得灰头灰脑的，原来它的表面已生成了一层氧化锰。再说，锰的熔点也没有铁高，机械强度也远不及钢铁，而价格却比钢铁贵得多，因此人们几乎不生产金属锰，而大量生产钢铁。
锰最重要的用途是制造合金——锰钢。
锰钢的脾气十分古怪而有趣：如果在钢中加人百分之二至三的锰，那么所制得的低锰钢简直脆得就像玻璃一样，一敲就碎。然而，如果加入百分之十三以上的锰，制成高锰钢，那么它就变得既坚硬又富有韧性。
把高锰钢加热到浅橙色时，它就变得十分柔软，人们很容易把它加工成各种零件。
大家知道，钢铁在遇到磁体时就会被吸引过去。但人们发现，只要在钢里加进百分之十四的锰后就不再被磁体吸引了，这种特别的锰钢很适用于做军舰的舵室和跟罗盘很接近的钢铁部件。
现在，人们大量用锰钢来制造耐磨的机器零件和铁轨。桥梁等。在七十年代修建的上海文化广场观众厅的屋顶，采用当时新颖的网架结构，用几千根锰钢钢管焊接而成。在纵七十六米，横一百三十八米的扇形大厅里，中间没有一根柱子。由于用锰钢作为结构材料，非常结实，而且用料比别的钢材省，平均每平方米的屋顶只用四十五公斤锰钢，所以现在搂房的屋顶，大多都是用锰钢作成的。
锰不但在工业生产中有特殊的贡献，而且对所有的有机体来说，无论是植物，还是动物，它都是必需的。
在农业生产方面，缺锰会使庄稼患上一种怪病——缺绿症。
植物缺锰为什么就不绿了呢？
这是因为光合作用的过程必需有锰参加才能顺利进行下去。植物进行光合作用的器官就好像是串联在一起的成千上万个电池，是由许多能进行光合作用的单元组成的。每个单元都能接受光，把二氧化碳和水变成糖。每一个这样的单元中，至少含有两个锰离子，才能使光合作用持续不断地进行下去。
有的小朋友也许会问：我们人体中究竟含有多少锰呢？
据科学家们推算，锰在人体中的库存约为十六毫克。每天被我们吃掉的食物所含的锰不管有多少，都大约有百分之五可以被吸收。
你们或许会十分惊讶：这样下去不是人体组织里的锰会越来越多吗？
近年来，工业生产需要的锰越来越多，陆地上锰的储量日渐缺乏。这使人们把眼光投向了海洋。
据人们初步估计，仅太平洋海底就聚集了大约１００，０００，０００，０００吨优质的铁锰矿！其中锰的含量高达一半，铁的含量也有四分之一。有时锰结核中的二氧化锰的含量竟高达百分之九十八，因此不用进行加工就可以在蓄电池生产中直接应用。
这些锰结核到底是怎样形成的呢？
科学家们对此争论不休，至今还没有一个令人信服的答案。
而一些天文学家则认为：大约在二十亿年以前，含锰丰富的流星尘埃曾降落到地球表面，因而形成了现在陆地和海底发现的锰矿。
相信哪一种观点呢？
这是什么原因呢？
当地的警察局和医院组成了联合调查组，经过仔细的检查，发现这些发了疯的人的身体中含有的金属锰离子要比正常人高得多。
那么，这些锰离子从何而来呢？
失踪了的元素——锝
科学家们欣喜若狂，马上对各种矿石进行了认真的研究分析，最后推断出，在铂矿和铌铁矿中含有这种新元素。
姗姗来迟的金属——铼
在１９２０年，由于电气工业的发展，当时迫切地需要一种比钨更耐高温的金属。但是，人们查遍了文献，在已经发现的金属中找不出一种适合于需要的金属。
这时，人们想到了化学元素周期表。在周期表上，钨的旁边有一个空格——这个元素还没有被人类发现。根据化学元素周期律可以推知，这个没有被发现的元素的性质和钨很相似，也有很高的熔点，很可能满足电气工业的需要。
铼的发现为什么这么迟呢？
铼，不失所望，果然是电气工业上非常好的材料。它是一种灰黑色的金属，表面看来跟钢差不多，但比钢要重得多，一立方米的铼重达二十一吨。铼的熔点高达三千多度，只比最难熔的钨差一点。
然而，在高温真空中，钨丝的机械强度和可塑性会大大降低，但只要在钨中加人少量的铼，就可以增强钨丝抗高温的本领。把铼镀在电灯的钨丝上，可以把电灯泡的寿命延长五倍。
铼不怕高温，不怕火。即使在两千度以上，它仍然不会熔化，依然是光闪闪的。铼的这一宝贵性能，是其他金属少有的，用它来制造人造卫星和火箭的外壳是再合适不过的了。