天生我材之“顽皮”的金属

2015-05-07 04:17
少年科学 2015年4期
关键词:氯化锂盐沼金属锂

就像人体有皮肤一样,飞机表面也有一层薄薄的蒙皮,它要维持符合空气动力学的曲面,要足够强硬,还要耐腐蚀、柔韧、光洁、轻巧……你知道中国最研制的C919大飞机的蒙皮用了什么材料吗?答案是:铝锂合金。

关于铝金属,你看家里的铝锅,一敲一个印子,就知道它不够强硬。那么,关键就在这个锂金属了。下面,让我们来看一看这种非常“顽皮”的锂金属。

最轻金属

如果把一块金属扔进水里,会是什么样的结果?

沉进水里!绝大多数人都会不假思索地回答。但如果这块金属是锂,结果就完全不一样了。它会浮在水面上!因为它的密度大约只有水的一半,比水轻多了。是不是很奇怪?

当然,做这个试验的时候需要把金属锂密封起来。因为锂十分活泼,它极易与其他物质发生反应。如果放置在空气中,会被氧化,所以必须用固体石蜡或其他不与之反应的物质将其包裹起来。如果放置在水中,你会看到它在水里冒着气泡来回地跑。这是因为它与水发生反应,生成氢氧化锂,并释放氢气。

在金属大家族中,锂就像个顽皮的孩子,但我们不能小看它的本领。锂与其他弟兄的关系十分要好。除了铁以外,它可以和其他任何一种金属熔合,制成的合金通常具有强度大、重量轻、耐高温、耐腐蚀等优良特性。中国自主研发的C919大型客机的蒙皮就使用了铝锂合金,厚度只有薄薄几毫米,又轻又强又韧。另外,中国的“天宫一号”目标飞行器的资源舱舱段也使用了铝锂合金材料代替传统材料。

高能金属

锂电池,是目前我们最常见的一种充电电池。这种电池中含有锂,就是利用了锂活泼的化学性质。其实,锂的能量远远不限于此。

氢弹的主要原料

氢弹的威力比原子弹更大,它利用爆炸时产生的巨大能量引发核聚变,将几个原子核聚合成一个原子核。只有较轻的原子核才能发生核聚变,比如氢的同位素氘、氚等。氢有三种同位素:氕(piē)、氘(dāo)、氚(chuān)。氘和氚发生聚变后,2个原子核结合成1个氦原子核,并放出1个中子和巨大的能量。但是,自然界中氚的含量极少,大部分需要人工生成,而其主要原料就是锂。

高能燃料

美国研制的MK50型先进轻型鱼雷,它的动力系统采用的是一种锂-六氟硫化物闭循环系统,通过锂与六氟硫化物反应释放的热量将水变成水蒸气,从而推动涡轮机旋转,推动鱼雷前进。

生命金属

18世纪,科学家在矿物中发现了金属锂。到了19世纪,人们又在土壤、矿泉水、海藻以及动物体内发现有锂元素存在,包括人体内也有微量的锂元素。

治疗精神疾病

美国科学家曾调查发现,在锂元素浓度较高的地区,当地人患精神病的比率明显较低。后来的研究表明,锂对中枢神经活动具有一定的调节作用。因此,医生们经常采用一种锂盐治疗精神疾病。

当然,锂元素的摄取有限度,用作治疗疾病时必须遵医嘱。

帮潜航员吸收二氧化碳

中国的载人潜水器“蛟龙号”在下潜时会备足潜航员所需的医用纯氧,可是呼出的二氧化碳怎么办呢?科学家们在潜水器里放置了氢氧化锂,它能够大量吸收二氧化碳,从而维持潜水舱内正常的大气压和氧气,保障潜航员的生命安全。

不吃羊的狼

北美洲有一种被动物学家驯化出来的狼,它们不吃小羊羔,这是为什么呢?原来,动物学家在小羊羔的羊肉中加入了氯化锂,然后喂狼。狼吃了以后会疼痛难忍,还会拉肚子。更可怕的是,吃过这种肉的母狼产出的奶里面也会有氯化锂。慢慢地,狼群就都回避羊羔。长时间驯化之后,狼群就会远离羊羔了。

锂的来源

地球上的锂主要有三大来源:海水、盐湖型锂矿和伟晶岩锂矿床。

地球上的锂大多分散在海洋中,有数据称,海水中含有约2300亿吨的锂资源。但海水中的锂浓度太低,提炼十分困难。

南美洲的玻利维亚有一个面积巨大的湖泊,当你从太空看它的时候,银光闪闪,犹如明镜一般。倘若你走进这里,就会发现眼前既不是水,也不是冰,而是盐。这就是乌尤尼盐沼——地球上最大的“镜子”。乌尤尼盐沼里是氯化钠、氯化钾、氯化锂和氯化镁的饱和溶液。据专家估算,这里含盐量超过100亿吨,其中,最为珍贵的是氯化锂——它可以用来生产金属锂。乌尤尼盐沼中锂的储量大约为900万吨,为世界上最重要的产地。玻利维亚拥有全世界陆地上43%的锂储量,主要就归功于乌尤尼盐沼。

伟晶岩锂矿床常与花岗伟晶岩矿床在一起,包括锂辉石、锂云母和磷铝锂石等,其中最主要的是锂辉石。

有一种宝石,能发出类似于钻石的光芒。从不同的角度观看,它还有颜色的变化。乍一看,它很像紫晶,那浑身上下散发出的淡紫色如同薰衣草一般,十分美丽。1902年,美国宝石学家孔兹发现了这种宝石,后经研究证明这是一种新的宝石——紫锂辉石,属于锂辉石的一种。因其成分中含有锰,它具有诱人的紫红色;如果其中混入了铬,则会表现出绿色,称为翠绿锂辉石。毕竟能成为宝石的属于极少数,大部分锂辉石都用来冶炼金属锂,在美国、巴西、巴基斯坦和中国都有重要的矿床。2014年,中国四川省阿坝州新认定了两处超大型锂辉石矿床。据估算,这两处氧化锂资源量约100万吨。

1. 锂电池:很多手机、相机、笔记本电脑、移动电源(充电宝)、电动车的电池都是锂电池。

2. 耐热锂瓷餐具:近几年市场上出现的新型餐具——锂瓷沙锅,是以锂辉石为主料经高温烧制而成。

3. 电视机的荧光屏:含有锂的锂玻璃,强度大,韧性好,表面光滑致密,热膨胀小,因而被广泛用来做电视机的荧光屏。

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