第2章 從宇宙到原子(2)(1 / 3)

埃及的考古學家在離尼羅河不遠的山上,發現一座非常古老的穀倉,從穀倉裏找到了一些小麥,經科學方法測定,這些小麥大約是六千多年前留下來的。這是用一種放射性同位碳-14測定小麥“年齡”後才知道的。

科學家發現,一棵樹、一片草葉、一隻蜜蜂,以及人體中的一點肝髒、一片指甲,在每6×1012個碳原子中一定有一個是碳-14原子。這種原子每分鍾能放出16個β粒子,自己則轉變成碳的其他同位素。假如生物(植物或動物)少活著,碳-14原子則衰變多少就能補充多少,總保持一定的數量。假如有人砍倒一棵樹,這棵樹死了,就不會再補充不斷減少的碳-14了。可是,原來的碳-14原子還在繼續衰變。要知道,從活樹上碳-14原子每分鍾放射16個β粒子,逐漸地“衰變”,到隻能每分鍾放8個β粒子,經曆這樣一個“半衰期”,需要5730年。因此,幾千年後人們發現了這棵被砍倒的樹,鋸下一塊木頭,將它加熱變成炭從中取出1克,用放射性探測器測出它每分鍾能放射的β粒子個數,經過計算,就會確知這棵樹究竟是在什麼時候被砍倒的。埃及考古家就是用這種方法測知小麥的“年齡”的。

用放射性測定年代的方法,是很有用的。我們說五千年前地球上已有了人類,他們會用火,會砍樹,會製作草鞋。這也是通過碳-14原子測定的。據考證,很久以前,有些印第安人曾經做了一些草鞋,留在一個山洞裏。在他們返回山洞之前,火山突然爆發,堵住了洞口。這個山洞現在被考古學家發現了,他們用放射性碳-14測定這些草鞋是在9600年前留下的。這裏可能有些誤差,但一般總是在9400年到9600年前這段時間裏留下來的。

黃金的特性

黃金是延展性最好的金屬。1克金可以拉成長達400米的細絲。如果用300克黃金拉成細絲,可以從南京出發,沿著鐵路線一直延伸到北京。一噸黃金拉成的細絲,可以從地球到月亮來回五次。

黃金也可以壓成比紙還薄得多的金箔,厚度隻有五十萬分之一厘米。這樣薄的金箔,看上去幾乎是透明的,帶點綠色或藍色。薄到一定程度的黃金,既能隔熱,又能透光,所以黃金薄膜可以用作太空人和消防隊員麵罩的隔熱物質。在冬季利用黃金薄膜把太陽輻射中的熱射線反射到室中,室內就溫暖如春;夏季,在房屋的玻璃窗外,貼上一層黃金鍍膜,可將太陽的絕大部分熱反射出去,室內不會悶熱。

雖然黃金有這麼多優點,但是也有不少缺點。比方說,質地軟、價格貴、色澤單調。如果黃金同其他金屬結合起來,做成黃金合金,既能彌補不足,又使性能更加優良。現代的黃金合金已廣泛應用於火箭、超音速飛機、核反應和宇宙航行等工業中。此外,用黃金合金製成的金幣、金首飾也深得人們的喜愛。我們平時看到22K、18K金首飾,都是含有不同分量的黃金合金。

用黃金做成的合金,會變成金黃色、紅色、玫瑰色、灰色、綠色,一直變到白色。綠色的金合金中含有75%的金、16.6%的銀和8.4%的鎘。有一種金銅合金,稱作紅銅;一種金銀合金叫紅銀。這兩種合金用鹽溶液處理後,就出現紫色或者淺藍黑色。

在地殼裏金的含量不算少,據估計,大約占地殼的一百億分之五,但是都很分散,真是“遍地有黃金”!另外,太陽周圍灼熱的蒸氣裏有金;隕石裏也有金;天上還真有“長滿金子”的星星;海洋中金的含量十分豐富,是個“大金庫”。

化學大廈——元素周期表

如果把化學元素比作建築材料,那麼元素周期表就是用這些材料建成的“化學大廈”。“化學大廈”的設計師是俄國彼得堡大學35歲的教授門捷列夫。在此之前,化學家們隻知道有63種元素。不同元素間相互化合,可以組成成千上萬種化合物。有的是鹽,有的是酸,有的是堿,有的是氧化物;有的閃閃發亮,有的暗淡無光;有的氣味強烈,有的無色無味;有的硬,有的軟;有的苦,有的甜……,這許多千差萬別的物質,是由數目不多的元素組成的。

那麼,這許多元素是不是沒有一點規律性呢?當時有許多化學家研究這個問題,可是沒有取得滿意的結果。1869年,門捷列夫發現各種元素的原子量可以相差很大,而不同元素的原子價變動範圍較小,而且有許多元素有相同的原子價。同價元素的性質又非常相似,所有的+1價元素都是金屬;+7價都是非金屬,+4價元素的性質則在金屬和非金屬之間……。通過這種比較,門捷列夫發現,元素的性質隨著原子量的遞增呈現周期性變化的規律,他終於發現了周期律。並根據這個周期律,製作了一個化學元素周期表。