二科學發明之最5
最輕的金屬
說起金屬中最輕的金屬，那當然是鋰。鋰的比重隻有0535，是鋁的1／5，水的1／2，用普通的小刀就能輕易地把它切成幾塊。它不僅能浮在水麵上，甚至可以浮在煤油上；有人估計，如果用鋰來做飛機，那麼兩個人就可以抬著走，實際上，鋰根本不能製造飛機，甚至連筷、匙也不能做。因為鋰很軟，用小刀可以毫不費力地將它切開，而且化學性質又十分活潑，在熱水中，它便與水發生反應，變成氫氧化鋰而溶解於水了。鋰在二氧化碳中也能燃燒，發出明亮的火光。
1817年，瑞典化學家阿·阿爾大維特桑在稀有的岩石中，發現了金屬鋰。但由於鋰不能像普通金屬那樣用來製造各種物體，在它被發現的許多年中很少派上用場。直到第一次世界大戰時，德國在工業生產中急需錫，卻缺少錫的礦物原料。人們不得不去尋找代用品，鋰這時才嶄露頭角，同時也開始大顯身手。
現代技術需要的光學材料，不僅要能通過可見光，還要能透過紫外線、X射線，同時，還要具有良好的熱穩定性，高的電阻率和低的介質損耗。鋰質玻璃就具有這種寶貴的光學性能，因此電視機的熒光屏用的是鋰玻璃。普通的望遠鏡很難捕捉遙遠星體的輻射光，因此在天文觀測中很少使用。而用氟化鋰晶體製成的透鏡，裝在天文望遠鏡上，由於氟化鋰對紫外線有最高的透明度，天文學家用它可以洞察到隱蔽在銀河係最深外的奧秘。
鋰還是製造高能電池的重要原料。1977年國際上出現了一種硬幣形的鋰電池，直徑23毫米，厚25毫米，還不到5分硬幣那麼大，很適合微型、薄型化的電子儀器使用。這種鋰電池用於耗電量低的液晶顯示的桌式電子計算機，可以連續使用5～10年而不必更換。用鋰電池來開動汽車，費用低，不會汙染大氣。
鋰的一些有機化合物，如硬脂酸鋰、軟脂酸鋰等，在環境溫度變化時，性能可保持不變，是理想的潤滑劑。這類潤滑劑在汽車的易磨零件上加一次，就可永久使用。即使在南極大陸零下60攝氏度的冰原上，鋰潤滑劑照樣能讓汽車縱橫馳騁，不會結凍。
鋰是理想的火箭燃料。火箭需要很大的功率來克服地球引力，才能飛向外層空間。煤油曾經被認為是最有效的、使用液氧做氧化劑的燃料，它的發熱量為2300千卡／公斤。現在，鈹和鋰被科學家認為是用做火箭燃料的最佳金屬。鋰金屬燃料燃燒後釋放出來的熱量達102′70千卡／公斤。
最引人注目的是鋰作為熱核反應的燃料，被用來作氫彈的爆炸物。1967年6月17日我國成功地爆炸了第一顆氫彈，裝的就是氘(重氫)化鋰。1000克氘化鋰相當於5萬噸TNT炸藥，比原子彈的威力大10倍。
地殼中含量最多的元素
拉瓦錫氧，原子序數8，原子量為159994，元素名來源於希臘文，原意為“酸形成者”。1774年英國科學家普裏斯特利用透鏡把太陽光聚焦在氧化汞上，發現一種能強烈幫助燃燒的氣體。拉瓦錫研究了此種氣體，並正確解釋了這種氣體在燃燒中的作用。氧是地殼中最豐富、分布最廣的元素，在地殼的含量為486％。單質氧在大氣中占23％。氧有三種穩定同位素：氧16、氧17和氧18，其中氧16的含量最高。
在常溫常壓下，氧為無色、無味的氣體；熔點-2184℃，沸點-182962℃，氣體密度1429克／升。除了惰性氣體、鹵素及一些不活潑的金屬需要間接才能與氧化合外，其他所有的金屬和非金屬都能和氧直接作用，生成氧化物。最豐富的氧化物是水和二氧化矽。氧還能與活潑金屬形成過氧化物和超氧化物。
氧氣的發現經曆過一段曲折的曆史。18世紀初，德國化學家施塔爾等人提出“燃素理論”，認為一切可以燃燒的物質由灰和“燃素”組成，物質燃燒後剩下來的是灰，而燃素本身變成了光和熱，散逸到空間去了。但人們發現，煉鐵時燃燒過的鐵塊的質量不是減輕，而是增加了，錫、汞等燃燒後，也都比原先重。為什麼燃素跑掉後，物質反而會增加呢?隨著歐洲工業革命的發展，金屬的冶煉和煆燒在生產實踐中給化學提出了許多新問題，衝擊著燃素理論。
1771～772年間，瑞典化學家舍勒在加熱紅色的氧化汞、黑色的氧化錳、硝石等時製得了氧氣，把燃著的蠟燭放在這個氣體中，火燒得更加明亮，他把這個氣體稱為“火空氣”。他還將磷、硫化鉀等放置在密閉的玻璃罩內的水麵上燃燒，經過一段時間後，鍾罩內的水麵上升了1／5高度，接著，舍勒把一支點燃的蠟燭放進剩餘的“用過了的”空氣裏去，不一會兒，蠟燭熄滅了。他把不能支持蠟燭燃燒的空氣稱為“無效的空氣”。他認為空氣是由這兩種彼此不同的成分組成的。
1774年8月，英國科學家普利斯特裏(1773～1804)在用一個直徑達一英尺的聚光透鏡加熱密閉在玻璃罩內的氧化汞時得到了氧氣，你之為“脫去燃素的空氣”。舍勒和普利斯特裏雖然先後獨立地發現了氧氣，但由於他們墨守陳舊的燃素學說，使他們不知道自己找到了什麼。
1775年4月法國著名的化學家拉瓦錫確定這種氣體是一種新的元素，向法國巴黎科學院提出報告——金屬在煆燒時與之相化合並增加其重量的物質的性質——公布了氧的發現，他說這種氣體幾乎是同時被普利斯特裏、舍勒和他自己發現的，並命名此種氣體為Oxygen(氧)，是由希臘文oxus—(酸)和geinomai(源)組成，即“成酸的元素”的意思。它的化學符號為O。我國清末學者徐壽把這種氣體稱為“羊氣”，後來為了統一，取了其中的“羊”字，因是氣體，又加了部首“氣”頭，成為今天我們使用的“氧”字。
地殼中含量最多的金屬元素
鋁是地殼中含量最多的金屬元素，它占整個地殼總質量的745％，僅次於氧和矽，位居金屬元素的第一位，是居第二位的鐵含量的15倍，是銅的近4倍。腳下的泥土，隨意抓一把，可能都含有許多鋁的化合物。但由於鋁的化學性質活潑，一般的還原劑很難將它還原，因而鋁的冶煉比較困難。
物以稀為貴。在100多年前，鋁被稱為“銀色的金子”比黃金還珍貴。法國皇帝拿破侖三世，為顯示自己的富有和尊貴，命令官員給自己製造一頂比黃金更名貴的王冠——鋁王冠。他戴上鋁王冠，神氣十足地接受百官的朝拜，曾是轟動一時的新聞。拿破侖三世在舉行盛大宴會時，隻有他使用一套鋁質餐具，其他人隻能用金製、銀製餐具。
燃素學說的創立者施塔爾最早發現明礬裏含有一種與普通金屬不同的物質。英國化學家戴維試圖用電解法來獲得這種未知金屬，可惜未能成功。1824年丹麥科學家厄斯泰德得到了一些不純淨的鋁，但由於他的實驗結果發表在丹麥一個不著名的刊物上，沒有引起科學界的重視。
1827年維勒到丹麥首都拜訪厄斯泰德時，厄斯泰德把製備金屬鋁的實驗過程和結果告訴維勒。維勒回國後立即重複厄斯泰德的實驗，經過他18年的不懈努力，終於製得一粒別針大小的鋁。1854年，法國化學家改進維勒的方法，用鈉做還原劑，成功地製得成鑄塊的金屬鋁。但由於鈉價格昂貴，用鈉做還原劑生產的鋁，成本比黃金還貴得多。得維爾實現了鋁的工業化生產，盡管價格不菲，他還是鑄造了一枚鋁質紀念勳章，上麵鑄上維勒的名字、頭像和“1827”的字樣，以紀念維勒對鋁的製備的曆史功績。得維爾將這枚勳章送給維勒，以表示敬意。
鋁鑄件1886年，在鋁的曆史上又是一個裏程碑。這一年美國的大學生霍爾和法國大學生埃羅，都各自獨立地研究出電解製鋁法。在美國製鋁公司的展櫃裏，至今還陳列著霍爾第一次製得的電解鋁粒；在霍爾的母校校園裏，也矗立著他的鋁鑄像。法國大學生埃羅幾乎在同時也製得鋁。從此，鋁的產量劇增。
到20世紀初，珠寶商人已失去對鋁的興趣，但鋁卻受到了整個工業界的青睞。由於鋁合金具有密度小、硬度大、強度高、導電導熱性好等優點，被廣泛用於航空、化工、交通、建築、國防等工業，家庭日用品中也日漸常見，逐漸成為繼鐵之後又一對人類發展產生重大影響的金屬。從1919年開始，鋁合金就開始用於飛機製造，此後鋁和航空事業緊緊連在一起，因此有人把鋁譽為“帶翼的會屬”。酸性最強的化合物