如果你有打火機,隻要用大拇指把打火機上的可動部分一按,“哢嚓”一聲,小轉輪底下迸出了火花,就把汽油燈芯或可燃氣體給點著了。
打火機打火,關鍵在於金剛砂轉輪底下的那一小塊打火石。打火石不是普通的石頭,而是一種稍加摩擦或敲打就很容易氧化並發火燃燒的金屬,是一種用鑭、鈰等稀土金屬與鐵的合金製成的。這種發火合金現在已被廣泛地應用到曳光彈、子彈和點火裝置以及其他軍事設施上。
講到稀土金屬,前麵已經說過,成員可真不少,總共17個,被稱為“稀土十七姊妹”。
稀土金屬大都有一副樸素的銀灰色的外表,隻有少數幾種呈淡黃色或淺藍色。它們的外貌相像,化學性質相似,所以在礦物中經常共生在一起,隻有鈧是例外。從1794年芬蘭人加多林在一種不尋常的黑色礦石——矽鈹釔礦中分離出第一種稀土金屬釔,到1947年美國人馬林斯基等從鈾的裂變產物中找到鉕,其間經曆150多年,才終於把稀土家族的全部成員找齊。
從發現到應用還有一個相當長的時期。釔、鈰、鑭等少數幾種稀土金屬到20世紀50年代,其餘多數稀土金屬到20世紀60年代,才開始進行工業性生產。即使到今天,我們還很少有機會看到單一的純稀土金屬。工業上往往直接利用混合稀土金屬,也就是包含有多種稀土金屬的合金。
稀土金屬的用途日廣,用量增大,越來越成為我們生產和生活中的得力助手。
“稀土十七姊妹”的化學性質活潑,幾乎能同所有的元素起作用。在電真空技術中,混合稀土金屬和鋁、釷的合金用作電子管的消氣劑,清除裏麵的殘餘氣體,提高電子管的真空質量。
稀土金屬的光譜非常豐富,而且能量分布均勻,可以得到強度很高、顏色非常勻稱的弧光。電器工業用稀土金屬的各種氟化物(主要是氟化鈰)製造碳弧電極,用到探照燈、弧光燈和彩色電視等方麵,燈的亮度增強,發光時間持久。
稀土金屬的化合物是極重要的發光材料。它們以某種方式吸收外界的能量,然後把它轉化成為光發射出來。單一的高純稀土氧化物如氧化釔、氧化銪、氧化釓、氧化鑭、氧化鋱等,可以製成各種熒光體,廣泛應用到彩色電視機、彩色和黑白大屏幕投影電視、航空顯示器、X射線增感屏等方麵,同時也可用來製作超短餘輝材料、各種燈用熒光粉等。
日光燈是千家萬戶不可缺少的光源,它省電,發光效率高,但也有不足,主要是顯色性差,燈光下看物體白淡淡的。如果采用稀土三基色(紅、綠、藍)熒光粉,並按一定配比塗在燈管上,那麼發光效率就可以更高,節電25%,而且顯色性好,能夠充分顯示被照物體的本來顏色,光線柔和,對保護視力也大有好處。
一台彩色電視機就用上了五種稀土金屬:電視機的玻殼裏含有氧化釹,玻殼要用氧化鈰拋光,氧化鈧被用作彩色顯像管裏電子槍上的陰極,熒光屏上的紅色熒光粉是釔和銪的氧化物。這種熒光粉的發光效率高,色彩鮮豔穩定,能使圖像亮度增強40%。
此外,稀土發光材料還被用作投影電視白色熒光粉、超短餘輝熒光粉、其他各種燈用熒光粉、X射線增感屏用熒光粉等。用於X射線增感屏的稀土熒光粉,可使增感倍數達到5倍之多,這不僅大大降低了X射線劑量,減少了它對人體的危害,而且還能節約能源,延長X射線管的使用壽命,有利於有關設備的小型化。
人們從20世紀60年代起就開始認識到稀土金屬的催化性能。裂化是石油的化學加工過程,目的是把石油的大分子裂解成更多的小分子,也就是以重質油品為原料,製得較輕較貴重的油品(如汽油)。這個過程在催化劑的作用下可以進行得更快更有效。過去石油催化裂化都用合成矽酸鋁作催化劑,1962年,人們研製出一種稀土分子篩催化劑來逐步代替它,與原來的催化劑相比,稀土分子篩催化劑的活性高,壽命長,處理能力提高24%,汽油產率增長13%,還能改善所產汽油的質量。