第二部分(3 / 3)

不過,從生膠加工成橡膠製品,要經過配料、塑煉、混煉、壓延、壓出、硫化等12道工序。如果加工成輪胎,在成型和硫化兩個工序上,同其他的橡膠製品生產工藝又有較大的不同。

另外,在配料時,除了要加硫黃外,還需要氧化鎂、硫化促進劑、防老劑、補強劑、軟化劑和著色劑等,這就像蓋樓房,不僅需要磚瓦沙石,還需要鋼筋、水泥一樣。加了這許多化學藥品,再經過加熱,橡膠的彈性、強度、耐磨性都有了顯著地提高,做成了膠鞋、暖水袋、膠布、雨衣、輪胎等橡膠製品,才富有光澤,經久耐用。

銀的特征

古時候,人們就知道用銀確定盛牛奶等食物,可以保存較長的時間不變質。因為銀子也會“溶解”於水,當食物同銀碗接觸以後,食物中的水就會使極微量的銀變成銀離子。銀離子的殺菌能力相當強,每升水中隻要有一千億分之二克的銀離子,就足以叫細菌一命嗚呼了。

銀離子的殺菌功能,還可以用在消毒和外科救護方麵。古埃及人就已經知道,用銀片覆蓋傷口有療效。後來又有人用“銀紗布”來包紮傷口,治療皮膚創傷和難治的潰瘍,有時會收到很好的效果。現代醫學中,醫生常用1%的硝酸銀溶液滴入新生兒的眼睛裏,以防治新生兒眼病。馳名中外的中醫針灸,最早使用的就是小小的銀針。

銀的化學性質很穩定,不會與氧氣直接化合。銀器表麵發黑,一般是遇到了硫化氫,生成黑色的硫化銀的緣故。古銀器長期與空氣接觸,在空氣中極微量的臭氧作用下,也會失去光澤。

銀還有許多用處,它作為良好導體可以製作導線;電鍍、製鏡、攝影等行業也十分需要它。

“天外來客”——隕石

在黑夜的天空,常常可以看到轉瞬即逝的流星。這是太陽係中的星際物質——流星體,它一旦同地球接近,就會飛快地闖入大氣層,在空中燃燒發光,直到變成氣體和極微細的粉未。一些大的流星體,在空中來不及燒光,落到地麵,這就是隕石。

據科學家分析,這些天上掉下來的物質所含的元素,各不相同,一般有三類:一類是鐵隕石,差不多全部是由鐵、鎳等元素組成,其中鐵占90%左右,還有85%左右的鎳及微量元素,這類隕石占已找到的隕石總數的6%。第二類是石隕石,它的主要成分是矽、鎂及大量的鐵、鋁等。它在隕石中占的比例很大,有92%。第三類是石鐵隕石,其中鐵、鎳和矽酸鹽的各占一半,這類隕石占已找到的隕石總數的2%。

這些天上掉下來的石頭,同地球上的礦石差不多。隕石裏含有最多的元素是鐵、鎳、硫、鎂、矽、鈷、鈣、氧等,全都是地球上原來就有的東西。

研究隕石的化學成分、來源和性質,能夠幫助人們進一步認識宇宙空間的變化和活動,對宇宙飛行和其他空間技術開發有重大意義。

能測知年代的同位素

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。

現今的元素周期表,是把已知的109種元素,按照原子序數排成的表。這好像是一座“化學大廈”,每個房間裏住著一位“元素”客人。我們從“化學大廈”的構造和安排中,可以了解各種元素的原子結構同金屬性、非金屬性和化合價之間的關係,成為我們步入化學大門和進一步探索化學奧秘的工具。因此恩格斯說:門捷列夫“完成了科學上的一個勳業”。

元素周期表的終點之謎

1980年,德國科學家宣布合成了109號元素,到此為止,世界上已經發現了109種元素。那麼,究竟還有多少個元素沒有被發現?元素周期表的“終點”在哪裏呢?

曾經在很長的一個時期間,科學家沒有再發現一個新元素,元素周期表在92號元素——鈾那裏停住了。鈾是不是元素周期表的終點,能不能用人工方法合成“超鈾”元素?這成了引人注目的有爭論的問題。

本世紀40年代初,科學家終於製出了第93號元素鎿。到1983年為止,45年中,先後發現了17個超鈾元素。

人們發現,前幾個超鈾元素,壽命最長的同位素的半衰期可以達到千萬年,而後來製造的幾種超鈾元素,壽命越來越短了。如99、100、101號元素的“壽命”以天來計算”102號以分計;103號以後的元素要以秒乃至毫秒來計了。109號元素的發現,是由於在矽板上記錄了它的“影子”,它在實驗室裏隻逗留了五千分之一秒就“失蹤”了。在這種情況下,人們不禁要問,元素周期表是不是快到盡頭了。

通過對原子核內部結構和核穩定性規律的研究,核科學家認為,越過這些“壽命”極短、原子核極不穩定的元素,可以“瞭望”到在114號元素附近有“超重核穩定島”,“島”上可能有幾十個元素。現在科學家們正在用各種方法試圖在自然界尋找或人工製造超重核元素。

從人們對化學元素的認識過程來看,即使今後找到或合成全部穩定的超重核從新發現的超重核中,又會發現各種各樣意想不到的新鮮事。所以,人類對化學元素的認識是沒有止境的,不能肯定地說,元素周期表的終點在哪裏。

元素中的惰性氣體

氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)等氣體,以“懶惰”出名,叫做惰性氣體。

1984年8月13日,英國化學家拉姆賽和物理學家瑞利在一次會議上報告,他們發現了一種性質奇特的新元素。這種元素以氣體狀態存在,對於任何最活潑的、作用力最強的物質,它都無動於衷,因給它取名叫氬,意思就是“懶惰”。之後,又發現了幾種元素,也有類似的性質,它們像是元素中的“隱士”,從來不同其他元素進行化學反應。

這究竟是什麼原因呢?原來,除了氦原子是以2個電子為穩定結構的以外,其他氣體的原子最外層都有8個電子的穩定結構。那時的化學理論認為,具有這結構的元素,是不能發生化學反應的。所以,化學家下結論說,惰性氣體元素不可能形成化合物。

1962年,英國年輕化學家巴特列特在進行鉑族金屬和氟反應的實驗時,意外地得到了一深紅色的固體,經過分析才知道它是六氟鉑酸氧的化合物(O2PtF6),並從這個化合物中看到這樣一個事實:已經達到8個電子穩定結構的氧分子居然能失去一個電子的,形成陽離子。而氧是很難失去電子的,它的第一電離能(即原子失去電子的困難程度)比氙的第一電離能還大些。那麼,惰性元素氙是否也能形成陽離子呢?再說,六氟化鉑是一種強氧化劑,如果讓六氟鉑同氙作用,又會怎樣呢?

巴特列特仿照合成六氟鉑酸氧的條件和方法,在常溫下把六氟化鉑蒸氣和過量氙氣混合,結果得到六氟鉑酸氙的橙黃色固體。這是世界上第一個惰性氣體化合物。之後,氙的氟化物、氯化物、氧化物也相繼問世,現在,氟化氡、二氟化氬等惰性氣體化合物已有數年百種之多。

惰性氣體化合物的合成,給了科學家又一次啟示:科學是無止境的,今天的真理,明天很可能變成謬誤。隻有勇於探索,才能永遠站在真理一邊。

溶洞的形成

聞名中外的桂林七星岩和蘆笛岩,杭州新景點瑤林仙境,以及各地各具特色石灰岩溶洞中,石筍林立,鍾乳多姿,宛如神話世界。這絢麗多姿的奇景,都是大自然化學變化的傑作。

溶洞的形成,可以從一個簡單的實驗說起。用一根塑料管,插入一杯澄清的石灰水裏,通過管子吹氣,不一會兒杯內變得渾濁。但當你繼續吹氣時,溶液又是澄清了。原來,開始吹出的氣是二氧化炭,它同石灰水裏的氫氧化鈣起化學變化,生成不溶於水的碳酸鈣,使澄清的石灰水變渾濁。這時再吹氣,呼出的二氧化碳又使碳酸鈣在水中變成可溶的碳酸氫鈣了。

這個實驗曆的化學變化,正是石灰岩溶洞產生的原因。因為地下水中含有二氧化碳,這種水經過地層,漸漸地溶解石灰石,生成碳酸氫鈣,溶解在水裏,隨著地下水的不斷流失,最後就形成一個大的深洞,在這同時,含有二氧化碳的水,像雕刻家那樣,把岩洞雕刻成奇峰異石隨處可見。另外,當含有碳酸氫鈣的液滴從溶洞上滴下時,在適當的溫度下,還會重新變成不溶的碳酸鈣。這樣的碳酸鈣在岩洞上懸掛起來,就形成鍾乳石;滴到岩洞下麵向上長起來的,就成為石筍;當鍾乳石和石筍結成一體就成為“石柱”。