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第十五章

能殺菌的金屬——銀

古時候,人們就知道用銀碗盛牛奶等食物,可以保存較長的時間而不變質。當食物同銀碗接觸以後,食物中的水就會使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,有時會收到很好效果。現代醫學中,醫生常用1%的硝酸銀溶液滴人新生兒的眼睛裏,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。

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

能測知年代的同位素——碳-14

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)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。假如有人砍倒了一棵樹,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,從活樹上碳一14原子每分鍾放射16個β粒子,逐漸地“衰變”,到隻能每分鍾放射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。

這一發現在考古、地質研究方麵是很有用的。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。

同素異形體——金剛石與石墨

堅硬的金剛石與軟、脆的石墨、木炭是“孿生兄弟”,都由碳元素構成,是同素異形體。

純淨的金剛石應該是無色透明的。金剛石比同體積的水重三倍半,又硬得出奇,是最硬的物質。可以用來刻劃玻璃和製作鑽機的鑽頭,開采石油。

石墨是鬆軟的、不透明的灰黑色細鱗片狀的晶體。它同金剛石恰恰相反,是最軟的礦物之一。把石墨和粘土混合,就可以用來做鉛筆芯。摻的粘土越多,鉛筆芯越硬。幹電池中的碳精棒,也是它的一種“化身”。

炭黑是極細的碳粉末,是比較純粹的無定形碳。它在黑色的油墨裏充當了顏料的“主角”。

為什麼由同一種碳原子組成的物質,外貌、性質卻大不相同呢?科學家研究後發現,原來這是由於原子的排列形式不一樣引起的。金剛石是結晶碳,每一個碳原子周圍有四個原子,距離都是相等的,原子之間組成一個強有力的整體。而石墨內部的一個碳原子同相鄰的四個原子間的距離是不相等的。離得較遠的兩原子之間的“拉力”較弱,容易斷裂,這樣,金剛石和石墨就出現了硬和軟的不同“個性”。

有分離和催化作用的分子篩

海洋裏有一種叫寄生蟹的動物,它們專門尋找寶貝殼做自己的“窩”,堪稱“鑽空子”的行家。在微觀世界裏,分子和離子也像見空就鑽的“寄生蟹”。科學家製造了各種不同的“貝殼”,讓分子和離子去鑽,以達到分離和催化的目的。

分子篩就是容納分子的“貝殼”。有一類分子篩叫多水矽鋁酸鹽晶體,這種晶體有許多大小均勻的小孔。每一種型號的分子篩,小孔有一定的尺寸。水分子恰好可以鑽進“5A”(即孔直徑為5×10-8厘米)級分子篩的小孔,而比水分子大的乙醚分子就鑽不進去,因而可以方便地用“5A”級分子篩吸收乙醇中的水分子。其他比水分子大的物質分子,含有水分時也可以用這種方法吸收。分子篩也可用來幹燥氣體,作催化劑等。