三、差之毫厘，失之千裏
“鑄鐵山莊眾弟子都是鐵匠出身，自知鐵精傳聞，相傳煉劍之時，隻要置入一點半點，尋常兵刃便能成為天下罕見的奇珍異寶，本以為這是傳說，想不到世間真有這等怪異東西，不由得瞠目結舌。”——《英雄誌·神劍擒龍》
現實生活中當然沒有這種神奇的物質。不過，材料的純度的確對於材料的性質有著巨大影響，在冶金工業中，一點點的成分差別就會造成產品的性質差別很大。這方麵最有名的例子，是關於金屬鈦的故事了。金屬鈦密度小、強度高、耐腐蝕、熔點高，因此在航空、航天、航海工業中是不可缺少的材料。同時，鈦和人體能很好地結合，人體組織能夠在鈦骨架上生長，因此鈦也是人造骨骼的重要原料。不過，鈦剛剛誕生的時候，卻是一隻無人問津的醜小鴨。
1791年，英國的化學家和礦物學家威廉·格雷戈爾在一種鐵礦石中發現了一種新元素，但卻沒能把它提煉出來，於是給它取了一個不太吉利的名字叫“梅納辛”，英文中“梅納”是“威脅”和“禍事臨頭”的意思，“辛”則是把這個詞人格化的後綴——看來這位科學家兼牧師的氣量實在不太大。1795年，德國化學家馬丁·克拉普羅特在研究金紅石時，也發現了這種元素，他給這種新元素起了個好聽的名字“鈦”，意思是“泰坦元素”——泰坦是希臘神話中的上古巨人，力大無窮。為人類盜火的普洛米休斯就是泰坦族人。1797年，化學界確認了這兩位發現的其實是同一種元素，並且采用了克拉普羅特的命名。
雖然有了好聽的名字，鈦並沒有因此就在人類麵前顯露真容。在19世紀，許多著名的化學家想要提煉出金屬鈦，卻一無所獲。一直到1875年，俄國大化學家基利洛夫終於第一次分離出金屬鈦，還寫了一本叫《鈦的研究》的小冊子。但基利洛夫得到的鈦純度不高，雜質很多，又一碰就碎，毫無用處，所以鈦仍然沒有引起人類的注意，連基利洛夫自己此後也放棄了對鈦的進一步研究。這一擱置就又是12年，直到1887年，瑞典化學家尼爾鬆和彼得鬆得到了純度為95％的鈦；1895年，法國化學家穆瓦桑得到了純度為98％的鈦。但是這之後，對鈦的提純又連續十幾年沒有進展。1910年，美國化學家亨特將很純的四氯化鈦和金屬鈉一齊放進耐高壓的鋼缸中，將缸加熱到紅熱，冷卻後用水洗去生成的氯化鈉，得到了純度高達99.9％的鈦。他得到的鈦終於是銀灰色的金屬，但是仍然脆弱得可以，甚至無法進行機械加工。鈦也因此被人們嘲笑為“毫無用處的巨人金屬”，亨特本人也大失所望，不禁懷疑自己的努力是否毫無價值。
可是，鈦這種金屬真的就這麼脆弱麼？並不是所有的化學家都這麼認為。1925年，兩位不死心的荷蘭化學家範·阿克爾和德博爾經過反複研究，改用一根加熱的鎢絲來還原四氯化鈦，終於得到了高純度的鈦。沒有了那千分之一的雜質的高純鈦，具有令人驚異的延展性，可以被碾成比紙還薄的箔片。更令人驚喜的是，向其中加入微量的其它金屬元素，得到的合金不但不會發脆，反而是兼具高硬度和高抗拉強度這兩個特性的優良材料，並且仍然耐腐蝕。加上鈦的密度比鐵低接近一半，鈦幾乎是一夜之間便成為了工業的寵兒。今天，鈦在工業和醫學上的廣泛應用和廣闊前途為它贏得了“21世紀金屬”的美名。
除了鈦之外，這種成分含量的小小變化造成材料性質巨大改變的例子還有很多。比如錳在鋼鐵中會使得鋼鐵發脆，但是高錳鋼卻是耐磨材料；含鋁95％的硬鋁合金，強度比鋁高幾倍，接近鋼鐵……最令人驚訝的可能還得算是當代IT行業的基石——純淨的半導體材料幾乎是不導電的，不過隻要加入十億分之一的雜質，它們就能讓電流通過，成為電子器件的原料。可是隻要雜質再多一點點，得到的半導體材料就失去了各種特殊的電學性能，變成廢品。又要摻，又不能加多了，這點大概是人們在構想鐵精之類的傳奇故事時所想不到的吧？
現代結構化學對於這種種奇特現象進行了深入細致的研究。研究表明，這些變化都是因為雜質引起了材料的結構變化造成的。這種變化有時反映在電子能態的變化上，造成催化性能或者電子性能的巨大變化，有時候則進一步引起晶相的巨大變化，造成材料的機械性能發生改變。現在，化學家們已經開始有意識地利用結構化學知識，“設計”摻雜的方案，開發需要的材料。也許在不久的將來，開發的成果便會悄悄走入我們的生活。
四、導電的塑料
一說到絕緣體，一般人就會想到，木頭，玻璃，石頭。當然，還有塑料。這些東西基本上不能通過電流，是良好的絕緣體。其中，塑料柔韌，易於加工，絕緣性能良好，因此在需要絕緣的場合倍受人們青睞：絕大多數電線外麵，都會包裹著一層塑料外衣，用來防止其中的電流流到外麵；電路板的基底也是塑料，上麵分布著密密麻麻的金屬電路，也不必擔心電路之間會短路引起火災。
可是你知道嗎，這世界上還有一類塑料，它偏偏就是導電的！不但導電，而且導電性能良好，在很多電器當中都可以應用。關於這種導電塑料，還有一段非常有趣的故事呢。