說起金屬,我們總有說不完的話。早在春秋戰國時期,我們就把金屬當成了世界五大元素之一,就是所謂的金木水火土。只不過,當時人們認識到的金屬,基本上只有金銀銅鐵錫這些。
到了近代,門捷列夫制定了元素周期表,人們才發現,世界上100多種元素中,金屬佔據大多數。而100多種元素組成的單質中,金屬元素單質的密度又遠遠大於其他物質。
那麼,世界上密度最大的金屬是什麼呢?
一般人一說密度大,就想到了鉛。鉛,畢竟,用鉛作為配重是效率最高的方式。
如果僅僅看數據,密度最大的金屬要麼是鋨,要麼是銥。在室溫和正常大氣壓力下,鋨的計算密度為22.61克/cm³,銥的計算密度為22.65克/cm³。
而我們熟悉的鉛,密度才11.3437 g/cm³,只有鋨和銥的一半。
鋨是鉑族金屬成員之一,元素符號Os,原子序數76,相對原子質量190.2,屬重鉑族金屬,是已知的密度最大的金屬。
鋨這種金屬,最早來源於鉑系礦石溶於王水後的渣子。當時化學家發現這種東西有一種臭味,就用希臘文臭味osme給他命名為osmium。其實金屬鋨沒有臭味,有臭味的是四氧化鋨,這種金屬氧化物熔點只要41度,揮發後有刺激性氣味。
單質的鋨,是一種灰藍色金屬,質硬而脆,放在鐵臼裡搗,就會很容易地變成粉末,鋨粉呈藍黑色,且鋨金屬粉末可自燃。鋨的蒸氣有劇毒,會強烈地刺激人的眼部黏膜,嚴重時會造成失明。
鋨作為一種有毒的危險品,有什麼用處呢?鋨在工業中常常被當成催化劑使用。合成氨和加氫反應中使用鋨作為催化劑,可以獲得較高轉化率。在醫學領域,人們使用的手術刀,往往是鉑金裡面加入少量鋨,會形成硬度很大而且鋒利的鉑鋨合金手術刀。同時,鋨和銥做成合金後,會變得非常堅硬耐磨,可以做鐘錶和重要儀器的軸承,使用年限很長。
非常有趣的是,銥也是在王水溶解鉑金的過程中發現的。
銥金的運用非常廣泛。純銥,鉑銥合金,銥銠合金多用於製作科學儀器、熱電偶、電阻線等。鉑銥合金常常用於腐蝕性很長的場所,他們的機械強度也很好。含10%的銥和與90%的鉑的鉑銥合金,因膨脹係數極小,用來製造國際標準米尺,世界上的千克原器也曾是由鉑銥合金製作的。
銥金運用很廣泛,但是儲存量卻很小。銥是地球地殼中最稀有的元素之一,平均質量比例只有百萬分之0.001。金的豐度是它的40倍,鉑是它的10倍,而銀和汞都是它的80倍。科學家認為,銥金之所以在地球上存量很小,是因為當地球處在熔融狀態時,銥金的高密度和親鐵性,讓他沉降到了地核之中。
銥金火花塞
銥金為人們廣泛得知,主要是兩種情況。
一種是銥金鋼筆。
1834年開始,一些鋼筆生產商把銥金安裝在金筆筆頭。其中有名的派克51鋼筆就用了釕﹣銥合金的筆尖。
事實上現在的鋼筆基本都不含銥了,因為,作為筆尖,銥金的性能比不上鎢金。
第二種是銥星計劃。
1997年開始,美國摩託羅拉搞出來一種衛星移動通信系統,目的是通過衛星為人們進行自動通信。而為摩託羅拉提供通信支持的人造衛星,就是銥星。當時人們認為,只需要77顆衛星就能實現整個地球的通信,77顆衛星分為7條軌道,每一條軌道11個衛星,這種星座系統與銥金的原子核核外電子排布非常相似。於是,這套衛星系統叫做銥星系統。
不過銥星計劃最終還是破產了,因為這種完全依靠人造衛星進行通信的方式,成本高、價格貴,很少有人能夠承擔得起。以中國市場為例,當時銥星公司認為在中國能發展10萬用戶,最終卻只有幾百人加入。2000年銥星公司申請破產保護,當時也才有2萬用戶。
除了銥金和鋨金,你還知道哪些密度大的金屬?