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【金属之最】

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金属之“最”一经为人们发现,很快就会在科学技术的太空中,爆开五彩缤纷的礼花!你看,当人们发现了最难熔的金属——钨之后,1910年第一个钨丝灯泡就问世了,成为人类征服黑暗的一个划时代成就。1947年,比强度(强度和比重的比值)最高的金属——纯钛被较多地提炼出来后,天空很快出现了飞行速度超过音速2、3倍的飞机,接着又出现了探索宇宙奥秘的飞船……所以,探讨一下金属之“最”,它的超群特性是很有意思的。


1楼2017-05-05 08:01回复
    密度最大的金属—锇编辑锇(Os)是一种银白带浅蓝色的金属,硬而脆。锇是密度最大的金属单质,为22.59g/cm³(密度第二大的为它的邻居铱,22.56g/cm³)(在过去一段时间,最广为应用的铱的密度值是22.65g/cm³,而锇的密度则是22.61g/cm³,这使得铱成为密度最大的元素,但这些数字是完全错误的)。金属锇极脆,放在铁臼里捣,就会很容易地变成粉末,锇粉呈蓝黑色。锇的蒸气有剧毒,会强烈地刺激人眼的粘膜,严重时会造成失明。锇 锇在工业中可以用做催化剂。合成氨或加氢反应时用锇做催化剂,就可以在不太高的温度下获得较高的转化率。如果在铂里掺进一点锇,就可做成又硬又锋利的手术刀。利用锇同一定量的铱可制成锇铱合金。铱金笔笔尖上那颗银白色的小圆点,就是锇铱合金。锇铱合金坚硬耐磨,铱金笔尖比普通的钢笔尖耐用,关键就在这个“小圆点”上。用锇铱合金还可以做钟表和重要仪器的轴承,十分耐磨,能使用多年而不会损坏。


    2楼2017-05-05 08:01
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      密度最小的金属—锂编辑锂(Li)是一种银白色的金属元素,质软,是密度最小的金属,密度仅为0.534g/cm³。因为锂原子半径小,故其比起其他的碱金属,压缩性最小,硬度最大,熔点最高。自然界中主要的锂矿物为锂辉石、锂云母、透锂长石和磷铝石等。在人和动物机体、土壤和矿泉水、可可粉、烟叶、海藻中都能找到锂。[2] 锂 1kg锂燃烧后可释放42998kJ的热量,因此锂是用来作为火箭燃料的最佳金属之一。1kg锂通过热核反应放出的能量相当于二万多吨优质煤的燃烧。若用锂或锂的化合物制成固体燃料来代替固体推进剂,用作火箭、导弹、宇宙飞船的推动力,不仅能量高、燃速大,而且有极高的比冲量,火箭的有效载荷直接取决于比冲量的大小。纯铝太软,当在铝中加入少量的锂、镁、铍等金属熔成合金,既轻便,又特别坚硬,用这种合金来制造飞机,能使飞机减轻2/3的重量,一架锂飞机两个人就可以抬走。锂-铅合金是一种良好的减摩材料。锂电池是二十世纪三、四十年代才研制开发的优质能源,它以开路电压高,比能量高,工作温度范围宽,放电平衡,自放电子等优点,已被广泛应用于各种领域,是很有前途的动力电池。用锂电池发电来开动汽车,行车费只有普通汽油发动机车的1/3。由锂制取氚,用来发动原子电池组,中间不需要充电,可连续工作20年。要解决汽车的用油危机和排气污染,重要途径之一就是发展像锂电池这样的新型电池。锂的密度小于水(图片中液体为石蜡)


      3楼2017-05-05 08:02
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        地壳中含量最高的金属—铝
        铝(Al)是一种银白色的轻金属。铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅,居第三位,是地壳中含量最丰富的金属元素。铝具有良好的延展性。商品常制成棒状、片状、箔状、粉状、带状和丝状。在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。铝粉和铝箔在空气中加热能猛烈燃烧,并发出眩目的白色火焰。易溶于稀硫酸、硝酸、盐酸、氢氧化钠和氢氧化钾溶液,难溶于水。航空、建筑、汽车三大重要工业的发展,要求材料特性具有铝及其合金的独特性质,这就大大有利于这种新金属铝的生产和应用。[3]


        4楼2017-05-05 08:02
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          人体中含量最高的金属—钙
          钙(Ca)是一种银白色的金属元素。钙在人体中含量最高,是人体不可缺少的元素之一。99%的钙分布在骨骼和牙齿中,1%的钙分布在血液、细胞间液及软组织中。保持血钙的浓度对维持人体正常的生命活动有着至关重要的作用。缺钙会降低软组织的弹性和韧性。皮肤缺弹性显得松垮,衰老;眼睛晶状体缺弹性,易近视、老花;血管缺弹性易硬化。钙 动物的骨骼、蛤壳、蛋壳都含有碳酸钙。可用于合金的脱氧剂、油类的脱水剂、冶金的还原剂、铁和铁合金的脱硫与脱碳剂以及电子管中的吸气剂等。它的化合物在工业上、建筑工程上和医药上用途很大。钙在自然界分布广,以化合物的形态存在,如石灰石、白垩、大理石、石膏、磷灰石等;也存在于血浆和骨骼中,并参与凝血和肌肉的收缩过程。[4]


          5楼2017-05-05 08:03
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            年产量最高的金属—铁
            铁(Fe)是一种银白色的金属,质软。铁 铁是年产量最高的金属,2014年全球粗钢产量达到16.62亿吨。同时,铁也是是地壳含量第二高的金属元素。在我们的生活里,铁可以算得上是最有用、最价廉、最丰富、最重要的金属了。铁是工业部门不可缺少的一种金属。铁与少量的碳制成合金——钢,磁化之后不易去磁,是优良的硬磁材料,同时也是重要的工业材料,并且也作为人造磁的主要原料。铁是碳钢、铸铁的主要元素,工农业生产中,装备制造、铁路车辆、道路、桥梁、轮船、码头、房屋、土建均离不开钢铁构件。钢铁的年产量代表一个国家的现代化水平。2014年我国粗钢产量约为8.23亿吨,占全球粗钢产量的49.5%。[5] 另外,铁元素也是构成人体的必不可少的元素之一。它是血红蛋白的主要成分,帮助氧气在人体中运输。


            6楼2017-05-05 08:04
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              导电性最好的金属—银
              银块 银(Ag)是一种美丽的银白色的过渡金属。银在自然界中很少量以游离态单质存在,主要以含银化合物矿石存在。银的化学性质稳定,活跃性低,不易受化学药品腐蚀;质软,价格贵,其导电性和传热性在所有的金属中都是最高的。银具有最好的反射性,反光率极高,可达99%以上。银具有很好的延展性,因此可以碾压成只有0.00003厘米厚的透明箔,1克重的银粒就可以拉成约两公里长的细丝。[7] 在所有金属中,银的导电性是最好的。在常温下(20℃)银的电导率为6.301×10^7 S/m。而排名第二的铜的电导率仅为5.9×10^7 S/m。但铜比银便宜很多,所以电线一般用铜制作。银具有诱人的白色光泽,较高的化学稳定性和收藏观赏价值,深受人们(特别是妇女)的青睐,广泛用作首饰、装饰品、银器、餐具、敬贺礼品、奖章和纪念币。银首饰在发展中国家有广阔的市场,银餐具备受家庭欢迎。银质纪念币设计精美,发行量少,具有保值增值功能,深受钱币收藏家和钱币投资者的青眯。20世纪90年代仅造币用银每年就保持在1000~1500t上下,占银的消费量5%左右。但银的主要问题是会生锈,这使得它的地位低于金。银手镯


              8楼2017-05-05 08:04
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                熔点最高的金属—钨
                钨 钨(W)是熔点最高的金属,它的熔点高达3380℃,沸点是5927℃。在2000℃-2500℃高温下,蒸汽压仍很低。钨的硬度大,密度高,高温强度好。钨最早用于制作白炽灯丝,而钨大部分用于生产硬质合金的钨铁。钨与铬、钼、钴组成耐热合金用于制作刀具、金属表面层硬化材料、燃气轮叶片和燃烧管等。钨与钽、铌、钼等组成难熔合金。钨铜和钨银合金用作电解触点材料。高密度的钨镍合金用作防辐射的防护屏。金属钨的丝、棒、片等用于制作电灯泡、电子管的部件和电弧焊的电极。钨粉要可烧结成各种孔隙度的过滤器。钨的一些化合物可作荧光剂、颜料、染料,并用于鞣革和制作防火织物等。[8] 现代的超硬质合金,是由碳化钨和一些其他元素的碳化物,用烧结方法生产的。它是把难熔金属(钨、钽、钛、钼等)的碳化物的硬质颗粒,跟一种或几种铁族元素(钴、镍或铁)的粉末混合后压制成型,再经烧结制成。


                9楼2017-05-05 08:05
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                  熔点最低的金属—汞
                  汞(Hg)俗称水银,是熔点最低的金属,也是常温常压下(常温也叫一般温度或者室温,一般定义为25摄氏度。我国工程上常温是按20摄氏度计的(俄罗斯工程常温为10摄氏度),这是我国大多数地方春秋天的温度。又如鼓风机设计温度是20摄氏度。锅炉设计计算书中常温也是20摄氏度。)唯一以液态存在的金属(从严格的意义上说,镓(Ga,31号元素)和铯(Cs,55号元素)在室温下(29.76℃和28.44℃)也呈液态)。汞是银白色闪亮的重质液体,化学性质稳定,不溶于酸也不溶于碱。汞常温下即可蒸发,汞蒸气和汞的化合物多有剧毒(慢性)。汞 需要注意的是,微量的液体汞吞食一般是无毒的(有资料称它在生物体内会形成有机化合物),但汞蒸气和汞盐(除了一些溶解度极小的如硫化汞)都是剧毒的,口服、吸入或接触后可以导致脑和肝损伤。汞可以在生物体内积累,很容易被皮肤以及呼吸道和消化道吸收。水俣病是汞中毒的一种。汞破坏中枢神经系统,对口、粘膜和牙齿有不良影响。长时间暴露在高汞环境中可以导致脑损伤和死亡。尽管汞沸点很高,但在室内温度下饱和的汞蒸气已经达到了中毒剂量的数倍。使用温度计一般用酒精取代汞,中华人民共和国境内(不包括港澳台地区)使用的温度计仍然在使用汞。中国计划在2015年前逐步禁止汞温度计的使用。最危险的汞有机化合物是二甲基汞[(CH3)2Hg],仅几微升(10-9m3或10-6dm3或10-3cm3)二甲基汞接触在皮肤上就可以致死。汞使用的历史很悠久,用途很广泛。在中世纪炼金术中与硫磺、盐共称炼金术神圣三元素。[9]


                  10楼2017-05-05 08:05
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                    金属性最强的金属—铯
                    铯(Cs)是一种金黄色,熔点低的活泼金属。铯的化学性质极为活泼,铯在空气中极易被氧化,生成一层灰蓝色的氧化铯,不到一分钟就可以自燃起来,发出深紫红色的火焰,生成很复杂的铯的氧化物。在潮湿空气中,氧化的热量足以使铯熔化并燃烧。铯不与氮反应,但在高温下能与氢化合,生成相当稳定的氢化物。铯能与水发生剧烈的反应,如果把铯放进盛有水的水槽中,马上就会发生爆炸。甚至和温度低到-116℃的冰均可发生猛烈反应产生氢气、氢氧化铯,生成的氢氧化铯是无放射性的氢氧化碱中碱性最强的。与卤素也可生成稳定的卤化物,这是由于它的离子半径大所带来的特点。铯和有机物也会发生同其他碱金属相类似的反应,但它比较活泼。融化的铯 铯在自然界没有单质形态,铯元素以盐的形式极少的分布于陆地和海洋中。铯也是制造真空件器、光电管等的重要材料。放射性核素Cs-137是日本福岛第一核电站泄露出的放射性污染中的一种。[10]


                    11楼2017-05-05 08:06
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                      延展性最强的金属—金
                      金(Au)是延性及展性最高的金属。一克金可以打成一平方米薄片,或者说一盎司金可以打成300平方英尺。金叶甚至可以被打薄至半透明,透过金叶的光会显露出绿蓝色,因为金反射黄色光及红色光能力很强。金的单质(游离态形式)通称黄金,是一种广受欢迎的贵金属,在很多世纪以来一直都被用作货币、保值物及珠宝。在自然界中,金以单质的形式出现在岩石中的金块或金粒、地下矿脉及冲积层中金 。黄金亦是货币金属之一。金的单质在室温下为固体,密度高、柔软、光亮、抗腐蚀。金是一种过渡金属,在溶解后可以形成三价及单价正离子。金与大部分化学物都不会发生化学反应,但可以被氯、氟、王水及氰化物侵蚀。金能够被水银溶解,形成汞齐(但这并非化学反应);能够溶解银及贱金属的硝酸不能溶解金。以上两个性质成为黄金精炼技术的基础,分别称为“加银分金法”(inquartation)及“金银分离法”(parting)。[11]


                      12楼2017-05-05 08:06
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                        最昂贵的金属—锎
                        锎(Cf)是一种放射性金属元素,是世界上最昂贵的元素,1克价值100万—200万美元。能够利用的锎的数量非常少,使其应用受到了限制,可是,它作为裂解碎片源,被用于核研究。锎是一种人造元素,其同位素锎-252被用于近距离治疗。这种同位素首次发现于氢弹爆炸后的尘埃,是能够产生丰富中子的唯一核素。锎在核医学领域可用来治疗恶性肿瘤。由于锎-252中子源可以做得很小很细,这是其它中子源所做不到的,所以把中子源经过软管送到人体腔内器官肿瘤部位,或者植入到人体的肿瘤组织内进行治疗。特别是对子宫癌、口腔癌、直肠癌、食道癌、胃癌、鼻腔癌等,锎-252中子治疗都有相当好的疗效。1968年医用锎源被用来治疗首例病人,中子近距离治疗法由此诞生。中子治癌是最先进的癌症治疗方法之一,治疗效果优于当前被广泛使用的放疗。它无须让病人全身接受放射性射线,而是利用特制的施源器将中子源送入人体或肿瘤内进行腔内、管内或组织间照射,放射反应轻且能够彻底杀死癌细胞。[12]


                        13楼2017-05-05 08:07
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