7 科普元素的发现及应用史 唐少待送走了这帮弟兄们之后，也大睡了一回儿，好在外边正在下着鹅毛的大雪，整栋楼区以及远处的山峦尽被白雪覆盖，月光下闪着银光，但的确是格外的美丽，只是无人欣赏。 睡梦中似乎自己跟随着采矿队伍到了相当壮观的一个矿区山腰处，按照领队手指的方向望去，在斑驳的矿层中确失有一条起伏的金色的带线。按照挖掘的新的手段，不需要将含有金矿线上边的矿石全部搬走，只需要探定金线的覆盖区域的面积，采取平行切割的方式如同电锯上下抽空的办法，先将可以看到的矿面向里两米的岩石切取出来，然后再打上支撑，接上热熔金机器，探棒头部可释放出一万度的高温，管子中间是可以流动金水的。一段时间做工之后，热熔枪就将这片金矿层的所有金子就提取完了。 醒来的唐少从一些资料里对他感兴趣的金属的使用历史进行了一番的了解，以下就是他阅读到的内容，先分享出来，随后是他的一些见解独到的认识和新奇思考。 按照元素周期表的金属和稀有金属的名称来看，有些似乎不属于金属的我们把它叫做非金属（稀土）。金属是有光泽的，最初的人是因为发现了金子才产生了出对金属的崇拜和热爱的。 人类利用金属的历史人因为会制造和使用工具而从一般动物中分离出来，而成为唯一的智能群体。在人类文 明发展史上，经历了一个由石器时代到金属时代的过渡。 金属时代：(包括青铜时代和铁器时 代)的到来为人类文明带来了新的曙光，人们发现了七种至今仍然广泛应用着的七种金属， 它们是金、银、铜、铁、锡、铅、汞。下面讲讲这七种金属的发现过程及对人类发展的影响。 黄金时代 大约在5000 多年前，即公元前3000 年，四大文明古国的埃及已经建立起来，首都开罗 已经是一个繁华的城镇了。每逢赶集的时候，这里的人群熙熙攘攘。一天中午，安静而有序 的城镇却出现了骚乱，人们争相涌向一个地方，透过围得密密的人群，人们发现开罗有名的 旅行家里希尔正拿着一块黄灿灿的东西，里希尔说这是神赐予人类的宝物，他把它称作黄金。 很快，开罗城拥有黄金的人都变得富有起来。人们纷纷去寻找金子，河滩上的沙地里站满了 寻找金子的人群，开始只有很少几个幸运儿找到成块的金子，后来人们注意到沙子中混着一 些金子。 就在里希尔发现金块后不久，他又发现了银子。一个寒冷的夜晚，里希尔和同伴围着一 堆篝火聊天。第二天，就在他们快要启程的时候，里希尔扒拉一下火堆，他是一个细心的旅 行家，每次出发前他总是要检查自己住的地方以免有东西丢失，这次检查他不但没有发现丢 失的东西，火堆里的扒拉出来一些亮闪闪的东西却引起了他的注意，一个伟大的发现意外地 产生了。里希尔发现这种新的金属与金子的特性十分类似，也是沉重而柔软，用手捏捏就能 使它变形，他把这种金属命名为白银。后来人们沿用了里希尔意外发现的这个方法，即用篝 火灼烧银矿石而得到银，这实际上是一个简单的化学还原反应，木炭把银矿石中的硫化银还原了出来。 青铜时代：1939 年正值我国抗日战争最艰苦的一年，这时考古界的一件重要发现在战火中诞生了， 在安阳市武官村出土了一个殷代的庞然大物:司母戊大方鼎。这个大家伙重达875 公斤，需 要十二个强壮的成年男子才能抬得起来，可见当时铸造之不易。司母戊鼎是目前世界上出土 的最大的青铜器。经检测，铜占84.11%，锡占11.64%，铅占2.79%。这个青铜器是我国青 铜冶铸鼎盛时期的产物，从它的纹饰、构造等都反映了这个时代青铜冶铸的高超技术。 人类对铜的使用并非是从青铜而是从纯铜开始的。考古学家在伊朗西部的一些地区发现 了大约公元前7000 年前使用的小型铜器件，如小针、小珠和小锥等等。大英博物馆里收藏 有5000年前苏美尔人铸造的铜牛头和3500年前埃及人制作的铜镜和铜制工具。在西亚地区， 铜矿石裸于地表，人们在铜矿石上燃烧炭火，便会还原出与绿色矿石颜色不同的红色铜来。 由于纯铜硬度低，并不太适合于制作生产工具，后来，人们就有意识地在炼制铜矿石时 掺入其他矿石，以制成铜的合金来提高工具的硬度。在我国，先秦的古籍《考工记》中记载 了有名的“六齐”规则，即是青铜的六种配方，这套配方规定了铜和锡的不同比例造成的青 铜的不同用途，其实质是比例不同硬度不同。据考古推测，这时人们已经能够制得纯铅和纯 锡了。从商代的墓葬中先后发现了铅爵、铅戈和铅斛等纯铅制品。 铅属于重金属，因而铅及其化合物都有毒，古人开始因不了解这一点而大吃苦头。古罗 马人曾经就喜欢用铅制的水管，考古发现古罗马人的尸骨上常常有黑色的硫化铅斑点，这就 是由于使用了铅管里的水而导致的慢性中毒。后来人们渐渐认识到这一点，就不再使用铅制 的器具作为饮食用具了。 锡由于其延展性好而易制成薄片，而且在常温下不易氧化，所以自古以来就被用来包裹 器具。我国曾出土几具殷代的虎面铜盔，其中一具很完整，内部红铜相当完好，外面镀了 一层很厚的锡，锡层精美，至今仍光亮如新。这说明当时的人们不但认识到锡层美观，而且 可以防腐。纯的锡器没有保存下来的，这是因为锡很怕冷，周围温度一旦低于 13就会发 生相变，变成粉末状的灰锡，这种现象被称为“锡疫”。 铁器时代：人类对铁的最早知识来源于从太空降下来的陨铁，埃及人称它为“天铁”，在西亚的一 些游牧部落里还有一种有趣的传说，他们说铁既然是从天上降下来的，那么天空一定是个大 铁盘。人们发现铁的硬度要比铜或青铜都大得多，尽管四处传说铁只有天上才有，但还是有 一些不遵从祖训的年轻人企图在人间发现铁。大约在公元前2200 年，西亚的赫梯人已经会 冶炼和使用铁器了。公元前1290 年，埃及国王致信赫梯国王要求提供一些铁，赫梯国王回 信答应给他提供一把钢剑，但要求用黄金来交换，可见当时铁还是一种贵重的金属。赫梯国 王还在信中炫耀说:“在我们的国土上，铁和尘土一样平凡。” 早期的冶铁技术也大多是采用固体还原法，冶炼时，将铁矿石和木炭一层一层地堆放在 炼铁炉中，点火燃烧，产生一氧化碳，从而使铁矿石中的氧化铁还原为单质铁。早期的铁由 于冶炼温度很低而性能很差，是含大量碳氧杂质的合金，古人称之为“恶金”。我国在解放 初期大炼钢铁的时候，由于地方上不少“土高炉”温度上不去，而生产了不少没有价值的 金”。后来人们逐渐发现了升高炉温的方法而炼出了性能较好的生铁，继而发明了用退火的方法“柔化”生铁而得到低碳钢。后来人们进一步发明了熟铁和钢的冶炼方法，铁在生产中得以广泛应用。 汞和炼金术： 七种金属为人类文明带来了新的曙光，但也是这七种金属，使人类陷入了某种神秘的境 地，古代的人们天真地认为世界上只有这七种金属。他们认为金属起源于水银(汞的俗名) 和硫磺，实际上，水银是一种银白色的液体金属，颜色和外观与银类似，铜铁锡铅都能溶于水银形成与金银类似的合金--汞;水银与硫磺化合后会生成黄色的硫化汞，与黄金类似。 基于水银和金属的这些特性，同时人们也认识到水银的化合物并非金银，炼金家们认为应该 有一种特别方法可以使便宜的金属铜、铁、锡等变成贵重金属金银，他们称转变的秘方是一种叫“哲人石”的东西，但千百年来，“哲人石”只是炼金家的一种幻想，谁也没有发现这 种东西。 这种被科学史界称为“化学萌芽”的炼金术虽然给化学发展积累了一些资料，但由于他 们远离生活和实践，一味地靠逻辑推理，从而导致了这种科学探索的失败。一直到九十年代 的今天，在我国仍然有不少人存在着一些关于科学的天真幻想，这就给一些科学骗子以得逞的机会。八十年代的永动机，九十年代的“水变油”，就是很明显的科学骗局。从历史到现实，都很好地说明了，科学不能以幻想为基础，而只能以正确理论指导下的实验为基础。 不得不佩服人类中的物理学家和化学家的孜孜不倦的研究和探索精神。从1788年开始发现了稀土金属钇到元素周期表的最后一个铑仅仅用了一百五十年的时间。至于56种有色金属已经广泛地运用在各种设备和交通工具的性能之上。稀土的加入解决了金属的提纯和增强性能的结构更能提高材质的使用寿命和抗疲劳程度。 我国稀土资源探明的储量占到了世界的43%，实为可以左右世界未来格局的强大优势。故而从1939年开始，各国都在不断地从出土过不断的盗采和廉价购买稀土，囤积起来。比如日本充分利用侵华期间的统治权采取强盗的方式攫取资源，美国更是指令军队和商人到出产国去采挖。中国经过长期的内斗终于可以对外开放的档口，就有日本率先向贵州购买稀土矿，贵州其实付出了惨重的代价。虽说给国家挣了10亿美金的外汇，却破坏了植被和地貌，要想得到修复需要付出成百倍的代价，并且还损失了稀土本身。 工业化发展的进程的不断加快，交通工具的需求加剧了全球石油资源的争夺，而最重要的惨烈争夺是后边的经济引擎持续强劲的稀土矿和重金属矿。为此，有些居心叵测的国家不断攻击中国对有限资源的开采控制权，也是急于想要储备和妄图继续廉价的获得这些资源。那是痴人说梦的妄想。而确地的引发后续战争的，基本上就是这些资源的争夺，只是明面上说的都是要为别国的人权危机进行的所谓积极干预和地区维护。其司马昭之心路人皆可知也！ 唐少看的真切，又想到了深海蕴育的矿藏，中国又有多少资源已经被别国盯上了呢？南海危机一直都没有消停过。原来也是因为蕴藏着很多稀土资源的啊，只是都现在标榜着是为了那里的石油啊！
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发表于 2021-5-28 17:36:00
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发表于 2021-6-1 13:24:10
