化學元素中的鈣與鈧
實驗室k / 2018-12-07
鈣
說到“鈣”，大多數人會想到白堊狀的白色東西，或者牛奶。那種被稱為“白堊”的石頭，一如英國東南部白色的多佛懸崖，其實是碳酸鈣，而在各種黑板上所用的粉筆在今天是用硫酸鈣（也叫做石膏）制作的。（鉛筆中的“鉛”并非用鉛制造，而通常的粉筆也并非用白堊（“白堊”和“粉筆”在英文里是同一個單詞“chalk”）制造；那些書寫工具和它們那誤導人的名字間究竟發(fā)生了什么？）
無論是粉筆還是牛奶中的鈣都屬于鈣的化合物。純鈣本身是一種發(fā)光的金屬，外表和鋁相似。你很少能看見鈣的金屬形態(tài)，因為它在空氣中不穩(wěn)定，很快就轉變?yōu)闅溲趸}和碳酸鈣，就像你所預料的那樣，這些都是白堊狀的白色物質。當與水或酸接觸時，金屬鈣會像堿金屬那樣放出氫氣，但速度比較慢。由于反應可以控制，它成為一種用來制備少量氫氣的有用原料。
我們一直被告知鈣對強健的骨骼而言非常重要，并且實際上它是骨骼礦化的主要成分（哺乳動物的骨骼是堅硬的羥磷灰石泡沫，那是磷酸鈣水合物的一種形態(tài)）。雖然有些人可能把骨頭想像為是由其他某種東西構成的（例如玻璃，參見硅，第14號元素），但是鈣離子在細胞的生物化學中的功能是更為根本性的。鈣不斷地在細胞內和細胞外來回穿梭，以一種如此重要的方式協調神經和肌肉的活動，以至于身體寧可溶解骨骼而不允許血鈣水平降低。（實際上，有一種理論推測，在進化初期骨骼是為了應對這類突發(fā)事件而用來儲存鈣的，它所承擔的結構性功能是后來添加的東西。）
鈣位于生命中大量需要的元素之列。其他的那些，如硒（34），只是由于一些特殊的酶才會有微小量的需要。還有一些，如鈧，無論如何在體內都絕對沒有任何作用。
鈧
鈧是許多人從未聽說過的元素中的第一個。全世界純金屬形態(tài)的鈧的年交易量少于100磅，正由于如此，可以可靠地說，只有極少數人見過這種元素的純金屬形態(tài)。（氧化鈧的世界年交易量約為10噸，按照世界標準這依然是個很小的量。）
鈧是某類元素的一個例子，這類元素之所以昂貴并非由于其在地殼中含量稀少，而是由于它們不在任何一個地區(qū)集中分布。對大多數其他元素而言，甚至是那些總體上更加稀缺的元素，總能發(fā)現在某個地方它以很高的濃度集中；而鈧卻是稀疏地分布于每一處，這使得它的收集和純化的成本都極高。
鈧用于制造堅韌的金屬和產生明亮的光線。微量的鈧與鋁混合能得到某種已知最為牢固的鋁合金，這種合金可用于制造戰(zhàn)斗機、棒球棒以及自行車車架（所有那些昂貴的品種）。在高亮度金屬鹵化物放電照明設施中的碘化鈧能將原本刺眼的光轉化為更讓人愉快的類似于太陽光的光。
金屬鹵化物放電照明設施用于需要大量光的地方，如街道、倉庫以及大型超市。除了鈉燈以外，它比任何普通的光源都更為高效，但鈉燈發(fā)出的黃色光有一種使人看起來像是僵尸的傾向，因此除了高速公路照明以外，在其他任何地方使用都不會令人感到愉快。可能某一天半導體照明燈具會占據我們的家，但從金屬鹵化物燈泡中發(fā)出的絕對大量的光依舊會在公眾場所中確保它的位置。這絕對不是夸張。
鈧燈是那種你看到過千萬次卻從未聽說過它的名字的東西。另一方面，鈦卻是那種名字早已聽說過千萬次但沒有人真正見過的金屬。
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