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化學(xué)元素中的鋇與鑭


實(shí)驗(yàn)室k / 2018-12-13

       鋇(barium)的希臘文原意是“沉重”,但并非特別重。實(shí)際上它的密度比鈦(22)低,而鈦是公認(rèn)的輕金屬。雖然純的鋇并不重,它的許多化合物卻是很重的、它的諸多用途也是利用了鋇化合物漿料的高密度。

鋇的基本數(shù)據(jù)

       這些用途之一是油井鉆探,在鉆井的時(shí)候把硫酸鋇“泥漿”泵進(jìn)鉆孔中。在硫酸鋇泥漿密度的幫助下,把碎巖石浮起來并排出鉆孔。硫酸鋇溶液還以灌腸造影劑的形式在太陽永遠(yuǎn)照射不到的某些地方進(jìn)行探險(xiǎn)。硫酸鋇對X射線是不透明的,因此,根據(jù)我們要將消化道的哪一部分成像,我們或者吞下它,或者從另一端將它引進(jìn)我們的身體,然后進(jìn)行X射線透視,X射線會把迂回曲折的消化道詳細(xì)地顯示出來。

       純的鋇與氧(8)快速反應(yīng),這一性質(zhì)使得該金屬沒有多大用途,但是當(dāng)我們想要除去氧氣的時(shí)候它就特別有用。老式的真空管中常常有一小塊銀白色的金屬鋇蒸發(fā)在玻璃罩的內(nèi)面。鋇與雜散的氧、水蒸氣、二氧化碳或氮(7)反應(yīng),這些氣體是在制造的時(shí)候殘留在管子里的,或者是經(jīng)過長時(shí)間從玻璃管壁或封口滲進(jìn)來的。類似的鋇“吸氣劑”也應(yīng)用在各種燈泡或真空系統(tǒng)中,以除去最后一點(diǎn)點(diǎn)氧氣或潮氣。

       在后真空管時(shí)代,鋇最重要的用途是釔鋇銅氧化物超導(dǎo)體,這在講到釔(39)的時(shí)候介紹過。從超導(dǎo)磁懸浮,我們下面轉(zhuǎn)到稀土元素,這一組元素具有多種磁特性。


       鑭是被稱為鑭系元素的稀土元素中的第一種元素,鑭系元素顯示在元素周期表主要部分的下方另外列出的兩排的上面一排中。所有鑭系元素的化學(xué)性質(zhì)幾乎完全一樣,它們都在同一個(gè)礦石中一起被發(fā)現(xiàn)。在某些情況下,要花幾年的時(shí)間才認(rèn)識到,過去化學(xué)家認(rèn)為是一個(gè)元素的東西實(shí)際上是幾個(gè)不同稀土元素的混合物。

鑭的基本數(shù)據(jù)

       它們的主要差別是在磁性質(zhì)上。某些稀土例如釹(60)用來制造最強(qiáng)的磁體,而另一些例如鋱(65)則用來制造在磁場中會改變形狀的合金。

       至于鑭本身,它是稀土中最豐產(chǎn)的元素之一(它實(shí)際上并不那么稀有,鑭在地殼中的儲量是鉛(82)的3倍以上,而鈰的儲量是鑭的將近兩倍),并且應(yīng)用在許多不在乎使用的是哪一種稀土的用途中。一個(gè)例子是打火機(jī)的“火石”,它實(shí)際上是鐵和稀土金屬混合物的合金,該稀土金屬混合物指的是鑭和鈰(58)再加上少量鐠(59)和釹的混合物。(這種稀土金屬混合物并非嚴(yán)格意義上的合金,它基本上就是當(dāng)時(shí)從礦中開采出來的混合物。在許多用途中稀土元素是可以互相交換使用的,在這種情況下沒有必要費(fèi)事去分離它們。)

       稀土氧化物是耐熱的,并且在熱的時(shí)候能發(fā)出明亮的輝光,可用在汽燈的燈頭紗罩中。這種燈從根本上說屬于白熾燈,但它是用煤油而不是用電來加熱的。


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