鋨
鋨幾乎就能加入那個由銅(29)和金(79)組成的“不是灰色或銀色”金屬的超短的名單中(銫也是銀灰色的,但大部分不夠純而顯金黃色),但它那淡淡的淺藍色是如此微弱,以至于你必須努力說服自己覺得確實看到它了。但它基本上不過是另一種銀色金屬而已。它不僅僅是另一種銀色金屬。鋨至少和錸(75)一樣貴重,并且在布氏硬度計(在一定的推力下,測量一個球能穿透一種材料的程度)上,鋨是最硬的金屬(不是最硬的材料,不是最硬的元素,而是最硬的純金屬)。
鋨經(jīng)常與銥(77)一起以一種被稱為銥鋨礦的非常罕見但天然形成的合金形式被發(fā)現(xiàn)。這種具有非同尋常硬度和耐磨性的金屬在幾代人之前就已經(jīng)用在每一個家庭中都能找到的許多用途上,并且今天依然如此。這些用途包括自來水筆的筆尖和唱機的唱針頭。這些部件的尖端有一粒微小的銥鋨合金鈕,目的是防止長時間使用導(dǎo)致磨損,這就是對這類昂貴的混合物的全部需求。
與元素周期表這一區(qū)域中金屬的抗氧化性相比多少有些不尋常的是,金屬鋨的細微粉末在空氣中會緩慢氧化,形成四氧化鋨。對于重金屬氧化物而言更為不尋常的是,四氧化鋨是揮發(fā)性的,在室溫下會升華為高毒性的蒸氣。據(jù)說它聞上去有點像臭氧,但是在比可以聞到的濃度低得多的濃度下它就能致命或致盲,因此這方面的信息顯得粗略就不足為怪了。
除了揮發(fā)性、高毒性和高價格以外,四氧化鋨還有你可能想像不到的用途——給電子顯微鏡的細小樣本染色,以及在化學(xué)合成中作為試劑。
還有另一個原因使鋨顯得特別,即它是所有元素中密度最大的。把這個事實放在最后,是因為無論你查閱任何參考資料,無論是網(wǎng)上的還是書上的,你都會找到不同的答案。但那些都是錯的,密度最大的元素不是銥。
銥
最廣為引用的銥的密度值是22.65g/cm3,而鋨(76)的密度則是22.61g/cm3,這使得銥成為密度最大的元素。但這些數(shù)字是完全錯誤的。正確的數(shù)值應(yīng)該是鋨的密度為22.59g/cm3,銥的密度為22.56g/cm3,這使得密度最大元素的頭銜被授予了鋨而不是銥,雖然兩者的差距只有大約千分之ー。
你可能認(rèn)為只要經(jīng)過仔細的測量,密度值是一個容易解決的問題。但是,當(dāng)人們談?wù)撘环N元素的密度時,他們所指的是這種元素的絕對純凈樣品的完美單晶的密度。
當(dāng)然,制備這種理想化的樣品是不可能的,在某些情況下甚至接近它也是非常困難的。一個更加精確的方法是用X射線晶體學(xué)的方法來測量含有微小完美晶體的樣品中原子之間的間隔。如果你知道每個原子的間隔和質(zhì)量,你就能計算出一個任何尺寸的完美晶體的質(zhì)量,從而能計算出理想化的密度。
問題在于當(dāng)初這么做的時候得到的鋨和銥的原子量數(shù)值是錯誤的。如今那些原子量已經(jīng)被更正很久了,但卻沒有人曾經(jīng)費心將密度重新計算一下。所有參考資料所做的只是把錯誤的數(shù)值反復(fù)地相互復(fù)制了70年之久。
這種狀況如此長時間地未得到更正的原因在于,除了那些寫學(xué)術(shù)報告的學(xué)生,這些數(shù)值極少被人使用。你可能永遠不會擁有密度和理論值相等的鋨或銥的真實標(biāo)本。要做到與理論值只相差幾個百分點都是相當(dāng)困難的。不完美的熔化、冷卻中產(chǎn)生的孔隙,以及所含的雜質(zhì)都會使體積增大,從而降低密度。所以,實際上任何元素的理論密度只在理論上有人感興趣。
由于價格高昂,大多數(shù)情況下銥只用在有極小需求量的地方。例如,某些高級的汽車火花塞頂端帶有微量的銥,從而可以持續(xù)使用長達十萬英里的車程,這比那些傳統(tǒng)的火花塞要長得多。
但銥的最大用途是與它那更廣為人知的鄰居——鉑一起被用于合金中。