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你好,欢迎来到燕之老师解读的“化学元素课”。
你一定很喜欢“哈利·波特”系列故事吧,一定也曾经幻想过,能去一所霍格沃兹魔法学院一样的学校,学会点儿上天入地的魔法,再利用神奇的魔法生物,制造一些功能奇特的魔法药水。
如果我告诉你,你在学校里必修的课程当中,就有一门“魔法课程”,你会不会有点惊讶呢?诶,聪明的你可能已经猜到了,那就是化学。
我可不是胡说八道哦,说化学是一门魔法课程,是有两个原因的。
首先,化学本身就来自于魔法,准确地说,是来自于魔法当中的炼金术。而炼金术的最高成就,就是制造出“魔法石”。这块神奇的石头能够让人返老还童,还能把破铜烂铁变成金子。你在《哈利·波特与魔法石》里读到过的,由尼克·勒梅制作的魔法石,就是这样一块石头。
在古代欧洲,制作魔法石的想法吸引了很多人。他们被称为炼金术士。实际上,很多被现代人看成大科学家的人,比如大名鼎鼎的牛顿,当年就是一位炼金术士。
如果你对氟元素略有了解,那一定会大吃一惊,因为氟元素是有毒的。然而,就是这种有毒的元素,在化学家施过魔法之后,既可以用来制造防止蛀牙的牙膏,又能制造防止粘锅的涂层,还能成为空调里的制冷剂。而且,你日常接触它们也不怕会中毒。炼金术士们如果有幸看到这一幕,肯定也会大吃一惊,说:这才是真正的魔法吧!
那么,化学家们是如何利用元素变出自己的魔法的呢。我将会从化学元素周期表现有的8种元素里,选出至少40种跟咱们的日常生活息息相关的元素,讲给你听。8种元素中的40种,你可不要嫌少哦
燕之老师想先问你一个问题啊:你觉得,世界上最blingbling、最光彩夺目、最好看的东西是什么?
我猜,你有很大的概率会说是“钻石”。没错,很多人都会觉得切割精美的钻石是这个世界上最漂亮的东西了。你可能还听说过,钻石还有另一个名字叫金刚石,意思是,它是最坚硬的东西,象征着永恒。也没错,钻石是所有矿物当中硬度最高的一种。
在美国,有个叫霍尔的工程师却觉得他有办法成功,而且只需要很少的研究经费。虽然其他人并不赞同他的方法,甚至把他看成是一个沽名钓誉的骗子。但他依然坚持在实验室里做实验,一做就是好几年。
根据他的计算,石墨要在很高的温度下才能转化为钻石,起码得℃。但问题是,石墨在加热以后,会和氧气发生反应变成二氧化碳,所以还要隔绝空气。更重要的是,让石墨转化为钻石,需要很高的压力。打个比方吧,如果想把米粒儿那么大的一颗石墨,变成钻石,就需要在隔绝空气加热的同时,在米粒上面再压上一头大象。
虽然这是很复杂的实验,霍尔还是设计出各式各样的方案。他是一位非常出色的工程师,而且还精通化学。
就在年的圣诞节的时候,他终于成功了。打开实验装置的那一刻,他看到了很多闪闪发光的东西,就像星星一样。经过检测,他证实这就是用石墨做成的钻石。就这样,霍尔成为历史上第一个用石墨做出钻石的人。
俗话说,宝剑锋自磨砺出。碳元素也是一样,要是没有很高的温度,不经历很高的压力,它就只是一块毫不起眼的黑炭,质地柔软,还很廉价;但是变为钻石以后,它就光彩夺目,价值连城了。
自然界里的钻石,也是经历了这样的过程才成型,在地面以下很深的地方,碳元素被挤压在一起,经受着地球内部炙热的烘烤,最后完成了华丽的蜕变。
对霍尔来说也是一样,他忍受着别人的嘲笑和不解,总是一个人扛起所有,最后完成了这个一百多年来无人能够破解的难题,实在是太了不起了。
你看,锌元素真的跟它的名字一样,辛辛苦苦、任劳任怨地奉献自己。
其实,除了电池,锌元素还有一个重大作用,就是保护别的金属。我们在铬元素那一集里说过,把铬元素电镀到别的金属表面,可以防止生锈。同样,锌元素也经常用来保护别的金属,只不过锌跟铬不同,它保护别人的方式是牺牲自己。
很多金属都会生锈,这是金属元素和氧元素结合的过程,也可以说是金属元素被氧气腐蚀了,氧气就是它们的敌人。为了对付氧气,有的金属修炼出了很强的本领,像之前讲过的钛元素、铬元素,就可以对抗氧气的腐蚀。
锌元素没有这个本事,但因为它的电子很容易失去,然后被氧元素捕获,所以锌很容易就会和氧气结合起来。这时候,如果我们把锌元素放在别的金属旁边,当氧气想要过来搞破坏时,锌元素就会抢在前边紧紧抱住氧气,跟它同归于尽,别的金属就被保护了下来。
在一些海船的船舷下面,会有一些银白的金属板,那就是用来保护钢铁的锌板。当钢铁巨轮进入海水里以后,海水会帮助氧气腐蚀钢铁,船就更容易生锈了。要是用金属钛或者不锈钢去造轮船,那样就要把整艘船的钢铁全部替换掉,这会花费很多钱。
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