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第12章 化学与其他(8)

铝在地壳中的含量相高,仅次于硅和氧而居第三位,主要以铝硅酸盐矿石存在,还有铝土矿和冰晶石。氧化铝为一种白色无定形粉末,它有多种变体,其中最为人们所熟悉的是β-Al2O3和α-Al2O3。自然界存在的刚玉即属于α-Al2O3,它的硬度仅次于金刚石,熔点高、耐酸碱,常用来制作一些轴承,制造磨料、耐火材料。如刚玉坩埚,可耐1800℃的高温。刚玉由于含有不同的杂质而有多种颜色。例如含微量Cr(III)的呈红色,称为红宝石;含有Fe(II),Fe(III)或Ti(IV)的称为蓝宝石。

α-Al2O3是一种多孔的物质,每克内表面积可高达数百平方米,有很高的活性,又名活性氧化铝,能吸附水蒸气等许多气体、液体分子,常用作吸附剂、催化剂载体和干燥剂等,工业上冶炼铝也以此作为原料。

氢氧化铝可用来制备铝盐、吸附剂、媒染剂和离子交换剂,也可用作瓷釉、耐火材料、防火布等原料,其凝胶液和千凝胶在医药上用作酸药,有中和胃酸和治疗溃疡的作用,用于治疗胃和十二指肠溃疡病以及胃酸过多症。

偏铝酸钠常用于印染织物,生产湖蓝色染料,制造毛玻璃、肥皂、硬化建筑石块。此外它还是一种较好的软水剂、造纸的填料、水的净化剂,人造丝的去光剂等。

无水氯化铝是石油工业和有机合成中常用的催化剂;例如:芳烃的烷基化反应,也称为傅列德尔-克拉夫茨烷基化反应,在无水三氯化铝催化下,芳烃与卤代烃(或烯烃和醇)发生亲电取代反应,生成芳烃的烷基取代物。六水合氯化铝可用于制备除臭剂、安全消毒剂及石油精炼等。

溴化铝是常用的有机合成和异构化的催化剂。

磷化铝遇潮湿或酸放出剧毒的磷化氢气体,可毒死害虫,农业上用于谷仓杀虫的熏蒸剂。

硫酸铝常用作造纸的填料、媒染剂、净水剂和灭火剂,油脂澄清剂,石油脱臭除色剂,并用于制造沉淀色料、防火布和药物等。

冰晶石即六氟合铝酸钠,在农业上常用作杀虫剂;硅酸盐工业中用于制造玻璃和搪瓷的乳白剂。

由明矾石经加热萃取而制得的明矾是一种重要的净水剂、染媒剂,医药上用作收敛剂。硝酸铝可用来鞣革和制白热电灯丝,也可用作媒染剂;硅酸铝常用于制玻璃、陶瓷、油漆的颜料以及油漆、橡胶和塑料的填料等,硅铝凝胶具有吸湿性,常被用作石油催化裂化或其他有机合成的催化剂载体。

在铝的羧酸盐中:二甲酸铝、三甲酸铝常用作媒染剂,防水剂和杀菌剂等;二乙酸铝除可作媒染剂外,还被用作收剑剂和消毒剂,也用于尸体防腐液中;三乙酸铝用于制造防水防火织物、色淀;药物(含漱药、收敛药、防腐药等),并用作媒染剂等;十八酸铝(硬脂酸铝)常用于油漆的防沉淀剂、织物防水剂、润滑油的增厚剂、工具的防锈油剂、聚氯乙烯塑料的耐热稳定剂等;油酸铝除用作织物等的防水剂、润滑油的增厚剂外,还用于油漆的催干剂、塑料制品的润滑剂等。

硫糖铝又名胃溃宁,学名蔗糖硫酸酯碱式铝盐,它能和胃蛋白酶络合,直接抑制蛋白分解活性,作用较持久,并能形成一种保护膜,对胃粘膜有较强的保护作用和制酸作用,帮助粘膜再生,促进溃疡愈合,毒性低,是口感良好的胃肠道溃疡治疗剂。

近些年,人们又开发了一些新的含铝化合物,如烷基铝等,随着科学的发展,人们将会更好地利用铝及化合物福人类。

四、“铝”的危害

不当也会产生一些副作用。有资料报道:铝盐可能导致人的记忆力丧失。澳大利亚一个私营研究团体说:广泛使用铝盐净化水可能导致脑损伤,造成严重的记忆力丧失,这是早老性痴呆症特有的症状。研究人员对老鼠的实验表明,混在饮水中的微量铝进入老鼠的脑中并在那里逐渐积累,给它们喝一杯经铝盐处理过的水后,它们脑中的含铝量就达到可测量的水平。

世界卫生组织提出人体每天的摄铝量不应超过每千克体重1毫克,一般情况下,一个人每天摄取的铝量绝不会超过这个量,但是,经常喝铝盐净化过的水,吃含铝盐的食物,如油条、粉丝、凉粉、油饼、易位罐装的软饮料等,或是经常食用铝制炊具炒出的饭菜,都会使人的摄铝量增加,从而影响脑细胞功能,导致记忆力下降,思维能力迟钝。

铝及其化合物对人类的危害与其贡献相比是无法相提并论的,只要人们切实注意,扬长避短,它对人类社会将发挥出更为重要的作用。

疯子村之谜

20世纪30年代,在日本一个偏僻的农村小镇里,发生了一件奇怪的事。村上先后有10多人发了疯病,这些人精神紊乱,行动反常,时而大哭,时而大笑,四肢变得僵硬……他们的罹病,给各自的家庭带来了灾难,也引起了人们的骚动,还惊动了当地政府和有关医疗部门。

当地的警察局和医院派出了调查组,进行了大量的访问调查,检查了这些疯子的身体和血液成分,发现他们身体中所含有的金属锰离子的含量比一般人要高得多。正是这些锰离子使这些人中毒并发了疯。

过多的锰离子进入人体,开始时使人头疼、脑昏、四肢沉重无力、行动不便、记忆力衰退,进一步发展使人四肢僵死、精神反常,时而痛哭流涕,时而捧腹大笑,疯疯癫癫,呈现令人作呕的丑态。

那么过多的锰离子又是从何而来的呢?原来,这个小镇的人们常常把使用过的废旧干电池随手扔在水井边的垃圾坑里,久而久这,电池中的二氧化锰,在二氧化碳和水的作用下,逐渐变为可溶性的碳酸氢锰,这些可溶性的碳酸氢锰渗透到井边,污染了井水,人们饮用了含有大量锰离子的水,便引起了锰中毒,造成了在短时间内有10多人发疯的怪事。

神秘的水妖湖

在原苏联卡顿山区曾经发现过一个神奇的湖泊。那湖水明亮如镜,四周风光秀丽,湖面还会不断冒出微蓝色的蒸气,如临仙境一般。可当地人发现,怎么只见有人去,不见有人归。于是人们传说,湖中人妖怪专门杀害游人。你其中到底是怎么回事?

隔了数年以后,卡顿山区来了一位画家,听人说起水妖湖的故事,他怀着好奇心想,何不去冒险一游,兴许能创作出一幅好画来呢!数天后,他一大早就出发,到了目的地,登高远望,啊,果然银白色的满面春风映在红色岩石之中,尽管满山寸草不长,风景奇丽。画家兴奋极了,立即拿出画板进行绘画。画家全神贯注地一连画了几个小时,初稿刚画好,他突然感到一阵恶心、头晕、呼吸急促,立即意识到可能要发生意外,于是他匆匆拿好了画稿,飞也似的离开了那里。回家后,他生了一场大病,差一点丢掉了性命。以后他常常会回忆起那段可怕的经历,可始终不明白那要致人于死地的湖的奥秘。

有一天,他家来了一位地质学家,在交谈中,他讲起了当年去水妖湖的经历,还拿出画请地质学家欣赏。地质学家看到画面上有一个小湖,周围山上尽是红色的岩石,湖面在阳光下升起微蓝色的蒸气。他好奇地问画家:“这是写生画,还是想像画?”画家说完全是根据当时情景画出来的。地质学家若在所思,但一时也无法揭开这个谜。

后来,这位地质学家在用显微镜观察硫化汞矿石时,突然联想到画家的那幅画,他猜想那画中的红石头会不会是硫化汞矿石?银白色的湖水会不会就是硫化汞分解出来的金属汞(水银)呢?蓝色的微光会不会就是汞蒸气的光芒?

为了证明自己的想法,地质学家便带着他的助手和防毒面具对“水妖湖”进行了实地勘查。经过采样分析,他终于揭开了“水妖湖”的奥秘。

原来,在卡顿深山里有一个巨大的硫化汞矿,天长日久,硫化汞已分解成几千吨的金属汞并汇集成所谓的“水妖湖”,游人在湖上莫名其妙地死去,并非是水妖在作怪,而是被水银湖上散发的高浓度的水银蒸气所毒死的。

真金辨别

随着人们生活水平的不断提高,穿戴金饰品的人越来越多了,购买时,人们总想买纯一点的,全纯的叫足金即真金。

真金金光闪闪,沉甸甸,比重19.3克/厘米3,不怕腐蚀,千百年后其色纹丝不变。真金虽然闪闪发光,但闪金光的不一定是真金,如愚人金和人造仿金(如氮化钛等。)

愚人金是指能闪耀金黄色的黄铁矿(FeS2)或黄铜矿(CuFeS2)的矿石,它们常以迷人的姿色愚弄缺乏矿物知识的人而得其诨名愚人金、仿金跟真金色泽无二,真假难辨。但它们一碰到试金石,其“庐山真面目”便暴露无遗。看来,试金石倒的神秘,其实,它不过是自然界极普通的石头,色呈灰黑,状如鹅卵,通称辉绿石或石英岩其化学成分主要是SiO2,硬度较大,因久经风化逐成鹅卵状。检验时,只要把受试物在试金石上一划,便原形毕露:黄铁矿划出的条痕是黑色的:黄铜矿划出的条痕是墨绿色的;而真金呢?在试金石上留下的划痕,再出其“庐山真面”-金黄色。“金无足赤”。天然黄金尚且不尽绝对纯,更何况黄金稀贵,所以,不少金饰品都是在金里添加一些铜、银,把它做成合金。人们选购时,这就面临一个如何鉴定黄金统一统一纯度,确定其成色(含金量)的问题。凭借试金石的“火眼金睛”,不仅能分辨黄金的真伪;还能识破黄金的优劣(以“K”为单位,以24K…100%为优;18K…75%为次;12K…50%为劣)这是因为不同成色的金饰品,颜色稍有差别。人们事先按比例精制出不同含金量的标准金条,一一在试金石上划出确知含量的色痕,再拿待测的金饰物在同一试金石上划痕,两相比较,最后由经验丰富的行家判定成色。此法简单位易行,但有一定的误差,必须寻找更精确的方法,选用“目光更为敏锐”的仪器。

随着科学技术的发展,国外发明一种激光试金仪。把激光束照射金、合金或仿金,分别化为蒸气,显现不同光谱线及其强度,从而甄别无误,操作简捷,也不用担心损耗黄金,检验时,用激光打的刀比针尖还小,样品损失不足十亿分之一克,真是微乎其微,颇受顾客和珠宝商的欢迎,这种撩开形形色色“庐山真面”的金饰品的仪器,堪称名副其实的“试金石”。

玻尔巧藏诺贝尔金质奖章

玻尔是丹麦著名的物理学家,曾获得诺贝尔奖。第二次世界大战中,玻尔被迫离开将要被德国占领的祖国。为了表示他一定要返回祖国的决心,他决定将诺贝尔金质奖章溶解在一种溶液里,装于玻璃瓶中,然后将它放在柜面上。后来,纳粹分子窜进玻尔的住宅,那瓶溶有奖章的溶液就在眼皮底下,他们却一无所知。这是一个多么聪明的办法啊。战争结束后,玻尔又从溶液中还原提取出金,并重新铸成奖章。新铸成的奖章显得更加灿烂夺目,因为,它凝聚着玻尔对祖国无限的热爱和无穷的智慧。

那么,玻尔是用什么溶液使金质奖章溶解呢?原来他用的溶液叫王水。王水是浓硝酸和浓盐酸按1:3的体积比配制成的的混合溶液。由于王水中含有硝酸。氯气和氯化亚硝酰等一系列强氧化剂,同时还有高浓度的氯离子。因此,王水的氧化能力比硝酸强,不溶于硝酸的金,却可以溶解在王水中。这是因为高浓度的氯离子与金离子形成稳定的络离子\[AuCl4\]-,从而使金的标准电极电位减少,有利于反应向金溶解的方向进行,而使金溶解。

碘与指纹破案

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