明香
我們喜歡看姹紫嫣紅的煙火表演;當(dāng)我們在海里游泳時(shí),如果不小心喝了一口海水,不僅有咸味,還有苦味;很多建筑物的外表,都貼著一層漂亮的大理石瓷磚……這些我們在生活中司空見慣的場景,其實(shí)到處都有調(diào)皮的堿土元素的身影。你能找到它們嗎?
1808年,也就是化學(xué)家戴維發(fā)現(xiàn)鉀和鈉之后的一年,他信心滿滿,把目光瞄準(zhǔn)了當(dāng)時(shí)的幾種堿土:生石灰、苦土、重晶石等。這些堿土的化合物都有著堿的特性,溶液可以讓石蕊試紙變藍(lán)。
戴維想,既然他從苛性堿中電解出了鉀和鈉,只要用同樣的方法去電解堿土,就能發(fā)現(xiàn)新的堿性元素了。
可是一切并不像戴維想的那么順利,電流經(jīng)過后,導(dǎo)線上似乎出現(xiàn)了金屬的薄膜,但瞬間就變暗了。他建造了更大的電池組,可是事倍功半,只得到幾小粒新的金屬,還是跟鐵絲的合金。
在戴維一籌莫展的時(shí)候,瑞典化學(xué)家貝采尼烏斯出馬了,他寫信給戴維,勸戴維不要用鐵絲,而是用一個(gè)水銀柱來通電。戴維一看就明白了,新的金屬分離出來以后,溶解在水銀里,之后再將水銀蒸發(fā)掉,剩下的當(dāng)然就是純的新金屬。
戴維使用這種方法,一下子將鈣、鎂、鋇、鍶四種堿土元素都提取了出來!
鎂是一種比較活潑的金屬,雖然相對于鉀鈉兄弟稍微差了一點(diǎn),但還是可以跟煮沸的水反應(yīng)。
它在空氣中很容易被點(diǎn)燃,發(fā)出熾烈的白光。觀察鎂燃燒的實(shí)驗(yàn)時(shí)最好戴上墨鏡,因?yàn)槿紵逆V會放出紫外線,如果劑量過大,會傷害人的眼睛。
鎂條很容易燃燒,發(fā)出白光。節(jié)日的焰火、小時(shí)候玩的煙花里面都有鎂的白光。
它的這種特性還被用來做閃光燈,所以最早的閃光燈也叫鎂光燈,缺點(diǎn)是只能用一次,現(xiàn)在早已被電子閃光燈取代了。直到現(xiàn)在,它還可以在戰(zhàn)場上用作照明彈。
恒星核聚變的碳燃燒可以產(chǎn)生鎂,當(dāng)然這只存在于大恒星中。在這些巨大的恒星發(fā)生超新星爆炸之后,生成新的星體或者行星系,我們地球上的鎂就是這么來的。
你可能會認(rèn)為,鎂應(yīng)該是一種不常見的元素吧?其實(shí)不然!
之所以大家會有這樣的錯(cuò)覺,是因?yàn)殒V在地殼里的分布不多,比鈉還少一點(diǎn),排在第八位。但是你能想到嗎,鎂竟然占據(jù)整個(gè)地球質(zhì)量的13%,僅僅排在氧、硅、鐵之后,列第四位,這是怎么回事呢?
原來,鎂主要分布在地幔中。在地幔中,鎂是除了氧之外最多的元素,主要以氧化鎂的形式存在。
鎂元素除了在地幔中分布以外,在海洋里也有很多,僅次于氯元素和鈉元素,這就是溶解在海里的鎂鹽。我們在大海里游泳,口中進(jìn)了海水,除了感覺到咸味之外,還能嘗到一種苦味。這就是氯化鎂的味道。
1608年,一位居住在英國埃普索姆(Epsom)的農(nóng)民找到一口井,準(zhǔn)備飲牛,結(jié)果那頭牛嘗了一口就再也不肯喝了。這位農(nóng)民自己嘗了嘗,發(fā)現(xiàn)井水超級苦,但是涂在皮膚上竟然可以治療擦傷和皮疹。這口井里提取出來的鹽就被稱為埃普索姆鹽(Epsom salt),人們發(fā)現(xiàn)這種鹽可以讓人拉肚子,所以也稱為“瀉鹽”。這種瀉鹽就是七水合硫酸鎂。
大理石、漢白玉,這些詞你肯定非常熟悉。“玉砌朱欄”中的“玉”指的就是漢白玉,天安門前的華表、金水橋,故宮內(nèi)的宮殿基座、石階、護(hù)欄都是用漢白玉制作的。
在人民英雄紀(jì)念碑、人民大會堂、毛主席紀(jì)念堂等當(dāng)代國家工程中,漢白玉也有廣泛應(yīng)用。尤其是人民英雄紀(jì)念碑上,十塊漢白玉的大浮雕,鑲嵌在大碑座的四周。這些大浮雕高二米,合在一起共長40.68米。每幅浮雕里有二十多個(gè)英雄人物,每個(gè)人物都和真人一樣大小,栩栩如生。
其實(shí),大理石是碳酸鈣的大塊結(jié)晶。碳酸鈣被廣泛地應(yīng)用在各種建筑上。
鈣不僅僅存在于冰冷的石頭中,更藏身于五彩斑斕的生命中,如果說碳酸鈣晶體(大理石)是文明的骨架,那么有機(jī)磷酸鈣等化合物可以說是“生命的骨架”。你不妨想象一下:一坨攤在地上的“軟體人”模樣的你……我們離不開鈣元素!
牙齒是人類身體中最堅(jiān)硬的器官,是什么化合物這么“硬漢”?牙齒的主要成分是羥基磷酸鈣!
除了人類,動(dòng)物也離不開鈣元素。
在5.4億年前,伴隨著地球生命的“寒武紀(jì)大爆發(fā)”,珊瑚蟲在海洋中出現(xiàn)了。這是一種只有幾毫米大小的腔腸動(dòng)物,經(jīng)常是一大群聚集在一起生活,雖有很多張嘴(同時(shí)也是排泄口),卻共用一個(gè)胃。它們以捕食海洋里細(xì)小的浮游生物為生,一邊生長,一邊吸收海水中的鈣離子和二氧化碳,分泌出碳酸鈣,變成自己的外殼。
珊瑚蟲死后,留下主要成分為碳酸鈣的遺骸,形成了爭奇斗艷的珊瑚景觀。
凡爾賽宮
歐洲最大的宮殿,五彩的大理石墻壁尤其光彩奪目。
泰姬陵
印度莫臥兒皇帝沙賈汗為他最愛的妻子建造的陵墓,全部用純白色大理石建筑。
快看,課堂上,老師手拿潔白的粉筆,一筆筆寫下板書……你多多少少都吃過一些粉筆灰吧?其實(shí),最早的粉筆是用天然的白堊做的,灰塵比較大。但現(xiàn)在,為了保護(hù)教師和學(xué)生的健康,出現(xiàn)了無塵粉筆,摻入了石膏,這也是一種鈣鹽:硫酸鈣。
我們還能在哪里看到鈣呢?
1.在刷墻的涂料中填充碳酸鈣,才讓涂料有了骨架。
2.紙張的涂層里也填充了碳酸鈣,這樣才潔白、結(jié)實(shí)。
3.化妝品里也填充了碳酸鈣,涂抹出了我們眼中的“女神”。
4.牙膏也不例外,我們的目標(biāo)是:“沒有蛀牙!”
1810年,德國化學(xué)家德貝萊納在研究精確測量元素原子量的方法,大文豪歌德告訴他,戴維幾年前剛剛發(fā)現(xiàn)了新元素鍶,這種元素很稀少,也很新鮮,沒幾個(gè)人研究過。于是德貝萊納開始反復(fù)推敲鍶的數(shù)據(jù),既然要看鍶,也不可避免經(jīng)常看到共生礦物鈣和鋇。突然,他注意到,鍶的原子量竟然正好是鈣和鋇的平均數(shù),這個(gè)三元素組合是偶然?還是暗示了某種規(guī)律呢?
德貝萊納堅(jiān)信這不是一種巧合,于是他繼續(xù)關(guān)注其他元素的原子量,又找到了“氯、溴、碘”,“硫、硒、碲”這兩個(gè)“三素組”。
可惜的是,當(dāng)時(shí)的化學(xué)家們沒有擺脫神學(xué)、煉金術(shù)的固有思想,他們被“三”這個(gè)數(shù)字所束縛住,以為這是一種“三”的命理學(xué)。于是他們開始東拼西湊,硬是搞出許多牽強(qiáng)的組合,跟神學(xué)對應(yīng)起來。
多虧了50年后,門捷列夫沒有被“三”約束了思想,元素周期律才終于被人們發(fā)現(xiàn)。但我們不要忘了,鍶元素開啟了“三素組”,這種思想最終被門捷列夫借鑒。
鍶元素更為人所知的是它有一種聳人聽聞的放射性同位素:鍶90,它會逐漸衰變?yōu)獒?0,產(chǎn)生γ射線。雖然它的半衰期長達(dá)28年,但輻射能量仍然很高,這在放射性同位素里是不多見的。更重要的是,雖然鍶元素在人體內(nèi)幾乎沒啥作用,但它會經(jīng)常和鈣在一起,進(jìn)入人體的骨質(zhì)。正常的鍶元素對人體沒有任何影響,但放射性強(qiáng)的鍶90進(jìn)入人體就會沉積在人的骨頭里!
核爆之后,鈾235會產(chǎn)生很多鍶90,因此鍶90也可以用來檢查某些國家是否進(jìn)行了核試驗(yàn)。
化學(xué)家用分光鏡觀察鍶元素,會看到幾條藍(lán)色的線,但在我們的肉眼里,藍(lán)色的線條總是被幾道紅光所遮掩,所以當(dāng)鍶鹽燃燒時(shí),我們看到的是它那激情似火的紅光。
因此,鍶經(jīng)常被加到煙火里,我們看到的紅色焰火,就是鍶元素在熱烈舞蹈呢!
實(shí)驗(yàn)材料:可樂、牛奶
實(shí)驗(yàn)步驟:
第一步:往可樂中加入牛奶。
第二步:把蓋子擰緊,放在桌上觀察可樂的反應(yīng)。這個(gè)過程就是漫長的等待啦,要有耐心哦,因?yàn)樵诓煌碾A段,可樂表現(xiàn)出來的狀態(tài)是不一樣的。
你會看到:
剛開始,可樂加入牛奶時(shí),可樂的顏色變化了,牛奶與可樂混合出現(xiàn)了白色絮狀物,過一段時(shí)間后,里面的物質(zhì)出現(xiàn)沉淀,最后可樂竟然變得清澈了!是不是非常神奇?那在這個(gè)過程中,牛奶與可樂發(fā)生了什么呢?
實(shí)驗(yàn)原理:
可樂是碳酸飲料,而牛奶里面是含鈣的。在可樂中加入牛奶,會生成白色沉淀,這就是碳酸鈣。那么為什么后來顏色又消失了呢?這是因?yàn)樘妓徕}在水里待久了,就會又變成碳酸氫鈣,又再次溶于水。在可樂瓶這個(gè)小小的空間里,連續(xù)發(fā)生了兩次化學(xué)反應(yīng)呢!