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钽的军事用途

军事用途

金属钽可作飞机发动机的燃烧室的结构材料。钽钨、钽钨铪、钽铪合金用作火箭、导弹和喷气发动机的耐热高强材料以及控制和调节装备的零件等。钽易加工成形，在高温真空炉中作支撑附件、热屏蔽、加热器和散热片等。钽可作骨科和外科手术材料,例如用钽条替代人体中的骨头肌肉还会在钽条上生长,所以它有一个“亲生物金属”。碳化钽用于制造硬质合金。钽的硼化物、硅化物和氮化物及其合金用作原子能工业中的释热元件和液态金属包套材料。氧化钽用于制造高级光学玻璃和催化剂

亲生物金属是什么？可以用来做什么？

亲生物金属是指和生物，包括人在内长期接触无害的金属。

我们知道在化学元素周期表中有81种金属，绝大多数金属都对生物体，包括人体有害，比如我们经常接触的铝，会对动物的神经有毒害作用，还有铅，铊，汞，金，更是高毒金属。可是却有几种金属对生物不但无害，还有很大益处，也是人类的亲密伙伴。

它们是：银，钛，铌，钽

1.银，银我们都知道吧，做为相对低廉的贵金属在日常生活中我们经常看到它

银是一种具有银白色金属光泽的金属元素，化学符号Ag,原子序数47，密度10.5，大约是白金铂的一半；962摄氏度银开始融化，硬度为2.5，指甲可以在上面划。

在所有的金属当中，银的导电性，导热性是最好的，延展性仅次于黄金。因此，银常用来制作灵敏度极高的物理仪器元件，各种自动化装置、火箭、潜水艇、计算机、核装置以及通讯系统，所有这些设备中的大量的接触点都是用银制作的。

为什么银是亲生物金属呢？

银和银离子有强烈的杀菌能力

因为银对液体中的微生物具有吸附作用，微生物被银吸附后，起呼吸作用的酶就失去功效，微生物就会迅速死亡。银离子的杀菌能力特别强，每升水中只要含亿万分之二毫克的银离子，即可杀死水中大部分细菌。美国一科学家曾做过试验，他将4.5升污水(每毫升含大肠杆菌七千多个)经过3小时的银电极处理后，所有大肠杆菌全部死亡。伤寒菌在银片上只能活18个小时，白喉菌在银片上只能活3天。

美国科学文摘报道，银能杀灭650种不同的病原体。和抗生素不同，银是“均等机会的破坏者”，它不加区分地有效杀灭各种细菌（G和G-菌、产芽孢菌）、真菌/酵母菌、病毒、支原体和寄生虫等。

正是由于银的杀菌能力很强，又对人畜无任何伤害，目前，世界上超过半数的航空公司已使用银制的滤水器。许多国家的游泳池也用银来净化，净化后的水不会像使用化学药品净化的水那样，刺激游泳者的眼睛和皮肤。

正如银研究的先驱，Harry Margraf博士所说的那样，“银是我们拥有的最好的病菌战士。”

人长期接触纯净的银，对身体没有任何毒害作用，只有一些含有杂质的银，比如一些纯度不高的银首饰含有铅等杂质，长期接触会造成接触部位皮肤颜色变黑变青。

银还是一种可为人类食用的金属，在我国和印度均有用银箔包裹食品和丸药服用的记载。同时银还是某些生物的食物。据我国古籍《天香楼外史》记载：古时候有一个妇人藏了150两私房银。有一天她开箱查看藏银，银竟不翼而飞。妇人大吃一惊，怀疑被人盗走，一时弄得全家人心惶惶。后来再开箱寻找，只见一大堆白蚁正团团集在一起，吃着残存的银粒。妇人一气之下，把白蚁投入炉中，以解心头之恨。“火烧蚁死，白银复出”，一称，恰好150两.

由上可见，银是对生物包括人类最好的金属了，是人类的亲密朋友。

2.钛

钛，化学符号Ti,银灰色金属，密度4.5，1660度--1670度之间融化，硬度为4.

钛的主要特点是密度小，机械强度大，容易加工。钛的塑性主要依赖于纯度。钛越纯，塑性越大。有良好的抗腐蚀性能，不受大气和海水的影响。钝钛和以钛为主的合金是新型的结构材料，主要用于航天工业和航海工业。

用钛及其合 金制造设备,性能超过不锈钢,不但能够延长使用寿命,减少保养费用,而且能提 高产品质量,尤其是钛合金制造的食品盒,能够长久保存各类食品的色,香,味.

在人体内，钛能抵抗分泌物的腐蚀且无毒，对任何杀菌方法都适应。因此被广泛用于制医疗器械，制人造髋关节、膝关节、肩关节、胁关节、头盖骨，主动心瓣、骨骼固定夹。当新的肌肉纤维环包在这些“钛骨”上时，这些钛骨就开始维系着人体的正常活动。

钛在人体中分布广泛，钛能刺激吞噬细胞，使免疫力增强这一作用已被证实。

3.铌和钽

铌和钽之所以放在一起说，是因为它们像亲兄弟一样共生，性质也十分相似。

铌是一种灰白色金属，化学符号Nb，原子序数41，密度8.57，略大约铁和铜相近，2468度熔化。硬度6，比较硬。

钽是一种银灰色金属，化学符号Ta，原子序数73，密度16.6，比较大的密度。熔点高达2996度，硬度6.5，比较硬。

钽和铌的物理化学性质相似，因此共生于自然界的矿物中。而用铌制造的合金，临界温度高达绝对温度十八点五到二十一度，是目前最重要的超导材料。 利用铌、钽的化学稳定性，还可以用它们来制造电解电容器、整流器等.

铌钽可以用来制造医疗器械，而且是很好的“生物适应性材料”。

比如说，用钽片可以弥补头盖骨的损伤，钽丝可以用来缝合神经和肌腱，钽条可以代替折断了的骨头和关节，钽丝制成的钽纱或钽网，可以用来补偿肌肉组织……

在医院里，还会有这样的情况：用钽条代替人体里折断了的骨头之后，经过一段时间，肌肉居然会在钽条上生长起来，就像在真正的骨头上生长一样。怪不得人们把钽叫作“亲生物金属”哩。

为什么铌钽在外科手术中能有这样奇特的作用呢？

关键还是因为铌钽有极好的抗蚀性，不会与人体里的各种液体物质发生作用，并且几乎完全不损伤生物的机体组织，对于任何杀菌方法都能适应，所以可以同有机组织长期结合而无害地留在人体里。

这四种亲生物金属，根据对人类的用途和亲情排名：第一位，银；第二位，钛；第三位，钽；第四位，铌。

注意区分，人体必需金属元素和亲生物金属元素的区别，人体必需的元素太多了，有几十种，就连氟元素也是人体必需的。在人体保持一定的含量对人有益，少了多了都不好；亲生物金属对人是无害的，还有益处。当然了无害指的是一般情况，如果有人拿银，比如说银元吧，吃到肚子里，估计还是要到医院找医生处理，块头大了，又消化不了，肯定会出问题。

什么是铌和钽？

1801年英国化学家哈切特分析北美一种铌铁矿石时发现了铌。1864年，布朗斯登用强烈的氢气火焰使氯化铌还原为铌。

铌的命名颇有一段趣味故事。因为当时哈切特研究的矿石是在美国发现的，美国又称为哥伦比亚，为纪念哥伦比亚将新元素取名为“钶”。

但是，1802年瑞典化学家埃克伯格又发现了与“钶”性质非常相似的“钽”（两者原子半径仅差4.2％）。因此很长一段时间曾将该两者认为是同一种元素，包括当时许多有名的化学家如贝采里乌斯等人都是这样判断的，且只采用“钽”这个名称。

直到1845年德国化学家罗泽才指出“钶”和“钽”是两种不同元素，由于两元素性质非常相似，罗泽就把“钽”（实为“钶”）叫成“铌”（Niobium），1907年才制得纯金属铌。

铌的取名是以古希腊神话中吕底亚国王坦塔罗斯的女儿尼奥勃的名字来命名的。

多年来，铌这个元素保留了两个名称，在美国用“钶”，在欧洲用“铌”，直到1951年国际纯化学和应用化学协会命名委员会正式决定统一采用“铌”作为该元素的正式名称。现在美国化学家已改用“铌”这个名称，但冶金学家和金属实业界有时仍用“钶”这个名称。

1802年，瑞典化学家埃克伯格在分析斯堪的那维亚出产的一种矿物（铌钽矿）时，使它们的酸生成氟化复盐后，进行再结晶，从而发现了钽。1814年贝采里乌斯判定它确是一种新元素，并赞同赋予它tantalum（“钽”）这个名字。原意是“使人烦恼”，因它不易与铌分离。铌钽的氧化物和盐类早在1824年就开始研究，但纯金属可锻钽直到1903年才用金属钠还原氟钽酸盐的方法制得。1929年金属钽的生产才开始进入工业规模。关于钽的命名有一种说法，认为是源自古希腊神话中吕底亚国王坦塔罗斯的名字。相传，坦塔罗斯由于触犯了众神而被罚在地狱中受酷刑。当他站在齐脖子深的水中因干渴而要饮水时，水就向下打旋消失不见了；当他因饥饿而想去吃离他只有几英寸远的果树上的果子时，树枝都摇晃起来使他够不着。金属钽有极不寻常的耐酸性能，甚至能耐王水。钽在酸里，酸对它的影响绝不比坦塔罗斯站在水中时水对他的影响更大，所以用坦塔罗斯的名字命名金属钽。但是因为英语中tantalize（“愚弄”）一词也源自坦塔罗斯的名字，所以有人认为钽的取名，是由于发现者在找到它之前受到了tantalize（愚弄），因而几乎错过了发现它的机会。这种说法显然不恰当。

铌和钽这一对“孪生兄弟”，把它们放到一起来介绍是有道理的，因为它们在元素周期表里是同族，物理、化学性质很相似，而且常常“形影不离”，在自然界伴生在一起，真称得上是一对密不可分的“孪生兄弟”。

铌、钽和钨、钼一样都是稀有高熔点金属，它们的性质和用途也有不少相似之处。

既然被称为稀有高熔点金属，铌、钽最主要的特点当然是耐热。它们的熔点分别高达2400℃和将近3000℃，不要说一般的火势烧不化它们，就是炼钢炉里烈焰翻腾的火海也奈何它们不得。难怪在一些高温高热的部门里，特别是制造1600℃以上的真空加热炉，钽金属是十分适合的材料。

我们在前面介绍钨钼合金钢的时候就已经看到，一种金属的优良性能往往可以“移植”到另一种金属里。现在的情况也是这样，用铌作合金元素添加到钢里，能使钢的高温强度增加，加工性能改善。铌、钽与钨、钼、钒、镍、钴等一系列金属合作，得到的“热强合金”，可以用作超音速喷气式飞机和火箭、导弹等的结构材料。目前科学家们在研制新型的高温结构材料时，已开始把注意力转向铌、钽，许多高温、高强度合金都有这一对孪生兄弟参加。

铌、钽本身很顽强，它们的碳化物更有能耐，这个特点与钨、钼也毫无二致。用铌和钽的碳化物作基体制成的硬质合金，有很高的强度和抗压、耐磨、耐蚀本领。在所有的硬质化合物中，碳化钽的硬度是最高的。用碳化钽硬质合金制成的刀具，能抗得住3800℃以下的高温，硬度可以与金刚石匹敌，使用寿命比碳化钨更长。

钽在外科医疗上也占有重要地位，它不仅可以用来制造医疗器械，而且是很好的“生物适应性材料”。

比如说，用钽片可以弥补头盖骨的损伤，钽丝可以用来缝合神经和肌腱，钽条可以代替折断了的骨头和关节，钽丝制成的钽纱或钽网，可以用来补偿肌肉组织……

在医院里，还会有这样的情况：用钽条代替人体里折断了的骨头之后，经过一段时间，肌肉居然会在钽条上生长起来，就像在真正的骨头上生长一样。怪不得人们把钽叫做“亲生物金属”哩。

为什么钽在外科手术中能有这样奇特的作用呢？

关键还是因为它有极好的抗蚀性，不会与人体里的各种液体物质发生作用，并且几乎完全不损伤生物的机体组织，对于任何杀菌方法都能适应，所以可以同有机组织长期结合而无害地留在人体里。

除了在外科手术中有这样好的用途外，利用铌、钽的化学稳定性，还可以用它们来制造电解电容器、整流器等。

特别是钽，目前约有一半以上用来生产大容量、小体积、高稳定性的固体电解电容器，全世界现在每年都要生产几亿只这样的电容器。

现在看来，钽电解电容器没有“辜负”人们的厚望，它具有很多其他材料比不上的优点。它比跟它一般大小的其他电容器“兄弟”的电容量大五倍，而且非常可靠、耐震，工作温度范围大，使用寿命长，现在已经大量地用在电子计算机、雷达、导弹、超音速飞机、自动控制装置以及彩色电视、立体电视等的电子线路中。

然而，最使我们惊诧不已的，是它们不仅能在极高温度的环境里顽强地工作，而且还能在超低温的条件下出色地为我们服务，它们可真是了不起。

你们中也许有一些人会知道有这么个温度，叫“绝对零度”，它的零度相当于-273.16℃。绝对零度被认为是不能再低的低温了。

人们很早以前就发现，当温度降低到接近绝对零度的时候，有些物质的化学性质会发生突然的改变，变成一种几乎没有电阻的“超导体”。物质开始具有这种奇异的“超导”性能的温度叫临界温度。不用说，各种物质的临界温度是不一样的。

要知道，超低温度是很不容易得到的，人们为此而付出了巨大的代价；越向绝对零度接近，需要付出的代价越大。所以我们对超导物质的要求，当然是临界温度越高越好。

具有超导性能的元素不少，铌是其中临界温度最高的一种，而用铌制造的合金，临界温度高达绝对温度18.5~21K，是目前最重要的超导材料。

人们曾经做过这样一个实验：把一个冷到超导状态的金属铌环，通上电流然后再断开电流，然后，把整套仪器封闭起来，保持低温。过了两年半后，人们把仪器打开，发现铌环里的电流仍在流动，而且电流强弱跟刚通电时几乎完全相同。

从这个实验可以看出，超导材料几乎不会损失电流。如果使用超导电缆输电，因为它没有电阻，电流通过时不会有能量损耗，所以输电效率将大大提高。

有人设计了一种高速磁悬浮列车，它的车轮部位安装有超导磁体，使整个列车可以浮起在轨道上约十厘米。这样一来，列车和轨道之间就不会再有摩擦，减少了前进的阻力。一列乘载百人的磁悬浮列车，只消100马力（73.5千瓦）的推动力，就能使速度达到500千米/时以上。

用一条长达20千米的铌锡带，缠绕在直径为1.5米的轮缘上，绕组能够产生强烈而稳定的磁场，足以举起120千克的重物，并使它悬浮在磁场空间里。如果把这种磁场用到热核聚变反应中，把强大的热核聚变反应控制起来，那就有可能给我们提供大量的几乎是无穷无尽的廉价电力。

钽的元素用途

钽在酸性电解液中形成稳定的阳极氧化膜，用钽制成的电解电容器，具有容量大、体积小和可靠性好等优点，制电容器是钽的最重要用途，70年代末的用量占钽总用量2/3以上。钽也是制作电子发射管、高功率电子管零件的材料。钽制的抗腐蚀设备用于生产强酸、溴、氨等化学工业。金属钽可作飞机发动机的燃烧室的结构材料。钽钨、钽钨铪、钽铪合金用作火箭、导弹和喷气发动机的耐热高强材料以及控制和调节装备的零件等。钽易加工成形，在高温真空炉中作支撑附件、热屏蔽、加热器和散热片等。钽可作骨科和外科手术材料,例如用钽条替代人体中的骨头肌肉还会在钽条上生长,所以它有一个“亲生物金属”。碳化钽用于制造硬质合金。钽的硼化物、硅化物和氮化物及其合金用作原子能工业中的释热元件和液态金属包套材料。氧化钽用于制造高级光学玻璃和催化剂。1981年钽在美国各部门的消费比例约为:电子元件73%,机械工业19%，交通运输6%，其他2%。

我国冶炼铌钽厂家有哪些

我国钽铌冶炼及产品加工主要分布在湖南、广西、宁夏、广东。主要企业如下：

(1)株洲硬合金厂 位于湖南株洲市茨菇塘，是我国最大的硬质合金生产与科研企业，也是世界5大硬质合金生产厂之一。该厂钽铌部分原为四分厂，1989年以后四分厂一分为二，湿法部分为钽铌冶炼加工厂，1993年更名株洲钽铌冶炼加工厂；火法部分为钽铌研究所。该厂生产的钽(铌)主要产品有钽(铌)氧化物、氟化物，钽、铌粉末(电容器级和冶金级)，钽、铌及其合金条、锭、钽(铌)轧制品等。

(2)九江有色金属冶炼厂 位于江西九江市新港回峰矶，是我国70年代始建的钽铌加工专业厂。有钽、铌湿法冶炼车间，生产氟化物和氧化物；金属铌车间生产铌条、铌粉，钽、铌碳化物和钽、铌加工材；金属钽车间生产钽粉；铌酸锂单晶生产线。产能为钽粉22t/a，钽铌材3.8t/a，氧化钽24t/a，氧化铌65t/a，氟化物70t/a，碳化物5t/a，铌铁25t/a，铌粉2t/a。主要产品有：钽、铌氧化物及制成品、氟化物、碳化物、铌酸锂单晶，钽粉、铌粉(电容器级及冶金级)，钽、铌及合金条、各种钽、铌轧制品等。

(3)栗木有色金属公司(原名栗木锡矿)：位于广西恭城县境内，是钽、铌、钨、锡的采选冶综合企业。生产规模：锡冶炼能力1000t/a，钨冶炼能力500t/a，钽铌生产线能力80t/a。该公司从事钽、铌、钨冶炼的稀有金属冶炼厂设有富集车间、湿法车间、火法车间和碳化钽分厂等。主要产品有：钽(铌)氧化物、氟化物、碳化物、钽粉(电容器级和冶金级)和钽(铌)条等。其产能为：钽粉7t/a、钽条1t/a、铌条3t/a、氟化物40t/a、氧化钽22t/a、氧化铌22t/a、碳化钽4t/a、碳化铌4t/a。

(4)宁夏有色金属冶炼厂、西北稀有金属材料研究院 该厂院是科研、生产于一体的大型企事业单位，是国内最大的钽铌生产基地和科技先导型钽铌研究中心。主要从事钽、铌、铍粉末、粉末冶金制品、压力加工产品、合金、化合物、氧化物、晶体材料、钽电容器等高技术产品的研究、开发和生产。1992年，该厂院被国际钽铌研究中心(TIC)组织接纳为正式成员单位，使我国成为世界钽铌工业的四强之一。

(5)广东从化钽铌冶炼厂：位于广州市从化县，是钽铌冶炼专业厂。主要产品有：钽铌氟化物、氧化物、铌铁合金、电容器级钽粉等。其产能为：铌铁65t/a、陶瓷级Nb2O51.5t/a、Ta2O540t/a、中压电容器级钽粉0.6t/a。 我国钽铌生产布局：矿山主要分布在江西、新疆和两广地区。90年代我国钽铌精矿生产是以销定产，主要产量集中于江西、新疆。其中，江西占80%以上。

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古代“宝刀”的秘密

我国古代很讲究使用钢刀，优质锋利的钢刀称为“宝刀”。战国时期，相传越国就有人制造“干将”、“莫邪”等宝刀宝剑，那真是锋利无比，“削铁如泥”，头发放在刃上，吹口气就会断成两截。当然，传说难免有点夸张，但是“宝刀” 锐利却是事实。过去只有少数工匠掌握生产这类“宝刀”的技术。现在我们通过科学研究知道，制造这类“宝刀”的主要秘密就是其中含有钨、钼一类的元素。

事实上，往钢里加进钨和钼，那怕只要很少的一点点，比如百分之几甚至千分之几，就会对钢的性质产生重大的影响。这个事实直到十九世纪中叶才被人们所认识，接着大大地促进了钨、钼工业的发展。有计划地往普通钢里加进一种或几种象钨、钼一类的元素---合金元素，就能制造出各种性能优异的特殊钢材--- 合金钢。

用焰色反应鉴定黄金的纯度

黄金的纯度在我国亦叫做成色，十份黄金中含几份纯金，通常就称黄金的成色是几。

鉴别黄金的方法有多种，古希腊的阿基米德就曾用浮力的方法为国王莱洛内二世的金冠鉴别真伪；而古罗马人则用试金石来鉴别黄金的纯度。

在我国有“七青八黄九紫十赤”的“成色识金法”，“金入猛火、色不精光” 和“黄金入火，若生五色气者则内有铜也”等。这实际上就是利用灼烧黄金时产生的火焰颜色来鉴别黄金的纯度。我们知道，多种金属或它们的化合物灼烧时能使火焰呈特殊的颜色，在化学上叫做焰色反应。例如常见的几种金属或离子的焰色：钾--紫色，钠--黄色，锂--紫红色，钡--黄绿色，铜--绿色等。上面说到的用灼烧黄金的火焰颜色来鉴别黄金的方法，就是利用了焰色反应的原理，黄金纯度不同，其焰色亦不同。有兴趣的朋友不妨一试，只要把黄金用浅色火焰灼烧即可。

五颜六色的金合金

黄金是延展性最好的金属。1克金可以拉成长达4000米的细丝。如果用300克黄金拉成细丝，可以从南京出发，沿着铁路线一直延伸到北京。一吨黄金拉成的细丝，可以从地球到月亮来回五次。

黄金也可以压成比纸还薄很多的金箔，厚度只有五十万分之一厘米。这样薄的金箔，看上去几乎是透明的，带点绿色或蓝色。薄到一定程度的黄金，既能隔热，又能透光，所以黄金薄膜可以用作太空人和消防队员面罩的隔热物质。在冬季利用黄金薄膜把太阳辐射中的热射线反射到室中，室内就温暖如春；夏季，在房屋的玻璃外，贴上一层黄金镀膜，可将太阳的绝大部分热射线反射出去，室内不会闷热。

虽然黄金有这么多优点，但是也有不少缺点。比方说，质地软、价格贵、色泽单调。如果黄金同其他金属结合起来，做成黄金合金，既能弥补不足，又使性能更加优良。现代的黄金合金已广泛应用于火箭、超音速飞机、核反应堆和宇宙航行等工业中。此外，用黄金合金制成的金币、金首饰也深得人们的喜爱。我们平时看到的22K、18K金首饰，都是含有不同分量的黄金合黄。

用黄金做成的合金，会变成金黄色、红色、玫瑰色、灰色、绿色，一直变到白色。绿色的金合金中含75%的金、16.6%的银和8.4%的镉。有一种金铜合金，称作红铜；一种金银合金叫红银。这两种合金用盐溶液处理后，就出现紫色或者浅蓝黑色。

在地壳里金的含量不算少，据估计，大约占地壳的一百亿分之五，但是都很分散，真是“遍地有黄金”！另外，太阳周围灼热的蒸气里有金；陨石里也有金；天上还真有“长满金子”的星星；海洋中金的含量十分丰富，是个“大金库”

首饰钻石的鉴别

直观鉴别

透视试验——将具有圆钻型切工的宝石擦净，台面朝下，放在一张画有一条线的白纸上，透过宝石观察纸上的线可初步判断宝石是否为钻石。若为标准圆钻型切工的钻石，透过钻石看不到纸上的线（人造钛酸锶、合成金红石同钻石相似没有透视效应）。而绝大部分仿制品由于折射率不同，都有足够的光线漏出亭部刻面，透视观察可以看到纸上的线的一部分。

亮度强弱估测——宝石冠部的外反射和经内部全反射折射出光量的能力，称为亮度。将钻石及其仿制品放置于同一光源的同一环境下台面朝上观察，切工精细的标准圆钻型钻石，几乎所有从冠部进入的光线都从冠部反射出来，显示出极强的亮度。而仿制品其折射率和切工均同钻石存在差异，从冠部进入的光线会不同程度地从亭部漏掉，从而使亮度降低。

油性试验——用一支油基墨水的特制笔或圆珠笔，在钻石的台面划一条线，则会留下一条不间断直线。而其他的仿制品不具有亲油性，在划线处留下断续的点线。

水滴试验将钻石及仿制品的台面擦干净，各滴一小滴水珠，观察水珠保持的时间和轮廓。在钻石上水珠将很长时间保持球形，而仿制品上的水滴则会在相对短的时间内散开。

哈气试验——将待测样品和己知钻石样品一同放在玻璃上，对着它们哈气，观察雾气消失情况。钻石上的雾气很快消失，而仿制品上的雾气要消失的慢。

感觉试验——在室温下用舌尖接触钻石及其仿制品时，钻石比仿制品要凉得多。

仪器鉴别

放大检测——在放大镜或宝石显微镜下观察。（一）钻石除极高品质外，一般都含有少量微细矿物包裹体。常见的包裹体有：黑色的石墨、棕色的尖晶石、红色的铬尖晶石、镁铝榴石、无色的撖榄石等30多种。 (二)由于钻石的稀少和珍贵及高硬度，对钻石的切磨是相当讲究的，钻石的切割比例、冠部、亭部角度、都是经过计算得出的。钻石的台面及小刻面是平直的，没有屈曲的现象。棱、角是笔直而锐利的，三条或三条以上的棱严格地交于一点，而仿制品由于硬度低，切工差，棱和角往往是圆滑的。（三）钻石极高的硬度使它很不易被磨损，即使磨损也局限在个别小刻面的棱和角。而仿制品由于硬度低，小面棱被磨损后往往比较毛糙。

热导仪测试——热导仪可以快速、简便、准确地将钻石及其仿制品区分开，尤其是对于镶嵌钻石首饰的鉴别意义更大。不同的物质对热的传导性不同，钻石的导热性是宝石中最好的（导热率为 1000～2600W/m.℃）。将热导仪的探笔头部接触样品，接通电源，依据热电偶上热量传出的速度，由发光二极管显示发亮的数目或液晶屏显示的文字，即可知道钻石的真伪。

反射仪测试——反射仪与热导仪的优缺点正好互补，即热导仪上易混淆的宝石可以在反射仪上明显区分，而反射仪上特征相似的宝石则可通过热导仪明显区分。

X射线荧光仪测试——X射线在宝石鉴定中的应用相当重要。 X射线属于高能射线，会造成宝石晶格损伤，改变宝石颜色，一般情况下不采用这种鉴定方法。

电子天平或其他衡器——用电子天平或其他衡器测试裸钻及仿制品的密度是区分它们十分有效而简易的方法。钻石的密度（3.529克/每立方厘米）与绝大多数的仿制品的密度相差较大，仅天然黄玉的密度（3.56克/每立方厘米）同钻石相似。

钻石与仿制品的区别

钻石与天然无色宝石的区分——与钻石最相似的宝石是锆石，因为无色锆石也具有较大的折光率和色散，加工好的锆石也有光芒四射的外表，因而是钻石最好的天然代用品之一。钻石与锆石的区别其实也很简单。钻石是等轴晶系的宝石，没有偏光性和双折射，而锆石则有偏光性和很大的双折射率，从其冠部向下看其亭部的面棱，会发现一条棱变成了二条即出现“双影 ”现象，而钻石绝对仍是一条棱。另外利用硬度法也易区分。只需将要鉴定的宝石刻划一颗合成的蓝宝石即可知，如能划出痕的则是钻石，如打滑、划不动的则不是钻石。其他的天然无色宝石，由于折光率往往较小，因而即使切磨很好，也很难有“光芒四射”和“五彩宾纷”的外表。钻石的折光率是2.42，己超出一般折光仪的读数范围，而一般的宝石，如无色黄玉、水晶等很容易测出其折光率（如其他特征与钻石相似时，一般不测定折光率，以免划伤折光仪）。另外，一般宝石的加工往往不严格，经常会发生漏光现象，而稍大一点的钻石（如30分以上），由于其价值贵重，加工往往严格，一般不会漏光。

钻石与人造仿钻石的区分——另一类与钻石最像的赝品是立方氧化铣，简称CZ。因为这种合成宝石最早是苏联人研制的，又极像钻石，很多人都称之为“苏联钻”（值得注意的是，有的顾客认为苏联的钻石都是假的，其实苏联也是天然钻石的资源大国）。立方氧化锆属等轴晶系，硬度高达8.5 ，折光率和色散也很大，加工好的“苏联钻”也具有火光闪闪的诱人外貌，有时其“美”甚至超过一般加工较差的天然钻石。 要区分天然钻石与其他的人造仿钻石并不困难。（一）所有的人造合成品的硬度都低于9，对于未镶宝石，用刻划硬度的方法即可区分，能刻划合成蓝宝石的就是钻石，反之则不是钻石。用这种方法也可有效区分一些表面镀膜的玻璃仿制品。（二）一般人造代用品的颜色都很“白”、很干净，而天然钻石除了一些96色和VVS以上的高档品外，大多带些黄色调及可见一些“缺陷”。（三）合成代用品的硬度较低、价钱便宜，因而加工粗糙，磨出的宝石常会“漏光”、出现“毛边”或边棱圆化等现象。

钻石与人造钻石、改色钻石、夹层钻石的区分——第三类赝品是人造钻石，它和天然钻石往往具有几乎完全相同的物理性质，如硬度、折光率、色散等，仅凭感官无法区分它们，较简单的区分是合成钻石内通常合有一些金属矿物包裹体，会有“磁性”，而天然钻石则没有磁性。方法是：在麦克风前放上磁铁，将钻石在麦克风前快速移劲，合成钻石会产生微小的声音，表明有磁性。 钻石的改色是本世纪初“镭”的放射性被发现以后的事。颜色好的彩钻比无色钻更有价值，因而促进了将浅褐色或微黄色钻石改成彩色钻石技术的发展，区分天然与改色彩钻已成为必耍。从人工彩钻（由辐射或高能加速器轰击产生）的台面向下观察，会出现伞状的一些色圈或暗影，吸收光谱中会有594nm的特征吸收线。另外，其荧光、放射性及导电性与天然彩钻也有一定的区别。 夹层钻石主要是因原料形状特殊，工匠往往将两粒本来较小的钻石“拼合”加工成一颗较大的钻石，而有些是用钻石做顶，水晶或无色合成刚玉做底来做成一颗二层“钻石”，并且在镶嵌时用“金爪”或“金边”将底层挡住，蒙骗顾客。对这类钻石可用放大镜仔细观察其腰部是否有胶合界面，往往可见一些小的气泡和胶，或在钻石内部某个层面上可感到有一层雾状物。如果宝石是未镶嵌的，则放入二碘甲烷或清水中观察，效果会更好。

钻石与镀膜钻石的区分——第四类赝品，镀膜钻石可能将会是市场上最为先进的仿制品，它是高压与化学蒸汽沉积法相结合而生产的，这种合成钻石成本低、条件简单。当这种合成钻石镀膜厚度大于10微米，用“热导仪”测定时，它具有与天然钻石相似的反应。 但这种代用品还是有缺陷的，一是镀膜表面为细小钻石多晶体，一般呈灰蒙蒙的外观。二是镀膜钻石的比重与天然钻石不同，这是鉴定的关键。

能杀菌的金属——银

古时候，人们就知道用银碗盛牛奶等食物，可以保存较长的时间不变质。因为银子也会“溶解”于水，当食物同银接触以后，食物中的水就会使极微量的银变成银离子。银离子的杀菌能力相当强，每升水中只要有一千亿分之二克的银离子，就足以叫细菌一命呜呼了。

银离子的杀菌功能，还可以用在消毒和外科救护方面。古埃及人就已经知道，用银片覆盖伤口有疗效。后来又有人用“银纱布”来包扎伤口，治疗皮肤创伤和难治的溃疡，有时会收到很好效果。现代医学中，医生常用1%的硝酸银溶液滴入新生儿的眼睛时友防治新生儿眼病，驰名中外的中医针灸，最早使用的就是小小的银针。

银还有许多用处，它作用良导体可以制作导线；电镀、制镜、摄影等行业也十分需要它。

胃功能的化学作用

胃有很强的消化功能，靠的是胃内的盐酸、胃蛋白酶和粘液。盐酸是一种腐蚀性很强的酸，食物进入胃里，盐酸就会把食物中的细菌杀死。胃里的盐酸浓度较高，足足可以把金属锌溶化掉。胃蛋白酶能分解食物中的蛋白质。粘液能把食物包裹起来，既起到润滑作用，又能保护胃粘膜，使它不受食物引起的机械损伤。胃里的盐酸、胃蛋白酶和粘液联合起来，几乎可以消化一切食物。

既然胃的消化能力这么强，为什么不能消化掉自己？这个问题在100多年前就提出了，一直没有得出完满的答案。有的科学家认为：胃所以不能消化自己，是因为胃粘膜或胃液内存一种特别物质，能抵抗盐酸和胃蛋白酶的作用。科学家研究认为：首先，胃壁在分泌盐酸以后，盐酸由于受到粘膜表面上皮细胞的阻挡，它不会倒流，也就不会腐蚀胃壁。万一上皮细胞遭到破坏，粘膜会分泌粘液，对盐酸有一定的缓冲作用，也能防止粘附在胃粘膜表面的盐酸进入内部。胃粘膜还有“丢卒保车”的本领，它让上皮细胞不停地进行代谢更新，阻止胃蛋白酶吸附在粘膜上，达到保护胃壁的目的。另外，粘液中的糖蛋白质，有的含糖量很多，分子量很大，它们能抑制胃蛋白酶的活性。

其次，人的胃粘膜细胞，每分钟大约要脱落50万个，三天之内可以全部更新，这样强的再生能力，使消化液对胃壁造成的暂时损伤得以弥补。

所以，在政党的条件下，胃不能自己消化自己。如果胃内产生的胃酸过多，或者空腹吃药，损伤胃壁，胃开始消化自己，就会出现胃溃疡等疾病。

住在绿宝石里的金属——铍

有一种翠绿晶莹、光耀夺目的宝石叫绿柱石。它过去是供贵族玩赏的宝物，今天成了劳动人民的珍品。

为什么我们也把绿柱石当做珍品呢？这倒不是由于它有一副漂亮诱人的外表，而是因为它那里面含有一种珍贵的稀有金属——铍。

“铍”的含意就是“绿宝石”。过了差不多三十年，人们用活泼的金属钙和钾还原氧化铍和氯化铍，制得了纯度不高的第一块金属铍。又过了将近七十年，人们才对铍进行小规模的加工生产。近三十年来，铍的产量逐年激增。现在，铍的“隐性埋名”时期已经过去，人们每年要生产好几百吨的铍。

看到这里，有的小朋友可能会提出这样的问题：为什么铍的发现时间这么早，而在工业上的应用却这样晚呢？

关键在铍的提纯工作上，要从铍矿石中把铍提纯出来很困难，而铍又偏偏特别喜欢“清洁”，铍中只要含有很少一点点杂质，就会使它的性能发生很大的变化，失去许多优良的品质。

现在的情况当然大有改观了，我们已经能够采用现代的科学方法生产出纯度很高的金属铍。铍的许多特性我们都“了如指掌”：比重比铝轻三分之一；强度跟钢差不多，传热本领是钢的三倍，是金属中良好的导体；透X射线的能力最强，有“金属玻璃”之称。

曾有这么多优异的性能，怪不得人们称誉它是“轻金属中的钢”哩！

百折不挠的铍青铜

起初，因为冶炼技术不过关，炼出来的铍里含有杂质，脆性大，不好加工，加热时又容易氧化，所以少量的铍只是在特殊情况下使用，比如用X射线管的透光小窗、霓虹灯的零件等等。

后来，人们给铍的应用开辟了一个广阔而又重要的新领域——制造合金，特别是制造铍铜合金——铍青铜。

大家知道，铜比钢铁要软得多，弹性和抵抗腐蚀的能力也不强。但是，铜中加进一些铍后，铜的性能发生了惊人的变化。含铍百分之一到三点五的铍青铜，机械性能优良，硬度加强，弹性极好，抗蚀本领很高，而且还有很高的导电能力。用铍青铜制成的弹簧，可以压缩几亿次以上。

百折不挠的铍青铜，最近又被用来制造深海探测器和海底电缆，这对海洋资源的开发具有重要的意义。

含镍的铍青铜还有一个可贵的特点——受到撞击的时候不会产生火花。这个特点对炸药厂很有用。你想，易燃易爆的材料怕得就是火，比如炸药和雷管，一见火就会发生爆炸。而铁制的锤子、钻头等工具在使用时都会冒出火花，这怎么得了。很明显，用这种含镍的铍青铜来制造这些工具，是最合适的了，另外，含镍的铍青铜也不会被磁铁所吸引，不受磁场磁化，所以又是制造防磁零件的好材料。

前面不是说过，铍有“金属玻璃”的外号吗？近年来，比重小、强度高、弹性好的铍，已经作为反射镜用到高精度的电视传真上，效果果然不错，发送一张照片只需要几分钟。

给原子锅炉建造“住房”

铍虽然有很多用处，但在众多元素中，它仍是一个默默无名的“小人物”，受不到人们的重视。但在本世纪五十年代时，铍的“命运”却大为好转，一时成了科学家们的抢手货。

这是为什么呢？

原来是这样的：在无煤的锅炉——原子反应堆里，为了从原子核里解放出大量的能量，需要用极大的力量去轰击原子核，使原子核发生分裂，就像用炮弹去轰击坚固的炸药库，使炸药库发生爆炸一样。这个用来轰击原子核的“炮弹”叫中子，而铍正是一种效率很高的能够提供大量中子炮弹的“中子源”。原子锅炉中光有中子“点火”还不行，点火以后，还要使它真正“着火燃烧起来”。

中子轰击原子核，原子核分裂，放出原子能，同时产生新的中子。新中子的速度极快，达到每秒几万公里。必须使这类快中子减慢速度，变成慢中子，才容易继续去轰击别的原子核而引起新的分裂，一变二、二变四……持续不断地发展“链式反应”，使原子锅炉里的原子燃料真正“燃烧”起来，正因为铍对中子有很强的“制动”能力，所以它就成了原子反应堆里效能很高的减速剂。

这还不算，为了防止中子跑出反应堆，反应堆的周围需要设置“警戒线”——中子反射体，用来勒令那些企图“越境”的中子返回反应区。这样，一方面可以防止看不见的射线伤害人体健康，保护工作人员的安全；另一方面又能减少中子逃跑的数量，节省“弹药”，维持核裂变的顺利进行。

铍的氧化物比重小，硬度大，熔点高达摄氏二千四百五十度，而且能够像镜子反射光线那样把中子反射回去，正是建造原子锅炉“住房”的好材料。

现在，几乎各种各样的原子反应堆都要用铍作中子反射体，特别在建造用于各种交通工具的小型原子锅炉时更需要。建造一个大型的原子反应堆，往往需要动用二吨多金属铍。

在航空工业中大显身手

航空工业的发展要求飞机飞得更快、更高、更远，重量轻、强度大的铍当然也可以在这方面显一下自己的本领。

有些铍合金是制造飞机的方向舵、机翼箱和喷气发动机金属构件的好材料。现代化战斗机上的许多构件改用铍制造后，由于重量减轻，装配部分减少，使飞机的行动更加迅速灵活。有一种新设计的超音速战斗机——铍飞机，飞行速度可达每小时四千公里，相当于声速的三倍多。在将来的原子飞机和短距离起落的飞机上，铍和铍的合金一定会得到更多的应用。

进入二十世纪六十年代以后，铍在火箭、导弹、宇宙飞船等方面的用量也在急剧增加。

铍是金属中最好的良导体。现在有许多超音速飞机的制动装置是用铍来制造的，因为它有极好的吸热、散热的性能，“刹车”时产生的热量很快就会散失。

当人造地球卫星和宇宙飞船高速穿越大气层的时候，机体与空气分子摩擦会产生高温。铍作为它们的“防热外套”，能够吸收大量的热量并很快地激发出去，这样就可防止温度过度升高，保障飞行安全。

铍还是高效率的火箭燃料。铍在燃烧的过程中能释放出巨大的能量。每公斤铍完全燃烧放出的热量高达15000千卡，是一种优质的火箭燃料。

医治“职业病”的妙药

人在工作、劳动一段时间后会感到疲劳，这是一种正常的生理现象。然而，许多金属和合金也会“疲劳”，不同的是，人们歇一会儿之后疲劳就自动消失了，人们又可以继续进行工作，但金属和合金就不行了，它们疲劳过度后，用它们造成的东西就不能再用了。这多么可惜呀！

怎么来治疗金属和合金的这种“职业病”呢？

科学家已找到了医治这种“职业病”的“灵丹妙药”，它就是铍，如果在钢中加入少量的铍，把它制成小汽车用的弹簧，可以经受1400万次冲击，也不会出现疲劳的痕迹。

甜味金属

金属也会有甜味吗？

当然没有，那为什么题目却是“甜味金属”呢？

原来，有些金属的化合物是带有甜味的，于是人们就把这种金同叫做“甜味金属”，铍就是其中的一个。

但是千万不要接触铍，因为它具有毒性。每一立方米的空气中只要有一毫克铍的粉尘，就会使人染上急性肺炎——铍肺病。我国冶金战线的广大职工，向铍毒发动进攻，终于使一立方米空气中的铍的含量降低到十万分之一克以下，已经圆满地解决了铍中毒的防护问题。

跟铍相比，铍的化合物的毒性更大，铍的化合物会在动物的组织和血浆中形成可溶性的胶状物质，进而与血红蛋白发生化学反应，生成一种新的物质，从而使组织器官发生各种病变，在肺和骨骼中的铍，还可能引发癌症。铍的化合物虽然甜，却是“老虎的屁股”，千万摸不得。

“烈火金刚”和“抗蚀冠军”——铌和钽

这次我们要结识的是铌和钽这一对“孪生兄弟”。

把它们放到一起来介绍是有道理的，因为它们在元素周期表里是同族，物理、化学性质很相似，而且常常“形影不离”，在自然界伴生在一起，真称得上是一对维妙维肖的“孪生兄弟”。

事实上，当人们在十九世纪初首次发现铌和钽的时候，还以为它们是同一种元素呢。以后大约过了四十二年，人们用化学方法第一次把它们分开，这才弄清楚它们原来是两种不同的金属。

铌、钽和钨、钼一样都是稀有高熔点金属，它们的性质和用途也有不少相似之处。

既然被称为稀有高熔点金属，铌、钽最主要的特点当然是耐热。它们的熔点分别高达摄氏二千四百多度和将近三千度，不要说一般的火势烧不化它们，就是炼钢炉里烈焰翻腾的火海也奈何它们不得。难怪在一些高温高热的郡门里，特别是制造一千六百度以上的真空加热炉，钽金属是十分适合的材料。

我们在前面介绍钨钼合金钢的时候就已经看到，一种金属的优良性能往往可以“移植”到另一种金属里。现在的情况也是这样，用铌作合金元素添加到钢里，能使钢的高温强度增加，加工性能改善。铌、钽与钨、钼、钒、镍、钴等一系列金属合作，得到的“热强合金”，可以用作超音速喷气式飞机和火箭、导弹等的结构材料。目前科学家们在研制新型的高温结构材料时，已开始把注意力转向铌、钽；许多高温、高强度合金都有这一对孪生兄弟参加。

铌、钽本身很顽强，它们的碳化物更有能耐，这个特点与钨、钼也毫无二致。用铌和钽的碳化物作基体制成的硬质合金，有很高的强度和抗压、耐磨、耐蚀本领。在所有的硬质化合物中，碳化钽的硬度是最高的。用碳化袒硬质合金制成的刀具，能抗得住三千八百度以下的高温，硬度可以与金刚石匹敌，使用寿命比碳化钨更长。

外科医疗上的妙用

钽在外科医疗上也占有重要地位，它不仅可以用来制造医疗器械，而且是很好的“生物适应性材料”。

比如说吧，用钽片可以弥补头盖骨的损伤，钽丝可以用来缝合神经和肌腱，钽条可以代替折断了的骨头和关节，钽丝制成的钽纱或钽网，可以用来补偿肌肉组织……

在医院里，还会有这样的情况：用钽条代替人体里折断了的骨头之后，经过一段时间，肌肉居然会在钽条上生长起来，就像在真正的骨头上生长一样。怪不得人们把钽叫作“亲生物金属”哩。

为什么钽在外科手术中能有这样奇特的作用呢？

关键还是因为它有极好的抗蚀性，不会与人体里的各种液体物质发生作用，并且几乎完全不损伤生物的机体组织，对于任何杀菌方法都能适应，所以可以同有机组织长期结合而无害地留在人体里。

除了在外科手术中有这样好的用途外，利用铌、钽的仆学稳定性，还可以用它们来制造电解电容器、整流器等等。

特别是钽，目前约有一半以上用来生产大容量，小体积，高稳定性的固体电解电容器。全世界每年都要生产几亿只。

钽电解电容器没有“辜负”人们的厚望，它具有很多其他材料比不上的优点。

它比跟它一般大小的其他电容器“兄弟”的电容量大五倍，而且非常可靠、耐震，工作温度范围大，使用寿命长，现在已经大量地用在电子计算机、雷达、导弹、超音速飞机、自动控制装置以及彩色电视、立体电视等的电子线路中。

超低温下创奇迹

然而，最使我们惊诧不已的，是它们不仅能在极高温度的环境里顽强地工作，而且还能在超低温的条件下出色地为我们服务，它们可真是了不起。

朋友，你们中也许有一些人会知道有这么个温度，叫“绝对零度”，它的零度相当于摄氏零下二百七十三度。绝对零度被认为是不能再低的低温了。

人们很早以前就发现，当温度降低到接近绝对零度的时俟，有些物质的化学性质会发生突然的改变，变成一种几乎没有电阻的“超导体”。物质开始具有这种奇异的“超导”性能的温度叫临界温度。不用说，各种物质的临界温度是不一样的。

要知道，超低温度是很不容易得到的，人们为此而付出了巨大的代价；越向绝对零度接近，需要付出的代价越大。所以我们对超导物质的要求，当然是临界温度越高越好。

具有超导性能的元素不少，铌是其中临界温度最高的一种。而用铌制造的合金，临界温度高达绝对温度十八点五到二十一度，是目前最重要的超导材料。

人们曾经做过这样一个实验：把一个冷到超导状态的金属铌环，通上电流然后再断开电流，然后，把整套仪器封闭起来，保持低温。过了两年半后，人们把仪器打开，发现铌环里的电流仍在流动，而且电流强弱跟刚通电时几乎完全相同！

从这个实验可以看出，超导材料几乎不会损失电流。如果使用超导电缆输电，因为它没有电阻，电流通过时不会有能量损耗，所以输电效率将大大提高。

有人设计了一种高速磁悬浮列车，它的车轮

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