鐘?破兆髌愤x——化工·地質(zhì)·環(huán)境漫談
本書內(nèi)容涉及古地理的滄海桑田、千古之謎、自然奇觀、環(huán)境保護(hù)、微量元素與人體健康、趣味化學(xué)、化工礦產(chǎn)、石油天然氣、奇異的金屬、等等。作者用散文的筆觸,既向人們展示了事物的本然,又道出了事物的所以然,使人們?cè)谧x書中獲得知識(shí)、力量和啟迪,是一本融知識(shí)性和趣味性于一爐的好書。是青少年課余的良師益友,中老年業(yè)余時(shí)間的精神享受。
適讀人群 :中學(xué)生,對(duì)化學(xué)、化工、礦產(chǎn)資源感興趣的普通群體。
本書精編自我國(guó)科普作家協(xié)會(huì)李鐘模多年來撰寫的科普作品,內(nèi)容涉及化學(xué)、化工、環(huán)境、地質(zhì)、能源相關(guān)話題,與我們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)。
李鐘模,化工部地質(zhì)研究院,曾任職于貴州石油勘探局及化工部地質(zhì)研究院。大學(xué)文化,地層古生物專業(yè),高級(jí)工程師。從事地層古生物、石油地質(zhì)和化工地質(zhì)研究。在專業(yè)研究和科普、文學(xué)創(chuàng)作中暢游一生,三者得而兼之,均有所建樹。
發(fā)現(xiàn)古生物層孔蟲5個(gè)新種,龍介類1個(gè)新屬2個(gè)新種。1996年被評(píng)為全國(guó)化工先進(jìn)科普工作者,連續(xù)10年被中國(guó)化工報(bào)社評(píng)為好的特約記者,2005年分別被涿州市和保定市評(píng)為首屆先進(jìn)科普工作者。
中國(guó)古生物學(xué)會(huì)、中國(guó)科普作家協(xié)會(huì)、中國(guó)化工作家協(xié)會(huì)會(huì)員。
第一輯元素知識(shí)
1門捷列夫的科學(xué)預(yù)言 /002
2歷史上發(fā)現(xiàn)最早的金屬——銅 /003
3怕冷又怕熱的金屬——錫 /004
4地球上最多的金屬——鋁 /005
5國(guó)防金屬——鎂 /006
6最輕的金屬——鋰 /007
7最軟的金屬——鈉 /008
8比水輕的金屬——鉀 /009
9怕見陽(yáng)光的金屬——銫 /010
10最耐高溫的金屬——鎢 /010
11有記憶的金屬——鈦鎳合金 /011
12未來的鋼鐵——鈦 /012
13人的體溫可熔化的金屬——鎵 /014
14流動(dòng)的金屬——汞 /014
15好一朵奇妙的晴雨花——鈷 /015
16電氣工業(yè)發(fā)展催生的新元素——錸 /016
17植物生長(zhǎng)必不可缺的微量元素——鉬 /017
18錳的妙用 /018
19用途廣泛的銻 /019
20煤中之寶——鍺 /020
21“親生物”金屬——鉭 /021
22未來的石油冶煉金屬——釩 /022
23“魔谷”與“寶地”——硒 /023
24紫色元素——人體不可缺少的“碘” /024
25生命的基礎(chǔ)——氮 /025
26化學(xué)工業(yè)離不開的礦產(chǎn)——硫 /026
27用途廣泛的化工礦物——硼 /027
28武大郎之死與砷 /028
第二輯化工礦產(chǎn)
29活火山與自然硫 /032
30千年雄黃礦造福澤后人 /032
31中國(guó)雄黃應(yīng)用簡(jiǎn)史 /035
32重晶石的妙用 /036
33為人類造福的石膏 /037
34石膏與豆腐一段好“姻緣” /038
35碳素材料的妙用 /039
36炭黑與石油天然氣 /041
37農(nóng)業(yè)礦石——磷 /041
38石油·切斯博羅·凡士林 /042
39石油還可食用 /043
40橡膠漫話 /044
41在中國(guó)首次發(fā)現(xiàn)的鉀鹽 /045
42挺進(jìn)柴達(dá)木盆地結(jié)碩果 /045
43人工鹽坑中的新生光鹵石 /046
44豐富的鹽礦資源 /047
45“鹽澤”柴達(dá)木 /048
46沙海中的“冷庫(kù)” /049
47自流井的五個(gè)世界之最 /050
48鹽池三千年 /051
49運(yùn)城古鹽池開發(fā) /052
50運(yùn)城鹽文化 /053
51礬礦千秋史造福滿人間 /055
52我國(guó)明礬石礦資源豐富 /057
53硅的妙用 /057
54新型的農(nóng)業(yè)地質(zhì)學(xué) /059
55新興的非金屬礦產(chǎn)資源 /060
56富于想象才能創(chuàng)新——從探地雷達(dá)問世的故事說起 /061
57中國(guó)榴輝巖的研究已為國(guó)際地學(xué)界矚目 /062
58石油天然氣與汞有不解之緣 /064
第三輯能源漫話
59煤化工前景可觀 /068
60化學(xué)使煤身價(jià)倍增 /068
61中國(guó)古代找煤雜談 /070
62煤的年齡有多大 /070
63煤與琥珀是“近親” /071
64我國(guó)潔凈煤技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用 /072
6521世紀(jì)的新能源——煤制醇醚 /074
66新型燃料——水煤漿 /075
67煤的液化 /076
68沈括與石油 /077
69全球最早的油井在中國(guó) /077
70全球開發(fā)最早的氣田在中國(guó) /078
71全球最早的鉆探技術(shù)在中國(guó) /079
72高精尖的石油鉆探新技術(shù) /081
73油氣的形成可追溯到生命形成之前 /082
74新中國(guó)找油四大突破 /083
75生物礁與石油天然氣 /085
76突破禁區(qū)尋找煤成油大油田 /086
77近海湖相生物礁的發(fā)現(xiàn)及找油意義 /087
78滇黔桂地區(qū)二疊紀(jì)的生物礁與油氣的關(guān)系 /088
79原油孢粉化石與古潛山油田 /090
80隕石沖擊構(gòu)造可望找到油氣田 /092
81會(huì)搬家的礦藏 /093
82有機(jī)成因正確與否化石油苗自有評(píng)說 /094
83藻類生物與石油天然氣有不解之緣 /095
84顆石藻的生油意義 /096
85樹上也能長(zhǎng)出石油來? /097
86豐富多彩的能源樹 /098
87利用CO2和海藻生產(chǎn)石油的實(shí)驗(yàn)獲得成功 /099
88奇特的瀝青湖 /100
89揭開江底爆炸之謎 /101
90靠石油支撐的國(guó)家——科威特 /102
91可提供能源的細(xì)菌 /104
92未來的能源——水中的氫 /105
93莫讓地下熱水付東流 /106
94云南騰沖的火山與地?zé)豳Y源 /107
95向海洋索寶 /109
96我國(guó)可燃冰開采研究取得新進(jìn)展 /112
97天然的可再生資源——綠色石油 /112
第四輯自然奇觀
98五岳排列與地質(zhì)時(shí)代 /116
99泰山絕頂水從何來 /116
100華山四謎你可知道 /117
101揭開峨眉山九老洞之謎 /118
102雁山“四寶” /120
103南國(guó)的天然長(zhǎng)城 /121
104四面山上美人圖 /121
105神堂灣的謎 /122
106神奇的天然回音壁 /123
107魔鬼谷之謎 /124
108潑水現(xiàn)竹奇觀 /126
109“殺人河”的“殺人手段” /126
110世界上最高的大湖 /127
111科學(xué)家破譯殺人湖之謎 /128
112犀牛湖“神水”不神消漲有道 /128
113“三國(guó)”毒泉今何在 /130
114泉水顯龍奇觀 /131
115揭開喊泉之謎 /131
116神奇的五眼泉 /133
117兩泉近咫尺冷熱何不同 /133
118瀑布顯字用耳聽花 /134
119大陸的動(dòng)植物都是由海洋中登陸的 /135
120形形色色生物鐘 /137
121植物也有血型 /138
122植物也有“化學(xué)武器” /139
123你見過吃動(dòng)物的植物嗎? /140
124能催眠的山花 /141
125為夾竹桃正名 /142
126動(dòng)物也有“化學(xué)武器” /142
127雞與毒氣 /144
128蠶蛹的藥用及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值 /144
129隕石雨之最及相關(guān)知識(shí) /145
130地層深處的“白肉”與“血水” /146
131漫話水晶 /147
第五輯環(huán)境保護(hù)
132來自天上的警告 /150
133來自地上和地下的警告 /150
134來自人間的警告 /151
135是誰發(fā)現(xiàn)了臭氧層空洞 /151
136綠色化學(xué):國(guó)際化學(xué)科學(xué)研究的前沿 /152
137與環(huán)境友好相處的生物農(nóng)藥 /154
138新興的醫(yī)學(xué)環(huán)境地球化學(xué) /155
139前人埋下禍根后人吃盡苦頭 /158
140漫話南北極 /159
141水的呼喚 /161
142海河流域地裂縫的成因 /163
143二十多年前的“絕密”檔案 /165
144草海衰與興 /166
145亂采濫挖的報(bào)復(fù) /167
146環(huán)境污染與新“女兒村” /168
147拿破侖之死有新說——死于裱墻紙 /169
148環(huán)境與長(zhǎng)壽 /170
耐高溫的金屬——鎢
當(dāng)電燈點(diǎn)亮?xí)r,燈絲的溫度高達(dá)3000℃以上,在這樣高的溫度下,別的金屬都頂不住,只有“鎢”堪當(dāng)重任。因?yàn)殒u的熔點(diǎn)高達(dá)3410℃,故人們稱鎢是耐高溫、難熔的金屬。電燈泡里頭的燈絲就是鎢做的。
鎢(W),是瑞典化學(xué)家杜勒在1781年用酸分解鎢酸時(shí)發(fā)現(xiàn)的,過了67年人們才制得純凈的金屬鎢。
鎢是銀白色熔點(diǎn)高的金屬,熔點(diǎn)3410±20℃,沸點(diǎn)5927℃。鎢很重,1立方米的鎢重達(dá)19.1 噸,1千克的鎢錠可抽成長(zhǎng)達(dá)400公里的細(xì)絲,現(xiàn)在的白熾燈、真空管、碘鎢燈,都是用鎢作燈絲。
我國(guó)古代,常有所謂“削鐵如泥”、“吹毛斷發(fā)”的寶刀、寶劍。據(jù)現(xiàn)代用化學(xué)方法分析,原來,在這些“寶刀、寶劍”中都含有鎢。
鎢是耐高溫的金屬,鎢鋼也繼承了鎢的這一優(yōu)良特性。用普通碳素鋼做的車刀,加熱到250℃以上便變軟了,用鎢鋼做的車刀,溫度高達(dá)1000℃,仍然堅(jiān)硬如故,而且使金屬切削速度提高了200倍,從原來的每分鐘10米,增加到每分鐘2000米以上,F(xiàn)在,炮筒、槍筒也常用鎢鋼做,因?yàn)樵谶B續(xù)發(fā)射時(shí),會(huì)被炮彈、槍彈磨擦得滾燙。而使用鎢鋼做成的炮筒、槍筒由于耐高溫之故,不會(huì)發(fā)燙。
用碳化鎢和鈷粉制成硬質(zhì)合金,比鎢鋼還要堅(jiān)硬,以至可與金剛石比美。用這種碳化鎢硬質(zhì)合金制成的刀具,在加工同樣的機(jī)械零件時(shí),切削速度比鎢鋼刀具還快15倍。用這種碳化鎢硬質(zhì)合金制成的模具,可以沖300萬次,而普通的合金鋼模具只能沖5萬次。更可貴的是,由于它不易被磨損,所以沖出來的產(chǎn)品,十分。碳化鎢硬質(zhì)合金廣泛地用于各工業(yè)部門,如制造手表中的零件、化工廠用的高壓噴嘴以及制造無縫鋼管的頂芯、鉆探機(jī)的鉆頭等。
鎢有許多化合物,其中碘化鎢、溴化鎢可用于制造新光源;鎢酸鈉可用來制作防火布;鎢酸鉛可作白色顏料,氧化鎢則是黃色的顏料。
鎢的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,即使在加熱的情況下,也不會(huì)與鹽酸、硫酸起作用,甚至不會(huì)溶解在王水里。只有腐蝕性極強(qiáng)的氫氟酸和硝酸的溫合物,才能使鎢溶解。
鎢的用途還在不斷擴(kuò)大,特別是尖端工業(yè)中,例如:宇航工業(yè)用作火箭噴嘴、噴管、離子火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的熱離解器,核子工程用鎢作盛液金屬的容器等。
目前已發(fā)現(xiàn)的鎢礦物和含鎢礦物有20余種,其中具有工業(yè)價(jià)值的礦物有黑鎢礦、白鎢礦。我國(guó)鎢的儲(chǔ)藏量居世界之冠,其中以江西的大庚山脈儲(chǔ)藏量多,此外,廣東、廣西、湖南、福建等省區(qū)也都盛產(chǎn)鎢。
有記憶的金屬——鈦鎳合金
人和動(dòng)物都是有記憶的,只是有高下之分而已。你知道有的金屬也有記憶嗎?金屬也有記憶真是前所未聞。天地之大無奇不有,還真有記憶金屬呢?
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,有關(guān)專家發(fā)現(xiàn)一些金屬或合金有記憶的本領(lǐng),而且記憶力很強(qiáng),上萬次的重復(fù)都準(zhǔn)確無誤。比較適宜記憶的金屬,當(dāng)數(shù)鈦鎳合金。
鈦(Ti)是銀白色金屬,沸點(diǎn)3260℃,熔點(diǎn)1675℃,密度4.51克/厘米3。由于鈦和鈦的合金具有重量輕、強(qiáng)度高、抗蝕性好,耐高溫,耐低溫等特征,因而在宇航、航空、艦船、化工、電力、海水淡化、輕工、食品等部門有著廣泛的用途。鈦在醫(yī)學(xué)上主要利用來做矯正外形手術(shù)的材料。目前鈦礦原料90%用來制造鈦白。主要含鈦礦物金紅石還是優(yōu)質(zhì)電焊條涂層不可缺少的原料。
鎳(Ni)是銀白色金屬,沸點(diǎn)3075℃,熔點(diǎn)1453℃,密度8.9克/厘米3。鎳具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和延展性,難熔,在空氣中不易氧化等特性。鎳是一種十分重要的有色金屬原料。其主要用途是制造不銹鋼、高鎳合金鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼,被用于飛機(jī)、雷達(dá)、導(dǎo)彈、坦克。鎳鈷合金是一種永磁材料,廣泛用于電子遙控、原子能工業(yè)和聲工藝等領(lǐng)域。
鎳鈦合金是目前已知的比較良好的記憶合金,廣泛應(yīng)用于冰箱的調(diào)溫,復(fù)雜管路的加工,以及人造衛(wèi)星的自展天線等。
冰箱自動(dòng)控制溫度,就是裝有鎳鈦合金部件,它會(huì)記住人們給它規(guī)定的溫度范圍;當(dāng)冰箱里的溫度升高時(shí)它就伸長(zhǎng),接通電源,啟動(dòng)馬達(dá)制冷,當(dāng)冰箱制冷到規(guī)定低溫時(shí),它就會(huì)自動(dòng)縮短,立即斷開電源,停止制冷。
在機(jī)械加工工作中,人們利用鎳鈦合金有記憶形態(tài)并有轉(zhuǎn)變溫度的特性,在轉(zhuǎn)變溫度之下,合金很軟,屈服強(qiáng)度很低,在轉(zhuǎn)變溫度之上,強(qiáng)度大且堅(jiān)硬;于是首先把鎳鈦合金部件,在轉(zhuǎn)變溫度之下,進(jìn)行冷加工,需要記憶什么形態(tài),就制成什么形狀,只要把需要件加熱到轉(zhuǎn)變溫度之上,合金部件記憶的形狀就固定了。
同樣,在潛艇、飛船等要求精度高、管道復(fù)雜的零部件加工中,人們就利用鎳鈦合金有記憶形狀和轉(zhuǎn)變溫度的特性,先根據(jù)形態(tài)需要進(jìn)行冷加工,然后合金部件記憶的形狀,進(jìn)行熱處理,恢復(fù)到需要形狀,同時(shí)合金部件在轉(zhuǎn)變溫度之上,部件收縮,需要連接的部件牢固可靠。
鎳鈦合金還用在人造衛(wèi)星的自展天線上,當(dāng)人造衛(wèi)星發(fā)射遠(yuǎn)離地球進(jìn)入軌道后,由于太陽(yáng)照射增多、溫度升高,衛(wèi)星天線便會(huì)自動(dòng)伸展出來。
應(yīng)用記憶的金屬,僅是個(gè)良好的開端,還有廣闊的領(lǐng)域等待人們?nèi)ラ_拓,方興未艾,前景十分美妙。
煤與琥珀是“近親”
煤其貌不揚(yáng),琥珀則珠光寶氣,乍一看它們是風(fēng)馬牛不相及,但是,如果細(xì)查家史,它們還是“近親”呢!
煤是古代的植物被埋藏在地層里,經(jīng)千百萬年的物理、化學(xué)、生物等一系列地質(zhì)作用轉(zhuǎn)化而成。而植物的分泌物——樹脂在同樣地質(zhì)作用下則變成了琥珀。煤和琥珀都是植物生成的,而且是同時(shí)生成的。
根據(jù)植物轉(zhuǎn)化成煤的實(shí)驗(yàn),大約要20米厚的植物遺體,才能生成1米厚的煤,而琥珀的形成就更難。從地史時(shí)期植物的繁育情況和世界上已發(fā)現(xiàn)的煤層分布看,煤的大年齡是3.5億“歲”(石炭紀(jì)),小的也有200萬“歲”(第三紀(jì))了。
人們從褐煤中可直接觀察到樹枝樹干轉(zhuǎn)化成煤的情景,甚而在褐煤中就可直接鑒別出植物的屬種。筆者在春城昆明也看到了這種木材狀的褐煤,這些樹木的年輪清晰可辯。而樹木分泌的樹脂,在現(xiàn)代的樹木下也能觀察到琥珀?duì)畹膶?shí)物。筆者在貴州雷公山原始森林中就曾親見松樹分泌的樹脂球,它們從樹干上分泌成一顆顆珍珠狀的樹脂球,有的仍掛在樹干上,有的墜落在樹根部,呈金黃色、透明至半透明的琥珀?duì)。有時(shí),昆蟲來到樹上,被分泌出來的樹脂粘住而被包裹在其中。這些樹脂球如果深埋地下,在一定的地質(zhì)作用下,就會(huì)轉(zhuǎn)化成珍貴的昆蟲琥珀。
煤和琥珀是共生的,因此,在開采煤時(shí),別忘了煤中拾寶。
由于分泌樹脂的樹種不同,所以琥珀的顏色、質(zhì)地各異,以血紅色、金黃色為主,此外尚有深淺色調(diào)不同的褐色和黃色,偶爾藍(lán)色和白色。包裹有各種昆蟲的琥珀尤為珍貴,常見的有蜜蜂、蒼蠅、蚊蟲、螞蟻等。那些保存完好、栩栩如生的昆蟲琥珀,不僅是珍貴的工藝品和裝飾品,也是我們研究昆蟲的進(jìn)化演變以及判斷古氣候變遷,進(jìn)行地層劃分對(duì)比和尋找煤炭資源的珍寶。
琥珀除作為工藝品、裝飾品和研究資料外,還可提取琥珀酸、制漆、配制中藥材、制作芬芳的香料和電氣儀表的絕緣體等。