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我们终于要谈到第一种金属元素:锂,它的主要特点就是“轻”,密度只有0.534克每立方厘米,比煤油还轻,更不用提水了,它是最轻的金属。
【锂轻到在煤油里也能浮起来,如果不是它的化学性质过于强烈,简直是飞行器理想的材料。】
虽然如此,第三号锂却是宇宙大爆炸产生的最重的元素了。但它在宇宙中的丰度却比氢和氦少的太多,不成比例,这被称为“宇宙学锂差异”。更让天文学家感到奇怪的是,老恒星里的锂很少,反而是一些年轻的恒星里的锂更多。
天体物理学家仔细研究后发现,恒星这座元素的大熔炉无时不刻都在发生核聚变反应,将较轻的元素聚变为较重的元素。氢和氦确实能聚变成锂,但锂会继续和质子(氢原子)结合生成两个氦原子,这种核反应只需要240万度就可以发生,而这是很多恒星都可以轻易达到的温度。因此,锂实际上是氢聚变成氦的催化剂。
【由于锂的这种核反应性能,太阳上锂的丰度甚至比地壳里还要少。】
地壳里的锂比太阳要多一点,但跟其他元素相比还是太少了,只有0.2ppm左右。所以,人类发现它也很晚。
1800年左右,瑞典发现了一种矿石,人们叫它“Petalite”,现在翻译为透锂长石。1817年,贝采尼乌斯的徒弟埃维森仔细研究了这种矿石,发现其中含有一种与戴维发现的钠、钾类似的新元素,只是这种新元素形成的碱和碳酸盐的溶解性较差。贝采尼乌斯认可了徒弟的发现,由于这种新元素是从矿石中提取出来的,类似于钠、钾分别用苏打和草木灰中而命名,老贝用希腊文中的石头“lithos”给新元素命名“lithium”,译成中文就是锂。
【锂的发现者,瑞典人埃维森。】
19世纪的科学技术筚路蓝缕,锂元素默默无闻。进入20世纪后半叶,锂竟然变成一种很有用的元素,有些奇妙的应用简直让你难以想象。
一、让我们的生活更加轻便:锂电池
自伏特发明最早的电池——伏特柱开始,电池就逐渐成为科学实验、生活起居不可缺少的一部分。到了20世纪70-80年代,最受重用的是铅蓄电池和碳锌电池。铅蓄电池当时主要在机车里面用,而碳锌电池主要在我们日常生活的家庭电器中使用。在20世纪初的时候,就开始有人提出锂电池的概念了,在相同条件下,锂作为负极的电极电势更小为—3.04伏特。这意味着正极材料相同,一单位的锂电池能产生的电压更高。此外,锂的密度小,转运相同电子,金属锂的质量比其他的金属小,根据能斯特方程可以推算,锂电池的能量密度非常高。
【轻便动力强的锂电池。】
上世纪80年代以后,锂的开采成本大幅度降低,锂电池开始商业化。1992年,索尼公司研发出了可以充电的锂离子电池,这使得电子产品轻便化成为现实,在接下来的十几年里简直是改变了世界。
【当我们在咖啡厅惬意的一边喝下午茶,一边用薄若蝉翼的笔记本电脑回邮件的时候,必须要感谢锂。】
【苹果的Iphone 6s,一部手机集成如此多的功能,在20年前几乎不可想象。锂离子电池让这一切成为可能。】
【借此给家乡产业做做广告吧,锂离子电池在汽车电动化的进程中也将扮演重要的作用。】
过氧化锂:潜水兵的生命线
由于锂特别轻,所以过氧化锂可以在潜水艇里用于氧气的发生器。同样的原理,过氧化锂也可以用于太空飞船里。
【潜水艇里都会携带轻便的过氧化锂。】
两弹元勋使用的热核材料:氘化锂
【你能想象到吗?中国的第一颗氢弹采用的是氘化锂。】
未来的减肥元素:锂
科学家发现狼吃了含锂的化合物以后,会食欲不振,而且这种现象还有遗传性。这让减肥产业得到了一个方向,当然,目前还只处于研究阶段,不可能把大美女当成小母狼来做实验的。
【有可能,未来众多美女们不再需要用这些名言警句来鞭策自己了,一粒含锂减肥药就能帮助您和您的后代们永不变胖。】
小测试:
1,下面哪个不是锂的应用:
A) 电动汽车
B) 笔记本电脑
C) 手机
D) 治疗厌食症
2,中国第一颗氢弹采取的原料是:
A) 氢
B) 铀
C) 氘化锂
D) 氦