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      低調(diào)的金屬鉬

      2015-08-13 04:14
      少年科學 2015年8期
      關鍵詞:虎王豆科植物輝鉬礦

      金屬大家族的各個成員雖性格迥異,卻都身懷絕技,各顯神通:有些很“張揚”,走到哪里都會被人爭搶,比如金、銀;有些很常見,對人類貢獻極大,應用廣泛,數(shù)量龐大,比如鐵、鋁;有些則十分“低調(diào)”,很多人甚至都沒見過它們,但生活中又必不可少,金屬鉬就是其中的一個。

      坦克,號稱“陸戰(zhàn)之王”,自其發(fā)明以來,已成為陸上作戰(zhàn)的主要武器,在兩次世界大戰(zhàn)中都發(fā)揮了重要作用。第一次世界大戰(zhàn)期間,英國就開始使用坦克了。為了在攻擊敵人的同時保護好自身,一些坦克身上安裝了75毫米厚的錳鋼板,但這種笨重的坦克在戰(zhàn)爭中表現(xiàn)得并不怎么樣。后來,英國人通過試驗,將錳鋼板換成鉬鋼板,厚度減小到25毫米—不僅大大減輕了重量,使得坦克更加機動靈活,而且也增加了抗擊打能力。

      在第二次世界大戰(zhàn)期間,坦克更是大展神威。那時,最著名的坦克莫過于德國的虎王坦克(又名“虎Ⅱ坦克”)。這種坦克重達70噸,其裝甲厚100~180毫米,據(jù)說當相距2.5千米時,敵人的坦克仍然可以被它正面擊穿,可謂所向披靡,無可抵擋。蘇聯(lián)人對俘獲的兩輛虎王坦克測試后認為,虎王坦克并不像傳說中的那樣堅不可摧,雖然它裝甲很厚,但是防護效果并未有較大提升,主要原因在于它的裝甲中沒有鉬,降低了裝甲的強度和延展性。之所以出現(xiàn)這種情況,是由于德軍占領的挪威克納本鉬礦在1943年被盟軍轟炸,從而導致德軍失去了金屬鉬的來源。

      而此前,德軍的“虎Ⅰ坦克”都采用了鉬鋼。鉬熔點很高,達2623℃,僅次于天然元素碳、鎢、錸、鋨、鉭,排名第六。將其加入鋼鐵中制成合金,不僅可以改善鋼的耐腐蝕性,而且具有良好的導熱性能和較小的膨脹系數(shù),在高溫條件下仍然具有較高的強度。比如,德國的重型火炮中也用到了鉬鋼,可抵御長時間的連續(xù)發(fā)射炮彈產(chǎn)生的熱量,以免熔化炮塔。

      鉬,這種銀白色的金屬,因其獨特的性質(zhì),80%以上都用于制造合金,在航空、航天、機械、汽車等多個領域用途廣泛,特別是在軍事上具有重要意義。因此,有人稱其為“戰(zhàn)爭金屬”。

      據(jù)說有一年,新西蘭的一個牧場遭遇了干旱,大量牧草枯萎而死,但有一條礦工經(jīng)常踩踏的小路邊上生長著茂密的綠草。這是為什么呢?原來這里的礦場是鉬礦,礦工們每天工作,身上難免會沾上礦渣,當他們走路時不經(jīng)意間將礦渣撒落在小路上,就如同上天賜予的“大補丸”,給路邊的小草提供了豐富的養(yǎng)料。

      鉬是許多生物體內(nèi)不可缺少的重要元素。例如,中國種植的大豆畝產(chǎn)量提高得比較慢,與中國很多土壤缺乏鉬具有一定的關系,通過施加含鉬肥料,可以在一定程度上促進豆科植物增產(chǎn)增收。

      農(nóng)民都知道,在種植大豆、花生等豆科植物時不需要施加氮肥,這是為什么呢?因為絕大多數(shù)豆科植物的根系上都生有根瘤菌,它們可以將大氣中的氮氣轉(zhuǎn)化為含氮化合物,供植物吸收利用,從而促進植物的生長。而我們的空氣中78%都是氮氣,天然氮肥的原料可謂極其豐富。根瘤菌合成氮肥的過程很復雜,且需要一種催化劑,名為固氮酶。金屬鉬正是固氮酶的重要成分。如果缺少了鉬,就會影響這個化學過程,從而影響植物的生長。

      不僅植物需要鉬,我們?nèi)梭w內(nèi)也需要,只不過需量極少,成人體內(nèi)大約只有9毫克,主要存在于一種酶中,用于合成尿酸。我們不用擔心體內(nèi)會缺少鉬,通過正常飲食就能滿足鉬的攝取了。

      地球上的鉬含量較少,較為分散,屬于稀有金屬。鉬也不是以單質(zhì)的形式存在,而主要是與硫結合成化合物,形成輝鉬礦,或者與鉛組合生成鉬鉛礦。

      一向“低調(diào)”的鉬像是一位沉默寡言的人,總是遭到別人的誤解。最初,人們發(fā)現(xiàn)輝鉬礦的時候,看到它為鉛灰色,具有金屬光澤,礦物集合體類似于鱗片,而且薄片較柔軟,具有撓性*,摸起來還有種油膩的感覺。這和石墨的性質(zhì)有些相似,所以誤以為是石墨。后來,人們在尋找鉛礦的時候,發(fā)現(xiàn)這種礦物外觀類似于方鉛礦,于是又一次誤會了。古希臘語中的輝鉬礦就是鉛的意思。

      一直到1754年,才有科學家研究發(fā)現(xiàn),輝鉬礦中并沒有鉛。1778年,一位瑞典化學家卡爾·威爾海姆·舍勒證實了這種礦物既不是方鉛礦,也不是石墨,而是一種新的礦物,含有新的元素。他為其命名為鉬。直到1781年科學家才將其從礦石的化合物中分離出來。

      此后的一百多年里,全世界金屬鉬的總產(chǎn)量只不過幾噸而已。由于第一次世界大戰(zhàn)對武器裝備的需求,鉬的產(chǎn)量飆升至100噸左右,而到了二戰(zhàn)時期,又增長至1萬噸?,F(xiàn)在,全世界鉬的年產(chǎn)量已經(jīng)超過13萬噸,美國、智利、中國、加拿大、俄羅斯是最主要的產(chǎn)地。中國在遼寧、陜西和河南擁有三大鉬業(yè)基地,年產(chǎn)量位居世界前列。2014年,中國新疆某地新發(fā)現(xiàn)一處特大型鉬礦,儲量為57.3萬噸,經(jīng)濟價值超過600 億元,可謂是前景一片光明。

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