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第11章 化学元素(10)

现在这个奇特的钒成了工业上最重要的金属之一。可是它在真正给人们掌握之前已经存在了多少年啊!要知道,开始每千克钒值5万金卢布,而现在只值10卢布。1907年总共才提炼出3吨,因为谁也不会用它,可是如今世界上有多少国家在拼命抢夺钒矿!钒的性质多么奇异,各国多么需要它啊!1910年开采出的钒就已经有150吨,那时候南美洲又发现了钒矿,1926年开采的钒高达2000吨,如今每年的开采量在5000吨以上。

钒是制造汽车、铁甲、能打穿40厘米厚的优质钢板的穿甲炮弹等极重要的金属;钒是制造飞机部件的金属,某些精巧的化学工业、硫酸、多种鲜艳的染料,都要用到这种金属。

钒的主要的优点是什么呢?它掺在钢里,能增加钢的弹性,减少钢的脆性,使钢受到碰击和振动不至于断裂。汽车和发动机不正需要这样性质的轴吗?因为轴总是在不断地振动。

而钒的盐类也有很多的优点,在颜色方面有绿的、红的、黑的、黄的,有像青铜似的金黄色的,有像墨水似的黑色的。能够用它的盐类制造色彩鲜艳的整套颜料,这种颜料可以用来给瓷器上色,可以用在照相纸上,也能够用来制造特别的墨水。钒盐也能用来治病……我们不想把这种金属的出色的用途全部罗列出来,可是有一点应该提一提。钒是制造硫酸的助手,而硫酸是全部化学工业的中枢。制造硫酸的时候,钒非常“狡猾”:它只促进化学反应,正像化学家所说的起催化作用,它本身还是那个模样,不参加反应。可是,有些物质会使钒中毒,干扰它的催化作用,但是这也有补救的办法。另外,金属钒以及钒的一些盐类,在制造某些极复杂的有机化合物的时候非有它们存在不可,它们在这里起的作用很诡秘。

钒既然是那样奇妙的金属,为什么我们关于它的情况知道得那样少呢?为什么我们当中有许多人竟从来没有听说过它呢?它在全世界上每年的总共开采量的确是少得很,大约是5000吨。要知道,这个数目是铁的年产量的1/20000,只是金的年产量的5倍。

显然,要发现它的矿床和开采它不是那么容易,要解答这个问题,我们就得请教地质学家和地球化学家。下面就是他们讲的这个奇异的金属在地壳里的动态。

地球上的钒不算稀少。据苏联的地球化学家估算,在能够开采得到的那部分地壳里平均含钒0.02%,这个数目决不算少,而铅在地壳里的含量不过是它的1/15,而银还只有这个数目的1/2000。因此实际上,地壳里所有的钒等于锌和镍,但锌和镍的开采量每年有几十万吨吗?

不但在地球上,在我们能够开采得到的地壳里有钒,在铁集中的地方,也许也含有相当大量的钒。这一点是落到地球表面的陨石告诉我们的。钒在含铁的陨石里的含量,差不多是在地壳里的2~3倍。天文学家在太阳光谱里也看到有鲜明光辉的钒原子的光谱线,可地球化学家却正为了这件事情伤透脑筋。到处都有许多钒,宇宙里没有一处不分布着这种金属,可是钒聚集在一起的地方却很少,可以把钒轻而易举地开出来用到工业上去的地方就更少。实际上,几乎所有铁矿里都有钒,凡是含钒达到百分之零点几的地方,就可着手开采它。如果能从几千吨铁里提取到这个贵重的金属,已经很不错了。

如果化学家发现某种矿石含1%的钒,报纸就要登出来说,找到了储藏量丰富的钒矿。很清楚,有一种道不明的内在的化学力量在不断地分散着钒的原子。科学的任务就是要弄清楚究竟是哪种力量能把这种分散的钒原子聚集在一起,怎样才能打消它们旅行、分散和迁移的性质。这样的力量在自然界里确实是存在的,因此现在我们研究钒的矿床,就该读一读下面几段文字,讲到能够把钒原子聚集在一起的一些作用。

首先,钒是沙漠的金属。它很怕水,水很容易溶解它,把它的原子沿着地面冲散开;它还怕中纬度和北纬度地带的酸性土壤。只有南纬度地带才适合它存在,那里的空气里有许多氧气,并且有硫化物的矿脉在崩坏着。在南非的炽热的沙底下,在它的故乡——太阳脚下的墨西哥,在龙舌兰和仙人掌丛里,它形成黄褐色像铁帽子似的东西,形成褐色的小丘,像士兵的钢盔盖在硫矿的露头上。

我们发现古代科罗拉多沙漠里也有钒的化合物,在乌拉尔地区二叠纪的沙漠里也发现过它,这个沙漠的东部圈在高耸的乌拉里达山脉里。只要是太阳晒得灼热的地方,都能生成钒的盐类,就能把分散的钒原子聚集起来形成有工业意义的矿床。尽管如此,钒的储藏量还是非常少,它的原子想方设法想从人的手里溜出去,然而有一个更大的力量,能够抓住钒而不让它失散,那就是活物质的细胞,那就是有机体,此种有机体的血球不是由铁构成,而是由钒和铜构成的。

有些海生动物的身体里有钒聚集,特别是海胆类、海鞘类和海参类,它们成群地浮在海湾里和海岸边,占据几千平方米的面积。很难说,它们是从海水里搜集来的钒原子,因为海水本身从来没有发现过钒。显然,这些动物有某种特殊的化学性质,能够从食物的碎屑、淤泥和海藻的残骸等等里面提出钒来。没有一种化学试剂的作用可以像生物体那样灵敏和复杂,生物能够把几百万分之一克的钒逐渐地积累在躯体里,等它们死了以后就留下来丰富遗产,使得人们可以从那里得到金属钒来供工业上应用。

金属之王——金

我们翻开人类在曲折的发展道路上使用黄金的历史,就会找出许多值得注意的、有教育意义的问题。从人类文明的摇篮时期开始一直到帝国主义战争为止,许多次战争,占领整个大陆,各民族之间的无休止的争斗,犯罪和流血,——这一切都和金有连带关系。

在斯堪的纳维亚古事记的传说里,金子起着重大的作用。雾童族的斗争就是为让世界从金子的魔力和统治里解放出来的斗争。用莱茵河的沉金打的戒指,象征着万恶的开端。西格弗里德为了让世界摆脱金子的统治,为了打倒天国诸神,不惜牺牲了自己的生命。

古希腊的叙事诗里有一个传说,讲述亚哥船上的勇士到科尔希达去找金羊毛的故事。他们来到黑海附近(现在的格鲁吉亚)采集羊毛,这里的羊皮上盖着一层金沙,他们从龙的手里把羊皮夺过来。

在古希腊的神话和古埃及的文献里,可以找到地中海上为争夺黄金而挑起战争的记载。所罗门王建造著名的耶路撒冷寺院的时候,为了获得大量黄金,曾经好几次入侵俄斐古国。历史学家为了考证这个国家究竟在哪里,费了不少力气也没有考证出来,忽而说它在尼罗河源头,忽而又说是在埃塞俄比亚。有些学者指出,“俄斐”这个字就是“财富”和“黄金”的意思。

金在古代人的思想里占着很重要的地位。炼金术士用太阳的记号来代表金。那时候在南斯拉夫文、德文、芬兰文里,金这个字的字根都有г、3、O、л4个字母,在印度文和伊朗文里,这个字的字根有A、Y、P3个字母,因此拉丁文的金字是“Aurum”,这即为现在金的化学符号Au的来源。

语言学专家做了大量研究,为的是弄清楚金的名称和确定其字根。他们研究的目的是想找出根源,弄清楚古代世界上什么地方有金。有意思的是,埃及象形文字里“金”这个字就像一块头巾、一个口袋或是一个木槽,这很容易使人想到淘沙取金的方法。

金有不同的色泽和品质。埃及的金的来源是沙,古埃及有许多记载都详细地记载沙金的位置。埃及西北部有不少地区产金,在红海沿岸,在尼罗河流域古代花岗岩风化下来的砂里,尤其是在柯塞尔地区也有金。古代文献里标着许多产金的地点。阿拉伯沙漠和努比亚沙漠都有古代淘金的矿坑。公元前二三千年的时候就已经有许多金矿了。

在比较后期的记载里,许多历史学家对于金矿都有很好的描述。有些文献还说到金和闪亮的白色岩石在一起,那显然是石英矿脉了,有些古代的著作家不清楚石英矿脉,误以为它是大理石一类的东西。那时候已经知道金子的价值和开采方法等等。

15世纪发现了美洲,这在金的历史上是光辉的一页。西班牙人从美洲运来大量黄金,都是用暴力掠夺来的,于是金潮泛滥了欧洲。

18世纪初期(1719年起),巴西的沙地发现丰富的沙金。到处都开始了“黄金热潮”,很多国家也勘探起金矿来。18世纪中叶,俄国叶卡德琳堡(现在的斯维尔德洛夫斯克)附近的石英矿里首次发现了金的晶体。100年以后,1848年,美国有一个重大发现:在遥远的西部——落基山脉再往西,几乎到了太平洋沿岸,有一个约翰苏特在当时还未开发的加利福尼亚发现了金矿,然而后来苏特竟由于贫困死去了。

探金家都奔往加利福尼亚去,成群结队地坐着牛车到西方去寻求新的命运。不到50年以后,阿拉斯加半岛的克朗戴克也找到了金矿,这块地方是帝俄政府用便宜得出奇的价格卖给美国的。我们从杰克·伦敦的小说里知道,人们在克朗戴克地区为了寻找黄金费了好大力气。现在还保存着一些“黑蛇”的照片,人们翻过雪山的山顶和北极的荒芜的山地开拓出道路,在那些道路上是车水马龙的人流,他们肩上担着或用小雪橇拉着各自的工具,满怀着从山上驮回黄金来的希望。

1887年在南非的德兰士瓦首次发现了沙金。虽然这个富源是布尔人发现的,但是它并没有给他们带来好运。经过了长年的流血战争以后,英国人最终占领了这块地方,并且几乎杀光了爱好和平的布尔人。现在德兰士瓦的产金量占全世界产金量的一半还多。另外澳大利亚也产金。

上世纪20年代初期,在著名的阿尔丹河一带又发现了更大的富源。

人类寻找黄金的历史就是这样逐步展开的。现在已经开采出来的黄金在50000吨以上,几乎有一半存在银行里,银行存储的金子价值超过1010金卢布。技术上的革命使金的产量逐年增大,不但含金量多的富矿可以开采,连含金量不多的贫矿也能够开采了。

探金的方法开始是用简陋的手工业方式,用勺子和盆冲洗,后来改用“美国槽”冲洗,勘明加利福尼亚金矿以后,这种“美国槽”就在全世界流行了。

后来改用水力法淘金,即用强力的水柱冲洗,然后让细小的金属溶解在氰化物的溶液里;最后又研究出从很硬的岩石里取金的方法,在大的选矿厂里就运用这种最完善的方法从岩石里取得金子。

人们千方百计地贮存黄金,把它锁起来,存在国家银行的牢固的保险库里,而运输黄金的船都是用军舰护航。现在用黄金做成货币来流通早已取消了,因为它太容易磨损了。

人类在过去几千年来采得的金,还未到地壳里含金量的1/106。可是人们为什么把金当做偶像来崇拜,把它看成主要的财富呢?勿庸置疑,金有许多优良的特性。金是“贵金属”,就是说它的表面不起变化,能够保持光泽,不溶解在一般的化学药剂里。只有游离态的卤素,例如氯气,或是由3份盐酸和1份硝酸混合而成的王水,还有一些有毒而不常见的氰酸盐,才能溶解金。

金的密度很大。它和铂族金属都是地壳上最重的元素,它的密度大到19.3克/厘米3。要它熔化还不算难,只要热到比1000摄氏度再高一点的温度就行了,可是它很不容易气化。要使金沸腾,得加热到2600摄氏度。金质地柔软,容易煅打,它的硬度不比最软的矿物的硬度高,用指甲能在纯金上划出印痕来。

化学家可以非常精确地测出金来。在109个别种金属的原子里只要有1个金原子,化学家都可以在实验室里找到它(也就是测定到1×10-10克)。这样少量的物质在现代的技术条件下是不能用任何天平称量得出来的。

金在地壳里的含量不算少,可是它是分散着的,目前据化学家估算,地壳里金的平均含量大约是地壳的5/1010。要知道,银不是比金便宜得多吗?可是地壳里银的含量只比金多1倍!金在自然界里到处都有,这件事情很值得注意。太阳周围炽热的蒸气里有金,陨石里也有金(只是比地球上的少),海水里也有金。据最近的精确测试,海水里含金5/109,也就是每1立方公里的海水含金5吨。

金藏在花岗岩里,汇集在熔化的花岗岩岩浆的最后一部分里,钻进灼热的石英矿脉里,在那里跟硫化物,特别是和铁、砷、锌、铅、银的硫化物,在比较低的温度——大概是150~200摄氏度下一起结晶出来。这样就生成大堆的金。等到花岗岩和石英矿脉一崩裂,金就变成沙金,因为它很坚硬,密度又大,所以它聚集在沙的下层。在地层里循环的水溶液对于金差不多不起什么化学作用的。

地质学家和地球化学家花了许多时间和精力才弄清楚金在地球表面上的命运。精确的研究告诉我们,它在地球上是飘忽不定的。

金不但由于机械作用被磨成极其微小的颗粒,然后被河流大量冲走,金还能部分地溶解在水里,尤其是南方河流里含氯很多的水里,以后金重新结晶,或是跑进植物机体里,要不落到土壤里去。依据实验知道,树根会把金吸收到木质纤维里。几年以前科学家证实,玉蜀黍粒里含有相当大量的金。有几种煤的灰里含金更多,1吨煤灰里含的金能达到1克。

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