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“锌”花怒放


 

在初中化学中,我们就听到过这样一个小知识“铅笔不含铅”,不含铅却叫做铅笔,是由于铅笔芯的主要成分石墨在形态上十分接近铅,所以被误认为是铅,此外还有石墨被发现及使用之前,人们用铅条写字的原因。其实还有一种不是铅的物质,在古代被冠以铅之名,它就是锌。

锌是一种常见金属元素,常见的含锌矿物有闪锌矿、菱锌矿、红锌矿等,在我国,锌矿还通常与铅矿共生,因此这类矿床也称为铅锌矿床,产地遍布全国。


在古代,锌主要用于制造铜合金,但人类对它的使用,以及获得其金属都比铁、铜、铅要晚很多,如我国在西汉以前,铜合金主要是青铜,青铜以纯铜、锡、铅为主量元素,按一定的配比制作,锌在其中时有时无,含量时高时低,说明它并不是被有意加入的,而是作为共生的矿物成分混杂进去的,因为铅、锡、锌都是亲硫元素,所以常与铜共生在一起。


从西汉开始至元代,含锌的矿物开始被有意地用于制造铜合金:将炉甘石(即菱锌矿,成分为碳酸锌)加热可得到氧化锌,氧化锌与碳发生还原反应生成锌与二氧化碳,锌成为铜合金中的主要元素,所生成的铜合金外观如黄金,因此称为黄铜。


到了明代,人们终于找到了生产金属锌的办法,此前,由于锌的沸点为906℃,以木炭加热时,温度很快就能升到1000℃以上,锌蒸发了无法获取。明代宋应星的《天工开物》中,记载这样一种方法“每炉甘石十斤,装载入一泥罐内,封裹泥固以渐砑干,勿使见火拆裂。然后逐层用煤炭饼垫盛,其底铺薪,发火煅红,罐中炉甘石熔化成团,冷定毁罐取出。每十耗去其二,即倭铅也。”,即将炉甘石装入密封的泥罐后煅烧,待冷却后打破罐子就可得到金属锌,每十斤有两斤的损耗,这与现代火法炼锌的基本原理是一样的。书中提到的倭铅就是金属锌。

看到倭字,也许有人会以为来自日本,其实《天工开物》对此也有解释“以其似铅而性猛,故名之曰倭云。”,至于倭和猛为什么会扯上关系,有种说法是由于倭寇之祸害在沿海甚猛。顺带一提,日语中对锌的称呼也和铅有关,称为“亚铅”。

相较于铅对人体健康的有弊无利,锌元素却是人体必需的微量元素之一,在人体的生长发育、生殖遗传等重要生理过程中都起着重要的作用,被誉为“生命之花”。在现代工业中,金属锌也由于具有良好的压延性、耐磨性、抗腐蚀性、铸造性及常温机械性,而且能与多种金属制成性能优良的合金,因此以镀锌、锌基合金、氧化锌等形式,运用于汽车、建筑、家电、船舶、轻工、机械、电池等行业,用途广泛程度在有色金属中仅次于铜和铝。

不过,锌元素摄入过量会对健康产生危害,而在开采、冶炼、排放的过程中,对土壤、水、大气也会造成环境危害,因此,虽然有些老生常谈,但对于自然资源的开发利用都应合理有度。

 

 

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