金屬都是固態(tài)的嗎

■田勤

你用的鋼筆也許是用金屬制成的，你的早餐可能是用金屬鍋煮的，你的鬧鐘是由金屬制造的……沒有金屬，我們的世界以及日常生活將會變成另一個樣子。

金屬的世界千姿百態(tài)，它們或性格相似，或個性迥異，但都各司其職，堅守著服務(wù)人類的使命。我們印象中的常溫下的金屬都是固態(tài)的，其實(shí)并不是。下面讓我們了解一下常溫下的液態(tài)金屬吧。

在實(shí)驗(yàn)室中，常溫下的液態(tài)金屬確實(shí)只有一種，那就是汞。但是，如果將“常溫”的標(biāo)準(zhǔn)稍稍提高一些，提高到30℃就好，那么你會看見三種液態(tài)金屬，因?yàn)樵谶@個溫度下鎵和銫也會熔化。雖然都是濕濕滑滑黏黏的液態(tài)金屬，但是無論從物理性質(zhì)還是化學(xué)性質(zhì)來看，它們都有專屬于自己的特性。

汞（Hg）

汞，又稱水銀。在各種金屬中，汞的熔點(diǎn)是最低的，只有-38～87℃，也是唯一在常溫下呈液態(tài)并易流動的金屬，外表似銀珠。它的化學(xué)符號來源于拉丁文，原意是“液態(tài)銀”。

汞的用途廣泛，除了我們熟知的用來制造溫度計，還可用于制造氣壓計、藥物、催化劑、汞蒸氣燈、電極、雷汞等。由于其密度非常大，物理學(xué)家埃萬杰利斯塔·托里拆利利用汞第一個測出了大氣壓的準(zhǔn)確數(shù)值。

汞被廣泛利用的同時，人們也對它的毒性敬而遠(yuǎn)之。汞常溫下即可蒸發(fā)，汞蒸氣和汞的化合物多有劇毒。

在古代，女性通常會選用汞的化合物來美白。雖然這在今天看來簡直是自殺的行為，但當(dāng)時確實(shí)風(fēng)靡一時。直到后來，人們才意識到汞的危害。1952年日本水俁災(zāi)難，就是由于受害者食用的魚里面含有超標(biāo)的汞鹽導(dǎo)致中樞神經(jīng)性疾病?；颊叱跗诳邶X不清、面部癡呆、手腳發(fā)抖、步履不穩(wěn)。此病經(jīng)久難愈，發(fā)展到后期，會出現(xiàn)耳聾眼瞎、神經(jīng)異常、全身彎曲、骨骼變脆的癥狀，只要輕微活動，甚至從床上坐起，都會發(fā)生骨折。科學(xué)試驗(yàn)證實(shí)，人體血液中汞的安全濃度為1微克/10毫升，當(dāng)達(dá)到5～10微克/10毫升時，就會出現(xiàn)明顯的中毒癥狀。

所以，無論在實(shí)驗(yàn)中還是在生活中，一定要注意安全使用水銀。含有水銀的用品一旦被打破，水銀會形成球體滾落。這時，要先關(guān)掉室內(nèi)所有加熱裝置，打開窗戶通風(fēng)；然后戴上手套，用小鏟子把水銀收集起來深埋，或在上面撒些硫黃粉末，硫和汞反應(yīng)能生成不易溶于水的硫化汞，危害會大大降低。由于水銀在常溫下即可蒸發(fā)成氣態(tài)，很容易被吸入呼吸道，引起中毒，所以，處理散落在地上的水銀時最好戴上口罩。

鎵（Ga）

鎵，如果你把它放在手心里，它馬上就會熔化成液體，猶如荷葉上滾動的銀色水珠一樣。這是因?yàn)殒壍娜埸c(diǎn)很低，只有29～8℃。鎵的熔點(diǎn)雖然很低，可是沸點(diǎn)卻非常高，竟高達(dá)2070℃!人們利用鎵的這個特性來制造測量高溫的溫度計。把這種溫度計伸進(jìn)爐火熊熊的煉鋼爐中，玻璃外殼都快熔化了，里邊的鎵還沒有沸騰。如果用耐高溫的石英玻璃來制造鎵溫度計的外殼，它能夠一直測到1500℃的高溫。所以，人們常用這種溫度計來測量反應(yīng)爐、原子反應(yīng)堆的溫度。

鎵具有較好的鑄造特性，由于它“熱縮冷脹”，被用來制造鉛字合金，使字體清晰。在原子能工業(yè)中，用鎵作為熱傳導(dǎo)介質(zhì)，能把反應(yīng)堆中的熱量傳導(dǎo)出來。

鎵與許多金屬反應(yīng)能生成熔點(diǎn)低于60℃的易熔合金。其中，如鎵銦合金（熔點(diǎn)為16℃）、鎵錫合金（熔點(diǎn)為20℃），可以用在電路熔斷器和各種保險裝置上，溫度一高，它們就會自動熔化斷開，起到安全保險的作用。

鎵有增強(qiáng)玻璃折射率的效能，可以用來制造特種光學(xué)玻璃。由于鎵對光的反射能力特別強(qiáng)，同時又能很好地附著在玻璃上，承受較高的溫度，因此用它做反光鏡最適宜。鎵竟能把70%以上的入射光反射出去。

鎵的一些化合物，如今與尖端科學(xué)技術(shù)結(jié)下了不解之緣。砷化鎵是近年來新發(fā)現(xiàn)的一種半導(dǎo)體材料，性能優(yōu)良，用它做電子元件，可以使電子設(shè)備的體積大為縮小，實(shí)現(xiàn)微型化。磷化鎵是一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，能夠發(fā)出紅光或綠光，人們把它做成了各種阿拉伯?dāng)?shù)字形狀，在電子計算機(jī)中，利用它來顯示計算結(jié)果。

銫（Cs）

銫是金黃色的，而且是最軟的金屬，熔點(diǎn)也低，在28～44℃時即會熔化成液體。銫具有活潑的個性，它本來披著一件漂亮的金黃色“外衣”，可是一與空氣接觸，馬上就換成了灰暗色的，甚至不到一分鐘就自動燃燒起來，發(fā)出紫紅色或藍(lán)色的光。把它投到水里，它會立即發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，發(fā)生爆炸。即使把它放在冰上，它也會燃燒起來。正因?yàn)樗@么“不老實(shí)”，平時人們就把它保存在充滿稀有氣體的玻璃管里，以免它與空氣、水接觸。

銫原子的最外層電子繞著原子核旋轉(zhuǎn)一周的時間，總是極其精確地在幾十億分之一秒內(nèi)，其穩(wěn)定性比地球繞軸自轉(zhuǎn)高得多。利用銫原子的這個特點(diǎn)，人們制成了一種新型的鐘——銫原子鐘，規(guī)定一秒就是銫原子“振動”9192601770次（即相當(dāng)于銫原子的最外層電子旋轉(zhuǎn)這么多圈）所需要的時間。這就是“秒”的新定義。利用銫原子鐘，人們可以十分精確地測量出十億分之一秒的時間，其精確度和穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過世界上以前有過的任何一種表，也超過了許多年來一直以地球自轉(zhuǎn)做基準(zhǔn)的天文時間。