硼酸的特殊用途
书名:叶永烈科普经典阅读系列·元素的故事作者名:叶永烈本章字数:1363更新时间:2024-06-07 15:28:05
在我国西藏的一些湖里,含有许多硼砂和硼酸。硼砂是硼最重要的化合物。在焊接金属时,人们便用硼砂净化金属表面。医院里也常用硼酸做消毒剂。硼砂在古代便已被阿拉伯的炼金家们所熟知,他们就是从我国西藏获得硼砂的。硼在国外常被列为稀有元素。然而,在我国却有丰富的硼砂矿,硼在我国不是稀有元素,而是丰产元素!
虽然人们很早就和硼砂打交道,然而,纯净的、游离态的硼,直到1808年才由英国的汉弗莱·戴维、法国的约瑟夫·路易·盖·吕萨克和泰纳尔制得。纯净的硼是一种深棕色、铁锈般的粉末,和铝一起加热熔融,冷却后能得到大块的晶态硼。这些硼的晶体非常坚硬,和金刚石不相上下,而且又非常耐热,熔点为2076℃,它在机械工业上被用来代替昂贵的金刚石,制造切削工具和钻头。现在,人们用铂丝通电加热溴化硼蒸汽,在1500℃时溴化硼分解,得到纯硼。
游离态的硼用途不算太大。在工业上,往铝、铜、镍等金属中加入百万分之一的硼,可以改善这些金属的机械性能。硼砂的用途比游离态的硼要广得多,在工业上被用来制造瓷器,特别是搪瓷的易熔釉药。硼砂也被用来制造各种耐热玻璃和作为肥皂的填充剂。
在分析化学上,硼砂有一个特殊的用途。用铂丝做一个小圆圈,蘸一点儿硼砂,放在煤气或酒精灯上加热。硼砂一开始会冒出一些小气泡—结晶水受热蒸发了,然后熔融成无色的液体。冷却后,成了无色透明的固体,就像一颗玻璃珠似的,牢牢地粘在铂丝做成的小圆圈上。如果你这时再用这铂丝蘸一点儿金属的氧化物放在灯上加热,冷却后,这小珠就会变成各种颜色。例如,蘸金属钴的氧化物,则小珠呈蓝色;蘸金属铬的氧化物,小珠为绿色;蘸铁的氧化物,小珠为黄色……在分析化学上,这叫作硼酸珠反应。利用硼酸珠的不同颜色,可以分析各种矿物成分。现在,地质勘探工作者就常用这种硼酸珠反应,在野外分析所采集的金属矿物。因为这种化学分析方法极为简便,可以迅速判断样品的化学成分。
除了以上用法,硼砂也常被用作除锈剂。因为硼砂在加热时,能熔解金属表面的氧化物—除锈。此外,在焰火中也用到硼砂,因为它受热后,会射出美丽的绿色光芒。
值得一提的是,硼砂逐渐成了农业中的重要角色—硼肥。人们发现,植物中硼的含量并不多,仅占植物干重的十万分之一到万分之一,然而硼是植物生长不可缺少的元素。如果土壤中缺少了硼,亚麻、大麻和苜蓿等植物便会停止生长,甚至死亡。向日葵要是缺少硼,会瘪粒,含油量会下降。甜菜要是缺少硼,会得干腐病—地下茎腐烂掉;缺少硼,豆科植物的根瘤发育也会受到影响。据研究,硼是植物生长不可缺少的微量元素之一,它对植物体内的糖类代谢起着很重要的调节作用。为了满足庄稼对硼的需要,人们就往田里施加适量的“硼肥”—硼砂。但硼肥的施用量必须合适,并不是越多越好;如果太多了,庄稼反而会被“烧”死,甚至连吃了这种庄稼叶的羊,也会得肠炎,这种肠炎在兽医学上被称为“硼肠炎”。
如今,硼更添了一项重要的用途—“高能燃料”。人们用硼的金属化合物—硼化镁和酸类作用,制得了硼和氢的化合物—硼烷。硼烷有的是无色气体,有的是无色液体,也有的是白色晶体,通常具有恶臭和剧毒。这种硼氢化合物,在燃烧时能放出比一般物质多得多的热量。如1摩尔乙硼烷燃烧,可产生484千卡的热量。因此,硼烷很快引起了各国科学家的注意。现在,硼烷已是主要的火箭燃料之一。
我国有丰富的硼矿。硼正发挥越来越大的作用。