书城科普读物世界大发现纪实系列丛书-自然世界的奇迹(中)
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第13章 钛元素的发现

20世纪60年代以来,建筑工程师们在建造纪念塔、纪念碑时,表面装饰材料竞相采用金属钛。这是有道理的。因为钛是一种耐久性的材料,有高度的抗腐蚀性,能够将被纪念者的丰功伟绩,长留人间。

1964年,在莫斯科科普罗斯克特米拉屹立起一座银白色的火箭纪念塔,塔的表面装饰材料用的是抛光的钛板。这是为了纪念宇航工作者征服外层空间的功绩而建造的。

联合国教科文组织为了纪念电子通讯国际联合会成立100周年,在日内瓦国家广场建造了一座纪念碑,高10.5米,由两个混凝土构架组成,表面也用抛光的钛板做装饰。当人们沿着一条特殊的通道经过两个构架之间时,可以听到自己的脚步声、说话声,还可以在建筑物上的两个圆盘的中心看到自己的影像在不断向后退。

钛是什么样的金属呢?这还得从它的历史说起。

1791年,英国化学家和矿物学家格雷戈尔在钛铁矿的矿石中发现了一种新的元素,取名叫“梅纳辛”,这是发现矿石的地点。

1795年,德国化学家克拉普洛特在匈牙利布伊尼克的一种金红石矿中也发现了这种新元素,给它取了一个美丽而富有寓意的名字:“钛”。钛是希腊神话中地球神的长子“太旦”。克拉普洛特说,格雷戈尔所发现的新元素“梅纳辛” 就是钛。其实他俩找到的都只是二氧化钛,一种白色的晶体粉末。

后来许多化学家试图从钛化合物中分离出纯净的钛,大多失败了。1887年,瑞典的尼尔森和彼得森在一个密封的钢瓶中,用金属钠还原四氯化钛,得到了一种含钛约95%的物质。1895年,法国科学家莫伊桑在精炼中得到纯度达98%的金属钛。

到了1910年,美国化学家亨特进一步改进了尼尔森等的方法,终于制得纯度达99%以上的金属钛,但是总重还不到1克。

这个消息引起了许多国家的强烈反响。提炼纯净的钛多么困难啊!从发现钛到制得金属钛,前后经历了120年的漫长历程。

这还不是绝对的纯钛,还含有杂质。这杂质使钛又脆又弱,经不起机械加工,派不了大用场。钛的化合物二氧化钛、四氯化钛得到了应用。二氧化钛是雪白的粉末,用来制造“钛白” ,是很好的白色颜料,没有毒性,比铅白(碳酸铅)、锌白(氧化锌)都好。二氧化钛还可用在油漆、造纸、塑料、纺织品的染色以及玻璃制品、瓷器和搪瓷的着色等方面。四氯化钛能形成浓密的白烟;在霜冻季节里,人们用它来熏蒸农作物防霜;在战时作为人造烟雾剂。

1925年,荷兰科学家范阿克尔和德博尔在一根加热的钨丝上还原四氯化钛,结果得到了高纯度的钛,从而否定了亨特的说法:钛的脆性使钛经不起机械加工。相反,这种高纯度的钛具有高度的可塑性,可以像钢铁那样轧成板、棒、丝、箔片。

纯净的钛是银白色的金属,它比重小,强度高,耐高温,抗腐蚀性强。同钢相比,钛的强度与钢相似,而重量只有钢的一半。甚至多才的铝也被迫将一些工作让给钛,因为钛的重量是铝的1.5倍,而强度却比铝高5倍。

钛一向被当作“稀有金属”,其实经过人们勘探,发现钛的储藏量非常丰富,在地壳中的含量仅次于铝、铁、钙、钠、钾、镁,比铜、铅、锌、锡等常用的有色金属储量的总和还多十几倍。我国的钛资源得天独厚,仅仅是四川攀枝花地区发现的特大型钒钛磁铁矿,半生钛金属的储量,就接近国外探明储量的总和。

到了1947年,才实现了钛的工业化生产,当时年产量只有2吨。到1972年,钛年产量激增到20万吨。

现在钛——“地球神之子”真是名实相符了,在科技世界中扮演着奇特而又重要的角色。