在初中化學中,我們就聽到過這樣一個小知識“鉛筆不含鉛”,不含鉛卻叫做鉛筆,是由于鉛筆芯的主要成分石墨在形態(tài)上十分接近鉛,所以被誤認為是鉛,此外還有石墨被發(fā)現(xiàn)及使用之前,人們用鉛條寫字的原因。其實還有一種不是鉛的物質,在古代被冠以鉛之名,它就是鋅。
鉛筆不含鉛(圖片源于網絡,侵刪)
鋅是一種常見金屬元素,常見的含鋅礦物有閃鋅礦、菱鋅礦、紅鋅礦等,在我國,鋅礦還通常與鉛礦共生,因此這類礦床也稱為鉛鋅礦床,產地遍布全國。
館藏巨型閃鋅礦標本
在古代,鋅主要用于制造銅合金,但人類對它的使用,以及獲得其金屬都比鐵、銅、鉛要晚很多,如我國在西漢以前,銅合金主要是青銅,青銅以純銅、錫、鉛為主量元素,按一定的配比制作,鋅在其中時有時無,含量時高時低,說明它并不是被有意加入的,而是作為共生的礦物成分混雜進去的,因為鉛、錫、鋅都是親硫元素,所以常與銅共生在一起。
鋅用于制造銅合金(圖片源于網絡,侵刪)
從西漢開始至元代,含鋅的礦物開始被有意地用于制造銅合金:將爐甘石(即菱鋅礦,成分為碳酸鋅)加熱可得到氧化鋅,氧化鋅與碳發(fā)生還原反應生成鋅與二氧化碳,鋅成為銅合金中的主要元素,所生成的銅合金外觀如黃金,因此稱為黃銅。
黃銅器皿(圖片源于網絡,侵刪)
到了明代,人們終于找到了生產金屬鋅的辦法,此前,由于鋅的沸點為906℃,以木炭加熱時,溫度很快就能升到1000℃以上,鋅蒸發(fā)了無法獲取。明代宋應星的《天工開物》中,記載這樣一種方法“每爐甘石十斤,裝載入一泥罐內,封裹泥固以漸砑干,勿使見火拆裂。然后逐層用煤炭餅墊盛,其底鋪薪,發(fā)火煅紅,罐中爐甘石熔化成團,冷定毀罐取出。每十耗去其二,即倭鉛也?!?,即將爐甘石裝入密封的泥罐后煅燒,待冷卻后打破罐子就可得到金屬鋅,每十斤有兩斤的損耗,這與現(xiàn)代火法煉鋅的基本原理是一樣的。書中提到的倭鉛就是金屬鋅。
《天工開物》記載的倭鉛就是金屬鋅(圖片源于網絡,侵刪)
看到倭字,也許有人會以為來自日本,其實《天工開物》對此也有解釋“以其似鉛而性猛,故名之曰倭云?!?,至于倭和猛為什么會扯上關系,有種說法是由于倭寇之禍害在沿海甚猛。順帶一提,日語中對鋅的稱呼也和鉛有關,稱為“亞鉛”。
日語中將鋅稱為亞鉛(圖片源于網絡,侵刪)
相較于鉛對人體健康的有弊無利,鋅元素卻是人體必需的微量元素之一,在人體的生長發(fā)育、生殖遺傳等重要生理過程中都起著重要的作用,被譽為“生命之花”。在現(xiàn)代工業(yè)中,金屬鋅也由于具有良好的壓延性、耐磨性、抗腐蝕性、鑄造性及常溫機械性,而且能與多種金屬制成性能優(yōu)良的合金,因此以鍍鋅、鋅基合金、氧化鋅等形式,運用于汽車、建筑、家電、船舶、輕工、機械、電池等行業(yè),用途廣泛程度在有色金屬中僅次于銅和鋁。
鋅的用途之一——制造電池(圖片源于網絡,侵刪)
不過,鋅元素攝入過量會對健康產生危害,而在開采、冶煉、排放的過程中,對土壤、水、大氣也會造成環(huán)境危害,因此,雖然有些老生常談,但對于自然資源的開發(fā)利用都應合理有度。