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化学元素中的铈与镨


实验室k / 2018-12-13

       铈的储量几乎和铜(29)一样丰富,非常便宜,特别是氧化铈,它被广泛用作磨料粉来抛光玻璃。

铈的基本数据

       金属铈很容易自燃,在被刮、锉或研磨时候会着火。实际上并不是说整块铈都着火了,而只是形成的碎片燃烧起来,产生大量火花。因此,把铈用在打火机火石上就不足为奇了,并且在火石中还要加入铁(26)来减弱铈的自燃性。未稀释的大块稀土金属混合物[在介绍镧(57)的时候说到的镧铈混合物]常被用于产生电影特技效果,制造巨大的火花拖尾(例如汽车在水泥地上拖行时在车轮后面发出的火花)。

       篝火点火器基本上就是一块安装在塑料柄上的巨大的打火机火石。当我们用刀背使劲地刮擦它的时候,它将喷出大量火花雨,毫不费劲地点燃一堆干燥的火绒。

       其他用途包括在铝(13)镁(12)合金和在钨(74)电焊条中加入少量的铈。

       下面该介绍镨元素了。虽然其实际用途不大,但它的英文名字却是所有元素中最宽的,这对镨来说或许可以聊以自慰。


       如果我们在砖上雕刻元素的名字,镨是值得注意的一个:它是最宽的元素名字(就按比例间隔排列的字体而言,第104号元素鈩的英文名字中有更多的字母,但只有一个“m”。镨的英文名宇是praseodymium,由12个字母组成,鈩的英文名字是rutherfordium,由13个字母组成,但前者有两个大宽度的字母“m”,而后者只有1个,所以在元素名字的宽度上,后者稍逊一等)。在你计划按照元素周期表的样子,用雕刻有每一种元素名字的木砖制造(就如我在几年前所做的)一张木头桌子——周期表桌子的时候,这是你需要知道的一个事实。如果你没有这个打算,你就不会觉得这个信息有什么用处。

镨的基本数据

       许多稀土元素实际上并不很稀缺,它们得到这样的名字主要是因为它们难以分离。今天我们用来分离稀土元素的溶剂萃取法依赖于稀土化合物在两种互不溶解的液体(萃取剂和水)之中的溶解度的微小差异。即便如此,溶解度的差异还是很小的。我们可以使用一种逆流萃取系统,这样的系统可以在连续的液流中进行许许多多的萃取步骤,逐新提高分离程度,直到在一种液体中的物质的纯度接近完美。

       逆流溶剂萃取法完全革新了所有稀土元素的供应能力,戏剧性地降低了纯稀土的成本。突然间可以合理的价格获得大量稀土的事实激发了寻找它们的用途的研究。这种努力在一些稀土中取得了比在另一些稀土中更大的成功。

       例如,镨在“钕镨”眼镜中找到了用途,这种眼镜有一种很特别的用途——吹玻璃工人通过它观察他们所做的活儿。镨和钕(60)的混合物赋予镜片一种似乎是淡蓝色的色调,这实际上是对特定波长的黄光非常强烈地吸收的结果。这种黄光的波长相应于明亮的钠黄光发射线,它使炽热的钠钙玻璃有了极其强烈的颜色。非常有意思的是,当通过钕镨镜片观察的时候,我们可以直接注视那正在把玻璃加热到熔点的喷灯火焰,除了火焰暗淡的蓝光和炽热玻璃的橙红色光以外,看不到任何东西。当我们取下眼镜的时候,那令人目眩的黄光迫使我们不得不转过脸去。

       一个质子能造成如此之大的差别:从冷门的镨到几乎家家都有的元素——钕。


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