与德国同名的“锗”

元素锗的英文名字是“Ｇｅｒｍａｎｉｕｍ”，原意是德意志，即德国的国名。

为什么锗能与德国的国名联系在一起呢？这要从元素的发现说起。锗元素的发现者是德国分析化学家文克列尔。文克列尔的父亲科德，是贝采里乌斯的学生，一位著名的化学家和冶金学家。他开办一座颜料工厂，厂中建立了一个设备相当齐全的冶金实验室。正是这个实验室把文克列尔塑造成了一位知名的分析化学家。

文克列尔读书期间，尤其是假期，经常待在父亲的实验室里。他学会了一套熟练的分析技术。１８５７年，他进入佛日堡矿业学院学习，１８７３年，担任该校的化工和分析化学教授。１８８５年，该校的矿物学教授威斯巴赫在学校附近的一个矿井中发现一种矿石。他邀请文克列尔做定量分析。经过分析后，文克列尔得出的分析结果是：Ａｇ为７４７２％，Ｓ为１７１３％，ＦｅＯ为０６６％，ＺｎＯ为０２２％，Ｈｇ为０３１％，总含量却少了７％。因此他断定这７％的成分一定是一种未知元素的硫化物，要么怎么用常规的方法分离不出来呢？他又选用了一种新的定性分析方法，确定了这种新成分应属于砷、锑、锡的那一组。他把这种矿石的细粉，与碳酸钠及硫黄混合，一起熔化，又用水浸取熔块，滤去残渣，然后用盐酸中和到微酸性。这时析出了一些沉淀，但经检查却令他失望，原来那是硫黄。可是，当他滤去硫黄，并往滤液中加入浓硫酸时，溶液中竟出现了像雪花一样的白色絮状物徐徐沉入瓶底。其实这种白色沉淀就是硫化锗。他将这种沉淀物干燥后，放到氢气流中加热，新元素终于离析出来！这是一种灰黑色的金属粉末，挥发性较锑低，但其氯化物的挥发性极强。这个新元素恰巧是伟大化学家门捷列夫预言的“类硅”元素，所以引起了科学界的轰动。文克列尔的名字一下传遍了整个科学界。此时，他没有忘记养育他的祖国，就为它取名为“锗”！

坦塔罗斯的苦难埃克伯格是位擅长分析化学的化学家。一次，他接受分析斯堪的纳维亚岛的一种矿物的任务。照理说，一种矿物质在他的手下，应该是迅速得出化学组成答案的。可是，这回不同往常，他发现，这种矿物含有一种未知的成分，弄得他丈二和尚摸不着头脑。他实验、分析、翻阅文献……都未查到。于是他想尽办法将它提取出来，这种银白色的金属是什么呢？难道是一种新的金属元素？经过实验研究，他发现这种金属的确是一种新元素。为它取个什么名字呢？他不由得想起对这种元素进行化学性质检测的曲折经历，在硝酸和盐酸中都无动于衷，即使在王水中加热到９００℃，也根本不起任何变化……实验一个接着一个都失败了。他想到这儿，脑中又浮现“坦塔罗斯的苦难”这个故事：一天，宙斯的宠儿小亚细亚国王坦塔罗斯想取悦于参加他的宴会的众神，把自己的亲生儿子佩洛普斯的肉拿给他们吃。众神被他的野蛮所激怒，决定判决坦塔罗斯经受口渴、饥饿和恐惧的折磨，坦塔罗斯被罚站在海中。水深及他的下巴，在他头顶上低垂着硕果累累的树枝。可是，每当坦塔罗斯口渴张开嘴喝水时，水就从嘴唇下退去；当他饥饿难忍伸手摘水果时，风就把树枝吹向高处，一直吹到他够不着的地方。在他头顶上悬挂着的巨大石块，每时每刻都可能砸下来……当然，这是一段神话故事。可是，故事中的坦塔罗斯的遭遇，自幼就铭刻在埃克伯格的心上，他十分敬佩这位英雄，所以就为这种新发现的元素取名为“钽”。钽的希腊文原意就是这段神话中英雄的名字———坦塔罗斯。

当时，研究钽的性质的确很不容易。它的化学活性很差，其化学稳定性胜过玻璃和陶瓷，可与铂相媲美，非常耐腐蚀，是最耐高温的金属之一，熔点高达２９９６℃。

现在，钽在工业、医疗等领域都有着广泛的应用。在实验室里，可以用钽作电极、蒸发皿和一些反应器皿，在生产化学纤维时，可用钽代替价格昂贵的铂制造喷丝模；它还可以制造天平的砝码、外科器械、自来水笔尖、留声机唱针、钟表弹簧等；由于钽具有吸收氧、氮、氢等气体的特殊本领，因此，在制造真空管和真空仪器时，都用它作为吸气剂；此外，钽还具有“亲生物”的特性，如果用钽条代替折断了的骨头，过了一段时间，人体的肌肉居然会在钽条上生长，犹如真正的人的骨头一样，钽是外科医疗上不可缺少的金属元素。

猎人的发现在很久以前，有一位猎人，他经常出没在赞比亚的一个偏远山区。一天，他又来到这里狩猎，可是半天过去了，却一无所获。正当他要返回家中时，一只白羚羊突然从树丛中跑了出来，他喜出望外，急忙拔箭朝羚羊射去，真是箭无虚发，羚羊中箭跌倒在地。然而负伤的羚羊，又从地上爬起，拼命逃跑，最后终于因体力不支躺倒在一块岩石上。猎人赶到那里，拾起血迹斑斑的羚羊，突然发现岩石上有一团蓝绿色、带丝绸光泽的斑痕，像孔雀羽毛那样鲜艳美丽。他把这块美丽的石头带回家中，当作宝石珍藏起来。

后经科学家鉴定，这块石头为孔雀石和石青的复合石。孔雀石的主要成分是ＣｕＣＯ３·Ｃｕ（ＯＨ）２，鲜绿色；石青的主要成分是２ＣｕＣＯ３·Ｃｕ（ＯＨ）２，深蓝色。二者都是铜矿石。于是地质学家沿着猎人的足迹，发现了世界闻名的赞比亚铜带，找到了大自然赋予赞比亚人的地下宝藏。从而使赞比亚这个贫穷落后的小国，开始富裕起来。铜和赞比亚人民结下了不解之缘！

铜是人类在古代就发现了的金属元素，具有广泛的用途。纯净的铜是紫色的金属，俗称“紫铜”、“红铜”或“赤铜”。它富有延展性，能拉成细丝，也能压延成几乎透明的箔。纯铜的导电性能非常好，仅次于金属银，是电气工业的“主角”！铜还可制造许多合金，如黄铜便是铜与锌的合金，青铜便是铜与锡的合金，白铜则是铜与镍的合金……黄铜声响效果好，所以可以用它做锣、钹、铃、号和风琴、口琴的簧片等；青铜做成的轴承是工业上著名的“耐磨轴承”；白铜可用于制造精密仪器。近年来，铜虽然在某些方面逐渐被铝所替代，但它仍不失为一种重要的金属。据统计，现代工业上生产１００吨的钢铁，大约需要生产１吨铜来配合。铜的重要化合物硫酸铜是著名的无机农药，氧化铜则是无机黏合剂的重要原料……铜不仅是重要的工业原料，它和动植物也有着密切的关系。土壤内缺了铜，植物就长不高，结的果实也很少；家畜缺了铜，会掉膘脱毛……它是动植物必需的七大微量元素之一。所以，铜不仅在赞比亚是神圣的，而且在全世界都享有盛名！

有毒的“杀生草”

１２７５年，意大利旅行家马可·波罗旅行途经中国西北部，发现那里出产一种质量非常好的大黄，十分兴奋，不由得在那多停留了几天。一天，马可·波罗的坐骑随同当地的马群，到荒山上食草，结果回来后，坐骑突然发病，四蹄溃烂，鲜血淋淋，惨不忍睹。由于坐骑病因不明，无法医治，马可·波罗只好自叹晦气，匆忙离开此地。

其实，马可·波罗的坐骑根本没有得病，是吃了一种有毒的野草所致。原来，在这冈峦起伏的大山里，生长着一种有毒的野草，也曾毒死过当地不少牲畜，不过，天长日久人们对它都十分熟悉，就连当地的牲畜也懂得分辨它，总是对它避而远之，所以当地人称它为“杀生草”。

杀生草为何能使人畜中毒，甚至死亡呢？那时，人们根本不知其中的奥秘。可现在却真相大白，在杀生草中作怪的是化学元素硒！

的确，硒是有毒的化学元素，而且它的化合物也均有毒。每人每天摄取的硒，如果高于０２毫克，就可能出现腹泻和神经官能症等中毒反应。

畜禽在高硒区放牧或投喂过量硒，都会引起硒中毒。美国通过大量实验，规定饲料中硒浓度以０１０～０２０ｐｐｍ为宜，若超过５～１０ｐｐｍ，则会发生慢性或急性硒中毒。慢性中毒使畜禽出现食欲减退、呕吐、消瘦贫血、磨牙、迟钝无力、掉毛、关节僵硬变形等症状；急性中毒则使畜禽尿频、腹痛、瞎眼、痉挛和瘫痪，严重的常因呼吸困难窒息而死。

长期以来，由于它曾给人和动物带来许多灾难，所以硒一度遭到人们的冷落和鄙夷。后经科学家们的多方探索和研究，人和动物还少不了硒呢。过量的硒能导致人和动物中毒，但缺少硒也能使人和动物发生种种疾病。“克山病”就是人体缺硒所造成的一种奇特的心脏病。在国外，人们发现，在含硒量低的地区，癌症发病率高；而在含硒量丰富的大蒜产区或人们喜食大蒜的地区，胃癌发病率低。同样，禽畜缺少硒也会发生各种疾病，甚至引起死亡。２０世纪７０年代，美国把硒列为畜禽饲料中的必需元素，继铜、铁、碘、锰、钴、锌之后一跃爬上了“第七必需微量元素”的宝座！

观“双胞胎”———钾和钠１９世纪的人们向来以为苛性碱是不可再分解的简单物质，几乎所有化学家都毫无疑问地把它当成了化学元素。可是，戴维却有另外一种冲破传统的想法。他推想，碱有几种化学性质，跟一些已知的成分复杂的物质很相似，它很可能也是复合物。于是，他先选用苛性钾进行电解实验，然而几次实验都失败了，苛性钾原封不动，呈现出的都是水被分解成氢和氧的现象。不过，戴维没有因此而丧失信心。他不断改进实验，既然水总在里面捣乱，干脆就用无水苛性钾吧！他按着这一思想又干了起来，果然，奇异的现象出现了。

一天，戴维让助手埃德蒙得把苛性钾水溶液换成无水苛性钾，然后开始对熔融的无水苛性钾电解……“它会不会分解呢？”戴维把白金导线接触熔融了的苛性钾表面时，心里在想。“现在没有水了，匙子里只有苛性钾一种东西。如果它不是元素，那么它马上就会露出原形，可是电流也可能通不过熔融的碱吧？”正在他反复思索之时，电流通过去了。“喂，”戴维声音都变了，“埃德蒙得，这儿来！苛性钾分解了。”助手用手遮着眼睛，往仪器前凑。而戴维自己却差点把鼻子碰到白金匙子上。原来，由于电流的作用，熔融的苛性钾不仅通过电流发生显著的变化，而且在白金导线跟苛性钾接触的地方，还出现了一些小小的火舌，淡紫色的火焰，非常美丽，只要电路不断，火焰就不会熄灭；电流一停，火焰也就立刻熄灭。助手莫名其妙地看着教授，说：

“这是怎么回事？”“埃德蒙得，这意味着，咱们已经把这种假元素给揭穿了。”戴维自信地说，“电流已经把苛性钾所含的某种未知物质分离出来了。导线旁边发着淡紫色火焰的就是它。”这是一种什么样的物质呢？怎样才能收集到这种神秘的物质呢？戴维陷入思索之中……１８０７年１０月的一个早晨，薄雾蒙蒙。戴维吃完早饭，匆匆走向实验室。几天来，他一直在想，第一次没有把苛性钾分解成功是因为水；第二次，又没有成功，可能是因为那熔融的碱热到了发赤的地步，温度太高了。于是他又想出了第三个办法，让苛性钾从空气里稍微吸收一点湿气试试。按着这一想法，他和助手埃德蒙得又开始了新的实验……电流果然通过去了。那固体的碱块，立即开始从上下两个方面熔化。

戴维见此情景，脸色渐渐苍白了。他站在试验台旁边，紧张得几乎停止了呼吸。这时，碱块同金属接触的地方正在熔化，发出细微的咝咝声。突然，啪的一声爆响，像爆竹般从熔融的碱上面传出。戴维用胳膊肘使劲推了一推他的助手，迅速把头俯到试验台上。“埃德蒙得……埃德蒙得……”他喃喃地说，“你看啊，埃德蒙得！”熔融的苛性钾上面沸腾得越来越厉害，下面的白金片上有些极小的珠子从熔融了的苛性钾里滚出来。它们跟水银珠一样带有白银的光泽，可是它们和水银可大不相同。它们中间有的刚一滚出来，就啪的一声裂开，爆发一阵美丽悦目的淡紫色火焰而消失得无影无踪；有的虽然侥幸得保全，却很快就在空气中变暗，蒙上一层白膜。原来碱的组成中含有某种金属，而且在这以前，谁也不知道世界上有这么一种金属。戴维认清了这一点，突然离开座位，在实验室里如醉如狂似地跳起舞来。

又经过几次验证后，他终于肯定了自己的新发现。他大胆地把苛性钾从元素名单上抹掉，换上了一个当时还没有人知道的新元素。这是一种真元素，他给它取名叫锅灰素，译成中文就是“钾”。

分解了苛性钾以后，戴维立即着手分解另一种碱———苛性钠，并很快获得成功。他为这种从苛性纳中分离出来的新金属元素，取名为苏打素，译成中文即是“钠”。

钾和钠的性质有很多相似之处，只不过，钠的金属活动性比钾略微差一点儿。钠是黄色的火焰，钾是淡紫色的火焰。所以当时人们都说：“戴维发现了双胞胎元素！”

铁的辉煌过去１９世纪９０年代初，在美国亚利桑那州的沙漠中发现了一个巨大的陨石坑，坑的直径有１２００米，深度有１７５米。估计这块亚利桑那州陨石有几万吨重。有人试图想让这个“天外来客”为他们赢利，甚至成立股票公司，然而最后却以公司的关闭而告终。

１９世纪９０年代中期，美国探险家在丹麦格陵兰的冰层中发现了一块３３吨重的铁陨石。这块陨石历尽千辛万苦被送到纽约，至今仍然保存在那里。

“天外来客”毕竟有限，因此在冶金业发展之前，用陨铁制作的器具相当的珍贵。因此，铁在地球上的出现与使用，在最初带有神秘与高贵的色彩。只有最富有的贵族才能买得起耐磨的铁制装饰品。在公元前１６００～１２００年就发现了一件用来配青铜剑身的铁剑柄，显然，这是作为一种贵重的装饰金属物。在古罗马，甚至结婚戒指一度是铁制而不是金制。在１８世纪探险家航行中甚至有过这样的经历，他们用一枚生锈的铁，可以换一头猪，用几把破刀，就可换足够全体船员食用好几天的鱼。因为他们遇见的波利尼亚西土著人对铁的渴望超过了其他。有史以来，锻造业也一直被认为是最体面的行业之一。

１９世纪８０年代末，由杰出的法国工程师艾菲尔设计的一座宏伟的铁塔建筑物在巴黎落成。许多人认为，这座高３００米的铁塔不会持久，艾菲尔却坚持说它至少可以矗立四分之一个世纪。到现在整整８０年过去了，艾菲尔铁塔仍然高高屹立在巴黎，吸引着成千上万的游客，成为法国的骄傲。

２０世纪５０年代末，在比利时首都布鲁塞尔世界工业博览会上，一座让人过目难忘的大楼矗立起来，这座建筑物由９个巨大的金属球组成，每个球的直径为１８米，８个球处于立方体的每个角顶，第９个球处于立方体中心，这正是一个放大了上千亿倍的铁晶体点阵模型，它叫阿托米姆，也是人类不可缺少的朋友———铁的象征。

送给敌寇的“礼物”

第二次世界大战期间，德国法西斯入侵法国，占领了法国北部的工业、文化名城里尔。里尔中心学校里驻满了德国鬼子，他们干扰学生们的正常学习和生活，而且对里尔市民欺压迫害，这一切使学校的学生们充满了对德国鬼子的仇恨。一个聪明的学生想出了一个惩罚德寇的好办法。这名学生发动同学一起动手，赶制出一些小圆筒———这是即将让德国法西斯吃苦头的“礼物”。第二天，正巧德军有一批军火要从设在学校的军火库装车南运。这天早晨，当德国鬼子装好军火，集中起来去食堂吃饭时，学生们举行了一场足球赛。球赛非常激烈，但队员们老是把球踢出边线，一股脑儿往装军火的车下钻。队员们则利用捡球的机会，神不知鬼不觉地将前一天晚上做好的小圆筒系到汽车底下。球赛结束了，德国鬼子一点也没发觉。

吃完早饭的鬼子出发了，不一会儿，就消失在公路尽头。忽然，远方传来沉闷的爆炸声，“轰———轰———轰———”，一声接着一声。听到这声音，策划这次行动的学生们都高兴地跳了起来。

此时，德国法西斯的司令部里则乱成了一团，因为他们得知他们计划用来进攻法国首都巴黎的装备在这次爆炸中受到了重大损失。一些炸得半死的德国鬼子心里也怪纳闷的：“真奇怪呀，这车走着走着怎么就爆炸了呢？”

是呀，那些炸毁德寇军车的“秘密武器”到底是什么呢？原来，这是学生们制造的“土定时炸弹”。那么，“土定时炸弹”是运用什么原理做成的呢？第一，它利用了白磷这种物质燃点低的原理，不用火柴点，白磷在４０℃条件下就可自燃；第二，它利用了二硫化碳这种液体在常温下容易挥发的特性。

前面说过，学生们自制了一些小圆筒，他们在小圆筒里装入二硫化碳液体，在液体中再放一小块白磷。这样，一个个“土定时炸弹”便做成了。孩子们赛足球时，利用捡球的机会，把这些“土定时炸弹”牢牢地固定在油罐附近的汽车底盘上。当敌人军车在阳光下高速奔驰时，热空气使铁罐里的二硫化碳逐渐挥发掉，溶解在二硫化碳中的白磷颗粒露了出来，每个白磷小颗粒在空气中与氧气反应放出热量，温度上升到４０℃时，白磷就自动燃烧起来，引起油箱着火爆炸，再引起车上的军火爆炸，就这样，一车德军的武器弹药便报销了。

我们知道，磷是氮族元素中重要的一种元素。白磷和红磷是磷元素的同素异形体。

白磷是一种蜡状的固体，有剧毒，不溶于水，但能溶于二硫化碳。把白磷隔绝空气加热到２６０℃，就会转变成红磷。红磷是红棕色粉末状的固体，没有毒，不溶于水，也不溶于二硫化碳。红磷加热到４１６℃时就升华，它的蒸气冷却后变成白磷。

磷的化学性质活泼，容易跟氧、卤素以及许多金属直接化合。

白磷远比红磷容易燃烧。白磷的着火点是４０℃，红磷的着火点是２４０℃。白磷受到轻微的摩擦或被加热到４０℃，就会发生燃烧现象。所以，白磷必须贮存在密闭容器里，少量的白磷可保存在水里。

白磷和红磷的着火点虽然不同，但是燃烧以后，都可生成五氧化二磷。白磷在空气里，即使在常温下，也会缓慢地氧化，氧化时会发光，在暗处可以清楚地看见。磷在空气中易被氧化，因此自然界里没有游离态的磷存在。磷主要以磷酸盐的形式存在于矿石中。

磷跟卤素能发生化合反应。由于卤素的原子吸引电子的能力比磷强，因此，磷在其卤化物中显示＋３价和＋５价。磷在不充足的氯气中燃烧生成三氯化磷，而在过量的氯气中燃烧生成五氯化磷。

２Ｐ＋３Ｃｌ２

点燃２ＰＣｌ３２Ｐ＋５Ｃｌ２

点燃２ＰＣｌ５白磷和红磷在性质上的差别是和它们不同的结构有关。白磷分子是由四个磷原子结合而成的四面体型分子，而红磷的结构则远比白磷复杂。

白磷可用于制造纯度高的磷酸，红磷除用于制农药外，主要用于制造安全火柴。此外，在军事上还用磷来制造烟幕弹和燃烧弹。在第一次世界大战期间，白磷烟幕弹就曾帮助英法联军大败德国部队。当时是在欧洲西部的战场上，一支英法联军受命摧毁一支德国部队的防线。由于固守的德军占据着有利的地势，加上两军阵地之间有一片开阔地，英法联军的行动被德军看得一清二楚，因此，英法联军的几次猛烈攻击都没有使德军防线遭到破坏。几天后的一个清晨，一群英法联军的飞机飞到德军阵地的上空。像往常一样，几百颗炸弹从天而降。但不同的是，随着震耳欲聋的爆炸声，一团团巨大的蘑菇状白色烟雾在德军阵地上升起，顿时，整个德军防线淹没在浓烈翻滚的白色烟雾之中。德军指挥所已无法指挥，阵地上乱作一团。这时，英法联军的冲锋号响了。威武的坦克徐徐挺进，士兵们潮涌般地冲过德军防线。原来，英法联军将白磷装进炸弹里，是白磷制造了如此烟雾弥漫的“屏障”，挡住了德军的视线，帮助英法联军取得战斗的胜利。

现代战争中最令人毛骨悚然的毒魔———神经性毒剂是含磷毒剂，是在研究有机磷农药杀虫剂的基础上发展起来的。神经性毒剂包括１９３６年德国发现的塔崩毒剂（现已淘汰）、１９３９年制成的沙林毒剂、１９４４年合成的梭曼毒剂和１９５２年英国发现的维类毒剂（即维埃克斯毒剂）。神经性毒剂可装在炮弹、导弹、火箭弹等多种弹药中使用。毒剂分散开来可使空气、地面、物体表面和水源染毒，用以杀伤有生力量，封锁重要军事地域和交通枢纽。神经性毒剂毒性大，破坏神经冲动传导，可经呼吸道、皮肤等多种途径使人畜中毒。