地球上最神奇的金属是什么(地球上最轻的高能稀有金属)

锂是一种稀有金属,但它与我们的生活息息相关。手机中的锂电池以锂为主要原料。在电视荧光屏上使用锂玻璃可以防止爆炸。航空工业离不开锂。锂在核工业中也发挥着重要作用:一公斤锂的能量相当于2万吨优质煤,可发电340万千瓦时,是铀裂变产生能量的8倍。因此,锂也被称为21世纪的新能源之星。

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最轻的金属

锂是一种银白色金属,密度为0.534g/cm~3,类似于干木材。锂作为最轻的金属元素,具有独特而优异的物理化学性质。

在室温下,锂可以在空气中“燃烧”,与空气中的氮和氧发生强烈反应,与水发生剧烈反应,因此只能储存在液态石蜡中。1817年,瑞典化学家贝齐里斯的学生阿尔费森发现了锂。贝齐里厄斯命名新的金属锂和元素符号锂。这个词来自希腊语littos,意思是“石头”。

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锂被称为“稀有金属”,其实其在地壳中的含量并不罕见。地壳中锂含量约为0.0065%,其丰度排名第27位。据了解,含锂矿物有锂辉石、锂云母等150多种。海水中锂含量不小,总储量2600亿吨。不幸的是,浓度太小,很难提取。一些矿泉水和植物体内也含有锂,可以开采。

我国锂资源丰富。从目前我国锂的生产情况来看,只有江西云母锂矿可以开采几百年。青藏高原锂资源开发前景诱人。在海拔4421米的扎布耶盐湖发现了碳酸锂。目前,世界碳酸锂年产量超过6万吨,主要产自智利。再过几年,扎布耶盐湖将成为全球最大的锂产业基地。作为世界上为数不多的百万吨级盐湖之一,具有重要的经济意义。

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广泛的应用

我们知道彩色电视的荧光屏是非常重要的。荧光屏不是普通的玻璃,而是由锂玻璃制成的。因为在玻璃中加入锂或锂化合物可以在不影响透明度的情况下,大大提高玻璃的强度和韧性。

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锂具有活性,与氢、氧、氮、碳、氧化物结合能力强,在冶金工业中常被用作“空气捕集器”,能消除金属铸件中的气泡、杂质等缺陷。

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锂金属与铝、镁、铍等组成的合金质轻、质硬,广泛应用于导弹、火箭、飞机人造卫星等制造中,用这种合金制造飞机可大大减轻飞机重量。一架小型锂合金飞机可以由几个人抬起来。可见重量之轻。

含锂陶瓷涂层在钢表面形成一层薄而耐热的涂层,可作为喷气发动机燃烧室和火箭、导弹壳体的保护层。在我们生活中使用的瓷碗里,上面的亮釉也含有锂。

在润滑油中加入锂化合物可以大大提高润滑效率。这种润滑油的使用温度范围很广,从50℃到200℃,因此在航空和动力机械中得到了广泛的应用。如果你在汽车的某些部件上加一次锂润滑油,就足以用到汽车报废为止。

氢化锂与水剧烈反应产生大量的氢。2公斤氢化锂分解后,可释放氢气56.6万升,这确实是一个著名的“制氢厂”。在第二次世界大战期间,美国飞行员配备了一种便携式氢源,氢化锂药丸,以备紧急使用。当飞机坠入水面时,一接触到水,氢化锂就会立即与水发生反应,释放出大量氢气,给救生设备充气。

当然,与金属锂关系最密切的是锂电池。

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其突出优点是能量密度高、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应和绿色环保。锂电池广泛应用于手机、笔记本电脑等产品中,并逐渐发展到其他应用领域。从电动汽车到起搏器,都需要锂电池。但锂电池也存在不安全因素。例如,注意不要剧烈碰撞,不要在高温下使用,不要使用或触摸损坏的电池。

核聚变的主角之一

锂之所以成为世界著名的“星”金属,是因为它在核聚变反应中的突出作用被发现了。人们称之为“高能金属”。

在自然界中实现的聚变反应是氢的同位素——氘和氚的聚变(氘也叫重氢,氚也叫超重氢)。可控聚变俗称“人造太阳”,因为太阳的原理是聚变反应(又称热核反应)。目前,受控核聚变反应已经取得突破性进展,世界各国都在争相建立受控核聚变反应试验装置。核聚变反应将给我们带来源源不断的清洁能源,就像太阳带给我们的一样。

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科学家发现人类无法控制氘-氘反应。太暴力了,需要极高的温度!除了实验室条件下的一次性反应外,很难使其继续连锁反应。“氘氚”反应强度小得多,反应速度仅为“氘氘”反应的1%,点火温度较低,更适合在现有条件下人类使用。但问题是,与氘不同,氚在地球上几乎不存在,而且制造成本极高。如何大量生产氚?科学家们想到了锂。正如所料,锂的同位素在被中子轰击后会裂变成氚和氦。

更让科学家高兴的是,在氘和氚发生聚变反应后,除了形成氦核外,还有一个额外的高能中子。这样,人们只需要保持锂核在聚变反应体中的浓度,那么这个额外的中子就会轰击锂核,促进锂核的裂变,产生新的氚。

这种氚将继续参与“氘氚”反应,然后产生新的额外中子,并形成连锁反应!也就是说,人们只需要提供氘和锂两种原料,就可以为反应物提供足够的点火温度,从而实现“氘氚”核聚变反应,保持其持续的进展。这两种原料相对容易获得。海水中氘含量较高。虽然锂资源总量没有氘大,但更容易获得一些。考虑到这一点,锂被称为“高能金属”也就不足为奇了。

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