《 找寻者必有发现》是一首著名的苏联歌曲,不管这句话是否真实,有一点是肯定的:人类历史上,不同的人都在追寻些什么,或是宝藏,或是冒险,或是通往未知的道路,而他们最终往往有所收获。伟大的阿基米德在洗澡时解决了叙拉古君主希伦王冠中金银比例的问题。他一时忘了自己在洗澡,光着身子就跑到大街上大喊:“我发现了,我发现了。”旁边的人面面相觑,以为他疯了。
有的人为了寻找宝藏却只发现了铅块,还为此丢了性命。而哥伦布为了寻觅通往印度的捷径,却发现了一块新大陆。1861 年英国的威廉 ·克鲁克斯爵士也是阴差阳错发现了铊,不过这个故事其实有一个更早的序曲。
早在 1850 年代,克鲁克斯爵士当时还是一个年轻的化学家,他主要研究硫酸制造过程中的烟尘处理问题,他相信这些烟尘中含有碲。无数的实验都没有证实他的想法,爵士有点灰心丧气。他把这个实验搁在一边,不过光谱分析的方法又让他对实验重燃信心。这种新方法不是重蹈化学实验的老路,克鲁克斯决定试一试。
通过分析光谱,他发现除了碲,还有一条亮绿色的光谱线,它不同于已知的任何元素。当时还是万物复苏的春天,树木都长出了新芽,他决定给这个新元素起名铊(在希腊语中的意思是老树新芽 )。
几个月之后法国化学家拉米也发现了铊,他也是在硫酸制造过程中用光谱分析的方法发现的。尽管拉米成功地分离出 14 克的金属铊,还发现了这种金属的特殊性质,铊的发现者仍然是克鲁克斯爵士。这位英国化学家后来对化学和物理学都有诸多贡献,晚年被选入伦敦皇家学会。(讽刺的是,尽管拥有诸多科学发现,克鲁克斯也是一个虔诚的通灵术士,沉迷于沟通魂灵的事业之中。)
人们运用火焰光谱法发现铊元素是一件很 自然的事,因为自然矿物中含铊量极少,用化 学的方法很难探测到。光谱分析的方法有很高 的准确度,才能发现铊元素。地壳中铊的含量大概是 0.0003%(比金和铂的含量更少 )。另一方面,只有五种矿石含有铊:红铊矿、硫砷铊铅矿、硫砷锑铊矿 、硒铊银铜矿和褐铊矿。最后这一种矿石其实就是纯粹的铊氧化物,是 1956 年在苏联乌兹别克斯坦被发现的,他的名字是为了纪念古代医学哲学家阿维森纳。自然界里这些矿石非常稀少,几乎没有商业开采价值。金属铊一般只是铅、锌和其他金属制造过程中的副产品。
在铊被发现后的 50 年间,它纯粹只是科学研究的对象。研究发现铊具备许多特性。其外观、密度、硬度和熔点等物理特性和铅相似,铅在元素周期表中是铊的邻居(它们分别是第 81 号和 82 号元素 )。其化学特性钠、钾、银类似。
作为第 3 族元素的代表,铊主要是 3 价,但也有像碱金属那样呈 1 价。在一些复杂的混合物中,1 价铊和 3 价铊都存在。1 价铊作为阳离子,3 价铊作为复杂阴离子的一部分。因此著名的法国化学家杜马如此形容第81号元素:“毫不夸张地说,从金属分类学来看,铊具备了完全相反的性质,是金属里面的鸭嘴兽。(鸭嘴兽是哺乳动物,但却是卵生,而且外形像鸭子。)
随着对铊及其化合物的了解日益加深,人们也找到了它的一些实用领域。 1920 年一种含有铊的杀虫剂在德国获得专利注册。同一年人们发现硫氧化铊在光照条件下导电性发生改变,而且对红外线尤其敏感。很快人们就发明了硫氧化铊电池,可以用作黑暗和雾霾情况下的指示灯、为飞机起降的红外信号灯、识别黑暗中热物体的探测器、探测恒星射线的仪器以及红外摄影用的曝光表。铊的溴化物和碘化物由于具备红外超强感应,可以制作成红外光透镜、棱镜和电池。铊盐也是很多特殊玻璃的重要成分 —— 具有很强折射能力的黄色、绿色和橙色玻璃(它们甚至可以用作仿制宝石 ),也含有铊盐。
在现代工程中闪烁计数器被广泛应用,比如计量辐射射线的仪表主要构件就是发光晶体,这些晶体被伽马射线和贝塔射线照射后会发出闪光。通过光电池,光可以转化成电,射线越强,闪光越亮,电流越大。碱金属的卤化物就是其中的发光晶体,还加入了使卤化物更有效的催化剂,让晶体更明亮。在闪烁计数器中的催化剂就是铊。
著:[苏联]S. 维涅茨基
译: 邹悦
审校:吴尔平 范胜男
主编:赵致真

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