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手机是现代生活中每个人必不可少的东西,具有视频通话、资源共享、拍摄摄像、移动付出等功能,被人描述是“一机在手,走遍全国”。作为手机供给继续电源的储能东西,电池可谓手机的生命,效果不容小觑。

上世纪八十年代从前,由于电池储量小、功能不安稳等原因,手机没有遍及。处理电池动力瓶颈成为科学家们最重视的问题之一。直到钴酸锂电池诞生后,电池工业革命才总算爆发性增加。钴酸锂电池结构安稳、归纳功能杰出,是由于电池中含有一种叫钴的元素。风趣的是,这种元素从前被人们视为“妖魔”,矿工们谈之色变……

矿藏里的“妖魔”

“咱们绝不下井。这是拿咱们的生命恶作剧。”1733年夏天,德国萨克森州的某矿床挖掘中心,矿工们围在矿井口,迟迟不肯下井。矿主在旁边走来走去,显得很是烦躁。

风景秀丽的德国萨克森州(网络图)

“老板,矿井里有一种发着幽蓝亮光的石头。这种石头里有妖魔,会让咱们染上怪病。从前下井的工友们都病了。咱们病了谁养妻儿老小?”一个皮肤乌黑的中年矿工说道。

“石头里会有妖魔?”矿主尽管不相信,但只好让矿工停下来。为澄清原委,他让手下找了几块矿石,寄给住在捷克的阿格里科拉。

阿格里科拉是德国矿藏学家兼医师,生于1494年,写了不少化学类的专著。其间《论矿冶》一书是他丰厚经历的见证,此书首要叙述矿藏晶体怎么区别,矿藏怎么提炼等内容。书中还说到关于职业病的防治等内容。他曾自动申请到采矿业兴旺的开姆尼茨市,深化矿区,展开调查研讨。阿格里科拉下一任帕多瓦大学教授。由于专业能力强、处事公平,矿主和矿工都很信赖他,有什么事都喜爱找他帮助。

阿格里科拉像(网络图)

阿格里科拉教授反复研讨矿主寄来的矿石,发现它与辉铜矿的外形很类似,遇酸变成深蓝色的溶液。让他头痛的是,用提纯等矿石试验办法剖析,矿石底子不发生改变。

他写信给矿主,表明力不从心,但会把这件事与矿石写进论文里,给后世科学家供给参阅。为了记载便利,他也与矿工们相同,把这种矿石称为“Kobald”。此单词来历于日尔曼神话,英文 “koblin”(妖魔)即由它衍生而来。

落后的科学,让“妖魔”遮盖了人们的双眼。

煅烧出的新元素

德国萨克森州矿工停工后第20个年初,瑞典化学家格·布朗特偶然间读到阿格里科拉关于“妖魔”矿石的论文。一贯猎奇的他决心要研讨这种矿石。

布朗特对这种带磁性的矿石从头进行试验:他挑选高温煅烧的方法,继续对矿石进行加热。没想到加热到500℃时,矿石中别离出一种具有光泽的灰色物质。

“这是什么东西?莫非是新元素?” 布朗特对这种灰色物质进行化学试验,他发现这种物质常温下不与水反响,在湿润的空气也不会氧化。它很硬但很脆,加热到约1200℃时,原有的磁性奇观般消失了。

钴(网络图)

“常温下不与水反响,也不易氧化,加热后磁性消失。哪种已知物质会有这些特征呢?”布朗特翻遍其时一切的物理和化学书本,也没查到这种物质是什么。由此,他判定这是一种不知道元素的单质,但不确认它是不是金属元素。由于依照其时的科学通识,金属在湿润的空气里都会被氧化。

发现新元素但是大事。布朗特决议先为新元素取名。经过稳重考虑,他决议从德语“Kobald”下手,把这种人见人怕的元素称为“Cobalt”,元素符号为“Co”。“Cobalt”意为“坏精灵”。若干年后西学东渐,清朝末年的科学家将“Co”译为“钴”,沿用至今。

钴是不是金属?布朗特的疑问在20多年后得到科学回答。1780年,瑞典化学家伯格曼用试验办法制得纯钴,并确认钴是一种金属元素。他进一步研讨,找到了当年矿工们惧怕矿石的原因。那种被称为“妖魔”相同的矿石,实践是钴的化合物,化学名是辉钴矿。从辉钴矿的化学式CoAsS中可得知,此矿石含有钴、硫、砷元素。钴原本对人体没有明显损伤,但是含钴30%左右的辉钴矿加热后生成的硫或砷的化合物都有剧毒。尤其是砷,其氧化物“三氧化二砷”俗称砒霜,是毒性很强的物质,蒸发性极强,蒸发后会让作业场所严峻毒化。《水浒传》中潘金莲毒杀老公武大郎用的便是砒霜。

辉钴矿(网络图)

至此,近半个世纪的钴元素疑团总算解开。

历史悠久的宝贵元素

尽管钴元素在科学家手中真实现形才200多年时刻,但它为人类服务已有2000年之久。古罗马和古希腊人曾用辉钴矿来制造深蓝色的玻璃。这种深蓝色看起来很漂亮,是无法用辉钴矿之外的东西来替代制造的。我国古代劳动人民用钴来制造蓝色的陶瓷。唐三彩中,钴制造的蓝色陶瓷十分贵重。用钴制造的带蓝颜料,在唐三彩里被称为“钴蓝”。后世专家保藏唐三彩时,对钴蓝十分垂青,有“三彩挂蓝,无价之宝”的说法。

带蓝色的唐三彩瓷器(网络图)

布朗特等科学家发现钴元素,经过研讨其化学性质等试验,加快了钴元素的运用。20世纪后,钴及其合金如铂钴合金、钐钴合金、钨钴合金等在机械工业、化工工业、航空工业及医学范畴都得到广泛运用,并成为一种重要的战略金属。钴在通讯范畴大显神通是在1980年。由于这一年里,美国化学家约翰·古迪纳夫创造晰钴酸锂电池。此电池有用处理了伏打电池、钠硫电池等储量小,功能不安稳等缺陷。时至今日,咱们所用的智能手机、笔记本电脑、充电宝,乘坐的电动汽车等都离不开钴酸锂电池或它的改良版。钴酸锂电池的创造,被后世科学家稀烂为“敞开了整整一个年代”。

钴酸锂电池(网络图)

值得一提的是,钴这种历史悠久的宝贵元素,在存量上也一向扮演着“妖魔”的人物。钴在地球上的总含量约700万吨,但三分之二都会集在非洲中部的民主刚果共和国。据地质学家考证,本来地壳中钴含量十分稀疏,一亿年前一颗含钴的小行星碰击地球,在非洲地表上砸出一个盆地,即刚果盆地。这便是民主刚果共和国富含钴金属的原因。

动力过分会集,最大的坏处便是易形成动力独占,然后影响全球相关工业的开展。据“金融界”网站2018年12月报导,“国际质料库房”刚果宣告钴为战略金属,其矿税调高至10%。如此看来,“妖魔”矿的首要元素之一钴,将在未来显示出愈加重要的效果。

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【参阅资料】

1、 文章《陶瓷中的蓝:一抹“钴”元素的艺术演化》,汹涌网。

2、 论文《金属元素钴使用规模及用处的重要性》,作者王善胜,《工程科技》

来历:蝌蚪五线谱

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