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会哭的金属

赛因斯老师
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有一种常见金属比银还软,它就是锡。

会哭的金属

银是白色的,锡也是白色的。区分它们的简易方法,一是看光泽,银白中带灰,锡白里透蓝;二是看熔点,银相对来说不易熔化,锡用打火机就能烧熔;三是看硬度,因为锡比银软,两条同样粗细的白色金属放在你手里,哪个更容易掰弯,哪个就是锡。

锡容易氧化,自然界中很少有纯净的金属锡,倒是锡的氧化物二氧化锡特别常见。二氧化锡即锡矿石,它比铁矿石容易还原得多,将一块锡矿石放在木炭上烧,木炭就能把金属锡从二氧化锡中还原出来。

冶炼锡的技术门槛很低,所以人类用锡的历史很久。距今五千年前,埃及、印度和如今伊拉克境内的先民就学会开采和利用锡了。锡太软,不适合造兵器,但是先民们发现它跟铜的合金却比较硬,于是就发明了青铜器。

会哭的金属

青铜是铜锡合金以及铜锡铅合金,熔点低,硬度大,易冶炼,易锻造,无论做兵器还是做容器,都特别好用。我国还没进入铁器时代的时候,兵器基本上全用青铜来造,哪个诸侯国碰巧有铜矿和锡矿,那里必然能造出精良的兵器,在群雄争霸中占尽优势。

《天龙八部》中,段誉和乔峰初次相见,是在江苏无锡一家酒楼。此后乔峰初次与姑苏慕容的家臣包不同相斗,以及后来在杏子林外被人陷害,初次得知自己是契丹人后裔,这些情节都发生在无锡。据历史记载,无锡曾经盛产锡——无锡惠山的余脉叫做“锡山”,锡矿石储量丰富,春秋战国时被大量开采,与铜制成兵器。传说有樵夫上锡山砍柴,在一块巨石上看到十二个大字:“有锡兵,天下争;无锡宁,天下清。”

会哭的金属

大意是此地出产锡矿,引起诸侯争战,如果锡矿没了,也就没有人来争夺了,天下就太平了。到了西汉初年,无锡的锡矿终于被开采殆尽,天下也真的太平了。

《射雕英雄传》第十五回,黄蓉对郭靖说,无锡泥人天下驰誉,虽是玩物,却制作精绝,当地土语叫作“大阿福”,她在桃花岛上就有好几个。假如这段情节发生在春秋战国,那么黄蓉在无锡买到的特产恐怕不是泥人,而是锡。

锡的柔韧性接近黄金,可以打成极薄的锡箔,用来包装食物,或者在烤箱中垫底。但这些并不有趣,锡最有趣的特性是会哭:当锡棒和锡板弯曲时,会发出一种特别的仿佛是哭泣声的爆裂声。这种奇特的声音是锡晶体之间发出的摩擦引起的。当晶体变形时,就会产生这样的摩擦声。奇怪的是,如果换用锡的合金,就不会发出这种哭声。

会哭的金属

因此,人们可以根据这一特性,来鉴别一块金属究竟是不是锡。顺便说一下,元素周期表上排在锡前面的金属是铟,它比锡更软,弯曲时也能发出哭泣声。铟的颜色和光泽很像锡,为了避免搞混,你可以用指甲在上面掐一下,感觉更软的是铟,不太软的是锡。

锡还有一个有趣的性质:它与铜的合金,也就是青铜,受热会收缩,遇冷会膨胀,跟普通金属热胀冷缩的性质刚好相反。正是因为铜锡合金具有热缩冷胀的性质,古人方可在青铜器上鼓捣出清晰的铭文。具体过程如下。将青铜熔化,把熔液倒进提前准备好的模子里,模子内壁上密密麻麻排布着反刻的图案和文字,统统被青铜熔液填满。熔液冷却,器物成型,因为热缩冷胀的特性,成型时会把模具上图案和文字的凸凹处压得更紧,铸造出来的器物铭文会特别饱满。

会哭的金属

《鹿鼎记》的主人公韦小宝曾经得到神龙教的五龙令,那是一条五色斑斓的小龙,用青铜、黄金、赤铜、白银、黑铁铸成,其实单用青铜就足够了。青铜器刚铸造好时是金黄色的,经过缓慢氧化,生成铜的各种盐类化合物,呈现出绿、蓝、黄等颜色,同样五彩斑斓,兼且古意盎然,无形中提升了神龙教的品位。

下面要说到锡的最后一个趣味性质——低温变性。

1912 年,英国探险家斯科特率领一支探险队去南极,出发时带了大量给养,包括液体燃料。但是这支队伍一去不复返,后来发现他们都冻死在南极了。带了那么多的燃料,为什么还无济于事呢?原来斯科特一行在南极点返回的路上发现,他们储藏库里的煤油不翼而飞。没有煤油就无法取暖,也无法煮饭,所以他们只能冻饿而死。科学家们经过反复研究,终于发现其中奥妙,原来这支探险队保存煤油的铁桶是用锡焊的,平常用着挺方便,到了南极的极端低温环境下,锡却变成了粉末,煤油自然漏光。

会哭的金属

1867 年冬天,俄国彼得堡仓库发生了一件怪事:仓库里本来堆着很多锡砖,一夜之间全消失了,留下来的是一堆堆像泥土一样的灰色粉末。仓库里还有一批军大衣,拿出来发给俄国士兵穿时,军大衣上那些锡制的纽扣竟然也不见了,再仔细看看,原来纽扣也变成了灰色粉末。

1812 年 5 月,拿破仑率领六十万大军远征俄罗斯,几个月后打到莫斯科,但是俄国沙皇使出“坚壁清野”之计(当年令狐冲率领群豪攻打少林寺时,嵩山派的左冷禅也用过同样的计策对付令狐冲),让远离补给的法国远征军陷入粮荒,不得不在寒冬时节退出俄国。就在撤退的途中,他们军服上的锡纽扣发生化学反应,统统成了粉末,因为扣不住衣服,挡不住严寒,超半数士兵被活活冻死。

会哭的金属

锡为啥会在低温下变成粉末呢?因为低温改变了锡的晶体结构,使锡的体积急剧膨胀,将柔韧性极好的白锡变成异常松散的灰锡。这种反应不需要其他元素加入,只要气温低于零下 33 度,锡的晶体结构就会改变。更加奇妙的是,只要一块白锡变成灰锡,跟它接触的锡也会被“传染”,一块接一块地变成灰锡,就跟得了瘟疫似的,故此得名“锡瘟”。