冯大诚的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/fdc1947 交流思想 交流文化

博文

杂说生活中的锡和铅 精选

已有 4144 次阅读 2022-9-4 08:34 |个人分类:科学与生活|系统分类:科普集锦

杂说生活中的锡和铅

50年代初,我家往西十几个门面,大概也就六十来米的地方,有一家锡箔庄,也就是卖锡箔的商铺。这里所说的锡箔是过去的祭祀用品。把锡不断地捶打,可以把锡打成非常薄的箔,然后紧紧地粘在纸上,裁切成扑克牌那样的长方形。大约一百张一沓。我那时候还小,路过时在门口看店里的伙计在大桌子上整理锡箔。

锡箔是过去苏州人祭祀祖先的必备用品。祭祖前若干天,家里的主妇就会抽空把锡箔折叠成一个个元宝的样子。锡是有银白色光泽的金属,它的性质稳定,不易氧化,总是银光闪闪。祭祀的时候,把银色锃亮的“元宝”高高堆放在灰盆中,在祭祀仪式的最后焚化。由于每家每年都会祭祀好几次,所以好像家家都有这样专门用来焚烧锡箔的灰盆。街上常有人吆喝着收购锡箔灰,他们从锡箔灰中回收锡。

锡箔也用于包装,如过去好的香烟,还有高级的糖果如巧克力等,内包装便用锡箔。那些锡箔比祭祀用的锡箔厚,没有那层纸,质量也似乎比祭祀用的好一些。小孩子把它揉平后做成如银杯这样的小玩意儿,拿来可以玩好大一会儿。现在,包装用的锡箔似乎换成了铝箔,铝毕竟比锡要便宜得多。

锡箔可以做得非常薄,这是因为锡的延展性非常好(实际上只是展性好)。铝、铜、银、金等都有很好的延展性,这是由它们的晶体结构决定的。延展引起形变,实际上是晶体中的金属原子的滑动,像锡、铝、银、金等金属,原子滑动后,仍然容易形成原来样子的晶体,缺陷较少,这就显示出有好的展性。

安徒生童话中有一则《坚定的锡兵》,说的是锡制的小玩偶。我小时候也见过这类锡制玩偶,很小,但是很精致。

过去我们那里许多人家都有锡制的蜡钎、香炉,也有像茶壶那样形状的锡制酒壶,可以用来温酒。不过,后来这些锡制品也都让有关部门收购了。七十年代我到东北工作时,不少农户人家还有锡制酒壶,不过样子比较简陋,与实验室里的三角烧瓶形状相仿。锡、惜同音,传统的曲艺演员常以锡壶与惜乎谐音作笑料。

锡壶用来温酒,必须注意不能空烧。锡的熔点很低,只有232℃,空烧的话,一会儿就烧融化了。

也正因为锡的熔点很低,锡与铁、铜等金属又有很好的相容性,所以,人们常常用锡来焊接铁或铜。

人们用薄铁板(所谓洋铁皮)来制作水桶、水壶(油桶、油壶),钣金工在制作桶、壶时,铁皮的咬合处难免会有液体渗漏。这样,就需要用锡把咬合再缝焊上,以免渗漏。

搪瓷制品上面的釉被摔坏之后,里面的铁胎与空气和水接触,时间一长便容易生锈腐烂,搪瓷杯、盆之类的制品也就漏了。过去的人们节俭,会把铁锈挫掉,用焊锡堵住漏洞。前些年街上还有这样的修理者,现在看不见了。

制作电器时,为了使各种导线、电阻、电容等器件能够很好的接触,也往往用焊锡把这些器件焊接起来。

如上面所说,锡性质稳定,不容易氧化,有银白色光泽,人们可以把锡箔做成“银元宝”。也正由于它稳定,显得无毒,人们才可以把它做成酒壶盛酒。锡与铁又有很好的相容性,所以人们把它用来焊接铁皮。综合利用以上的三个性质,人们把薄薄的一层锡电镀在铁皮上,做成了镀锡铁皮,正式的名称是是电镀锡薄钢板,即两面镀有锡的冷轧低碳薄钢板。中文的俗称是马口铁。人们用它制成罐头,可以密封保存食品,这就是罐头食品,食品工业的重要产品。

英语锡称为tin,镀锡铁皮罐头也称为tin。由此,中文音译为听,如听装糖果、饼干听子。听可以直接连接数词而不需要量词,如一听咖啡,两听午餐肉等。

锡不但怕高温怕融化,也怕低温,在很低的温度下(-13.2℃以下),通常的锡(被称为白锡),就会逐渐转化为灰锡,温度越低转化越快。

灰锡与白锡的成分是一样的,都是锡原子的堆积,但是堆积的方式不同,二者的物理性质就大相径庭。上面所说的白锡的性质如柔软、有银白色光泽、延展性好等等,灰锡都没有了,往往成为一堆灰色的粉末。当然,灰锡加热融化冷却到室温后,仍然变为白锡,性质不会有变化。

众所周知的由白锡转化为灰锡的例子是俄罗斯军服上的锡制纽扣在寒冬被冻成灰色粉末的故事。最可悲的例子是一支南极探险队所用的汽油桶因用锡焊缝,在南极的低温下,焊锡由白锡变成灰锡,致使汽油漏光引起而“全军覆没”的惨祸。

我国古人往往把金指所有的金属,五金这个词有人说指金、银、铜、铁、锡,也有人说是金、银、铜、铁、铅,差别只在锡和铅。也有古人认为铅和锡是同类的东西,把铅称为黑锡(《玉篇》),而把锡称为白锡。很有意思的是,古代西方人也认为铅和锡是同一类的,在古代拉丁文中,铅为 plumbum nigrum(黑铅),而锡为 plumbum album(白铅)。

锡与铅确实有相似的化学和物理性质,它们同属元素周期表的第四主族,常常一起出现在不同的合金中。

古人所使用的青铜器中一般是既有锡,也含有一些铅。

上面所说的焊锡中实际上都是加入了铅的,加入铅后,焊锡的熔点更低,更加容易操作。

马口铁中加入极少量的铅,能够使得镀锡更加漂亮耐用。

但是,铅是有毒性的,而且容易在骨骼等部位积累,铅这样的重金属离子对人们的健康特别是对儿童的发育有着很坏的影响。所以,对于铅锡合金中所含有的铅元素,必须予以足够的警惕。

铅锡合金也用作电路的保险丝,它的熔点低,当电流过大时就熔断了,起到保护电路的作用。

过去,我们的书刊报纸都是用铅活字印刷的。铅字的成分实际上是以铅为主加上了锑以及少量锡的合金。这样的合金铸出的铅字更耐磨,更漂亮。当然,如今铅活字印刷技术已经被淘汰了。

铅是比较柔软的金属,用铅可以画出浅黑色的条纹,据说古希腊人曾经把铅条作为笔使用。当欧洲人刚发现石墨矿时,人们并不知道这是一种碳的单质,而以为是铅矿。因此把用石墨做成的笔称为铅笔。实际上,现代的铅笔是不含铅的。

碱式碳酸铅是一种白色的粉末,被称为铅白。由于这种白色粉末不透明,有强烈的遮盖作用,涂在脸上,能够使得脸看上去嫩白,古人把它作为化妆品。它是从西域传入中国的,所以古人又称之为胡粉,又称铅华。多少年以来,戏曲曲艺演员都用它来化妆,脸上涂上了铅粉就遮盖了本色。所以洗尽铅华一词就就可以从演员卸妆来比喻人表示去除掉这些影响本色的“面具”。铅白是有毒的,所以现在不允许把它作为化妆品了。

由于铅白有强烈的遮盖作用,过去作为颜料是油漆的重要成分。打底的白色油漆过去称为铅油。有人把它推而广之,把一切油漆都称为铅油,东北的一些年长者至今还这样称呼。

也正由于铅的毒性,所以如今在很多场合例如对于儿童用品,就必须使用无铅油漆。

在生活中,我们用到铅的很重要的地方就是铅蓄电池。大多数汽车电池是铅蓄电池,电动车中铅蓄电池也有半壁江山。铅蓄电池的两个电极分别是金属铅和二氧化铅(四价的铅)。

铅在生活另一个常见的应用是防X射线等电离辐射。在医院里,利用X光成像的检查时,医生前面总是要用铅板或铅玻璃进行防护。

为什么铅能够防护X光等电离辐射呢?

我们看到,当X光照射我们身体时,密度小的肌肉组织能被X光穿透,而密度大的骨头组织则能够挡住一些X光。密度越大,能够阻挡住的X光就越多。照X光时,如果衣服上有金属饰物或口袋里有金属钱币,也必须脱掉衣服或拿走钱币,铁铜等金属也都能够挡住X光。

为什么密度大就能够挡住更多的X光?

众所周知,原子是由原子核和电子组成的,原子核中的质子带正电,它的数目(被称为原子序数)与核外带负电的电子数相等。原子核比原子小得多,如果把一个原子放大到足球场那么大,原子核就只有球场中间的一粒黄豆大小,球场其余的空间部分就是核外的电子在不停地高速运动。

当X光照射到原子的时候,就会与原子核外的电子发生碰撞。碰撞的结果,主要有两种可能:

第一种可能是电子吸收了光子,由于X光能量很大,吸收的结果是使得电子被激发甚至电离,也就是离开了原子核的束缚成了自由电子。这就是像X光这样高能量的辐射被称为电离辐射的原因。有机化合物中有电子电离了,该化合物就可能发生变化,生物细胞也就可能变化。这也是X射线等电离辐射容易给生物体带来危害的原因。

第二种可能,是电子吸收了光子的一部分能量,把失去一部分能量的光子向四面八方散射出去了,不再继续向前。这两种情况都阻碍了光子的前进。

我们身体的有机组织,主要由碳、氢、氧、氮等原子组成。注意到各个元素的原子核外的电子个数等于原子序数,氢、碳、氮、氧的原子序数分别只有1、6、7、8(“足球场”上很是空旷)。所以X光照射到这些原子,较少能够碰上电子。骨头组织里的钙原子,核外有20个电子,X光碰撞到电子的概率就大得多了。而铅的原子序数是82,每个原子有82个电子,自然能够阻挡更多的光子了。

有人说,你这里有一个问题,那就是原子有大有小啊。为了更容易比较,我们都用金属,金属是原子一个挨一个紧紧地排列着的,金属的原子半径容易测量。铁原子,核外26个电子,半径156pm;铜原子,核外29个电子,半径145pm;铅原子,核外82个电子,半径154pm(pm是皮米,1皮米相当于1米的一万亿分之一)。由此可见,由于铅原子核有更多的质子,带有更多的正电荷,对电子的吸引力更大,因此,虽然它有那么多电子,但是铅与铁、铜的原子大小相差不大,可是电子的数目却相差好几倍。铅原子中间电子的密度显然要比铜铁大得多。所以,铅阻挡X射线的能力比铁和铜大得多。

当然,从中我们也能够看出来,铅阻挡电离辐射的能力也是有限度的,并不是全部都能够挡住。物体的密度越大,厚度越大,阻挡电离辐射的能力也是越强。所以,贮存放射性物质的器皿,都是非常厚重的铅罐。







https://blog.sciencenet.cn/blog-612874-1353925.html

上一篇:不妨练写白板字
下一篇:杂说“白”
收藏 IP: 119.164.147.*| 热度|

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (2 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2022-12-1 22:41

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部