化学元素中的钙与钪
实验室k / 2018-12-07
钙
说到“钙”，大多数人会想到白垩状的白色东西，或者牛奶。那种被称为“白垩”的石头，一如英国东南部白色的多佛悬崖，其实是碳酸钙，而在各种黑板上所用的粉笔在今天是用硫酸钙（也叫做石膏）制作的。（铅笔中的“铅”并非用铅制造，而通常的粉笔也并非用白垩（“白垩”和“粉笔”在英文里是同一个单词“chalk”）制造；那些书写工具和它们那误导人的名字间究竟发生了什么？）
无论是粉笔还是牛奶中的钙都属于钙的化合物。纯钙本身是一种发光的金属，外表和铝相似。你很少能看见钙的金属形态，因为它在空气中不稳定，很快就转变为氢氧化钙和碳酸钙，就像你所预料的那样，这些都是白垩状的白色物质。当与水或酸接触时，金属钙会像碱金属那样放出氢气，但速度比较慢。由于反应可以控制，它成为一种用来制备少量氢气的有用原料。
我们一直被告知钙对强健的骨骼而言非常重要，并且实际上它是骨骼矿化的主要成分（哺乳动物的骨骼是坚硬的羟磷灰石泡沫，那是磷酸钙水合物的一种形态）。虽然有些人可能把骨头想像为是由其他某种东西构成的（例如玻璃，参见硅，第14号元素），但是钙离子在细胞的生物化学中的功能是更为根本性的。钙不断地在细胞内和细胞外来回穿梭，以一种如此重要的方式协调神经和肌肉的活动，以至于身体宁可溶解骨骼而不允许血钙水平降低。（实际上，有一种理论推测，在进化初期骨骼是为了应对这类突发事件而用来储存钙的，它所承担的结构性功能是后来添加的东西。）
钙位于生命中大量需要的元素之列。其他的那些，如硒（34），只是由于一些特殊的酶才会有微小量的需要。还有一些，如钪，无论如何在体内都绝对没有任何作用。
钪
钪是许多人从未听说过的元素中的第一个。全世界纯金属形态的钪的年交易量少于100磅，正由于如此，可以可靠地说，只有极少数人见过这种元素的纯金属形态。（氧化钪的世界年交易量约为10吨，按照世界标准这依然是个很小的量。）
钪是某类元素的一个例子，这类元素之所以昂贵并非由于其在地壳中含量稀少，而是由于它们不在任何一个地区集中分布。对大多数其他元素而言，甚至是那些总体上更加稀缺的元素，总能发现在某个地方它以很高的浓度集中；而钪却是稀疏地分布于每一处，这使得它的收集和纯化的成本都极高。
钪用于制造坚韧的金属和产生明亮的光线。微量的钪与铝混合能得到某种已知最为牢固的铝合金，这种合金可用于制造战斗机、棒球棒以及自行车车架（所有那些昂贵的品种）。在高亮度金属卤化物放电照明设施中的碘化钪能将原本刺眼的光转化为更让人愉快的类似于太阳光的光。
金属卤化物放电照明设施用于需要大量光的地方，如街道、仓库以及大型超市。除了钠灯以外，它比任何普通的光源都更为高效，但钠灯发出的黄色光有一种使人看起来像是僵尸的倾向，因此除了高速公路照明以外，在其他任何地方使用都不会令人感到愉快。可能某一天半导体照明灯具会占据我们的家，但从金属卤化物灯泡中发出的绝对大量的光依旧会在公众场所中确保它的位置。这绝对不是夸张。
钪灯是那种你看到过千万次却从未听说过它的名字的东西。另一方面，钛却是那种名字早已听说过千万次但没有人真正见过的金属。
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