科普中國:是否有比水更輕的金屬呢?

2017-04-07 11:09:14 來源:新華網 作者:佚名 責任編輯:王曉敏 字號:T|T
摘要】隨著航空材料技術不斷進步,飛機使用的材料越來越輕。今天,使用複合材料和鈦合金的飛機已經變得非常輕盈,很容易就能飛上天空,並以很高的速度巡航。金屬在飛機上的應用,足以表明金屬界也有“身輕如燕“的選手。

  隨著航空材料技術不斷進步,飛機使用的材料越來越輕。今天,使用複合材料和鈦合金的飛機已經變得非常輕盈,很容易就能飛上天空,並以很高的速度巡航。金屬在飛機上的應用,足以表明金屬界也有“身輕如燕“的選手。那麼,有沒有比水還輕的金屬呢?它們又能不能用來造飛機呢?

  很多金屬製成的器具,從古代的青銅器,到現代工廠裏隆隆作響的大機器,以及體育課上費好大勁兒都扔不遠的鉛球,似乎都是“笨重”“結實”的“硬漢”。難道金屬材料就沒有“輕盈”的“體態”嗎?

  事實並非如此。許多金屬也是“身輕如燕”的,例如用於製造飛機、人造衛星等航空航太器的鋁合金、鈦合金,用於製造手機、筆記型電腦外殼的鎂合金等。它們被稱為輕合金,即密度比較小的合金材料。它們比傳統的銅、鐵等金屬材料的密度要小得多。畢竟,誰也不願成天揣著個鉛球一般重的手機。

  當然,“輕”與“重”都是相對而言的。通常情況下,水的密度約為1克/釐米3。即使是很輕的金屬鎂,密度也達到1.7克/釐米3,比水更重。那麼,是否有比水更輕的金屬呢?

  元素週期表中有近百種金屬,有三種金屬的密度比水小,分別是鋰、鈉和鉀。鈉的密度約為0.97克/釐米3;鉀的密度約為0.86克/釐米3;而鋰的密度只有0.53克/釐米3,比水要輕許多,大約是鋁的1/5,是名副其實的輕金屬之王。把這三種金屬扔在水裏,它們無論如何都不會沉入水底。不過,由於鋰、鈉、鉀的化學性質非常活潑,它們會與水發生劇烈的反應。在實驗室中,鈉、鉀只能保存在密度只有0.8克/釐米3的煤油中。鈉、鉀能沉入煤油中,從而隔絕空氣;而鋰太輕了,連煤油都“hold不住”它,只能禁閉在固態石蠟中。

  由於鋰、鈉和鉀的單質太活潑了,因此不能用來直接做飛機。但是用鋰製成的電池則可能用在電動飛機上,成為未來飛機的“心臟”。

 

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