第五章 金屬與礦物(滬教)
鐵的冶煉和應用以埃及和我國為最早。用高爐來煉鐵,我國要比歐洲大約早1000多年。
2、古代的煉銅
人類最早用石器制造工具,曾稱為“石器時代”。接著,人們發明了煉銅并用銅制造工具,曾稱為“銅器時代”。緊接著人們又發明了煉制銅與錫的合金——青銅,青銅被大量用于制造工具,曾稱為“青銅時代”。青銅的使用為人類使用金屬揭開了歷史的新篇章。
大約在50XX年以前,中國已學會用孔雀石(堿式碳酸銅)冶煉出銅。冶煉時,在熔鍋或熔爐內放置孔雀石和木炭,讓木炭在里面燃燒,用吹管往里送風,產生高溫,熔化礦石,同時產生一氧化碳使銅析出。根據可靠的文獻資料和出土銅器,可以肯定在殷商時期我國對青銅器的冶煉和青銅器的鑄造已達到相當高的水平。
在銅的冶金史和化學史上,我國還有一項重大的發明,就是濕法煉銅。早在公元前一兩百年,就已經知道用鐵從銅鹽中置換出銅。在距今1200多年前,就用鐵鍋熬膽水(硫酸銅溶液)煉銅,此法煉銅到宋朝時發展到頂峰。直到今天,濕法煉銅仍然被世界各國采用,因為濕法煉銅適宜開采低品位貧銅礦。
3、鐵與人體健康
鐵是人們非常熟悉的一種物質,且再日常生活中應用廣泛。如建筑材料、工業機床、鋼木家具、鍋、鏟、瓢、勺等等均離不開鐵做原料。然而鐵的用途并不僅僅是這些,更重要的是鐵元素人體健康必不可少的元素,它是人體血紅蛋白的一個重要組成部分,血紅蛋白之所以能把氧帶到全身的每一個細胞中去,其主角就是鐵,人體中的血是紅色的,就是由于鐵的存在。血紅蛋白的每一個次小單位都含有一個鐵原子,沒有鐵原子,血紅蛋白就制造不出來,氧就無法被輸送,這樣血液就變白,進而使膚色蒼白,因為血紅蛋白與氧結合,才使血帶上鮮紅色。人們每天吃進的食物中含有一部分鐵,在日常飲食中含鐵的食物主要有:雞、鴨、鵝、豬、牛、羊肉及肝臟、心臟、豬肚、蛋黃、海帶、黑木耳、蘑菇、菠菜、芹菜、蘿卜、番茄等。
當人膳食含有足夠的鐵時,所吸收的鐵就會被儲存在機體組織中,吃進的鐵不足時,儲存的鐵就會因逐漸消耗而減少,嚴重缺鐵會引起缺鐵性貧血。人體吸收鐵一般是無機鐵鹽比有機鐵鹽容易,二價鐵(fe2+)比三價鐵(fe3+)吸收率約大3倍。所以在給缺鐵性貧血病人補充鐵時,顯然應給予無機的二價鐵如硫酸亞鐵以及維生素c等酸性物質。近幾年來世界衛生組織,多次提倡推廣使用中國的鐵鍋、鐵鏟烹調食物,通過鐵鏟與鐵鍋而獲得大量的無機二價鐵,在胃酸中成離子態時被人體直接吸收,以補充人體對鐵的需要。
4、煉鐵的礦石及識別
鐵在自然界中的分布很廣,主要以化合態存在,含鐵的礦石很多,具有冶煉價值的鐵礦石有磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦和菱鐵礦等。
識別鐵礦石的方法通常是利用其顏色,光澤、密度、磁性、刻痕等性質。
①磁鐵礦(fe3o4)黑色,用粗瓷片在礦石上刻劃時,留下的條痕是黑色的。具有磁性,密度為4.9~5.2克/厘米3。
②赤鐵礦(fe2o3)顏色暗紅,含鐵量越高,顏色就越深,甚至接近黑色,但是瓷片留下的刻痕仍然是紅色,不具磁性。成致密塊狀或結晶塊狀(鏡鐵礦)產出,也有成土狀產出。密度為5~5.3克/厘米3。
③褐鐵礦(fe2o3·3h2o)礦石有黃褐、褐和黑褐等多種顏色,瓷片的劃痕呈黃褐色。無磁性,密度為3.3~4克/厘米3。