不论你有没有亲眼见过自由女神像,都应该好奇过,堂堂美利坚的标志雕像,怎么弄了个绿的?为了华尔街金融大鳄们爱看?
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但实际上有没有可能,它本来就不是个绿的?
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扒一扒自由女神怎么变色的,要从元素铜说起——
蓝血原来是“铜臭”?
在欧美,人们常把老牌权贵富豪称为“蓝血贵族”。而在自然界,真的存在“蓝血动物”——比如我们熟悉的龙虾、章鱼,还有俗称“马蹄蟹”、号称活化石的鲎(hòu)。鲎不但长得怪,血液还能提炼昂贵的“鲎试剂”,用于检测细菌毒素。这种让它们遭受杀身之祸的蓝血,源于血液中的血蓝蛋白。其中的铜离子与氧结合后,就让血液呈现蓝色。
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鲎属于甲壳类动物,是虾和蟹的远亲,自4亿多年前的奥陶纪以来变化甚少。由于体内的“蓝血”可制成生化检测试剂,它们一度被人大量捕杀和抽血。
当你走进化学实验室,试剂瓶中海蓝色的硫酸铜晶体、硝酸铜晶体,在一众化学品中颇为亮眼;倘若你将刚刚制取好的无水氯化铜放进水中,还能见到溶液从黄绿变为翠绿、最终呈现蓝色的神奇过程。除了这些含铜的盐类,还有四水合铜、四氨合铜等结构更复杂的配合物,都呈现出或深或浅的蓝色。
考生请作答:氯化铜溶液加水变色是为什么____
自然界的蓝绿色含铜矿物也不少,最有名的当属孔雀石(Cu₂(OH)₂CO₃)与蓝铜矿(Cu₃(CO₃)₂(OH)₂)。它俩都是铜的碳酸盐矿物,色调一个偏绿一个偏蓝,常在矿床中共生,还可以互相转化。古人把蓝铜矿称为“石青”,用作水墨画的颜料,“水墨丹青”中的“青”就是指它。
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绿色的孔雀石与蓝色的蓝铜矿,是两种常伴生在一起、还能互相转化的含铜矿物。
铜锈:铜器“毁容”的祸首
博物馆里的铜器文物,表面常覆盖着一层绿绿的铜锈。铜锈又称铜绿(Cu₂(OH)₂CO₃),是铜与空气中水分、二氧化碳反应的产物。铜锈结构疏松,能让更多的二氧化碳分子和水分子趁虚而入,使锈迹越发严重,直至变成“破铜烂铁”自由女神像在1886年落成时,其外观颜色是铜牌那种颜色,此后十几年间产生铜绿,它又在水边湿度大绿得很彻底,不过这绿色的铜绿层还起到了保护作用,防止了进一步的腐蚀。
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所幸在铜锈尚少时,用酸就能轻松除掉:铜锈不耐酸,只需用稀酸溶液浸没生锈的铜器,就能看到它“咕嘟咕嘟”地冒泡。这是铜锈转化成可溶性的铜盐并生成二氧化碳,过段时间拿出来就光亮如新了。
人类第一款实用金属
铜是元素周期表29号元素,元素符号Cu,相对原子质量63.546。铜的拉丁文名字Cuprum,来自古地中海世界的知名铜矿产地——塞浦路斯岛。
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由于化学性质不太活泼,铜在地层中有时会以单质形态存在,也就是块状的纯金属铜。
在历史上,铜与金、银同为人类最早使用的金属。虽不如金银闪亮光鲜,但铜在地层中分布更广,硬度更高,更适合制作实用的工具、武器。而与后来大显身手的铁、铝相比,铜的性质不那么活泼,在自然界存在单质铜矿(铁、铝主要以化合物形式存在),开采冶炼比较容易。早在公元前4500~前2000年左右,人类就开始冶炼铜矿,进入了文明初曦。
但作为一种实用材料,铜也有明显不足:密度较大(8.9克/立方厘米)、质地较软,做成的器物既沉重又不够坚硬;熔点较高(1083℃),铸造加工仍有难度。于是,人们把铜和另两种古代常用金属锡、铅结合起来,制成了大名鼎鼎的青铜。
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商代青铜器代表作后母戊鼎
青铜黄铜,各有姿容
在游戏文化影响下,“青铜”如今在网上几乎成了“菜鸟”“小白”的代名词。然而在现实历史中,青铜绝对可称古代伟大科技。
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为弥补铜熔点高、质地软的缺点,古人在冶炼铜时加入不同比例的锡、铅,形成铜锡合金(铅属于添加元素)。神奇的是,这两种比铜还软的金属加入后,新材料不但熔点降低了(含25%锡和75%铜的青铜,熔点仅800°C左右),硬度和强度也大幅提升,甚至胜过早期的铁制品!只可惜,密度大这点没法解决。
在古代中国,商周时期就有了高超的青铜铸造工艺。坚实的青铜宝剑和甲胄,精美的青铜鼎、尊、编钟,以及各色青铜餐具和农具,都印证了数千年前中华“青铜时代”的辉煌文明。
博物馆里的青铜文物,绝大部分都是青绿青绿的。其实这并非它们的本来面目,而是数千年累积的铜锈所致。刚铸造出的“青”铜,其实是闪亮的金黄色!只有像越王勾践剑这样少量保存良好没被锈蚀的,才让我们一睹上古青铜宝器的真实风采。
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越王勾践剑是青铜器哦!
铜合金家族中,还有一种以金黄闪亮闻名的成员——黄铜。黄铜是铜锌合金,它硬度大、耐腐蚀、易加工,自工业时代以来大显身手:船舶的螺旋桨和阀门,枪弹和炮弹的弹壳,还有大号小号等铜管乐器,都由它打造。
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中西方乐器都少不了它
电力使者,一“铜”天下
作为从上古时期走来的“老前辈”,铜在电气革命中焕发第二春,再度跻身关键战略资源——没有铜,连电都用不上!
铜的导电效率在金属中仅次于银,价格更便宜,不易与硫化物反应,延展性也不错,因此成为最常用的导电材料。我们身边的电线,大都是用橡胶绝缘层包裹铜丝(也有些采用便宜的铝芯、或是铜包铝)。手机、电脑的电路板能正常工作,也多亏铜来连接各个元件。
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电线里的是红铜(紫铜),成分是纯铜
目前全球已探明的铜储量约8.8亿吨,其中我国储量约有3494.8万吨。由于庞大的人口和产业需求,尤其是数字基建、电动汽车、光伏电池等新兴产业很“吃”铜资源,因此我国仍是个相对缺铜的国家。加之国内大型矿床较少、铜矿品位(矿石含铜量)偏低,因此非常依赖进口。为此,我国正努力勘探国内的新铜矿,并寻求更多的铜矿进口渠道。
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最初的自由女神像空心身披“黄金甲”代表对价值的崇尚,即使它绿了,铜也还有个珍贵而稳定的含义。
来源:博物
编辑:千里雁啼
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