【科普】元素家族连载
【元素家族-连载9】最轻的金属：锂（从电池说到减肥）
我们终于要谈到第一种金属元素：锂，它的主要特点就是“轻“，密度只有0.534克每立方厘米，比水还轻，是最轻的金属。
（锂轻到在煤油里也能浮起来，如果不是它的化学性质过于强烈，简直是飞行器理想的材料。）
锂虽然只是第三号元素，在宇宙中和地球上的分布都很少，这里面的原因在于，恒星在生产元素的过程中，锂会和质子（氢原子）结合生成两个氦原子，这种核反应只需要240万度就可以发生，而这是很多恒星都可以轻易达到的温度。
（由于锂的这种核反应性能，太阳上锂的丰度甚至比地球上还要少。）
地球上，锂资源最丰富的地方位于智利，最近在玻利维亚也发现了一个很大的锂矿。后面我们会看到，南美洲是很多元素资源都很丰富的地方，和中国富含稀土资源一样，都成为地球学家研究的课题。我们应该重视与拉美国家的关系，利用好这些资源。因为下面我们会看到，锂真的是一种很有用的元素，有些奇妙的应用简直让你难以想象。
让我们的生活更加轻便：锂电池
最早的电池是伏特发明的 “伏特柱”，他将锌环、铜环叠在一起，这就是最早的电池。之后电池经历了一百多年的发展，到了20世纪70-80年代，最受重用的是铅蓄电池和碳锌电池。铅蓄电池当时主要在机车里面用，而碳锌电池主要在我们日常生活的家庭电器中使用。
（意大利科学家伏特最早发明了伏打电堆，现在电压的单位就是以他的名字命名的。需要把他和汽车公司福特分别开。）
其实在20世纪初的时候，就开始有人提出锂电池的概念了，因为锂更轻，而且锂电池可以提供3V的电压，铅蓄电池只有2.1V，而碳锌电池只有1.5V。
上世纪80年代以后，锂的开采成本大幅度降低，锂电池开始商业化。1992年，索尼公司研发出了可以充电的锂离子电池，这使得电子产品轻便化成为现实，在接下来的十几年里简直是改变了世界。
（当我们在咖啡厅惬意的一边喝下午茶，一边用薄若蝉翼的笔记本电脑回邮件的时候，必须要感谢锂。）
（苹果的最新产品Iphone 6s，一部手机集成如此多的功能，在20年前几乎不可想象。锂离子电池让这一切成为可能。）
（借此给家乡产业做做广告吧，锂离子电池在汽车电动化的进程中也将扮演重要的作用。）
锂玻璃、锂陶瓷
锂可以降低玻璃、陶瓷的熔融点，这可以减少制造的能耗。此外，加入一定量锂的玻璃，锂玻璃的溶解性只是普通玻璃的1/100，号称不溶解的玻璃。
锂基润滑脂
（硬脂酸锂可以有效增加润滑脂的稠度，经常作为润滑脂的增稠剂使用。）
过氧化锂：潜水兵的生命线
由于锂特别轻，所以过氧化锂可以在潜水艇里用于氧气的发生器。同样的原理，过氧化锂也可以用于太空飞船里。
金属铸造的催化剂
在铝等金属的铸造过程中，加入一点锂，可以提高熔融物的流动性，并且可以降低金属的熔点。
两弹元勋使用的热核材料：氘化锂
（你能想象到吗？中国的第一颗氢弹采用的是氘化锂。）
未来的减肥元素：锂
科学家发现狼吃了含锂的化合物以后，会食欲不振，而且这种现象还有遗传性。这让减肥产业得到了一个方向，当然，目前还只处于研究阶段，不可能把大美女当成小母狼来做实验的。
（有可能，未来众多美女们不再需要用这些名言警句来鞭策自己了，一粒含锂减肥药就能帮助您和您的后代们永不变胖。）
小测试：
1，下面哪个不是锂的应用：
A） 电动汽车
B） 笔记本电脑
C） 手机
D） 治疗厌食症
2，中国第一颗氢弹采取的原料是：
A） 氢
B） 铀
C） 氘化锂
D） 氦
我们终于要谈到第一种金属元素：锂，它的主要特点就是“轻“，密度只有0.534克每立方厘米，比水还轻，是最轻的金属。
（锂轻到在煤油里也能浮起来，如果不是它的化学性质过于强烈，简直是飞行器理想的材料。）
锂虽然只是第三号元素，在宇宙中和地球上的分布都很少，这里面的原因在于，恒星在生产元素的过程中，锂会和质子（氢原子）结合生成两个氦原子，这种核反应只需要240万度就可以发生，而这是很多恒星都可以轻易达到的温度。
（由于锂的这种核反应性能，太阳上锂的丰度甚至比地球上还要少。）
地球上，锂资源最丰富的地方位于智利，最近在玻利维亚也发现了一个很大的锂矿。后面我们会看到，南美洲是很多元素资源都很丰富的地方，和中国富含稀土资源一样，都成为地球学家研究的课题。我们应该重视与拉美国家的关系，利用好这些资源。因为下面我们会看到，锂真的是一种很有用的元素，有些奇妙的应用简直让你难以想象。
让我们的生活更加轻便：锂电池
最早的电池是伏特发明的 “伏特柱”，他将锌环、铜环叠在一起，这就是最早的电池。之后电池经历了一百多年的发展，到了20世纪70-80年代，最受重用的是铅蓄电池和碳锌电池。铅蓄电池当时主要在机车里面用，而碳锌电池主要在我们日常生活的家庭电器中使用。
（意大利科学家伏特最早发明了伏打电堆，现在电压的单位就是以他的名字命名的。需要把他和汽车公司福特分别开。）
其实在20世纪初的时候，就开始有人提出锂电池的概念了，因为锂更轻，而且锂电池可以提供3V的电压，铅蓄电池只有2.1V，而碳锌电池只有1.5V。
上世纪80年代以后，锂的开采成本大幅度降低，锂电池开始商业化。1992年，索尼公司研发出了可以充电的锂离子电池，这使得电子产品轻便化成为现实，在接下来的十几年里简直是改变了世界。
（当我们在咖啡厅惬意的一边喝下午茶，一边用薄若蝉翼的笔记本电脑回邮件的时候，必须要感谢锂。）
（苹果的最新产品Iphone 6s，一部手机集成如此多的功能，在20年前几乎不可想象。锂离子电池让这一切成为可能。）
（借此给家乡产业做做广告吧，锂离子电池在汽车电动化的进程中也将扮演重要的作用。）
锂玻璃、锂陶瓷
锂可以降低玻璃、陶瓷的熔融点，这可以减少制造的能耗。此外，加入一定量锂的玻璃，锂玻璃的溶解性只是普通玻璃的1/100，号称不溶解的玻璃。
锂基润滑脂
（硬脂酸锂可以有效增加润滑脂的稠度，经常作为润滑脂的增稠剂使用。）
过氧化锂：潜水兵的生命线
由于锂特别轻，所以过氧化锂可以在潜水艇里用于氧气的发生器。同样的原理，过氧化锂也可以用于太空飞船里。
金属铸造的催化剂
在铝等金属的铸造过程中，加入一点锂，可以提高熔融物的流动性，并且可以降低金属的熔点。
两弹元勋使用的热核材料：氘化锂
（你能想象到吗？中国的第一颗氢弹采用的是氘化锂。）
未来的减肥元素：锂
科学家发现狼吃了含锂的化合物以后，会食欲不振，而且这种现象还有遗传性。这让减肥产业得到了一个方向，当然，目前还只处于研究阶段，不可能把大美女当成小母狼来做实验的。
（有可能，未来众多美女们不再需要用这些名言警句来鞭策自己了，一粒含锂减肥药就能帮助您和您的后代们永不变胖。）
小测试：
1，下面哪个不是锂的应用：
A） 电动汽车
B） 笔记本电脑
C） 手机
D） 治疗厌食症
2，中国第一颗氢弹采取的原料是：
A） 氢
B） 铀
C） 氘化锂
D） 氦
【元素家族-连载10】剧毒的玫瑰——宝石元素：铍
铍是一种宝石元素！
无论是象征爱情幸福的海蓝宝石，还是代表平安幸运的祖母绿，其主要成分都是铍铝硅酸盐。
（美丽的海蓝宝石被称为“爱情之石”，也因为它与水的关系，人们相信它可以捕捉海洋的灵魂。在电影《加勒比海盗》中，如果你仔细观察，就会发现佩戴着许多花哨玩意的水手们，脖子上大多戴着一块蓝色的宝石，那就是海蓝宝石，他们相信那会在海洋上庇护他们。）
（尊贵典雅的祖母绿，远至古埃及法老，近到明清国家领导人，无不对这绿宝石之王心驰神往。）
物以稀为贵，海蓝宝石和祖母绿都只是绿柱石中的两种，之所以如此稀少是有原因的。原因在于铍元素在整个宇宙中的稀缺，原子序数排名第四的铍甚至比锂还要稀少一点。铍的三种同位素铍8，铍9，铍10中，只有铍9是稳定的，铍8可以由两个氦原子核聚变而成，但是太不稳定，而铍9原子核也很容易与中子或者阿尔法粒子反应，释放中子。
（铍8的半衰期只有7*10-17秒，存在时间极短，似乎这种反应很难发生，但是恒星的巨大和时间的漫长，以及神秘的量子隧穿效应，使得这种反应成为可能。铍元素只能作为碳元素形成的催化剂，铍原子核的这种核反应性能决定了它在宇宙中的稀少，也使我们的绿宝石更加珍贵。）
绿宝石在地球上主要分布在巴西、美国、俄罗斯、南非等地，具有开采用作工业用途的就更少。将铍从矿石中冶炼出来，需要1500度以上的高温，世界上有工业规模提炼出铍的能力的国家只有中国、美国和哈萨克斯坦三个国家。然而需要注意，千万不要被它宝石的美丽所迷惑了，铍其实是有剧毒的，人呼入极微量的铍粉末就可以致死。所以如果在未来铍成为一项产业的话，一定要谨防那些无良资本家们不顾工人死活。
（提炼出的铍金属，置于空气中表面会生成一层致密的氧化膜。）
你可能会想，绿宝石不是很珍贵吗？为什么要把其中的铍提炼出来呢？原来，铍在很多工业上起着很重要的作用。
1，核反应堆的功臣
前面提到，铍容易与中子反应，一个铍9原子核会接受一个中子，然后变成2个氦原子核，并释放出两个中子，这是不是和原子弹的链式反应很相似？其实这就是一种链式反应，只不过不是放热反应，所以不会像原子弹那样猛烈。铍的这种特性可以让它在核反应堆中成为中子的提供源。此外，铍对快中子有很好的减速作用，因此可以用它来做核反射镜，更加有效的利用中子，也防止中子外泄，对周围的人体、动植物产生辐射伤害。
（这是一个微型核反应堆，其中铍包裹在核反应中心周围，作为反射器。这种微型核反应堆可以用于未来的深空探测器。）
2，金属玻璃
所有的金属中，铍的X射线透过率最强，因此铍经常作为X射线窗口的材料，被称为金属玻璃。
3，铍青铜
在青铜中加入一点点铍，可以有效提高青铜的强度，硬度和弹性，并且可以让青铜更加耐腐蚀。这种材料被叫做铍青铜，被用于高端耐磨、耐腐蚀的地方，比如海底电缆等。将铍加入铁或者镍做成合金，也有非常意想不到的效果。
铍目前的成本还是很高，但是可以想象一下，锂以前的成本也很高，但是锂电池的需求促进了锂生产的发展，也因此而降低了成本。成本和需求，有时候是先有鸡还是先有蛋的问题。未来，如果铍的应用发展很快，铍的成本也会降低，也会相应促进铍的应用的发展。铍青铜等合金肯定会走上更多的舞台。
（铍青铜用于海底电缆，我们能在家里就能看到异域的新闻，可以和远在大洋对面的战友并肩作战LOL，得感谢铍！）
4，未来的航天元素
如果说锂是轻而软，那么铍就是轻而硬。
目前的航天材料主要采用铝，钛正在登上舞台。铍几乎比钛轻一倍，要知道，在航天工业中，一公斤的重量意味着要增加多少的燃料，而燃料本身又要占用重量。铍还有最吸引航天工作者的一点在于它的吸热性能特别强，因此铍已经进入了航天工业的视野，迟早有一天，它将在人类的太空飞船上大放异彩。
（我要说，星际争霸里面的大和舰是用铍做的，你信吗？）
小测试：
1， 铍存在于哪种宝石中：（单选）
A） 钻石
B） 绿宝石
C） 红宝石
D） 黄宝石
2， 下面哪个国家不具有工业规模提炼铍的能力：
A） 日本
B） 中国
C） 美国
D） 哈萨克斯坦
铍是一种宝石元素！
无论是象征爱情幸福的海蓝宝石，还是代表平安幸运的祖母绿，其主要成分都是铍铝硅酸盐。
（美丽的海蓝宝石被称为“爱情之石”，也因为它与水的关系，人们相信它可以捕捉海洋的灵魂。在电影《加勒比海盗》中，如果你仔细观察，就会发现佩戴着许多花哨玩意的水手们，脖子上大多戴着一块蓝色的宝石，那就是海蓝宝石，他们相信那会在海洋上庇护他们。）
（尊贵典雅的祖母绿，远至古埃及法老，近到明清国家领导人，无不对这绿宝石之王心驰神往。）
物以稀为贵，海蓝宝石和祖母绿都只是绿柱石中的两种，之所以如此稀少是有原因的。原因在于铍元素在整个宇宙中的稀缺，原子序数排名第四的铍甚至比锂还要稀少一点。铍的三种同位素铍8，铍9，铍10中，只有铍9是稳定的，铍8可以由两个氦原子核聚变而成，但是太不稳定，而铍9原子核也很容易与中子或者阿尔法粒子反应，释放中子。
（铍8的半衰期只有7*10-17秒，存在时间极短，似乎这种反应很难发生，但是恒星的巨大和时间的漫长，以及神秘的量子隧穿效应，使得这种反应成为可能。铍元素只能作为碳元素形成的催化剂，铍原子核的这种核反应性能决定了它在宇宙中的稀少，也使我们的绿宝石更加珍贵。）
绿宝石在地球上主要分布在巴西、美国、俄罗斯、南非等地，具有开采用作工业用途的就更少。将铍从矿石中冶炼出来，需要1500度以上的高温，世界上有工业规模提炼出铍的能力的国家只有中国、美国和哈萨克斯坦三个国家。然而需要注意，千万不要被它宝石的美丽所迷惑了，铍其实是有剧毒的，人呼入极微量的铍粉末就可以致死。所以如果在未来铍成为一项产业的话，一定要谨防那些无良资本家们不顾工人死活。
（提炼出的铍金属，置于空气中表面会生成一层致密的氧化膜。）
你可能会想，绿宝石不是很珍贵吗？为什么要把其中的铍提炼出来呢？原来，铍在很多工业上起着很重要的作用。
1，核反应堆的功臣
前面提到，铍容易与中子反应，一个铍9原子核会接受一个中子，然后变成2个氦原子核，并释放出两个中子，这是不是和原子弹的链式反应很相似？其实这就是一种链式反应，只不过不是放热反应，所以不会像原子弹那样猛烈。铍的这种特性可以让它在核反应堆中成为中子的提供源。此外，铍对快中子有很好的减速作用，因此可以用它来做核反射镜，更加有效的利用中子，也防止中子外泄，对周围的人体、动植物产生辐射伤害。
（这是一个微型核反应堆，其中铍包裹在核反应中心周围，作为反射器。这种微型核反应堆可以用于未来的深空探测器。）
2，金属玻璃
所有的金属中，铍的X射线透过率最强，因此铍经常作为X射线窗口的材料，被称为金属玻璃。
3，铍青铜
在青铜中加入一点点铍，可以有效提高青铜的强度，硬度和弹性，并且可以让青铜更加耐腐蚀。这种材料被叫做铍青铜，被用于高端耐磨、耐腐蚀的地方，比如海底电缆等。将铍加入铁或者镍做成合金，也有非常意想不到的效果。
铍目前的成本还是很高，但是可以想象一下，锂以前的成本也很高，但是锂电池的需求促进了锂生产的发展，也因此而降低了成本。成本和需求，有时候是先有鸡还是先有蛋的问题。未来，如果铍的应用发展很快，铍的成本也会降低，也会相应促进铍的应用的发展。铍青铜等合金肯定会走上更多的舞台。
（铍青铜用于海底电缆，我们能在家里就能看到异域的新闻，可以和远在大洋对面的战友并肩作战LOL，得感谢铍！）
4，未来的航天元素
如果说锂是轻而软，那么铍就是轻而硬。
目前的航天材料主要采用铝，钛正在登上舞台。铍几乎比钛轻一倍，要知道，在航天工业中，一公斤的重量意味着要增加多少的燃料，而燃料本身又要占用重量。铍还有最吸引航天工作者的一点在于它的吸热性能特别强，因此铍已经进入了航天工业的视野，迟早有一天，它将在人类的太空飞船上大放异彩。
（我要说，星际争霸里面的大和舰是用铍做的，你信吗？）
小测试：
1， 铍存在于哪种宝石中：（单选）
A） 钻石
B） 绿宝石
C） 红宝石
D） 黄宝石
2， 下面哪个国家不具有工业规模提炼铍的能力：
A） 日本
B） 中国
C） 美国
D） 哈萨克斯坦
【元素家族-连载12】碳的大家族（一）“上得了权杖、下得了橱房”的碳
不说那几乎无穷多种线性、交联、接枝等结构的有机物，也不说它几乎可以和其他所有元素组成无穷多种化合物，就说碳单质本身，也足够称得上是一个大家族！
无定形碳
碳可以算是人类最早接触并开始使用的元素了：“卖炭翁，伐薪烧炭南山中”在不完全燃焼的情况下，树木残留下来的木炭，成为人类宝贵的暖源，“雪中送炭”乃是美德；动物烧死之后，留下了骨炭，是为“生灵涂炭”；中国历史上，书法是文人的风骨，留下了书圣“洗笔成墨池”的美谈。
（除了享誉环球的中国书法，中国的水墨画更加有特色，仅用炭黑一种颜色便能涂抹出大千世界，或锦绣河山，或天马行空，或小桥流水，或蝌蚪找妈，虽不符合西洋画派的透视原理，但却是一种神韵。）
以上这些，其实都是无定形碳，在我们现在的生活中也随处可见。
（活性炭由于其超大的表面积，可以在家装后帮助我们吸附有害气体。不要看它黑黑的，也可以帮助我们净水。）
（轮胎中加入炭黑可以增加它的强度、耐磨和使用寿命，我们身边的橡胶制品比如鞋底也是这个道理。）
（炭黑在涂料油墨中就是最常用的一种色素，黑的漂亮！）
石墨
碳可以是很软的，在众多矿物中，石墨是最软的之一。
（你以为铅笔真的是铅做的吗？那你就2B了，其实是石墨在帮助我们书写。石墨的英语名称来源于希腊文：graphein，意思就是“用来写”。PS：你知道2B是什么意思吗？）
（碳是可以导电的，石墨被用来做电极。最早的电极是铜，石墨比铜轻便，便宜，加工起来也方便，进入21世纪之后，基本全面取代了铜。）
（碳纤维，如日中天的复合材料！由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得。汽车、风电、高铁、运动器材，笔记本电脑，哪里高增长，哪里就离不开它。）
不说那几乎无穷多种线性、交联、接枝等结构的有机物，也不说它几乎可以和其他所有元素组成无穷多种化合物，就说碳单质本身，也足够称得上是一个大家族！
无定形碳
碳可以算是人类最早接触并开始使用的元素了：“卖炭翁，伐薪烧炭南山中”在不完全燃焼的情况下，树木残留下来的木炭，成为人类宝贵的暖源，“雪中送炭”乃是美德；动物烧死之后，留下了骨炭，是为“生灵涂炭”；中国历史上，书法是文人的风骨，留下了书圣“洗笔成墨池”的美谈。
（除了享誉环球的中国书法，中国的水墨画更加有特色，仅用炭黑一种颜色便能涂抹出大千世界，或锦绣河山，或天马行空，或小桥流水，或蝌蚪找妈，虽不符合西洋画派的透视原理，但却是一种神韵。）
以上这些，其实都是无定形碳，在我们现在的生活中也随处可见。
（活性炭由于其超大的表面积，可以在家装后帮助我们吸附有害气体。不要看它黑黑的，也可以帮助我们净水。）
（轮胎中加入炭黑可以增加它的强度、耐磨和使用寿命，我们身边的橡胶制品比如鞋底也是这个道理。）
（炭黑在涂料油墨中就是最常用的一种色素，黑的漂亮！）
石墨
碳可以是很软的，在众多矿物中，石墨是最软的之一。
（你以为铅笔真的是铅做的吗？那你就2B了，其实是石墨在帮助我们书写。石墨的英语名称来源于希腊文：graphein，意思就是“用来写”。PS：你知道2B是什么意思吗？）
（碳是可以导电的，石墨被用来做电极。最早的电极是铜，石墨比铜轻便，便宜，加工起来也方便，进入21世纪之后，基本全面取代了铜。）
（碳纤维，如日中天的复合材料！由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得。汽车、风电、高铁、运动器材，笔记本电脑，哪里高增长，哪里就离不开它。）
钻石
终于要请出碳家族的大明星了：钻石，号称宝石之王！
（电影《泰坦尼克》中的“海洋之心”，大家不要被它的颜色所迷惑，其实它不是蓝宝石，而是一颗钻石，蓝色来自其中混杂的一些硼元素。其实“海洋之心”在历史上确有其物，法国探险家维米尔在印度发现了这颗钻石并上交给了当时的法王路易十四，结果成为一颗灾星，路易十四戴了一次就死去，他的儿子和孙子不敢带，只敢给自己的女人带，结果这些女人都上了断头台。现在你知道泰坦尼克为什么沉没了吧？现在这颗“海洋之心”已经躺在了美国华盛顿的史密森研究所，不会再出来祸害人了。）
“海洋之心”因为一部电影而成名，但其实，钻石的世界里比它更有名的多得是，让我们看看最有名的几颗吧。
（路易十五的王冠，目前陈列于凡尔赛宫，上面镶嵌着几百颗宝石，最大的一颗就是正对着我们的“摄政王”，重140.5克拉，它因其罕见的纯净和完美的切割被称为“最美的钻石”。这种炫富并没有给路易家族带来好运，路易十五被称为法国史上最差评的国王，他的名言：“我死后，哪管洪水滔天！”他钟爱的情人杜芭莉夫人死于断头台，他的孙子路易十六夫妇也死于断头台。）
（“库里南钻石”。1905年，在南非被发现，足足有白种男人的拳头那么大，后来被英国王室收购，切割成九颗大钻石和96颗小钻石。最大的一颗号称“非洲之星”，足足有530克拉，就是图片上的那枚，被镶嵌在英国女王的权杖上，目前珍藏在白金汉宫。第二大的也有370克拉，被镶嵌在英国王冠上。）
（“光之山”，来自于印度，引发了无数的战争。十八世纪波斯皇帝因为钟爱这颗钻石侵略印度的莫卧儿帝国并活捉了莫卧儿苏丹，在苏丹的头巾里发现了这颗钻石。波斯皇帝被它的大小和光泽吓呆了，不禁大叫一声：“光之山！”这颗钻石因而得名。1895年“欧洲祖母”英国维多利亚女王得到了它，将它镶嵌在她的王冠上（图中）。后来印度圣雄甘地领导的运动中曾经要求英国归还这颗钻石，以抵消英国在殖民时期的罪行，但是，和圆明园中的宝物一样，就没有然后了。）
终于要请出碳家族的大明星了：钻石，号称宝石之王！
（电影《泰坦尼克》中的“海洋之心”，大家不要被它的颜色所迷惑，其实它不是蓝宝石，而是一颗钻石，蓝色来自其中混杂的一些硼元素。其实“海洋之心”在历史上确有其物，法国探险家维米尔在印度发现了这颗钻石并上交给了当时的法王路易十四，结果成为一颗灾星，路易十四戴了一次就死去，他的儿子和孙子不敢带，只敢给自己的女人带，结果这些女人都上了断头台。现在你知道泰坦尼克为什么沉没了吧？现在这颗“海洋之心”已经躺在了美国华盛顿的史密森研究所，不会再出来祸害人了。）
“海洋之心”因为一部电影而成名，但其实，钻石的世界里比它更有名的多得是，让我们看看最有名的几颗吧。
（路易十五的王冠，目前陈列于凡尔赛宫，上面镶嵌着几百颗宝石，最大的一颗就是正对着我们的“摄政王”，重140.5克拉，它因其罕见的纯净和完美的切割被称为“最美的钻石”。这种炫富并没有给路易家族带来好运，路易十五被称为法国史上最差评的国王，他的名言：“我死后，哪管洪水滔天！”他钟爱的情人杜芭莉夫人死于断头台，他的孙子路易十六夫妇也死于断头台。）
（“库里南钻石”。1905年，在南非被发现，足足有白种男人的拳头那么大，后来被英国王室收购，切割成九颗大钻石和96颗小钻石。最大的一颗号称“非洲之星”，足足有530克拉，就是图片上的那枚，被镶嵌在英国女王的权杖上，目前珍藏在白金汉宫。第二大的也有370克拉，被镶嵌在英国王冠上。）
（“光之山”，来自于印度，引发了无数的战争。十八世纪波斯皇帝因为钟爱这颗钻石侵略印度的莫卧儿帝国并活捉了莫卧儿苏丹，在苏丹的头巾里发现了这颗钻石。波斯皇帝被它的大小和光泽吓呆了，不禁大叫一声：“光之山！”这颗钻石因而得名。1895年“欧洲祖母”英国维多利亚女王得到了它，将它镶嵌在她的王冠上（图中）。后来印度圣雄甘地领导的运动中曾经要求英国归还这颗钻石，以抵消英国在殖民时期的罪行，但是，和圆明园中的宝物一样，就没有然后了。）
贴吧每帖只能发10张图，只好分两次发了。。。
今天题目：
1，“海洋之心”是：
A）蓝宝石
B）绿宝石
C）钻石
D）施华洛世奇
2，目前存于世上，切割加工后，有530克拉重，号称世界上最大的钻石是：
A）摄政王
B）库里南钻石
C）非洲之星
D）光之山
3，2B铅笔中的2B指的是：
A）无厘头
B）铅笔的软度
C）213型号
D）脑残
4，无定形碳可以用来做：（多选）
A）墨汁
B）色素
C）轮胎增强
D）吸附有害气体
今天题目：
1，“海洋之心”是：
A）蓝宝石
B）绿宝石
C）钻石
D）施华洛世奇
2，目前存于世上，切割加工后，有530克拉重，号称世界上最大的钻石是：
A）摄政王
B）库里南钻石
C）非洲之星
D）光之山
3，2B铅笔中的2B指的是：
A）无厘头
B）铅笔的软度
C）213型号
D）脑残
4，无定形碳可以用来做：（多选）
A）墨汁
B）色素
C）轮胎增强
D）吸附有害气体
【元素家族-连载11】从“宇宙射线”说到“生命来自火星”：神奇的硼元素
与前几种元素不一样，它跟宇宙大爆炸无关，也不是在恒星内聚变合成的元素。
上次讲到铍的时候，我们已经看到，在恒星内部，氦原子核聚变成铍8并进而聚变成碳12，中间是跳过了5号元素硼的，因此在恒星中很少发现有硼。
但是地球上的硼竟然比锂、铍还要多，这是从哪里来的呢？那就是神秘的宇宙射线，浩瀚的宇宙中，分布着各种各样的星体，它们也在不断发展变化，类似太阳的普通恒星表面也会有高能量的活动，更不用说众多星系中随时会有超新星爆炸、脉冲星的辐射，甚至传说中拥有超级能量的类星体和黑洞，这些都可能是宇宙射线的来源。这些高能量的宇宙射线穿越地球时，会与地球上的原子核发生反应，生成新的原子核和新的辐射，硼就是这样来的。
（神秘的宇宙射线。宇宙太大，说不清它是从哪里来的。它不仅制造了很多元素，还是基因变异、生命进化的催化剂，当然，也会导致癌症。）
你可能会嗤之以鼻，这看不见摸不着的宇宙射线似乎很难证明，其实是可以看得见的。我们可爱的地球母亲拥有地磁场防护罩，将很多宇宙射线偏移到了两极，否则癌症的发病率还要提高n倍。宇宙射线在穿越大气的时候，与大气中的分子原子发生反应，就形成了美丽的极光！
最近有研究表明，闪电根本不是云层本身的电荷造成的，而是来自于宇宙射线的激发。
（近年来，北极南极旅游成为高富帅们的选择，美丽的极光就是北极南极著名的景点之一。）
话题扯的有点远，由于地球是一个富含氧的环境，硼在地球上只能以化合物的形式存在。人类认识硼化合物的历史很早，传说从古埃及开始，人类就会使用硼砂制造玻璃和冶炼金属，中国汉朝的时候就会生产硼砂玻璃，这是最早有记载的，后来马可波罗把中国的硼砂玻璃带到西方引起了轰动。
有人说中国历史只有技术，没有科学，这似乎也是一个例子，西方比我们晚接触硼化合物，但是他们试图研究里面的道理。
著名的大帅哥化学家戴维（不要着急，后面我们会有详细的故事介绍这位英国欧巴）1808年试图电解硼酸盐的水溶液，得到了一些棕色的沉积物，他认为这可能是一种元素。后来他用钾去还原三氧化二硼，得到了一定数量棕色的硼，他也借此宣布这是一种新元素，成为硼元素的发现者。后来法国科学家盖吕萨克（气体三定律的提出者之一，高中折磨我们的题目里面少不了这货，是不是有种想扁他的冲动？）在高温下用铁去还原硼酸得到了硼，证明了硼酸是硼的氧化物。但是，由于硼在高温下极易与氧化合，因此他俩制得的硼都不纯，一直到1909年，美国化学家Ezekiel Weintraub才制得了纯硼。
（高纯的硼是这样的，从分解出硼到纯硼的制得，花了100年时间。得到纯硼之后，化学家才发现纯硼和粗硼的物化性质有很大不同。）
世界上的硼资源72%分布在土耳其，为什么这么集中没人能回答，我想这也可以是地球史科学家去探索地球往事的一个课题吧。近年来中国对硼的需求量增长很大，这也让土耳其的很多人发了财。当然这后面有很多故事，硼在各方面的应用发展很快。
1，复合材料的后起之秀：硼纤维
如果说锂是轻而软，铍是轻而硬，硼就是轻而耐磨且强度大！硼的比重只有2.3左右，而且硬度极高，莫氏硬度9.5，这已经接近金刚石了！
所以工程师们用气相沉积法将硼沉积在钨丝、碳纤维、环氧树脂等复合材料上，增强高性能复合材料的强度。这种硼纤维的密度只有2.5g/cm3，是钢的1/3还不到，但是强度却比钢高五倍。
在复材市场上，无论是和已经快过气的环氧、玻璃纤维相比，还是跟如日中天的碳纤维、芳纶纤维较量，硼纤维还属于后起之秀。由于高昂的开采成本，硼的价格居高不下，这也限制了它的应用。目前硼纤维主要用在钓鱼竿、高尔夫球杆、高级电缆管道等等，但是未来，谁知道呢？
越来越多的老人开始爱好钓鱼，极品钓鱼竿一定是硼纤维的，轻而且高强度。硼纤维目前在我们的生活中干的是这么无聊的事情，未来希望能用它做点正事。从化学仪器到主妇厨具：
2，硼硅玻璃
在玻璃中加入12-15%的硼，可以降低玻璃的热膨胀率，提高玻璃的耐热性能，这就很强大了！无图无真相，让我们先看图。
（硼硅玻璃可以让我们的实验室里少听到一些爆炸声。）
（天文望远镜的镜片如果用普通玻璃，会对热较为敏感，白天和晚上的折光率会有些许不同。天文学家们对“差之毫厘谬以千里”这句话特别敏感，这些许不同会让他们很痒痒，所以优秀的天文望远镜镜片都必须采用硼硅玻璃。）
（无论在日常交际还是商务洽谈中，品茶已经是中国的文化。作为一个老板，在自己的房间里有一套高质量的茶具是必须的，尤其在南方。在采购的时候可以注意一下茶具玻璃里的硼含量。）
（还记得几年前在美国纽约outlets的Corning（康宁）店里看到玻璃厨具，当时感觉好强大，现在几乎已经走进寻常百姓家了。含有硼元素的玻璃厨具美观耐用，绝对是家庭主妇的上选。）
3，作物必需：硼肥
低等生物几乎不需要硼，而对高等植物来说，硼是必须的，现在国内以硼命名的化肥公司和化肥品种就不下少数。
（中国很多土壤都缺硼，硼肥市场巨大！）
4，硼与生命
2013年，有人提出一个惊人假说：最早的RNA是在火星上由硼和钼作为催化剂而合成的，在距今大约30亿年前，这些RNA经过陨石运输到地球上。
这可真够雷人的！众所周知，RNA是DNA的前体，这就是说RNA从火星来到地球，然后进化出了生命了，生命竟然来自于火星！
这种假说的前提在于，科学家发现硼对于核酸的稳定很重要，这也能说明为什么硼对于作物成长有那么巨大的作用。而对于人类来说，已经发现硼对于防止老人钙质流失很重要，另外还发现缺硼会缺少男人味，这就很重要了！但是我不建议男士们为了增加自己的男人味去找老农们要硼肥带回来吃，多吃水果蔬菜可能是更好的选择。
目前，对于硼究竟怎样在生命中发挥作用还不是很清楚，这又是未来一个诺贝尔生物奖的课题。
（火星上拍到的“人脸”，你相信生命来源于火星吗？）
与前几种元素不一样，它跟宇宙大爆炸无关，也不是在恒星内聚变合成的元素。
上次讲到铍的时候，我们已经看到，在恒星内部，氦原子核聚变成铍8并进而聚变成碳12，中间是跳过了5号元素硼的，因此在恒星中很少发现有硼。
但是地球上的硼竟然比锂、铍还要多，这是从哪里来的呢？那就是神秘的宇宙射线，浩瀚的宇宙中，分布着各种各样的星体，它们也在不断发展变化，类似太阳的普通恒星表面也会有高能量的活动，更不用说众多星系中随时会有超新星爆炸、脉冲星的辐射，甚至传说中拥有超级能量的类星体和黑洞，这些都可能是宇宙射线的来源。这些高能量的宇宙射线穿越地球时，会与地球上的原子核发生反应，生成新的原子核和新的辐射，硼就是这样来的。
（神秘的宇宙射线。宇宙太大，说不清它是从哪里来的。它不仅制造了很多元素，还是基因变异、生命进化的催化剂，当然，也会导致癌症。）
你可能会嗤之以鼻，这看不见摸不着的宇宙射线似乎很难证明，其实是可以看得见的。我们可爱的地球母亲拥有地磁场防护罩，将很多宇宙射线偏移到了两极，否则癌症的发病率还要提高n倍。宇宙射线在穿越大气的时候，与大气中的分子原子发生反应，就形成了美丽的极光！
最近有研究表明，闪电根本不是云层本身的电荷造成的，而是来自于宇宙射线的激发。
（近年来，北极南极旅游成为高富帅们的选择，美丽的极光就是北极南极著名的景点之一。）
话题扯的有点远，由于地球是一个富含氧的环境，硼在地球上只能以化合物的形式存在。人类认识硼化合物的历史很早，传说从古埃及开始，人类就会使用硼砂制造玻璃和冶炼金属，中国汉朝的时候就会生产硼砂玻璃，这是最早有记载的，后来马可波罗把中国的硼砂玻璃带到西方引起了轰动。
有人说中国历史只有技术，没有科学，这似乎也是一个例子，西方比我们晚接触硼化合物，但是他们试图研究里面的道理。
著名的大帅哥化学家戴维（不要着急，后面我们会有详细的故事介绍这位英国欧巴）1808年试图电解硼酸盐的水溶液，得到了一些棕色的沉积物，他认为这可能是一种元素。后来他用钾去还原三氧化二硼，得到了一定数量棕色的硼，他也借此宣布这是一种新元素，成为硼元素的发现者。后来法国科学家盖吕萨克（气体三定律的提出者之一，高中折磨我们的题目里面少不了这货，是不是有种想扁他的冲动？）在高温下用铁去还原硼酸得到了硼，证明了硼酸是硼的氧化物。但是，由于硼在高温下极易与氧化合，因此他俩制得的硼都不纯，一直到1909年，美国化学家Ezekiel Weintraub才制得了纯硼。
（高纯的硼是这样的，从分解出硼到纯硼的制得，花了100年时间。得到纯硼之后，化学家才发现纯硼和粗硼的物化性质有很大不同。）
世界上的硼资源72%分布在土耳其，为什么这么集中没人能回答，我想这也可以是地球史科学家去探索地球往事的一个课题吧。近年来中国对硼的需求量增长很大，这也让土耳其的很多人发了财。当然这后面有很多故事，硼在各方面的应用发展很快。
1，复合材料的后起之秀：硼纤维
如果说锂是轻而软，铍是轻而硬，硼就是轻而耐磨且强度大！硼的比重只有2.3左右，而且硬度极高，莫氏硬度9.5，这已经接近金刚石了！
所以工程师们用气相沉积法将硼沉积在钨丝、碳纤维、环氧树脂等复合材料上，增强高性能复合材料的强度。这种硼纤维的密度只有2.5g/cm3，是钢的1/3还不到，但是强度却比钢高五倍。
在复材市场上，无论是和已经快过气的环氧、玻璃纤维相比，还是跟如日中天的碳纤维、芳纶纤维较量，硼纤维还属于后起之秀。由于高昂的开采成本，硼的价格居高不下，这也限制了它的应用。目前硼纤维主要用在钓鱼竿、高尔夫球杆、高级电缆管道等等，但是未来，谁知道呢？
越来越多的老人开始爱好钓鱼，极品钓鱼竿一定是硼纤维的，轻而且高强度。硼纤维目前在我们的生活中干的是这么无聊的事情，未来希望能用它做点正事。从化学仪器到主妇厨具：
2，硼硅玻璃
在玻璃中加入12-15%的硼，可以降低玻璃的热膨胀率，提高玻璃的耐热性能，这就很强大了！无图无真相，让我们先看图。
（硼硅玻璃可以让我们的实验室里少听到一些爆炸声。）
（天文望远镜的镜片如果用普通玻璃，会对热较为敏感，白天和晚上的折光率会有些许不同。天文学家们对“差之毫厘谬以千里”这句话特别敏感，这些许不同会让他们很痒痒，所以优秀的天文望远镜镜片都必须采用硼硅玻璃。）
（无论在日常交际还是商务洽谈中，品茶已经是中国的文化。作为一个老板，在自己的房间里有一套高质量的茶具是必须的，尤其在南方。在采购的时候可以注意一下茶具玻璃里的硼含量。）
（还记得几年前在美国纽约outlets的Corning（康宁）店里看到玻璃厨具，当时感觉好强大，现在几乎已经走进寻常百姓家了。含有硼元素的玻璃厨具美观耐用，绝对是家庭主妇的上选。）
3，作物必需：硼肥
低等生物几乎不需要硼，而对高等植物来说，硼是必须的，现在国内以硼命名的化肥公司和化肥品种就不下少数。
（中国很多土壤都缺硼，硼肥市场巨大！）
4，硼与生命
2013年，有人提出一个惊人假说：最早的RNA是在火星上由硼和钼作为催化剂而合成的，在距今大约30亿年前，这些RNA经过陨石运输到地球上。
这可真够雷人的！众所周知，RNA是DNA的前体，这就是说RNA从火星来到地球，然后进化出了生命了，生命竟然来自于火星！
这种假说的前提在于，科学家发现硼对于核酸的稳定很重要，这也能说明为什么硼对于作物成长有那么巨大的作用。而对于人类来说，已经发现硼对于防止老人钙质流失很重要，另外还发现缺硼会缺少男人味，这就很重要了！但是我不建议男士们为了增加自己的男人味去找老农们要硼肥带回来吃，多吃水果蔬菜可能是更好的选择。
目前，对于硼究竟怎样在生命中发挥作用还不是很清楚，这又是未来一个诺贝尔生物奖的课题。
（火星上拍到的“人脸”，你相信生命来源于火星吗？）
小测试：
1， 硼元素的发现者是（）
A） 大帅哥戴维
B） 法拉第
C） 盖吕萨克
D） 周杰伦
2， 下面的说法中，哪个是正确的？（）
A） 极光是欧若拉女神画出来的。
B） 男人应该多吃硼化肥，增加男人味
C） 硼是在恒星里由更轻的元素聚变而成的。
D） 硼的特点是轻、耐磨、强度大。
3， 我们身边有哪些地方会发现硼的踪迹？（多选）
A） 玻璃厨具
B） 化学仪器
C） 高档钓鱼竿
D） 高档茶具
1， 硼元素的发现者是（）
A） 大帅哥戴维
B） 法拉第
C） 盖吕萨克
D） 周杰伦
2， 下面的说法中，哪个是正确的？（）
A） 极光是欧若拉女神画出来的。
B） 男人应该多吃硼化肥，增加男人味
C） 硼是在恒星里由更轻的元素聚变而成的。
D） 硼的特点是轻、耐磨、强度大。
3， 我们身边有哪些地方会发现硼的踪迹？（多选）
A） 玻璃厨具
B） 化学仪器
C） 高档钓鱼竿
D） 高档茶具
【元素家族13】碳的大家族（二）地球和太空里的钻石
上一节我们展示了这么多美轮美奂的钻石，你心里有什么想法呢？是不是开始梦想得到珍宝，那代表着财富；或者你相信“钻石恒久远，一颗永流传”，因为那代表着爱情；或者你开始愤起来：国家要强大，财富永远跟随着枪炮。
其实，再宝贵的财富，无论是存放在博物馆里，还是收藏在帝王将相家里，都是没有工业价值的，除了修炼一下艺术细胞以外，对人类的发展没有任何帮助。
作为一个理性的化学工作者，应该首先把钻石从高贵的礼品架上取下，它其实就是碳。
（史上最牛的炫富大师：拉瓦锡，用一个放大镜点燃了钻石，只是为了证明了钻石是碳。家里有钻戒的美妈们都把放大镜抱紧了，现在的熊孩子们什么都干得出来！）
钻石的真正的用途来自它的硬度，莫氏最大硬度10，因此它被称为金刚！
（金刚石做成的切割刃，几乎可以切开所有物质。）
（钻石的天然、坚硬代表着感情的执着和永恒，所以天然钻石最大的用途估计就是用来做定情信物了。我以前一直理解不了有那么多离婚的，学了化学就懂了，钻石之所以能“永恒”是因为它没有遇到放大镜，感情估计也一样吧。）
地球上主要的钻石资源分布在南非、加拿大、印度、俄罗斯、巴西和澳大利亚，其中几乎一半在非洲。看过电影《战争之王》的朋友们应该知道，钻石也是非洲战火纷飞的一个相当重要的原因吧。
（世界上最大的“洞”，位于西伯利亚，其实是一个钻石矿。旁边的圈层是公路，你可以想象一下这个“洞”有多大。）
钻石的稀少决定了它的价值，目前，每年钻石的开采量约为26吨，满足不了工业和结婚的需要，所以科学家们开始想办法生产人造钻石。目前每年有1000吨左右的人造钻石被生产出来，但是基本都是2克拉以下的。
（人造钻石只能造出来这么点大的，目前天然钻石的开采成本是每克拉40-60美元，而人工合成的钻石成本在每克拉2500美元，技术还需要改进。）
说完地球上的钻石，我们还可以看看遥远的太空，看看那里是不是有更加宝贵的财富呢？
（美国天文学家宣布，经过8年多的观测，他们确信发现了一颗星球，它直径达4000公里，其核心是密度极高的结晶碳（即钻石），重量相当于10的34次方克拉，这简直是一颗钻石星球了。而且它距离我们仅50光年，这对于宇宙尺度来说实在不能算很远。）
你有什么想法吗？其实早就有人有想法了，在信息彻底公开以前的2008年，美国伊利诺斯州皮奥里亚市53岁男子弗兰克·斯皮诺就已经向联合国递交了一份正式法律声明，宣布他将拥有宇宙中已知的“最大钻石”——白矮星BPM 37093的所有权。你可能觉得这是开玩笑，但是根据联合国1967年制定的《外层空间条约》，并没有规定个人不可以拥有外太空的星体，所以，弗兰克·斯皮诺已经成为这颗钻石星球的拥有者，他才是世界首富！
（无论是巴菲特还是盖茨，跟弗兰克·斯皮诺拥有的财富相比都弱爆了。）
如果要问宇宙中为什么会有钻石星球，这就要说到恒星的演化了。在前面几种元素的时候我们已经提到了，恒星内部无时不刻不在进行着元素合成反应，先从氢聚变成氦，然后到锂、铍，但这两种元素都很少，只是作为中间产物。然后它们跨过了硼，直接从氦聚变成碳（中间经过铍）。
（恒星演化简史，大多数类似太阳的屌丝星球最后的命运都是白矮星，如果恒星特别巨大，质量超过太阳的十倍，那么它会发生超新星爆炸，它们的结局是中子星或者黑洞。）
以我们的太阳为例，50亿年以后，随着氢逐渐消耗完，它会不断膨胀，把地球等行星吞没掉。而等到氢消耗完之后，氦原子核在巨大的压力下继续聚变成碳的时候，太阳会发生一次爆炸：“氦闪”（级别比“超新星爆炸”小得多），把外部的气体喷发掉，留下一个白矮星内核。这个白矮星内核继续将氦“燃烧”成碳，当氦反应完，只剩下碳的时候，我们可以说：太阳已经变成一颗钻石星球了。
也就是说，我们现在看到的钻石星球，其实都是以前发光的恒星。
我们还可以说，因为以前的恒星也是很多的，所以，宇宙中其实是布满了钻石星球。
（行星状星云，这就是太阳的最后结局，最中心是个白矮星，很大可能是一颗钻石星球。这种类型的星球在宇宙中应该很多。）
说到这里，不禁感叹：我们实在是应该将眼光投向遥远的深空，那里不光有无尽的财富，更有我们人类无尽的生存空间。刘慈欣带领我们思考过一个问题：我们人类代表着地球上诞生的生命，进化了30多亿年到了现在，究竟是为了干嘛来了？我们现在局限在地球上，拥有庞大的群体，但是却没有一个共同的目标，时时发生战争、纠纷和各种互相不理解。我们的生活习惯、组织形态让我们更多的资源在无谓的内耗上，而没有更多的用到认识和开发宇宙中。
网络上各种关于民主、专制的纷争，其实就是财富如何分配的问题。两只蚂蚁抢夺一粒米，会被观察它们的猫狗们耻笑的。我想与其趴在地上去抢夺苦涩的浆果，不如去植树造林，研究如何发现和利用更大财富的方法。那就是科学所能带给我们的，在我们对元素家族介绍的不断深入中，我们会不断的看到科学技术对于人类社会的影响。30年前，家里有台彩电已经是非常显摆了，当时的人们谁能想到，现在的我们可以用一台轻巧的迷你pad就能实现比当时彩电多得多的功能呢？拿破仑甚至拿铝作为财富的象征，他不会想到我们现在对铝是一种怎样平常的态度。那当然，我们更加不能把我们现在相比于身边人的优秀当成自己炫耀、自满的资本了，因为我们不用想也知道，后代们将嘲笑我们现在的所有事物。
人们不能老看当前，否则跟刍狗又有什么不同，人类的伟大在于自己的理性，所以我真心的希望大家“多谈谈赛先生，少麻烦德先生。”
（我们的征途应该是星辰大海，宇宙深处才是我们更广阔的生存空间，我们不希望自己如同电影《星际穿越》中的一开始，在地球上活活等死。）
上一节我们展示了这么多美轮美奂的钻石，你心里有什么想法呢？是不是开始梦想得到珍宝，那代表着财富；或者你相信“钻石恒久远，一颗永流传”，因为那代表着爱情；或者你开始愤起来：国家要强大，财富永远跟随着枪炮。
其实，再宝贵的财富，无论是存放在博物馆里，还是收藏在帝王将相家里，都是没有工业价值的，除了修炼一下艺术细胞以外，对人类的发展没有任何帮助。
作为一个理性的化学工作者，应该首先把钻石从高贵的礼品架上取下，它其实就是碳。
（史上最牛的炫富大师：拉瓦锡，用一个放大镜点燃了钻石，只是为了证明了钻石是碳。家里有钻戒的美妈们都把放大镜抱紧了，现在的熊孩子们什么都干得出来！）
钻石的真正的用途来自它的硬度，莫氏最大硬度10，因此它被称为金刚！
（金刚石做成的切割刃，几乎可以切开所有物质。）
（钻石的天然、坚硬代表着感情的执着和永恒，所以天然钻石最大的用途估计就是用来做定情信物了。我以前一直理解不了有那么多离婚的，学了化学就懂了，钻石之所以能“永恒”是因为它没有遇到放大镜，感情估计也一样吧。）
地球上主要的钻石资源分布在南非、加拿大、印度、俄罗斯、巴西和澳大利亚，其中几乎一半在非洲。看过电影《战争之王》的朋友们应该知道，钻石也是非洲战火纷飞的一个相当重要的原因吧。
（世界上最大的“洞”，位于西伯利亚，其实是一个钻石矿。旁边的圈层是公路，你可以想象一下这个“洞”有多大。）
钻石的稀少决定了它的价值，目前，每年钻石的开采量约为26吨，满足不了工业和结婚的需要，所以科学家们开始想办法生产人造钻石。目前每年有1000吨左右的人造钻石被生产出来，但是基本都是2克拉以下的。
（人造钻石只能造出来这么点大的，目前天然钻石的开采成本是每克拉40-60美元，而人工合成的钻石成本在每克拉2500美元，技术还需要改进。）
说完地球上的钻石，我们还可以看看遥远的太空，看看那里是不是有更加宝贵的财富呢？
（美国天文学家宣布，经过8年多的观测，他们确信发现了一颗星球，它直径达4000公里，其核心是密度极高的结晶碳（即钻石），重量相当于10的34次方克拉，这简直是一颗钻石星球了。而且它距离我们仅50光年，这对于宇宙尺度来说实在不能算很远。）
你有什么想法吗？其实早就有人有想法了，在信息彻底公开以前的2008年，美国伊利诺斯州皮奥里亚市53岁男子弗兰克·斯皮诺就已经向联合国递交了一份正式法律声明，宣布他将拥有宇宙中已知的“最大钻石”——白矮星BPM 37093的所有权。你可能觉得这是开玩笑，但是根据联合国1967年制定的《外层空间条约》，并没有规定个人不可以拥有外太空的星体，所以，弗兰克·斯皮诺已经成为这颗钻石星球的拥有者，他才是世界首富！
（无论是巴菲特还是盖茨，跟弗兰克·斯皮诺拥有的财富相比都弱爆了。）
如果要问宇宙中为什么会有钻石星球，这就要说到恒星的演化了。在前面几种元素的时候我们已经提到了，恒星内部无时不刻不在进行着元素合成反应，先从氢聚变成氦，然后到锂、铍，但这两种元素都很少，只是作为中间产物。然后它们跨过了硼，直接从氦聚变成碳（中间经过铍）。
（恒星演化简史，大多数类似太阳的屌丝星球最后的命运都是白矮星，如果恒星特别巨大，质量超过太阳的十倍，那么它会发生超新星爆炸，它们的结局是中子星或者黑洞。）
以我们的太阳为例，50亿年以后，随着氢逐渐消耗完，它会不断膨胀，把地球等行星吞没掉。而等到氢消耗完之后，氦原子核在巨大的压力下继续聚变成碳的时候，太阳会发生一次爆炸：“氦闪”（级别比“超新星爆炸”小得多），把外部的气体喷发掉，留下一个白矮星内核。这个白矮星内核继续将氦“燃烧”成碳，当氦反应完，只剩下碳的时候，我们可以说：太阳已经变成一颗钻石星球了。
也就是说，我们现在看到的钻石星球，其实都是以前发光的恒星。
我们还可以说，因为以前的恒星也是很多的，所以，宇宙中其实是布满了钻石星球。
（行星状星云，这就是太阳的最后结局，最中心是个白矮星，很大可能是一颗钻石星球。这种类型的星球在宇宙中应该很多。）
说到这里，不禁感叹：我们实在是应该将眼光投向遥远的深空，那里不光有无尽的财富，更有我们人类无尽的生存空间。刘慈欣带领我们思考过一个问题：我们人类代表着地球上诞生的生命，进化了30多亿年到了现在，究竟是为了干嘛来了？我们现在局限在地球上，拥有庞大的群体，但是却没有一个共同的目标，时时发生战争、纠纷和各种互相不理解。我们的生活习惯、组织形态让我们更多的资源在无谓的内耗上，而没有更多的用到认识和开发宇宙中。
网络上各种关于民主、专制的纷争，其实就是财富如何分配的问题。两只蚂蚁抢夺一粒米，会被观察它们的猫狗们耻笑的。我想与其趴在地上去抢夺苦涩的浆果，不如去植树造林，研究如何发现和利用更大财富的方法。那就是科学所能带给我们的，在我们对元素家族介绍的不断深入中，我们会不断的看到科学技术对于人类社会的影响。30年前，家里有台彩电已经是非常显摆了，当时的人们谁能想到，现在的我们可以用一台轻巧的迷你pad就能实现比当时彩电多得多的功能呢？拿破仑甚至拿铝作为财富的象征，他不会想到我们现在对铝是一种怎样平常的态度。那当然，我们更加不能把我们现在相比于身边人的优秀当成自己炫耀、自满的资本了，因为我们不用想也知道，后代们将嘲笑我们现在的所有事物。
人们不能老看当前，否则跟刍狗又有什么不同，人类的伟大在于自己的理性，所以我真心的希望大家“多谈谈赛先生，少麻烦德先生。”
（我们的征途应该是星辰大海，宇宙深处才是我们更广阔的生存空间，我们不希望自己如同电影《星际穿越》中的一开始，在地球上活活等死。）
小测试：
1， 按照作者的说法，整个银河系中，人类首富是：
A）盖茨
B）弗兰克·斯皮诺
C）巴菲特
D）马云
2， 按照作者的说法，下面哪个是对的？
A）太阳的寿命至少还有50亿年。
B）《外层空间条约》规定个人不允许拥有外太空的星体。
C）钻石星球是外星矮人族的财富仓库。
D）50亿年以后，太阳会发生超新星爆炸。
3， 在宇宙尺度下进行投资，你是选择黄金还是选择钻石？
A）黄金
B）钻石
C）我没钱我是来打酱油的
D）美元
4， 哪个地区钻石储量最大？
A）非洲
B）亚洲
C）澳洲
D）温州
1， 按照作者的说法，整个银河系中，人类首富是：
A）盖茨
B）弗兰克·斯皮诺
C）巴菲特
D）马云
2， 按照作者的说法，下面哪个是对的？
A）太阳的寿命至少还有50亿年。
B）《外层空间条约》规定个人不允许拥有外太空的星体。
C）钻石星球是外星矮人族的财富仓库。
D）50亿年以后，太阳会发生超新星爆炸。
3， 在宇宙尺度下进行投资，你是选择黄金还是选择钻石？
A）黄金
B）钻石
C）我没钱我是来打酱油的
D）美元
4， 哪个地区钻石储量最大？
A）非洲
B）亚洲
C）澳洲
D）温州
【元素家族连载14】碳的大家族（三）教科书以外的新成员（上）富勒烯，新的碳家族
我们已经谈了碳单质的几种形态，其实就是碳的几种同素异形体，这在我们高中的时候都学过。你可能觉得，碳应该谈完了吧，其实不然，越来越多的碳的同素异形体被发现，而且都逐步走上了不同的舞台。
为了更好地让大家能看明白后面的内容，首先我们代表你们的化学老师帮你们复习一下高中化学。
（这是金刚石（钻石）的结构，结构非常坚固，宏观上来说，硬度很大。）
（这是石墨的结构，层与层之间依靠范德华力结合，这是很弱的分子间作用力，因此石墨很软。）
（如果是这个样子呢？）
早在上世纪70年代，就有人提出60个碳原子可以以足球的方式组成一个分子的想法。1985年下面这三位科学家在氦气流中用激光汽化蒸发石墨，得到了C60分子，而且证明这个分子是球状结构，足球烯终于被找到了。这不是魔法，而是真实的科学！
（1996年诺贝尔化学奖三位获得者，中文名我就不翻译了，因为他们在某年高考试卷中折磨过中国的广大学子，怕拉仇恨。）
（足球烯又称“富勒烯”，来自于美国建筑师巴克敏斯特·富勒，他在1967年蒙特利尔世博会上设计了球形美国馆，如图。诺贝尔奖获得者们为了表达对这位建筑师的敬意，以他的名字来命名足球烯。也叫“巴基球”，“巴基”是他名字“巴克敏斯特”的昵称。）
后来，科学家们发现C60只是碳的笼状结构系列的一个例子，接下来，又出现了C70，C240，C540等，如下图，这简直是一个小家族了！
足球烯是被造出来了，但是它是不是只适合做一个花瓶，供大家玩赏呢？因为我们也不可能把人类微缩到纳米级别，去用足球烯来踢世界杯的。
你还别说，还真有人用足球烯当足球踢的，只不过他们希望这种迷你足球能帮助他们证明一些原理。
（C60算是比较大的分子了，这样的分子会不会表现出量子力学的波粒二象性呢？这是物理学家很感兴趣的问题。1999年，维也纳大学的科研工作者用C60分子做简单的双缝干涉实验，结果表明，足球烯分子通过双缝之后出现了干涉条纹，表现出明显的波粒二象性。世界是量子的，不是经典的！）
图片太多了，下面再发后半部分
我们已经谈了碳单质的几种形态，其实就是碳的几种同素异形体，这在我们高中的时候都学过。你可能觉得，碳应该谈完了吧，其实不然，越来越多的碳的同素异形体被发现，而且都逐步走上了不同的舞台。
为了更好地让大家能看明白后面的内容，首先我们代表你们的化学老师帮你们复习一下高中化学。
（这是金刚石（钻石）的结构，结构非常坚固，宏观上来说，硬度很大。）
（这是石墨的结构，层与层之间依靠范德华力结合，这是很弱的分子间作用力，因此石墨很软。）
（如果是这个样子呢？）
早在上世纪70年代，就有人提出60个碳原子可以以足球的方式组成一个分子的想法。1985年下面这三位科学家在氦气流中用激光汽化蒸发石墨，得到了C60分子，而且证明这个分子是球状结构，足球烯终于被找到了。这不是魔法，而是真实的科学！
（1996年诺贝尔化学奖三位获得者，中文名我就不翻译了，因为他们在某年高考试卷中折磨过中国的广大学子，怕拉仇恨。）
（足球烯又称“富勒烯”，来自于美国建筑师巴克敏斯特·富勒，他在1967年蒙特利尔世博会上设计了球形美国馆，如图。诺贝尔奖获得者们为了表达对这位建筑师的敬意，以他的名字来命名足球烯。也叫“巴基球”，“巴基”是他名字“巴克敏斯特”的昵称。）
后来，科学家们发现C60只是碳的笼状结构系列的一个例子，接下来，又出现了C70，C240，C540等，如下图，这简直是一个小家族了！
足球烯是被造出来了，但是它是不是只适合做一个花瓶，供大家玩赏呢？因为我们也不可能把人类微缩到纳米级别，去用足球烯来踢世界杯的。
你还别说，还真有人用足球烯当足球踢的，只不过他们希望这种迷你足球能帮助他们证明一些原理。
（C60算是比较大的分子了，这样的分子会不会表现出量子力学的波粒二象性呢？这是物理学家很感兴趣的问题。1999年，维也纳大学的科研工作者用C60分子做简单的双缝干涉实验，结果表明，足球烯分子通过双缝之后出现了干涉条纹，表现出明显的波粒二象性。世界是量子的，不是经典的！）
图片太多了，下面再发后半部分
回到应用，当科学家开始观察足球烯的理化性质的时候发现，它的很多性质都超越了人们的一般认识。它的硬度比钻石还硬，延展性比钢强100倍，导电性比铜还强。当然下面我们可以看到，这货是不屑于跟钢、铜来比较的，甚至连钻石也不放在眼里，它已经不屑于把自己作为一种基本的材料了，而是要开启未来的多扇大门。
（富勒烯的笼状结构可以选择性的吸收某一些结构的气体，可以用作空气净化器。）
（女人和孩子的钱是最好赚的，富勒烯也没能免俗，据说富勒烯可以亲和自由基，因此可以活化皮肤细胞，预防肌肤衰老。）
（富勒烯被证明可以抑制HIV病毒的生长，希望它能够帮助治疗艾滋病，让我们的p麻麻不要为此事太操心，有更多的时间去陪x大大。）
碳纳米管
碳纳米管应该也属于富勒烯的家族，不同之处在于它的两端是连通的，而不是像富勒烯的笼状结构是闭合的，因此在它两端存在缺陷，这一点决定了它的很多性质。
（碳纳米管的构造，两端的黄色为其缺陷。）
（碳纳米管和环氧树脂有天然的亲和力，将碳纳米管加入环氧树脂，可以改善环氧树脂的很多性能。在风电叶片复合材料里，碳纳米管的性能比碳纤维还要优异。使用碳纳米管-环氧树脂复合材料的游艇，可以降低自重。将掺入碳纳米管的环氧涂料涂在舰艇、飞机表面，可以吸收无线电波，达到雷达屏蔽、隐形的功能。鄙人大学毕业设计就是做这玩意，虽然只炮制出一篇没用的文章，也算对国防工业做过一点滴的贡献吧。）
（目前电子产品的触摸屏用的是ITO（纳米铟锡金属氧化物），据说使用碳纳米管之后，可以将触摸屏的成本大幅降低。也就是说，以后不管是pad、kindle还是各种智能手机，都会更加便宜！这是真的吗？我书读的少，不要骗我。）
（富勒烯的笼状结构可以选择性的吸收某一些结构的气体，可以用作空气净化器。）
（女人和孩子的钱是最好赚的，富勒烯也没能免俗，据说富勒烯可以亲和自由基，因此可以活化皮肤细胞，预防肌肤衰老。）
（富勒烯被证明可以抑制HIV病毒的生长，希望它能够帮助治疗艾滋病，让我们的p麻麻不要为此事太操心，有更多的时间去陪x大大。）
碳纳米管
碳纳米管应该也属于富勒烯的家族，不同之处在于它的两端是连通的，而不是像富勒烯的笼状结构是闭合的，因此在它两端存在缺陷，这一点决定了它的很多性质。
（碳纳米管的构造，两端的黄色为其缺陷。）
（碳纳米管和环氧树脂有天然的亲和力，将碳纳米管加入环氧树脂，可以改善环氧树脂的很多性能。在风电叶片复合材料里，碳纳米管的性能比碳纤维还要优异。使用碳纳米管-环氧树脂复合材料的游艇，可以降低自重。将掺入碳纳米管的环氧涂料涂在舰艇、飞机表面，可以吸收无线电波，达到雷达屏蔽、隐形的功能。鄙人大学毕业设计就是做这玩意，虽然只炮制出一篇没用的文章，也算对国防工业做过一点滴的贡献吧。）
（目前电子产品的触摸屏用的是ITO（纳米铟锡金属氧化物），据说使用碳纳米管之后，可以将触摸屏的成本大幅降低。也就是说，以后不管是pad、kindle还是各种智能手机，都会更加便宜！这是真的吗？我书读的少，不要骗我。）
小测试：
1， 下列哪种物质是足球形状的？
A）碳纳米管
B）石墨烯
C）C60
D）钻石
2， 碳纳米管和哪种复合材料有天然的亲和力？
A）环氧树脂
B）水
C）酒精
D）玻璃
3， 富勒烯有望在哪些方面改善我们的生活？（多选）
A）净化空气
B）美容养颜
C）治疗艾滋病
D）超级杀人武器
1， 下列哪种物质是足球形状的？
A）碳纳米管
B）石墨烯
C）C60
D）钻石
2， 碳纳米管和哪种复合材料有天然的亲和力？
A）环氧树脂
B）水
C）酒精
D）玻璃
3， 富勒烯有望在哪些方面改善我们的生活？（多选）
A）净化空气
B）美容养颜
C）治疗艾滋病
D）超级杀人武器
【元素家族连载15】碳的大家族（四）教科书以外的新成员（下）
石墨烯
碳纳米管没有风光太多年，它的风头就被自己的小兄弟盖过了，这个小兄弟就是石墨烯，它是目前最受科学技术工作者关注的希望之星！有人预言，它将彻底改变21世纪！身为一个化学人，在圈子内你要是没听说过石墨烯，你都不好意思跟别人打招呼。
还记得石墨吗，那是一个多层结构。很早之前就有人想，有没有可能得到其中的一层，对，只要一层，作为我们的材料呢？
（单层的石墨就是石墨烯。之前，理论和实验界都认为完美的二维结构无法在非绝对零度稳定存在，但是单层石墨烯竟然在实验中被制备出来，而且是用很平庸的方法，它的发现立即震撼了凝聚体物理学学术界。）
（安德烈·盖姆&康斯坦丁·诺沃肖罗夫，因为发现石墨烯而获得2010年诺贝尔物理学奖。其实他们的方法真的很屌丝，就是用一根透明胶带在石墨上获得了单原子厚度的石墨烯。在科学的领域里，就是要敢想敢做，诺奖其实没什么遥远的！）
石墨烯与富勒烯、碳纳米管和石墨（碳纤维）的结构其实是类似的，因此相对于他们来说，另外三兄弟能干的事情，比如风电叶片、触摸屏等，石墨烯也能干，而且能干的更好，我们就不多提了。
（富勒烯、碳纳米管、石墨烯、石墨其实都是弟兄，这张图很好的解释了他们之间的关系。）
让我们看看石墨烯都有可能在哪些方面改变我们未来的生活吧：
（未来，石墨烯可以让我们的手机以后变成这样，你相信嘛？）
（前面介绍锂电池的时候我们提到了锂的好处，但是现在的情况仍然让贪婪的人们不满足。未来的石墨烯电池可以保证我们的手机一分钟充满电，而且不会发烫；可以让我们的电动汽车十分钟充好，然后驾驶1000公里以上。未来的生活，想想就刺激啊！ ）
（太空电梯，未来的奇迹！只有超高强度的材料才能做成如此壮举！如今火箭发射或航天飞机运送每公斤有效载荷约需2万美元，而未来的太空天梯运送每公斤物品仅需10美元。太空旅行，不再是梦！）
（摩尔定律进入21世纪似乎失效了，原因在于：电子在晶体硅中的速度是有极限的。石墨烯因为只有一层原子，电子的运动被限制在一个平面上，电子在其中的运动速度可以达到光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。石墨烯晶体管做成的计算机运算速度理论上可以超过传统计算机的1000倍，不要等传说中的“量子计算机”了，先把石墨烯晶体管用上吧！）
（ 石墨烯发展前列的几个国家：美国、日本、中国、西班牙。中国加油！）
石墨烯
碳纳米管没有风光太多年，它的风头就被自己的小兄弟盖过了，这个小兄弟就是石墨烯，它是目前最受科学技术工作者关注的希望之星！有人预言，它将彻底改变21世纪！身为一个化学人，在圈子内你要是没听说过石墨烯，你都不好意思跟别人打招呼。
还记得石墨吗，那是一个多层结构。很早之前就有人想，有没有可能得到其中的一层，对，只要一层，作为我们的材料呢？
（单层的石墨就是石墨烯。之前，理论和实验界都认为完美的二维结构无法在非绝对零度稳定存在，但是单层石墨烯竟然在实验中被制备出来，而且是用很平庸的方法，它的发现立即震撼了凝聚体物理学学术界。）
（安德烈·盖姆&康斯坦丁·诺沃肖罗夫，因为发现石墨烯而获得2010年诺贝尔物理学奖。其实他们的方法真的很屌丝，就是用一根透明胶带在石墨上获得了单原子厚度的石墨烯。在科学的领域里，就是要敢想敢做，诺奖其实没什么遥远的！）
石墨烯与富勒烯、碳纳米管和石墨（碳纤维）的结构其实是类似的，因此相对于他们来说，另外三兄弟能干的事情，比如风电叶片、触摸屏等，石墨烯也能干，而且能干的更好，我们就不多提了。
（富勒烯、碳纳米管、石墨烯、石墨其实都是弟兄，这张图很好的解释了他们之间的关系。）
让我们看看石墨烯都有可能在哪些方面改变我们未来的生活吧：
（未来，石墨烯可以让我们的手机以后变成这样，你相信嘛？）
（前面介绍锂电池的时候我们提到了锂的好处，但是现在的情况仍然让贪婪的人们不满足。未来的石墨烯电池可以保证我们的手机一分钟充满电，而且不会发烫；可以让我们的电动汽车十分钟充好，然后驾驶1000公里以上。未来的生活，想想就刺激啊！ ）
（太空电梯，未来的奇迹！只有超高强度的材料才能做成如此壮举！如今火箭发射或航天飞机运送每公斤有效载荷约需2万美元，而未来的太空天梯运送每公斤物品仅需10美元。太空旅行，不再是梦！）
（摩尔定律进入21世纪似乎失效了，原因在于：电子在晶体硅中的速度是有极限的。石墨烯因为只有一层原子，电子的运动被限制在一个平面上，电子在其中的运动速度可以达到光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。石墨烯晶体管做成的计算机运算速度理论上可以超过传统计算机的1000倍，不要等传说中的“量子计算机”了，先把石墨烯晶体管用上吧！）
（ 石墨烯发展前列的几个国家：美国、日本、中国、西班牙。中国加油！）
小测试：
1， 富勒烯、碳纳米管、石墨烯是：
A）同位素
B）同素异形体
C）同分异构体
D）同花顺
2， 哪个国家的石墨烯发展不在世界前列：
A）美国
B）中国
C）印度
D）西班牙
3， 石墨烯将在哪些地方改变我们的生活？（多选）
A）电动汽车
B）太空电梯
C）手机
D）计算机
1， 富勒烯、碳纳米管、石墨烯是：
A）同位素
B）同素异形体
C）同分异构体
D）同花顺
2， 哪个国家的石墨烯发展不在世界前列：
A）美国
B）中国
C）印度
D）西班牙
3， 石墨烯将在哪些地方改变我们的生活？（多选）
A）电动汽车
B）太空电梯
C）手机
D）计算机
【元素家族连载16】碳氧化物（“风骚”的碳和它好基友的故事）
碳实在是一种非常“风骚”的元素，由于它外层电子的特性，它几乎可以和所有的元素结合形成化合物。如果我们要把它和其他元素的浪漫史写完的话，估计可以写出一本比《资本论》还厚的书了，我们就先说说它和它在地球上最好的朋友“氧”的故事吧。
也许你会马上觉得兴味索然：一氧化碳、二氧化碳的故事大家都听得多了，实在是没意思。那我要问，你知道一氧化二碳、二氧化三碳吗？还有九氧化十二碳呢......
先别急，还有其他形状：
还没完，我们还可以继续画：
画？你不是开玩笑吧？没错，只有你想不到的，没有化学家画不出来的。
你是不是都快看花眼了？好了，搞笑结束，让我们进入正题，说说碳的最主要两种氧化物：一氧化碳和二氧化碳，其实它们也有很多故事是你不知道的。
（当我们在享用可乐、啤酒等碳酸型饮料的时候，会感到很cool，这种感觉来自于溶解在水里的二氧化碳。二氧化碳在冰冷的水里溶解度较高，到了胃里之后，受热溶解度降低，释放出来，顺便也把人体的热量带了出来，这就是“酷”！二氧化碳对胃还有刺激作用，可以加速胃液分泌，促进消化，你现在知道你的食欲为什么那么好了吧？所以你要减肥的话还是少喝碳酸型饮料吧。）
（馒头的传说来自诸葛亮，当年他南征七擒孟获归来，回到泸水，却见狂风骤起，兵不能渡。归顺的孟获告诉他：此乃冤鬼猖神作怪，必须要用七七四十九颗人头祭祀，才能风平浪静，尽渡泸水。诸葛丞相爱民如子，岂能杀生，只好和面为剂，塑成人头，名曰馒头。然后装神弄鬼，祭祀招魂，将馒头弃于泸水，果然云收雾散，蜀军人唱凯歌还。）
当然这只是一个传说了，制作馒头，必须要加入酵母，酵母遇到面团中的水分，就开始生长繁殖，将淀粉分解成葡萄糖，并释放出二氧化碳。我们掰开馒头，看到里面的小洞洞，就是酵母释放出来的二氧化碳。就这样，一个小小的面团变成了丰满的馒头，这算是最早的发泡工艺了。
（2015年8月12日，天津塘沽发生大规模爆炸，众多消防员遇难。而他们遇难的原因很大程度上在于灭火方法的选择错误，让我们扼腕叹息。水火不相容，水是最早的灭火物质，但是对于汽油，水就不合适了，因为油可以浮在水上；对于电石等化学品，也不合适，因为很多化学品可以跟水反应，据说塘沽港区消防队就是犯了这个错误。现在最常用的是二氧化碳灭火器，因为二氧化碳既不能燃烧又不能帮助燃烧，而且比重比空气重，可以有效隔绝空气。）
真诚希望大家多学习科学赛先生，避免惨剧的发生。
碳实在是一种非常“风骚”的元素，由于它外层电子的特性，它几乎可以和所有的元素结合形成化合物。如果我们要把它和其他元素的浪漫史写完的话，估计可以写出一本比《资本论》还厚的书了，我们就先说说它和它在地球上最好的朋友“氧”的故事吧。
也许你会马上觉得兴味索然：一氧化碳、二氧化碳的故事大家都听得多了，实在是没意思。那我要问，你知道一氧化二碳、二氧化三碳吗？还有九氧化十二碳呢......
先别急，还有其他形状：
还没完，我们还可以继续画：
画？你不是开玩笑吧？没错，只有你想不到的，没有化学家画不出来的。
你是不是都快看花眼了？好了，搞笑结束，让我们进入正题，说说碳的最主要两种氧化物：一氧化碳和二氧化碳，其实它们也有很多故事是你不知道的。
（当我们在享用可乐、啤酒等碳酸型饮料的时候，会感到很cool，这种感觉来自于溶解在水里的二氧化碳。二氧化碳在冰冷的水里溶解度较高，到了胃里之后，受热溶解度降低，释放出来，顺便也把人体的热量带了出来，这就是“酷”！二氧化碳对胃还有刺激作用，可以加速胃液分泌，促进消化，你现在知道你的食欲为什么那么好了吧？所以你要减肥的话还是少喝碳酸型饮料吧。）
（馒头的传说来自诸葛亮，当年他南征七擒孟获归来，回到泸水，却见狂风骤起，兵不能渡。归顺的孟获告诉他：此乃冤鬼猖神作怪，必须要用七七四十九颗人头祭祀，才能风平浪静，尽渡泸水。诸葛丞相爱民如子，岂能杀生，只好和面为剂，塑成人头，名曰馒头。然后装神弄鬼，祭祀招魂，将馒头弃于泸水，果然云收雾散，蜀军人唱凯歌还。）
当然这只是一个传说了，制作馒头，必须要加入酵母，酵母遇到面团中的水分，就开始生长繁殖，将淀粉分解成葡萄糖，并释放出二氧化碳。我们掰开馒头，看到里面的小洞洞，就是酵母释放出来的二氧化碳。就这样，一个小小的面团变成了丰满的馒头，这算是最早的发泡工艺了。
（2015年8月12日，天津塘沽发生大规模爆炸，众多消防员遇难。而他们遇难的原因很大程度上在于灭火方法的选择错误，让我们扼腕叹息。水火不相容，水是最早的灭火物质，但是对于汽油，水就不合适了，因为油可以浮在水上；对于电石等化学品，也不合适，因为很多化学品可以跟水反应，据说塘沽港区消防队就是犯了这个错误。现在最常用的是二氧化碳灭火器，因为二氧化碳既不能燃烧又不能帮助燃烧，而且比重比空气重，可以有效隔绝空气。）
真诚希望大家多学习科学赛先生，避免惨剧的发生。
有一支美国钻井队，在得克萨斯州勘探石油，有一次，当他们的钻井打到地下很深的地方时，突然有一股气体以很高的压力从井中喷出，顿时井口积起了白皑皑的“雪花”。年轻的钻井队员好奇地跑过去捧起“雪花”，结果，奇怪发生了，“雪花”迅速消失却没有留下一滴水，而捧“雪花”的人手却被严重冻伤了。
原来，二氧化碳冷却到-78.5摄氏度以下，或者受到压力，会变成固体，这就是“干冰”。现在“干冰”不光在工业中应用广泛，在我们身边也随处可见。
现在高档海鲜酒店里面，为了表现自己的海鲜是如何的冰爽可口，会加入干冰，并表现出云雾缭绕的样子。家长一定要谨防小朋友去玩弄，以免冻伤。
婚礼、表演中云雾缭绕、飘飘欲仙的效果，也是来自于“干冰”。
用磨碎的干冰把皮肤轻微冷冻，进行冷冻治疗，可以有效防止感染。据说刘翔的青春痘就是这样治疗的，你看得出来吗？
人工降雨，也是“干冰”的杰作。
说完二氧化碳，我们再看看它的弟兄一氧化碳。碳完全燃烧后变成二氧化碳，而不完全燃烧，就会产生很多一氧化碳。一氧化碳是可以继续燃烧的，因此也是人们经常用的燃料。
（煤气曾经给我们千万家带来便捷、温暖，也带来了很大的安全隐患，现在家庭燃气基本改成天然气了。）
一氧化碳的毒性来自于它与血红蛋白的结合比氧气更强。它很无辜，萌萌地对人类说：你的血红蛋白为什么这样设计呢，我跟它关系好一点犯了什么错误呢？血红蛋白也很无辜：这么多年的进化，我们已经适应了氮氧空气，空气里面一直没有很多一氧化碳的成分啊。
（每年日本有很多人烧炭自杀，《挪威的森林》中，直子的前男友就是在车里烧炭自杀。还有文学大师川端康成，采用的也是这种方法。在这里奉劝大家一句，生命受之父母，生死不能随意处之，平时多运动多与人交往，相互之间传递正能量，共建和谐社会。霍元甲告诉我们：人不是为了自己活着！）
（用一氧化碳保存的肉类，可以达到保鲜、抑菌的效果，而且可以让肉显得更加鲜红。目前美国、日本、新加坡等国家已经严禁用一氧化碳处理肉类，中国还没有这种禁令。你先不要着急批评我们的相关部门不作为，那些国家的理由不是发现一氧化碳处理方法会对人有害，而是认为应该保留肉类本身自然的颜色。这里面孰是孰非，大家自己去理解吧。）
原来，二氧化碳冷却到-78.5摄氏度以下，或者受到压力，会变成固体，这就是“干冰”。现在“干冰”不光在工业中应用广泛，在我们身边也随处可见。
现在高档海鲜酒店里面，为了表现自己的海鲜是如何的冰爽可口，会加入干冰，并表现出云雾缭绕的样子。家长一定要谨防小朋友去玩弄，以免冻伤。
婚礼、表演中云雾缭绕、飘飘欲仙的效果，也是来自于“干冰”。
用磨碎的干冰把皮肤轻微冷冻，进行冷冻治疗，可以有效防止感染。据说刘翔的青春痘就是这样治疗的，你看得出来吗？
人工降雨，也是“干冰”的杰作。
说完二氧化碳，我们再看看它的弟兄一氧化碳。碳完全燃烧后变成二氧化碳，而不完全燃烧，就会产生很多一氧化碳。一氧化碳是可以继续燃烧的，因此也是人们经常用的燃料。
（煤气曾经给我们千万家带来便捷、温暖，也带来了很大的安全隐患，现在家庭燃气基本改成天然气了。）
一氧化碳的毒性来自于它与血红蛋白的结合比氧气更强。它很无辜，萌萌地对人类说：你的血红蛋白为什么这样设计呢，我跟它关系好一点犯了什么错误呢？血红蛋白也很无辜：这么多年的进化，我们已经适应了氮氧空气，空气里面一直没有很多一氧化碳的成分啊。
（每年日本有很多人烧炭自杀，《挪威的森林》中，直子的前男友就是在车里烧炭自杀。还有文学大师川端康成，采用的也是这种方法。在这里奉劝大家一句，生命受之父母，生死不能随意处之，平时多运动多与人交往，相互之间传递正能量，共建和谐社会。霍元甲告诉我们：人不是为了自己活着！）
（用一氧化碳保存的肉类，可以达到保鲜、抑菌的效果，而且可以让肉显得更加鲜红。目前美国、日本、新加坡等国家已经严禁用一氧化碳处理肉类，中国还没有这种禁令。你先不要着急批评我们的相关部门不作为，那些国家的理由不是发现一氧化碳处理方法会对人有害，而是认为应该保留肉类本身自然的颜色。这里面孰是孰非，大家自己去理解吧。）
小测试：
1， 我们身边哪里会找到二氧化碳？（多选）
A）啤酒
B）可乐
C）馒头
D）二锅头
2， 下面哪种说法是错误的？
A）碳几乎可以和所有的元素形成化合物
B）人与人之间应该多传递正能量
C）诸葛亮爱民如子
D）碳和氧的化合物只有一氧化碳、二氧化碳两种
3， 油品仓库着火的情况下，可以采用的方法是：
A）浇水
B）吹风
C）二氧化碳灭火器
D）人工降雨
1， 我们身边哪里会找到二氧化碳？（多选）
A）啤酒
B）可乐
C）馒头
D）二锅头
2， 下面哪种说法是错误的？
A）碳几乎可以和所有的元素形成化合物
B）人与人之间应该多传递正能量
C）诸葛亮爱民如子
D）碳和氧的化合物只有一氧化碳、二氧化碳两种
3， 油品仓库着火的情况下，可以采用的方法是：
A）浇水
B）吹风
C）二氧化碳灭火器
D）人工降雨
【元素家族连载17】温室效应，低碳生活
二氧化碳的名声最近越来越不好，不仅仅因为它不助燃，而且会导致人窒息，更主要的原因是由于它是一种“温室气体”。
这得从碳在地球上的存在说起。
在宇宙中，碳是丰度第四高的元素，仅次于氢、氦、氧。但是在地球空气里，碳以二氧化碳的形式存在，而就算是二氧化碳，也只占空气成分的0.03%；在地壳里，碳的丰度竟然只排在第十五位，甚至低于硫、锰、氟、氯。这其中的差异很奇怪，值得研究。
碳在地壳内主要以石油、煤、天然气的形态存在，现在公认这些物质来源于古老的生物，因此称为“化石燃料”。
（煤、石油、天然气这些“化石能源”是人类目前最主要的能源。）
这些化石能源对人类的影响是难以想象的巨大，而它们提炼或转化之后生产出成品油、电力、热力等二次能源，成为我们生产生活的必需品，几乎到了我们意识不到他们存在的地步。
石油价格的波动能影响多个行业和领域的战略，当今世界上最强大的国家之所以能在众多领域占据主导地位，控制石油是一个非常重要的因素。
（石油的分配不光是科学技术问题，更不仅是工业问题，更大程度上已经成为政治问题。）
人类很早就开始认识到这些能源可以给人们带来的好处，到了工业革命之后，人类对能源的需求以几何级数上升。
根据《世界能源展望2008》预测，从2006年至2030年世界一次能源需求将会从117.3亿吨油当量增长到170.1多亿吨油当量，这其中大部分仍然是化石燃料。
（瓦特发明蒸汽机开启了工业革命之门，不仅让英国强大起来成为日不落帝国，更让人类利用自然改变自然的能力上升了一个台阶。）
化石能源的主要成分是碳氢化合物，燃烧以后释放出水蒸气和二氧化碳，这意味着随着人类活动的增多，空气中的二氧化碳成分会有所增加。
（每年化石燃料往空气中排放的二氧化碳大约有50亿吨之多。 ）
大家知道，太阳每时每刻都在通过辐射向地球输送巨大的能量，有一部分照射到了大地，有一部分被大气反射出太空，还有一部分就被大气截留了。在大气层的众多气体中，有一部分的气体吸收热量的能力特别强，二氧化碳就是其中之一。因此有些科学家认为：由于二氧化碳排放量的增加，大气层吸收热量的能力也增强了，结果就是，地球正变得越来越热。这就是“温室效应”。
（温室效应：Greenhouse Effect。除了二氧化碳之外，水蒸气、氯氟烃、氮氧化物、甲烷等气体也是温室效应的有害气体。有激进的学者认为：二氧化碳对温室效应的贡献率接近50%。二氧化碳就这样背上了骂名。）
温室效应给我们带来的后果就是有了口号：“低碳生活”，具体的做法有很多，比如少用一次性用品、少开车、多骑车、多使用回收物品、少使用难降解物品。我想，如果“温室效应”能够让我们反思自己生活中的一些粗放的习惯，并让导向简约生活之路，将是人类极好的一个里程碑。
在这过程中，我们更看到了很多商家将“节能减排、低碳生活”视为自己的一个商机，比如节能灯。从茹毛饮血时代开始，人类最早使用火堆、火把，一直到家居时代的蜡烛、煤油灯，一直到一百多年前伟大的爱迪生发明了电灯，也就是我们几十年前用的白炽灯，它的机理是将金属丝通电加热到很高的温度（2000多度），辐射出可见光和红外线。这其中更多的能量是通过热效应逸散掉了，很可惜，所以人们又发明了节能灯。节能灯在1000多度下工作，能量损失小，使用寿命也长，因此在节能减排的大环境下得到了大力推广。
（2011年，中国发布了《逐步淘汰白炽灯路线图》：到2016年前，国内将分阶段逐步彻底淘汰白炽灯，进而全面引入节能灯，这样可以帮助我们节省480亿度电。爱迪生发明的白炽灯将被节能灯更新换代。）
似乎一切都很美好，老百姓过上更好的生活，还能省电，抓住商机的资本家们也可以趁机发一笔财。
但是人们只看到了节能灯可以省电这一点，却没有看到整个产业链条的其他部分会产生更多的能耗，让我稍微列举一下：
1、生产节能灯的能耗。
2、处理被替换白炽灯的能耗。
3、替换工作的手续、耗材。
4、处理废旧、破损节能灯的能耗。
5、一只普通节能灯含5毫克汞，汞是一种重金属元素，对人体有毒，废旧的节能灯管如果处理不当，这些汞就会排放到空气中。要知道，25毫克汞就可以让一个人致死。
（2006年我国报废的含汞照明电器折合40瓦标准荧光灯达10亿只，由于处置不当而释放到大气环境中的汞量竟达70~80吨。）
问题还没有结束，科学家是永远不满足的，他们又发明出了更加节能的LED灯。我的天！难道我们又要再来一次大规模替换运动吗？姑且不说，现在还没有到《路线图》规定的2016年，天知道再过几年科学家又会发明什么新产品。
（2014年诺贝尔物理学奖被授予了日本科学家赤崎勇、天野浩和美籍日裔科学家中村修二，以表彰他们发明了蓝色发光二极管。从此，红、绿、蓝三基色凑齐一桌，LED白光成为现实。）
我们看到，在没有规划好整个产业链条的时候，以“新能源”、“节能减排”等名头，盲目去推广一些似乎是划时代的新产品、新发明，这里的风险是多么地大。我记得大约七、八年前，在杂志《读书》中看到一篇文章，似乎是说剑桥大学用的还是煤油灯。（我没有证实）文中反思我们的跨越式发展有时看起来似乎太过了，确实，中国过去30多年发展太快了，每一座城市都已经被更新了好几遍，这其中确实让我们的生活显得日新月异了，有人通过辛勤工作在大城市定居下来，有人通过苦苦钻营成为了小老板，有人通过卖房成为了千万富翁。但是我们扪心自问，这其中有多少资源投放到全人类的事业中去了？是不是大部分人都不在创造而是忙于分配？我们改造自然、利用自然的能力增大了吗？
节能灯只是一个例子，也折射出一个逐利的社会里，科学进步被商业资本所扭曲，并最终让全人类来买单。确实，资本的功能就是要保值和升值，所以它必须不断扩张，在它疯狂扩张的背后，是青山绿水的消失，是不断恶化的生态，是笼罩城市的雾霾，是浅薄浮躁的社会。科学技术也好，普世价值也好，都只是它们可以利用的噱头。
（雾霾中的“魔都”，我们的社会将向哪儿去？）
可能你要说，在没有更好的方法之前，市场是目前为止最不坏的手段。确实如此，但是我们是不是可以反思一下，这是不是反映出，目前我们的科学和人文有些过于脱节了呢？如果我们放任这种脱节，那么如同动画片、科幻片中的未来灾难将更加不可避免。我写这个连载文章，就是想和大家一起探讨这方面的内容，将科学和人文结合起来。
二氧化碳的名声最近越来越不好，不仅仅因为它不助燃，而且会导致人窒息，更主要的原因是由于它是一种“温室气体”。
这得从碳在地球上的存在说起。
在宇宙中，碳是丰度第四高的元素，仅次于氢、氦、氧。但是在地球空气里，碳以二氧化碳的形式存在，而就算是二氧化碳，也只占空气成分的0.03%；在地壳里，碳的丰度竟然只排在第十五位，甚至低于硫、锰、氟、氯。这其中的差异很奇怪，值得研究。
碳在地壳内主要以石油、煤、天然气的形态存在，现在公认这些物质来源于古老的生物，因此称为“化石燃料”。
（煤、石油、天然气这些“化石能源”是人类目前最主要的能源。）
这些化石能源对人类的影响是难以想象的巨大，而它们提炼或转化之后生产出成品油、电力、热力等二次能源，成为我们生产生活的必需品，几乎到了我们意识不到他们存在的地步。
石油价格的波动能影响多个行业和领域的战略，当今世界上最强大的国家之所以能在众多领域占据主导地位，控制石油是一个非常重要的因素。
（石油的分配不光是科学技术问题，更不仅是工业问题，更大程度上已经成为政治问题。）
人类很早就开始认识到这些能源可以给人们带来的好处，到了工业革命之后，人类对能源的需求以几何级数上升。
根据《世界能源展望2008》预测，从2006年至2030年世界一次能源需求将会从117.3亿吨油当量增长到170.1多亿吨油当量，这其中大部分仍然是化石燃料。
（瓦特发明蒸汽机开启了工业革命之门，不仅让英国强大起来成为日不落帝国，更让人类利用自然改变自然的能力上升了一个台阶。）
化石能源的主要成分是碳氢化合物，燃烧以后释放出水蒸气和二氧化碳，这意味着随着人类活动的增多，空气中的二氧化碳成分会有所增加。
（每年化石燃料往空气中排放的二氧化碳大约有50亿吨之多。 ）
大家知道，太阳每时每刻都在通过辐射向地球输送巨大的能量，有一部分照射到了大地，有一部分被大气反射出太空，还有一部分就被大气截留了。在大气层的众多气体中，有一部分的气体吸收热量的能力特别强，二氧化碳就是其中之一。因此有些科学家认为：由于二氧化碳排放量的增加，大气层吸收热量的能力也增强了，结果就是，地球正变得越来越热。这就是“温室效应”。
（温室效应：Greenhouse Effect。除了二氧化碳之外，水蒸气、氯氟烃、氮氧化物、甲烷等气体也是温室效应的有害气体。有激进的学者认为：二氧化碳对温室效应的贡献率接近50%。二氧化碳就这样背上了骂名。）
温室效应给我们带来的后果就是有了口号：“低碳生活”，具体的做法有很多，比如少用一次性用品、少开车、多骑车、多使用回收物品、少使用难降解物品。我想，如果“温室效应”能够让我们反思自己生活中的一些粗放的习惯，并让导向简约生活之路，将是人类极好的一个里程碑。
在这过程中，我们更看到了很多商家将“节能减排、低碳生活”视为自己的一个商机，比如节能灯。从茹毛饮血时代开始，人类最早使用火堆、火把，一直到家居时代的蜡烛、煤油灯，一直到一百多年前伟大的爱迪生发明了电灯，也就是我们几十年前用的白炽灯，它的机理是将金属丝通电加热到很高的温度（2000多度），辐射出可见光和红外线。这其中更多的能量是通过热效应逸散掉了，很可惜，所以人们又发明了节能灯。节能灯在1000多度下工作，能量损失小，使用寿命也长，因此在节能减排的大环境下得到了大力推广。
（2011年，中国发布了《逐步淘汰白炽灯路线图》：到2016年前，国内将分阶段逐步彻底淘汰白炽灯，进而全面引入节能灯，这样可以帮助我们节省480亿度电。爱迪生发明的白炽灯将被节能灯更新换代。）
似乎一切都很美好，老百姓过上更好的生活，还能省电，抓住商机的资本家们也可以趁机发一笔财。
但是人们只看到了节能灯可以省电这一点，却没有看到整个产业链条的其他部分会产生更多的能耗，让我稍微列举一下：
1、生产节能灯的能耗。
2、处理被替换白炽灯的能耗。
3、替换工作的手续、耗材。
4、处理废旧、破损节能灯的能耗。
5、一只普通节能灯含5毫克汞，汞是一种重金属元素，对人体有毒，废旧的节能灯管如果处理不当，这些汞就会排放到空气中。要知道，25毫克汞就可以让一个人致死。
（2006年我国报废的含汞照明电器折合40瓦标准荧光灯达10亿只，由于处置不当而释放到大气环境中的汞量竟达70~80吨。）
问题还没有结束，科学家是永远不满足的，他们又发明出了更加节能的LED灯。我的天！难道我们又要再来一次大规模替换运动吗？姑且不说，现在还没有到《路线图》规定的2016年，天知道再过几年科学家又会发明什么新产品。
（2014年诺贝尔物理学奖被授予了日本科学家赤崎勇、天野浩和美籍日裔科学家中村修二，以表彰他们发明了蓝色发光二极管。从此，红、绿、蓝三基色凑齐一桌，LED白光成为现实。）
我们看到，在没有规划好整个产业链条的时候，以“新能源”、“节能减排”等名头，盲目去推广一些似乎是划时代的新产品、新发明，这里的风险是多么地大。我记得大约七、八年前，在杂志《读书》中看到一篇文章，似乎是说剑桥大学用的还是煤油灯。（我没有证实）文中反思我们的跨越式发展有时看起来似乎太过了，确实，中国过去30多年发展太快了，每一座城市都已经被更新了好几遍，这其中确实让我们的生活显得日新月异了，有人通过辛勤工作在大城市定居下来，有人通过苦苦钻营成为了小老板，有人通过卖房成为了千万富翁。但是我们扪心自问，这其中有多少资源投放到全人类的事业中去了？是不是大部分人都不在创造而是忙于分配？我们改造自然、利用自然的能力增大了吗？
节能灯只是一个例子，也折射出一个逐利的社会里，科学进步被商业资本所扭曲，并最终让全人类来买单。确实，资本的功能就是要保值和升值，所以它必须不断扩张，在它疯狂扩张的背后，是青山绿水的消失，是不断恶化的生态，是笼罩城市的雾霾，是浅薄浮躁的社会。科学技术也好，普世价值也好，都只是它们可以利用的噱头。
（雾霾中的“魔都”，我们的社会将向哪儿去？）
可能你要说，在没有更好的方法之前，市场是目前为止最不坏的手段。确实如此，但是我们是不是可以反思一下，这是不是反映出，目前我们的科学和人文有些过于脱节了呢？如果我们放任这种脱节，那么如同动画片、科幻片中的未来灾难将更加不可避免。我写这个连载文章，就是想和大家一起探讨这方面的内容，将科学和人文结合起来。