科普:有比水还轻的金属吗?

科普中国网   2017-11-14 15:14

科普:有比水还轻的金属吗?

关键词:金属

导语

1915年12月12日,德国人容克斯制造的第一架全金属的飞机首次试飞。由于早期使用的金属材料是相对笨重的铜铝合金,飞机的飞行速度并不高,也因此被人们戏称为“锡驴“。

科普:有比水还轻的金属吗?

随着航空材料技术不断进步,飞机使用的材料越来越轻。

今天,使用复合材料和钛合金的飞机已经变得非常轻盈,很容易就能飞上天空,并以很高的速度巡航。

金属在飞机上的应用,足以表明金属界也有“身轻如燕“的选手。那么,有没有比水还轻的金属呢?它们又能不能用来造飞机呢?

科普:有比水还轻的金属吗?

很多金属制成的器具,从古代的青铜器,到现代工厂里隆隆作响的大机器,以及体育课上费好大劲儿都扔不远的铅球,似乎都是“笨重”“结实”的“硬汉”。难道金属材料就没有“轻盈”的“体态”吗?

事实并非如此。

许多金属也是“身轻如燕”的,例如用于制造飞机、人造卫星等航空航天器的铝合金、钛合金,用于制造手机、笔记本电脑外壳的镁合金等。

科普:有比水还轻的金属吗?

科普:有比水还轻的金属吗?

科普:有比水还轻的金属吗?

它们被称为轻合金,即密度比较小的合金材料。它们比传统的铜、铁等金属材料的密度要小得多。毕竟,谁也不愿成天揣着个铅球一般重的手机。

当然,“轻”与“重”都是相对而言的。通常情况下,水的密度约为1克/厘米3。即使是很轻的金属镁,密度也达到1.7克/厘米3,比水更重。那么,是否有比水更轻的金属呢?

科普:有比水还轻的金属吗?

元素周期表中有近百种金属,有三种金属的密度比水小,分别是锂、钠和钾。钠的密度约为0.97克/厘米3;

钾的密度约为0.86克/厘米3;而锂的密度只有0.53克/厘米3,比水要轻许多,大约是铝的1/5,是名副其实的轻金属之王。把这三种金属扔在水里,它们无论如何都不会沉入水底。

科普:有比水还轻的金属吗?

不过,由于锂、钠、钾的化学性质非常活泼,它们会与水发生剧烈的反应。

科普:有比水还轻的金属吗?

在实验室中,钠、钾只能保存在密度只有0.8克/厘米3的煤油中。钠、钾能沉入煤油中,从而隔绝空气;而锂太轻了,连煤油都“hold不住”它,只能禁闭在固态石蜡中。

科普:有比水还轻的金属吗?

由于锂、钠和钾的单质太活泼了,因此不能用来直接做飞机。但是用锂制成的电池则可能用在电动飞机上,成为未来飞机的“心脏“。

科普:有比水还轻的金属吗?

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