金屬鋅

鋅（中文讀音：xīn）化學符號是Zn，它的原子序數是30，相對原子質量為65。鋅是一種藍白色金屬。密度為7.14克/立方厘米，熔點為419.5℃。在室溫下，性較脆；100～150℃時，變軟；超過200℃后，又變脆。鋅的化學性質活潑，在常溫下的空氣中，表面生成一層薄而緻密的鹼式碳酸鋅膜，可阻止進一步氧化。當溫度達到225℃后，鋅氧化激烈。鋅在空氣中很難燃燒，在氧氣中發出強烈白光。焰色反應，發出藍綠色火焰。因為鋅表面有一層氧化鋅，燃燒時冒出白煙，白色煙霧的主要成分是氧化鋅，不僅阻隔鋅燃燒，會折射焰色形成慘白光芒，所以實驗室燃燒鋅塊沒有藍綠色火焰。鋅易溶於酸，也易從溶液中置換金、銀、銅等。鋅的氧化膜熔點高，但金屬鋅熔點卻很低，所以在酒精燈上加熱鋅片，鋅片熔化變軟，卻不落下，正是因為氧化膜的作用。鋅是一種常用有色金屬，是古代銅、錫、鉛、金、銀、汞、鋅等7種有色金屬中提煉最晚的一種，是第四常見的金屬，僅次於鐵、鋁及銅。鋅能與多種有色金屬製成合金，其中最主要的是鋅與銅、錫、鉛等組成的黃銅等，還可與鋁、鎂、銅等組成壓鑄合金。鋅主要用於鋼鐵、冶金、機械、電氣、化工、輕工、軍事和醫藥等領域。

我國是世界上最早發現並使用鋅的國家。據王琎在1922年對我國古錢的化學成分進行化學分析，證明其中含有鋅。接著，章鴻釗於1923年對我國古代用鋅問題進行專門研究，連續發表了《中國用鋅的起源》及《再論中國用鋅之起源》。他根據對我國古代文獻的考證及對漢錢的分析，認為我國在漢初(公元前一世紀)已知道用鋅。

我國用鋅是從煉製黃銅開始的。黃銅即銅鋅合金。我國在漢朝時，便有過這樣的法律——不準使用“偽黃金”。據考證，這“偽黃金”就是黃銅。在我國南北朝(公元四世紀)時的一些著作中，有“鍮石”一詞。據考證，我國古代稱黃銅為“鍮石”。在唐朝的一些文獻中，則記載著用“爐甘石”（碳酸鋅）煉製黃銅。《唐書·食貨志》中說：“玄宗時(712—755年)天下爐九十九，每爐歲鑄三千三百緡（即絲），黃銅二萬一千二百斤”。明宋應星著的《天工開物》一書，便更具體，詳細地記載了煉製黃銅的方法：“每紅銅六斤，入倭鉛四斤，先後入罐熔化，冷定取出，即成黃銅。”這裡所說的“紅銅”即銅，“倭鉛”即鋅。

據考證，至遲當在明朝。明《天工開物》一書《五金》一章，十分詳細地講述了如何用“爐甘石”升煉“倭鉛”，亦即用碳酸鋅煉製金屬鋅。煉鋅要比煉鐵、煉銅容易，因為鋅的熔點只有419℃，沸點也不過907℃，況且鋅又較易被還原。如果把鋅礦石和焦炭放在一起，加熱到1000℃以上，金屬鋅被焦炭從礦石中還原出來，並象開水一樣沸騰起來，變成鋅蒸氣。再把這種蒸氣冷凝，便可製得非常純凈而又漂亮的金屬鋅結晶。在過去，世界上都以為最早會煉製金屬鋅的是英國，因為英國在1739年公布了蒸餾法制金屬鋅的專利文獻。其實，經過我國化學史工作者的考證，證明這個方法是英國人在1730年左右從中國學去的。據考證，在十六、七世紀，我國製造純度高達98％的金屬鋅，被以東印度公司為代表的西方殖民者從我國大量運至歐洲，後來，連我國煉鋅的方法也被他們傳至歐洲。至今，歐洲仍有人稱鋅為“荷蘭錫”，這是因為東印度公司是由荷蘭、英、法、葡萄牙等國開設的，鋅的外表又酷似錫，那鋅被稱為“荷蘭錫”便不言而喻了。實際上，這“荷蘭錫”的真名應該是“中國鋅”。

鋅是銀白色的金屬。提水的小鐵桶，常常見用白鐵皮做的，在它的表面有著冰花狀的結晶，這就是鋅的結晶體。在白鐵皮上鍍了鋅，主要是為了防止鐵被綉蝕。然而，奇怪的是，鋅比鐵卻更易生鏽：一塊純金屬鋅，放在空氣里，表面很快就變成藍灰色——生鏽了。這是因為鋅與氧氣化合生成氧化鋅的緣故。可是這層氧化鋅卻非常緻密，它能嚴嚴實實地覆蓋在鋅的表面，保護裡面的鋅不再生鏽。這樣，鋅就很難被腐蝕。正因為這樣，人們便在白鐵皮表面鍍了一層鋅防止鐵生綉。每年，世界上所生產的鋅，有40％被用於製造白鐵皮，製成各種管子、桶等等。

白鐵皮要比馬口鐵耐用：馬口鐵碰破一點，很快會爛掉；可是白鐵皮即使碰破一大塊，也不容易被鏽蝕。這是因為鋅的化學性質比鐵活潑，當外界的空氣和水份向白鐵皮“進攻”時，鋅首先與氧氣化合，而保護了鐵的安全。不過，白鐵皮要比馬口鐵貴。

金屬鋅除了用來製造白鐵皮外，也用來製造乾電池的外殼(圖31)。不過乾電池外殼的鋅是較純的。此外，鋅也與銅製成銅鋅合金——黃銅。

最重要的鋅的化合物是氧化鋅，俗名叫“鋅白”，是著名的白色顏料，用來製造白色油漆等。在室溫下氧化鋅是白色的，受熱后卻會變成黃色，而再冷卻時，又重新變成白色。現在，人們利用它的這個特點，製成“變色溫度計”——用它顏色的變化來測量溫度。

鋅，還是植物生長所不可缺少的元素。硫酸鋅是一種“微量元素肥料”。據測定，一般的植物里，大約含有百萬分之一的鋅，有些個別的植物含鋅量卻很高，如車前草含萬分之一的鋅，芹菜含萬分之五的鋅，而在某些穀類的灰中，竟有12％的鋅。

在人體中，也含鋅在十萬分之一以上。含鋅最多的是牙齒(0.02％)和神經系統。有趣的是，魚類在產卵期以前，幾乎把身體中的鋅，全部轉移到魚卵中去。

鋅在地殼中的含量約為十萬分之一。最常見的鋅礦是閃耀著銀灰色金屬光澤的閃鋅礦，它的化學成分是硫化鋅。現在，工業上常用閃鋅礦來煉鋅。據不完全統計，1971年鋅的世界年產量達370萬噸。

順便提一句，鋅常被人誤為鉛，如鍍鋅鐵絲被誤稱為“鉛絲”，鍍鋅的白鐵皮被誤稱為“鉛皮”，用白鐵皮做成的桶被誤稱為“鉛桶”，這是應該糾正過來的。