写作文描写景物的时候，往往会使用形容的词语：“青山绿水”、“黑土地”、“清新的空气”、“高楼大厦”……无论用尽了华丽和朴实的词藻，也难以说尽世界的多样性和物质的多姿多彩。先哲在观察周围世界时，领悟出一个道理：复杂的现象中包含着简单的因素，千差万别的物质只是由几种基本元素组成的。所谓元素，就是组成物质的基本单位。我们今天享受的物质幸福，大多是从人类对一百多种化学元素不断增加的知识得到的。
门捷列夫的伟大发现
世界上无限多样的物体是由什么构成的？这个问题，自古以来就吸引了人们的注意。现在我们知道，日常所接触的多得数不清的物体，都是由数目有限的近一百种化学元素构成的。从化学组成的角度来看，这些物体可以分成两大类：一类是单质，即由一种元素组成的，例如铅丝、铜块等等；一类是化合物，即由两种以上的元素组成的，例如水、食盐、化学肥料等等。化学元素是化学上最简单的物质。例如，水可以分解为氢和氧两种成分，食盐可以分解为氯和钠两种成分，化学肥料中的硫酸铵可以分解为硫、氧、氮和氢四种成分。而氢、氧、氯、钠、氮、硫则不能用化学方法再分成更简单的成分，它们都是化学元素。
随着工业的发展，新发现的化学元素像雨后春笋一样层出不穷。在十九世纪初，已知道的元素是二十八种，而在十九世纪的头五十年中就发现了二十七种，等于以前发现的总和。看来，新发现的元素几乎是有增无已。同时，新化学元素的发现完全是偶然性的产物。库尔特瓦在研究海藻灰时，由于不慎把硫酸加多了，突然在杯子上出现了紫色蒸气，凝结后成为黑色带金属光泽的结晶，无意中发现了碘。巴拉尔在试验盐卤时，通进氯气后，忽然发现盐卤变成了棕色，从而分离出了溴。
人类对化学元素达到今天这样的认识，经过了一个伴随着生产和科学发展的漫长过程。在这个过程中，人类对化学元素的认识是不断发展、不断深化的。原子-分子学说的确立，使人类对化学元素的认识深入了一大步。按原子-分子学说，自然界中数不尽的物体都是由种类不多的元素的原子构成的。但是，自然界究竟有多少种元素？元素之间有没有规律可循？这个问题给化学家们带来了新的困惑。
帮助化学家们摆脱这种困境的，是十九世纪六十年代末，门捷列夫关于化学元素周期律的发现。化学元素周期律，是在认识了化学元素的最重要而又密切相关的两大特性——相对原子质量和化合价的基础上发现的。
十九世纪六十年代末，俄国化学家门捷列夫，在对当时已知的六十三种元素的相对原子质量、化合价和各种物理的、化学的特性进行了长期深刻的研究之后，发现这些元素并不是一堆杂乱无章的东西，而是在相互间存在着一种规律性的关系，按照相对原子质量的大小依次把各个元素排列起来，就可以看到，元素的化合价和化学性质发生周期性的重复。例如，在门捷列夫所排的周期表（图2-1）中，第一横行的锂、铍、硼、碳、氮、氧、氟这七个元素的性质，是按照从金属到非金属的顺序变化的。锂是最强最活泼的金属，铍是不大活泼的金属，硼的金属性很弱，碳是介于金属和非金属之间的过渡元素，氮是不活泼的非金属，氧是活泼的非金属，氟是最强最活泼的非金属。第二横行的钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯等七个元素，就基本上重复了第一横列的七个元素的性质。周期表中每一纵列的各元素构成一族，它们的化合价相同，相对原子质量依次增大，化学性质也依次增强或减弱。例如在第一族中，锂和水反应时很平静，钠则反应的很猛烈，而钾和水反应就要发生火光。
元素的化学性质依核电荷数增加的顺序而发生周期性变化的规律，就是元素的周期律。在元素周期律的指导下，利用元素之间的一些规律性知识来分类学习物质的性质，就使化学学习和研究变得有规律可循。周期律第一次使人们在认识化学元素方面具有了科学预见的能力。当年，门捷列夫根据元素周期表中未知元素周围的元素和化合物的性质，经过综合推测，成功地预言未知元素及其化合物的性质。现在科学家利用元素周期表，指导寻找制取半导体、催化剂、化学农药、新型材料的元素及化合物。
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相对原子质量
科学家规定：以一个碳原子（指碳-12）重量的十二分之一为标准，其他的原子重量同这标准相对照得出相对重量，称为这个原子的相对原子质量。就是说，用一种原子的重量，来衡量另一种原子重量，两种不同原子重量的比，才是相对原子质量。所以，相对原子质量是没有单位的。例如氢的相对原子质量等于1，碳是12，氧是16，钠是23等等，这在化学计算等方面很有用。
“活命空气”的发现
氧气是动物赖以生存的物质基础。没有氧气，也就不会有千姿百态的动物世界，当然更不会有人类。因为人如果没有氧气，6、7分钟便会死亡。虽然它时时刻刻地“出入”我们的身体，无孔不入，虽然它的脚步走过世界的每个角落，无处不在，可是，直到1772年和1774年，舍勒和普利斯特里（图2-2）才各自独立发现氧气的存在，而其间的过程也是一波三折。
瑞典杰出的化学家舍勒幼年家境十分清寒，他的兄弟姐妹很多，更增加了家庭经济困难。因无钱上学读书，14岁他便到一家药店当学徒，开始自食其力的生活。但是舍勒聪明好学，又有坚强的意志，在三年学徒中，他自学了当地图书馆里的全部化学书籍。这大大充实了他的基础知识，扩大了他的视野。舍勒还有一个很大的优点就是对实验有浓厚的兴趣，非常喜欢动手做实验。
1772年秋季的一天，舍勒在实验室里正埋头做制取硝酸的实验。他把硝石（硝酸钠）和矾油（浓硫酸）放入曲颈甑里进行高温蒸馏，并用盛石灰水的猪尿泡吸收放出来的棕色气体。他无意中把点燃的小蜡烛伸进猪尿泡，可是烛火不但没有熄灭，反而发出耀眼的光芒，这可把舍勒吓了一跳。他苦苦思索，反复实验，结果都一样。于是他得出一个结论：猪尿泡里有一种未知的无色气体。
舍勒继续用其他药品进行实验，如加热硝石、硝酸汞或把二氧化锰与浓硫酸混合加热，都可以制得能使点着的小蜡烛发出更亮光芒的神奇的气体。舍勒把这种神奇的气体取名为“火气”（即氧气）。接着他又做了许多实验，发现“火气”在空气中也有，且占空气体积的1/5.后来，他把这一系列实验的结果写进了一本名叫《火与空气》的书中。
无独有偶，正当舍勒精心做自己的实验的时候，英国人普利斯特里也在做他的探索实验。
普利斯特里的父亲是个裁缝，家中生活也很贫困，他一度辍学打工。艰苦的环境使他养成了许多优良品质，如从小就爱动脑筋，遇到不明白的事情，总要问个为什么。有一天，他跟着叔叔到啤酒厂参观。一走进发酵车间，他就被那高大的木桶吸引住了。他爬上梯子，趴在桶边，看里面正在发酵的液体。“不要对着啤酒汁呼吸，你会晕过去的！”同来的伙伴一边说一边点着了一根细木条。他把木条伸进酒桶，火立刻熄灭了。普利斯特里惊异极了。这是什么原因呢？
转眼二十多年过去了，普利斯特里已成为哲学博士。但他仍然没有忘记啤酒桶里那奇怪的空气。他要研究空气。有一次，他将一只小老鼠扣在玻璃钟罩里，又把一根点燃的蜡烛放进钟罩。一会儿，蜡烛熄灭了。小老鼠在钟罩里乱串乱跳，很快就死了。植物在这种空气中会怎样呢？他又把一盆花放进钟罩，同样放上一支点燃的蜡烛。蜡烛熄灭了，花却毫无变化。第二天一早，他还意外地发现，花不仅没有死，反而又开了一朵。他将点燃的蜡烛放进钟罩，蜡烛继续燃烧。经过反复实验，普利斯特里终于发现，动物呼吸、啤酒发酵都会产生出“固定空气”（即二氧化碳气体）。而植物在阳光下能吸收“固定空气”，放出帮助生物呼吸和物质燃烧的“活命空气”（即氧气）。
为了得到“活命空气”，他开始使用各种方法制造气体。1774年8月1日，他用一个很大的透镜把阳光聚焦，投射到放在玻璃瓶中的水银灰（即氧化汞）上，突然水银灰粉末轻轻浮动起来，有气体产生出来了。普利斯特里将点燃的木条伸进充满了这种空气的瓶中，木条立刻放出明亮的光。拿出木条，将火熄灭，再插到瓶里，木条又燃烧起来。“是活命空气！”他高兴地叫了起来。他又把两只小老鼠放进充满这种气体的瓶子里，小老鼠自由自在地跳着。普利斯特里决定亲自尝一尝这种气体，他一连吸了几大口，顿时觉得心神特别轻松舒畅。
普利斯特里经过多次试验，确定空气中有五分之一的气体是“活命空气”。他把自己的发现告诉了法国化学家拉瓦锡。拉瓦锡重复了普利斯特里的实验，确认这是一种新的气体，正式给它命名为“氧气”。
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氧的存在
氧是地壳中含量最丰富、分布最广的元素，它在地壳中的含量为48.6%（重量），单质氧在大气中占23%。氧在水中占88.8%，人体中占65%。大气中的氧气虽不断地用于动物的呼吸、燃烧及其他氧化过程，但由于植物的光合作用能把二氧化碳转变为氧气，就使大气中的氧气的浓度几乎保持不变。氧原子有三种稳定同位素，即氧16、氧17和氧18，其中氧16的含量最高，为99.759%。
“无用空气”的作用
我们周围的空气是个“大杂院”，里面有氮、氧、二氧化碳、氢、氖以及水蒸气等等气体。其中最多的是氮气，它占空气总体积的78.16%，氧气只不过占空气总体积的20.99%。而二氧化碳、氢、氖和水蒸气等所占的体积同氮气相比，那就是小不点了。纯净的氮气，在常温下是无色无味的气体，比空气稍轻一些。在零下195.8℃时，氮气成为无色的液体。如果温度下降到零下210℃以下，液体氮还会凝结为雪花般的白色晶体。在生产中，通常采用灰色钢瓶盛放氮气（图2-3）。
氮气的性质很不活泼，既不像氢气那样能燃烧，又不像氧气那样能助燃，平时也很难同别的物质结合在一起。人类认识氮气经过了一个漫长的历史过程。在很长时期里，人们以为空气是一种单一元素，到1771年，瑞典化学家舍勒发现空气里有两种成分，一种能助燃，舍勒叫它“火焰空气”；一种成分不能助燃，舍勒叫它“无用空气”。后来，科学家们又发现：“无用空气”也不是单一的成分，它含有多种气体，其中绝大部分是氮气。
氮气真是“无用空气”吗？不！拿电灯泡来说吧。它的灯丝是钨丝，虽然钨的熔点高达3410℃，是最难熔解的金属，但是，在电灯泡点亮，灯丝温度高达2200℃以上时，灯丝便容易蒸发。人们利用氮气不容易和别的东西化合的特点，把它充进灯泡，便可以减慢蒸发，延长灯丝的使用寿命。
要防止存放在粮仓里的粮食发霉、虫蛀，这是最费劲的事儿。如果把氮气充进粮仓里，粮食在低氧高氮的环境中便不会发霉、发芽。老鼠和蛀虫在氮气中不能生存，也就无法捣乱了。现在，在博物馆里，也常常用氮气来珍藏名贵而罕有的书画，以免虫蛀霉蚀。
另外，氮气还可以用来切割金属。在激光束能量作用下，材料表面被迅速加热到几千乃至上万度而熔化或汽化，随着汽化物逸出和熔融物体被辅助高压气体（氧气或氮气等）吹走，切缝产生。在切割实际操作中有氧割和氮割之分，在保持同样切割精度前提下，氧割热量大、速度快，但是切边有褐色、薄氧化层；氮气需要用高压氮气，速度慢、成本高，但切边无氧化、呈银灰色，可以直接进行焊接，常用来切割要求较高的不锈钢一类材料。
更有意思的是，氮气在高温下十分活泼，能和许多东西化合。例如，将氮气和氢气同时送进又高又大的合成塔，在催化剂的帮助下，经过高温、高压等一系列处理，它们便化合成氨。现在，在农业生产上常用的化肥如硫酸铵、尿素、氯化铵、硝酸铵、碳酸铵、磷酸铵等等，无一不是用氨为原料制成的。不仅如此，氨还是制造五颜六色的各种染科、消炎药磺胺、合成纤维、塑料制品以及黄色炸药——TNT等的重要原料。
氮有这么多的用途，怎么能说氮气是“无用的空气”呢？但是，这也不能责怪舍勒。人们对自然界的任何事物都有一个认识过程，而且人们的认识能力又是和社会生产及科学技术条件紧密相关的。随着科学技术的发展，有许多在今天看来是无用的东西，说不定在将来大有用处呢。
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氮肥
发现氮气是空气的组成之后，一直认为其性质稳定，不能发生化合反应生成化合物，难于利用。1849年，科学家发现豆类植物的根上寄生一种细菌，能吸收空气中的氮气，变为氮的化合物而供植物吸收，这时氮气才引起了农业化学工作者的注意。人们注意到含氮化合物是植物最需要的物质之一，因之提出氮肥的名称。最好的氮肥又被认为是硝酸钠，产于南美洲的智利，故有智利硝石的名称。
最轻元素的高超本领
学化学的同学，没有谁不知道氢这个元素的。可是，你知道吗，人类认识氢元素花费了几代科学家的心血。在四百多年前，人们甚至“捉”住了它还不知道它是什么。例如：十六世纪末，瑞士化学家巴拉采尔斯把铁片投进硫酸中，铁和硫酸顿时发生了激烈的化学反应，放出许多气泡——氢，可是巴拉采尔斯还不敢确认它就是一种化学元素。直到1783年，氢才被确认为化学元素。可见，在科学上研究一种现象、揭示一个真理，是多么艰难啊！
氢气是无色、无臭的气体。在大自然里，氢和其他许多元素结合在一起分布极广。水中含有11%的氢，泥土里约有1.5%的氢，石油、天然气、动植物体等都含有氢。氢气是最轻的气体。在0℃和一个大气压下，每升氢气只有0.09克重，只有相同体积的空气重量的十四分之一。1780年，法国化学家布拉克把氢气充进猪膀胱，创成了世界上第一个，也是最原始的氢气球，使它冉冉飞向天空。现在，有些气象台站几乎每天都要放几个巨大氢气球，用它们把仪器带上天空，探测高空风云的变化。节日里，人们还用五颜六色的氢气球（图2-4）来增添欢乐气氛。
在希腊文里，氢这个字的原意是“水的生成者”。可是在常温下，氢气和氧气很难化合成水。氢气和氧气化合时，能放出大量的热。在工业上，氢气常常被用作气体燃料，如氢氧焰的温度高达2500℃，可用来焊接或切割钢板。氢气也是重要的工业原料，氢气与氮气化合可以制成氨；氢气与氯气化合可以制成氯化氢，氯化氢溶于水便成为盐酸；用氢作还原剂还可以提炼高纯度的钨、钼、硅等；许多种液态的油，用镍作催化剂，再通入氢气，可以变成固态，这叫做“油脂氢化”，等等。
氢气的本领高超，神通广大，资源丰富，引起了人们极大的兴趣，吸引着人们去研究、去探索。科学家们认为，氢气将是一种取之不尽、用之不竭的新能源。而且用氢气做燃料有许多优点：一是干净，因为它与氧气反应只能生成水，不象石油、煤、天然气那样会生成污染环境的一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫及颗粒粉尘等；二是储运方便，它既可以液态储藏于罐中，也可以气态用管道输送；三是发热效率比其他燃料都高。但是，由于氢气很难液化，在目前的技术条件下，制取液态氢气的成本极高，所以还不能广泛用它作燃料。
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金属氢
随着科学技术的发展，对氢的研究也在不断深入。氢气在通常情况下是一种气体；在低温下可以成为液体；在温度降到-259℃即成为固体，在极高压力下甚至可能成为金属。虽然金属氢目前在地球上还是尚未存在的一种物质，但是从理论上说，人工制造金属氢是可能的。现在，许多国家的科学家都在进行制取金属氢的实验。如果制取金属氢的想法能够实现，那么现在用液氢作燃料的火箭的体积就可以大大缩小，火箭就可以发射得更快、更远。如果用金属氢做超音速飞机的燃料，那么时速可以超过音速许多倍，大大增加有效运输量、续航时间和航程。由于金属氢的容积只有液氢的七分之一，又无污染，还可以用它作无噪声电动汽车的燃料。不过，金属氢的研制还存在着相当大的困难，有待于科学家们的进一步努力。
“死亡元素”——氟
1870年的一天，巴黎的班特药店的门被猛地推开了，一个脸色蜡黄的中年男子跌跌撞撞地闯了进来。
“救——救我吧！”来人气喘吁吁：“我中毒了，吃了砒霜。”
年迈的药师爱莫能助，无可奈何地垂下了双手，悲切地说：“没办法，你有什么话要留下吗？我们可设法转告你的家人。”
“等等！”在令人窒息的沉默气氛中，一个小学徒挤上来，看了看病人，转身拿了一些酒石酸锑钾和另一些药让他服下。病情缓解了，病人终于战胜了死神。这位妙手回春的药店小学徒就是后来制取“死亡元素”——氟的法国著名化学家莫瓦桑。由于他在制备元素氟所作的大量研究工作，因此而荣获1906年度的诺贝尔奖金。
1872年，莫瓦桑偶然听人谈起，居于卤族元素之首的氟元素，化学性质活泼难以驾驭，世界上还没有人制出单质的氟，连戴维、盖-吕萨克等一流的科学家多次实验均告失败，且险些丧命，更可悲的是氟先后夺去了布鲁塞尔的鲁耶特、法国尼克雷等研究者的生命。
“我不怕！”莫瓦桑秉着为科学而献身的坚定信念，立志和“死亡元素”较量一番。试验中莫瓦桑虽差点为之殉难，但最后还是用电解法制取了氟。下面就让我们来认识一下氟。
氟，这个词在希腊语里意指“破坏”。氟对人体的生理作用是强烈的，氟离子在低浓度下也能抑制或促进酶的化学作用。倘若人体内因食物、饮水或呼吸而进入大剂量的氟，会导致代谢紊乱，内分泌系统及呼吸系统损坏，引起急性中毒；氟在动物机体中富集会使骨骼脆化，氟对植物也有损害，尤其是对植物胚芽发育危害更大，土壤中氟含量是直接影响种子发芽的重要因素。此外，氟化碳排入大气还会严重破坏地球的臭氧层。众所周知，正是由于臭氧层的存在，才保护人类不受过多的紫外线辐射的损伤。氟的危害固然值得密切关注，但氟又因化学性质活泼，在一定条件下甚至可使惰性气体一反常态，欣然与之结合，同样引起人们的兴趣。在稀有金属、有色金属、医疗化工等领域，氟无不起着举足轻重的作用。
其实，我们不必谈“氟”色变，市场上我们不是可以买到一种“氟化钠牙膏”吗？这是因为适量的氟有利于骨齿坚实，有防龋齿的作用。在日常生活还到处可见氟的踪迹，如曾经作为冰箱致冷剂的氟利昂、电子炊具上为防油而涂上的聚四氟乙烯薄膜等等。聚四氟乙烯有塑料王之称，它充分体现了含氟高聚合物具有良好的稳定性的优异特性：既耐冷又耐热，更为可贵的是不怕酸碱腐蚀，在王水中也安然无恙，这是黄金也望尘莫及，因而在宇宙航行、尖端科学、国防军事工程建筑上得以大显身手。
一些过氟化物强大的吸氧与放氧功能，使医务工作者欣喜若狂，大可作为人工代血浆的理想物品。充氧过氟化碳乳剂在临床应用中，已使数名失血过多的患者转危为安。
原子核能的利用将是今后动力界的一支生力军，而制备浓缩铀燃料，首先得生产六氟化铀，再通过分离工艺获取。由于原子能动力工程的发展之速，也致使氟用量大幅度上升。然而，科学家们却很不乐观地指出，氟的世界蕴藏量仅为100万亿吨，并且百分之九十以上伴生在磷矿原料中。更令人失望的是，在磷肥生产时，原料中氟的回收率往往不超过百分之四十至五十，作为成品出售。大部分乃以气态、灰尘等形式进入大气或水域造成环境的污染。为此，氟的回收和综合利用已成为刻不容缓的课题。
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氟牙症
氟牙症又称氟斑牙，是指在牙发育时期摄入过量氟元素所引起的一种特殊性牙釉质发育不全。轻者牙面呈白垩色横线或斑块，严重者牙面呈黄色或深棕色，并出现小凹或缺损。氟是人体生命所必需的微量元素，正常人体每日需氟量为0.5-1.5毫克，若氟摄取量过高，则会引起中毒，氟牙症是慢性氟中毒的一种常见症状。氟牙症是一种地区性流行病，最根本的预防方法是改良水源，降低氟的摄入量，对已形成的氟牙症可采用漂白、光敏复合树脂、烤瓷贴面等方法修复。
老档案里翻出“懒汉”
在汉语里，“惰”就是“懒惰”的意思。氦、氖、氩、氪、氙等惰性气体元素，都“不愿意”同其他元素化合，显得“懒惰”而“清高”，所以化学家们都把它们叫“惰性气体”或“贵族元素”。它们的发现过程曲折而感人，充满了故事性和喜剧性。
1892年，英国物理学家瑞利在测定氮气的密度的时候，他使用两种来源的氮气进行测定，以便比较。一种氮气是从空气中去掉氧、二氧化碳和水蒸气以后得到的，测得的密度是1.2572克/升。另一种氮气是从氨中制得的，它的密度是1.2578克/升。虽然两者只差0.006克/升，可这是不正常的。瑞利又重复做了好几次测试，结果还是一样。这究竟是怎么回事？瑞利百思不得其解。
这时有人向瑞利提起了一百多年前卡文迪许（图2-7）所做的实验，瑞利马上去图书馆查阅老档案。原来早在1785年，英国化学家卡文迪许曾经证明，在空气中除了氮、氧两种气体之外，还有1/120的别的气体。可惜，这个重要的结论早已被人们遗忘了。瑞利决心重做一百年前的实验，研究这个现象。
后来，这个消息在杂志上刊登出来，引起了拉拇赛的高度重视。拉姆赛兴趣甚浓他立即停下手头的工作。首先，他重复了瑞利的实验，结果验证，0.006的密度差异的确存在于制取途径不同的两种氮气中。接着，拉姆赛作出推断：既然纯氮气的密度要小于空气中所谓氮气的密度，那么，很可能在空气中还混有其他物质，其密度大于氮气密度。这不就显示说空气中还有未知的新元素吗？拉姆赛用化学方法反复地将空气中的氮、氧除尽之后，结果剩下了原体积1/80的气体，经光谱测定具有其本身的特征谱线，证明是一种新的元素，称之为氩，就是懒惰的意思。
1888年，美国矿物学家将无机酸加入铀矿中发现有一种不活泼的气体发生，而误称为氮。拉姆赛见到这个报告时，重做了这个实验，结果发现与存在的太阳元素——氦的谱线相同，证明了氦在地球空气中也有。但只占空气成分中1/250000.
由于发现了氩和氦，并确定了它们在元素周期表中的位置，拉姆赛于是断定在空气中至少还有三种类似的气体。他与英国另一位化学家特拉维斯合作，在三年时间内，终于找到了这三种气体：氖、氪、氙。他们发现的方法是将空气液化，再进行分离而得到。这三种气体都少得可怜，例如氙，只占空气的一亿七千万分之一。拉姆赛根据放射能的研究，在理论上创立了元素的变质论。1910年，拉姆赛与格莱合作，经反复探索，最后发现了具有放射性的惰性气体——氡，完成了整个惰性元素的发现。
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惰性气体化合物
1962年，加拿大化学家巴特利特，在研究一种新的化合物六氟化铂时发现，这种化合物急需得到电子，而且需要的程度和氟不相上下。我们知道，氧的外层已有六个电子，它通常是获得电子而不肯轻易将自己的电子转让出去，但六氟化铂却可以从氧获得电子。这给巴氏以极大的启发，六氟化铂既然可以从氧获得电子，也许能从氙获取电子。他便着手进行实验，结果得到了惰性气体的第一个化合物——六氟化铂氙。这一发现，激励了许多科学家。他们立即投入合成惰性气体化合物的战斗，并得到了氙的一系列化合物。除了氙以外，还制取过一些氪的化合物，如四氟化氪、二氰化氪以及一些氡的氟化物、氩的氟化物等。目前已合成的惰性气体化合物已有四百多种。
水一样的银子——汞
二百多年前，罗蒙诺索夫曾对金属的概念作过简明的解释：“金属应是坚硬、可展而有光泽的物体。”然而，这个定义虽然适于其他金属，却不能包括唯一的一种液态金属——汞。
常温下，汞的外观是银白色的，其状如水，故被称作“水银”或“银水”。汞是已知液体中密度最大的，为13.6克/厘米3.如果有某个举重运动员将钢制的钢铃放进水银池子里，它会像软木塞在水中一样浮在汞的表面，因为铁的密度才7.8克/厘米3，要比汞小得多。1759年，有人首先将汞冻成固态，这是一种呈银白-青蓝色的金属，色泽很像铅。如果将汞斟入形状如锤子的容器内，随即用液氮迅速致冷使其冻成固体，那么制成的汞锤可以成功地将钉子钉进黑板。不过动作要快，因为汞锤会昙花一现地在你眼前融化。
“银水”这个名字是公元一世纪时的希腊医生季奥斯科里德起的。医生与汞有世交，这并不奇怪，因为汞有药效。比如它可以给肠扭结病人口服200-250克汞，重而流动性强的汞能通过肠道解开扭结部位。今天，我们虽然已采用其他更可靠的方法治疗肠扭结，但各种汞化合物仍在医学界广泛使用：升汞（氯化汞）具有消毒作用，甘汞（氯化亚汞）可作为泻药，美尔库萨尔是一种汞质利尿剂，某些汞软膏可用于治疗皮肤病。
由此可见，汞的用途很多，但汞最为突出的特点是，它在0-200℃之间体积膨胀系数很均匀，又不润湿玻璃，故可用来做温度计（图2-8）。温度计中的汞柱为什么受热会上升，遇冷又下降呢？
原来，汞是由汞原子组成的，汞原子与汞原子之间有一定的间隔，这种间隔受热增大，遇冷减小。当汞原子间的间隔增大时，液体汞的体积增大，汞柱就会上升；汞原子间的间隔减小时，汞的体积收缩，汞柱便会下降。这样，根据汞柱的上升或下降，就可以判断天气的寒冷。经过实验测定，人们又掌握了汞的体积变化与温度升降的准确的数量关系，设计出温度计。因此，用温度计就能准确地测知温度的高低了。
应当注意，汞是有毒的，汞的蒸气进入人体，能破坏肾脏，使它丧失从血液中排除废物的能力。还会引起古怪的神经症状，甚至死亡。比如，俄国沙皇伊凡雷帝曾因关节疼而长期使用汞软膏，以致变得暴戾急躁，反复无常，终于导致众叛亲离，结果被儿子杀死。16世纪时的瑞典埃里希十四世之死一直是个悬案。四百多年后的今天，科学家用先进的核物理技术测出，这个君主遗骸头发中汞含量大大超过正常标准，证实他确系死于汞中毒。
若不慎将温度计打破，金属汞撒落地面或其他地方，应尽量收集起来，用硫黄粉将其处理掉。因为散落在地板和室内器具上的金属汞粒会不断蒸发，引起慢性汞中毒。如果无法收集干净，也应该立即在有汞的地方撒一些硫黄粉，使汞转化为硫化汞。万一发生了汞中毒事故，可用牛奶或蛋白进行解毒，因为它们所含的蛋白质可以沉淀藏在胃及消化道里的汞。
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水银湖
俄罗斯兴顿山里有一个湖泊，相传湖中有水妖，谁去就得死在那里。事实上，当人们走近离湖四五百米时，就会恶心、头晕、流口水、呼吸困难，如不马上离开，竟会窒息身亡。为什么会有如此现象呢？经过考察和分析，发现原来这个湖是一个水银湖。在日光照射下，湖上喷出微带蓝色的水银蒸气柱，这种水银蒸气很浓，凡是生物触及了，都会中毒而死。
汞的生产
自然界的汞并不富余。有时候也能见到天然状态的汞，但颗粒极小。主要的汞矿是朱砂，这种漂亮的矿石仿佛覆盖着一层鲜红的血斑。世界上最大的汞产地是西班牙的阿尔马坚，到不久前为止，其产量还占到世界汞产量的80%。汞的生产经历了漫长的过程。从前是将汞矿置于粘土罐中焙烧，使之蒸发。现在这个制作过程已全部自动化，并用电炉熔炼。
稀有金属稀有吗
提起金属，人们就会联想到钢铁。钢铁确实是生产和生活中最常用的金属。你看，大到火车、轮船，小到笔尖、绣花针，哪一种不是和钢铁有关系的呢？另外，人们也会联想到铜、铅、铝这样一些金属。那么稀有金属指的是什么呢？这就要从金属的分类说起了。
原来，金属家庭里的成员是形形色色、五花八门的，可以按好几种方法进行分类。我们习惯上把铁、锰、铬等金属和它们的合金，叫做黑色金属，而把剩下的其他金属统称为有色金属。稀有金属——如钨、钛、稀土、钒、锆、钽、铌、锂、铍等——本来也是有色金属的一部分，后来由于它们在现代工业中具有重要的作用，往往从有色金属中划出，与黑色金属和有色金属并列为三大类。
那为什么要把这么一大批金属叫做稀有金属呢？是不是因为它们在自然界的蕴藏量太少了呢？这样理解不够全面。事实上，要说在自然界里的蕴藏量，不少稀有金属还真不“稀有”。举个例子说，钛（图2-9）是一种稀有金属。它在地壳里的含量，比铅、锌、铜、锡等还多，在金属大家庭成员中，它仅次于铝、铁、钙、钠、钾、镁而排行第七。稀有金属这个名称的由来，固然是因为某金属确实“稀有”，但最主要的一点，是它们被人们发现的时间和在工业技术上得到应用的时间，要比其他金属晚得多。人们见得少、用得少，当然，就会给人以稀少的感觉。
铜是最早被人类发现和应用的金属。早在四千多年以前，我国劳动人民就已经使用铜了。跟铜几乎同时被发现的金属是锡，古代使用的青铜，就是铜和锡的合金。铅的发现比铜和锡稍晚一点。公元前一千六百年左右，铅已经成为一种常见常用的金属。我国在殷代末年，就已经开始炼铅了。稀有金属的发现和应用，跟这些金属比要晚得多，大约70%的稀有金属是十八世纪末到十九世纪初发现和认识的。这就是说，我们得知稀有金属的存在才有二百年的历史，至于生产和应用它们的时间那就更晚了。十八世纪以前，人们还不知道应用稀有金属；十九世纪，应用了几种，算是刚刚开个头。大多数稀有金属在1915年以后才逐步开始进行生产和应用，近三、四十年来才得以迅速发展。
那么，为什么稀有金属被发现、认识和应用得这么晚呢？
原来，地壳里某些元素的性质很活泼，能随着地壳运动而迁移，到了适宜的环境，便能富集成各种类型的矿产，直接供人采炼。另有一些元素，不善于独立成矿，就像流浪汉一样，到处寄寓，常常被分散在别的岩矿里，致使它的矿石含量很低，人们只能从大量的矿石中用特殊的方法，经过复杂的工艺提纯，才能获得很小一点纯净的金属。这两种“个性”不同的元素，前者称为聚集元素，后者称为分散元素。所以，今天我们所能够开采的矿产，并不完全决定于元素在地壳中的平均含量的多寡，而是取决于元素富集的本领。
稀有金属普遍使用得晚，跟它们难于提炼是密切关联的。例如钛、钒等许多金属一般在自然界中很少以单质存在，只有经过特殊的化学、物理方法提炼才会产生。此外，体现稀有金属稀有的一个重要因素是一般它们在大自然中的藏量很少，且分布很稀散，很不集中，没有含量高的矿物。它们的一个总的特点是，大都具有应用少、难提炼、含量小、存在稀的特点。这也就是称它们为稀有金属的原因。
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金属锗的“怀才不遇”
目前，在地壳中已发现的二千四、五百种矿物中，能为人类利用的不过二百余种，许多矿物资源仍被闲置起来，有的“相貌”平凡，不受人重视而被当成“废物”扔掉，像当代半导体的重要材料之一——锗，有半个多世纪不为人们所重视，它常与煤渣、烟灰一起被扔掉。当人们发现锗具有优良的半导体性能，是制作电子计算机、雷达、辐射探测器以及红外线光源器件等不可缺少的材料之一时，它就一举成名，成为现代电子工业的尖兵。
军装的扣子哪去了
1867年的冬天，俄国彼得堡的天气异常寒冷，气温突然降到了零下30多度。于是，军营里开始发军大衣了。奇怪的是，这次发放的军大衣全都没有扣子。官兵们非常气愤，上告到沙皇那里。沙皇知道了这件事后大发雷霆，下令要严惩监制军装的大臣。大臣恳求宽限几天，以便对此事进行调查。
大臣叫来仓库管理员询问，管理员告诉他，这些军装入库时，确实都钉有锡做的扣子。大臣又亲自到仓库里去调查，翻来翻去竟发现没有一件大衣上有扣子，只是在每个钉扣子的地方有一小堆灰色粉末。“扣子是不可能丢的。那么，这数以万计的扣子究竟哪里去了？”大臣百思不解。恰巧，大臣有位化学家朋友，他听说这件事后，就对大臣道出了锡纽扣失踪的秘密。
原来，锡有一个奇异的性质，它对寒冷的感觉非常灵敏，一受冷就会“生病”。这时候它就由银白色慢慢变成灰色，体积逐渐增大，同时开始破裂，而且常常碎成粉末。到了零下30多度时，这种变化的速度就会大大加快。锡的这种病很严重，就是所谓“锡疫”。
在锡疫之谜没有揭开之前，面对锡疫带来的严重后果，人们困惑、怀疑甚至束手无策。许多很有艺术价值和历史价值的锡器，都因为得了这种“病”而损毁掉。有病的锡还会把这种病“传染”给没有病的锡。据法国历史学家记载，拿破仑在俄国退兵的原因之一是在天寒地冻的气候条件下锡制装备碎裂损坏。
锡还有许多独特的性质。大家知道锡会“喊叫”，就是说当锡棒或锡板弯曲时，会发生一种特别的仿佛是哭声的爆裂声。人们把这种现象叫做“锡叫”，把这种锡称作“响锡”。这是由于白锡晶体在弯曲时互相摩擦引起的。当锡中混有铅时这种声音就会降低。
纯净的锡是柔软而又不结实的金属，不利于制造用品，但是在铜里面掺上10%的锡，便制成一种金黄色的合金——“青铜”，它的质地优质：比纯净的铜硬，极容易浇铸、煅打和加工。如果我们把锡的硬度定做5，那么铜的硬度就是30，而铜跟少量的锡炼成的合金——青铜的硬度是100～150.青铜的这些性质使人类有过一个时期广泛地应用它，考古学家甚至特别划出了一个历史时代，叫做青铜器时代。
另外锡跟铅、锑等等金属也都能生成质地优良的合金。锡跟铅的合金叫做巴弼合金，在巨大的、精密的仪器和机床里面，如果有钢轴转动得非常快，为了防止它出问题，就要用到巴弼合金。所以这种合金又称做“减摩合金”，因为它非常耐磨损。它在技术上的意义是极大的，可以大大地延长贵重机器的使用年限。锡可以“焊接”别种金属，这个性质也很重要；我们技术上应用的所谓“焊镴”——锡跟铅和锑的合金，即利用锡的这个性质的。
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马口铁
镀锡的铁片叫马口铁。1吨锡可以覆盖七千多平方米的铁皮。马口铁主要用于罐头工业。如果注意保护，马口铁可使用十多年而保持不锈。但是，一旦锡层破损，铁皮锈蚀的速度就会加快。这是因为铁比锡活泼，在它们共同接触电解质溶液时，就形成了原电池，铁作为原电池的负极逐渐被氧化。“马口铁”这名字的由来有多种说法，其中之一是说由于解放前我国不能生产这种镀锡的铁皮，而是由英国从印度经西藏阿里部马口地方输入的，所以叫做马口铁。
绿玉石中的“铍土”
俗话说：黄金有价玉无价。宝石的价值还在玉石之上。远古时代人们就发现了绿宝石，据考证，我国古代的“猫儿眼”宝石，有的就是绿宝石。翠绿透碧的绿宝石，在爱美女士的眼中它是那么的晶莹可爱，在商人眼中它则是无价之宝，而在科学家眼中，它的宝贵在于其里面含有一种珍贵的稀有金属——铍。
在绿宝石中，最珍贵、最逗人喜欢的当数祖母绿。祖母绿来自一种叫绿柱石的天然晶体。绿柱石为六棱、柱状的晶体，矿石内往往含有杂质铬的化合物，因而呈绿色，故被称为绿柱石。绿柱石中色彩鲜艳透明者即为祖母绿。
这些宝石由于它们的色彩绚丽、光辉夺目、色调纯净，所以很早就引起了人们的注意，好多化学家想弄清楚它们的化学成分，但是谁也没有取得什么新的发现，反而错认为这些宝石都是普通矾土的化合物。
直到1798年，沃克兰在重新分析绿玉石的化学成分时发现了一种新的物质。他在这次分析时发现，从绿玉石的酸溶液中，可以用苛性钾溶液沉淀出一种不溶于过量碱、可以溶于碳酸铵的氢氧化物（土质）。这种氢氧化物不能转化成矾类的块状结晶，与铝土的性质完全不同，也与石灰质的性质不同。由于这种土的盐有甜味，沃克兰把这种土质称作甜土。他对秘鲁生产的绿柱石的分析结果为：硅土64.6%，铝土14.0%，甜土13.0%，石灰及氧化铬共6%。他证明：绿玉石和绿柱石的基本成分相同。
不久以后，格美林对西伯利亚所产的绿玉石的分析结果证实了沃克兰的结论是正确的。他分析得到绿玉石中仅有硅土、铝土及甜土，没有石灰。由于那时候已经发现了钇土，钇的化合物也有甜味，为了与有甜味的钇土相区别，所以克拉普罗特建议把这种土质叫作“earthberyllia”，中文译作“铍土”，意思是绿玉石里面的土质，相应的元素名为“beryllium”（铍），元素符号为“Be”。
30年后，德国化学家沃勒将氯化铍和金属钾一层间隔一层地叠放在一个铂坩埚里，用坩埚盖盖住以后再用酒精灯加热。当反应开始以后坩埚里面温度剧烈上升，使铂质坩埚烧至白热。待坩埚完全冷却以后将反应物投入大量水中，就可以分离出灰黑色的铍粉，其中有一些黑色具有金属光泽的金属微粒。法国化学家彪西也独立地用热还原法制得了金属铍，但这种方法制得的金属铍含有杂质。
铍的最重要的用途是制造铍铜合金。含铍量大于1%的铍青铜的机械强度高，耐磨性能极好，广泛用于制造轴承、轴瓦、齿轮等容易磨损的机械零件，还可以用来做制造木纹塑料家具的模型。含铍量约为2%的铍铜合金的导电率、耐磨性、机械强度和抗疲劳性都很好，广泛用于电脑、电话机、恒温器和各种仪器仪表中制造具有弹性的零件，如膜片、开关、继电器等。金属铍的密度小，仅比金属镁的密度略大，约是铝的密度的三分之二，但它的熔点却比镁和铝的熔点高出许多。这个优点使它广泛用于制造太空飞船和各种导弹的外壳，也可以用于制作超音速飞机的结构部件。由于金属铍吸收中子的截面很小，它还可以用于原子能反应堆中做结构材料。
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电解法制得纯铍
最先用电解法制得纯铍的是法国化学家勒菩。他将氟化钾和氟化铍的混合物放在镍坩埚里面，用本生灯烧熔。再以镍坩埚为阴极，用电压为80伏特的蓄电池组做电源进行电解。1小时以后，在镍坩埚壁上就沉积了一层六角形的纯铍晶体。将这种晶体用水和乙醇依次洗净并烘干，分析其纯度，其铍含量达99.5%以上。
锈蚀钢铁的“老虎”
我们知道，钢铁制作的炒锅、菜刀、剪子等，长时间放置不用，表面会覆盖一层红褐色的物质，这就是人们通常说的铁锈（图2-12）。那么，钢铁制品为什么会生锈呢？
原来，钢和铁的主要成分都是铁。试验证明，铁在干燥的空气中不会生锈，在没有溶解氧的水中也不会生锈。如果把铁置于潮湿的空气中，水和空气中的氧同时和铁作用，生成红褐色的水合三氧化二铁，这就是铁锈的成分。由于铁锈的结构蓬松，不能阻止铁的继续锈蚀，久而久之，钢铁制品便白白地被这只锈蚀“老虎”吞掉。
怎样防止钢铁生锈呢？
钢铁的锈蚀既然是由于它跟周围物质发生反应引起的，那么，钢铁的防锈当然也必须从周围物质和钢铁本身两方面考虑。首先，我们可以在它的表面涂抹一层保护层，给它穿件漂亮的外衣。可以用电镀的方法给它镀上一层抗腐蚀性较好的镍、铬、镉、锌、铜等金属，也可以在它外面涂抹油漆。这些办法的实质是，使它与空气隔绝，就不会害“皮肤病”了。对于家庭中的小件钢铁制品，经常在其表面涂上一层油脂，隔离潮湿的空气，都可达到防锈的目的。
这种方法倒是很简便易行，但这保护层并不能天长地久，毕竟不能根治腐蚀。保护钢铁的最有效办法是，制成不会受腐蚀的不锈钢。这是1913年英国学者布里尔利无意中发现的。布氏想找出一种特别适合于制造枪管的合金钢。在他丢弃的不合格样品的废品堆中，他无意中发现，经过几个月的日晒雨淋，许多合金钢都生了锈，唯独有一种镍铬合金钢仍锃锃闪亮。别提布里尔利是多么高兴啦！从此“不锈钢”的名字就诞生了。今天，人们不断地找出新的抗腐蚀性钢种，例如含磷和铜的钢也具有良好的抗腐蚀性能；含碳0.15%、锰0.8%、硅0.25%、铬0.6%以及微量钼和铜的多元素钢材，既具抗腐蚀性，又可使屈服强度达到70千克/毫米2，而一般碳钢仅30千克/毫米2.
最近还发现，可在钢中添加铌或钛。铌的添加量10倍于钢中碳及氯含量的总和，这种掺杂术易于控制。有人预计，今后每年将有一千万吨这种钢来代替碳钢以制造汽车车身。
对于已生锈的钢铁制品，可借助铁锈和酸类间的化学反应去除其表面的红褐色“外衣”。用棉纱蘸取少量稀硫酸或盐酸，在有锈斑的部位擦拭，于是，铁锈便和稀硫酸或盐酸作用变成易溶于水的硫酸铁或三氯化铁而“逃”进溶液。用水反复冲洗后，铁锈就消失了。除锈之后，将制品擦干，再涂以油脂作保护层，就可以防止它重新生锈。
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铁的性质
铁是通过把铁矿石（通常是一种氧化铁）和碳放在一起加热而制得的。加热时碳原子会把铁矿石中的氧夺走而剩下铁。纯净的铁具有银白色的金属光泽，坚韧，熔点1535℃。古代所用的温度不足以使铁熔化，所得的产物是一种含碳量很少的铁，这种铁称为“熟铁”。当铁受到电流作用时，本身就变成磁铁；把电流作用去掉以后，铁又失去了磁性。工业上常用这一性质，用纯净的铁来做电磁铁。
“建材之王”的诞生
人们称钢筋混凝土是现代“建材之王”，说起她的诞生还有一个很有趣的故事。
在19世纪下半叶，塞纳河畔的枫丹白露镇住着一位园艺师，他叫蒙尼亚。蒙尼亚拥有一座漂亮的温室，里面栽种着世界各地的名贵花卉，他平时的工作就是小心呵护这些花儿，培育新品种，依靠卖花养家糊口。在温室里种花的时候，蒙尼亚经常要移植花盆中的花，一不小心，很容易打碎花盆，就为这个，他每月都得花一笔额外的成本。“噢，天哪，又碎了，如果能有一种不会碎的花盆就好了。”蒙尼亚想了想，“用木头做花盆，不就行了吗？”说着，他用木头替代原来的花盆养他名贵的花。可是过了几天之后，木盆开始腐烂，看来不行，蒙尼亚还得找其他的方法。
一天，他去买了一些水泥，和着水就做成几只水泥花盆，用了一段时间之后，蒙尼亚又发现了问题，水泥花盆虽然坚硬但是易脆。“那像木盆一样，在水泥花盆外箍几道铁丝圈，是不是好一点呢？”结果，这种新的花盆既结实又不易腐烂，效果最好。于是，蒙尼亚先用粗铁丝做成花盆的骨架，然后在铁丝外面涂上一层水泥，等到水泥风干，一个坚固的花盆就做好了。除此之外，蒙尼亚还是一个极富情趣的人，他有时把铁丝弯成长方形、椭圆形等各种形状，如此别致的花盆，再配上赏心悦目的花，可想而知，蒙尼亚的花在市场上如何走俏。令蒙尼亚更没有想到的是，他的巧思引来一项更重大的发明。
19世纪行将过去的最后十几年里，在俄国，别列柳布斯基教授正在潜心研究建筑。他知道，更高级的建筑需要更价廉物美的新材料。法国园艺师蒙尼亚的发明似乎给了他一些灵感。可是，用水泥浇在铁丝做成的骨架里，或许做成花盆还可以，要做成高楼大厦，这简直是痴人说梦。别列柳布斯基教授思考着如何对这种方法做出改进，因为，蒙尼亚的思路还是可行的。他先试着在水泥中加入一定的沙子，不行，这种材料无法承受巨大的重量。接着，他又在水泥中加入一些石头，这次，材料的强度大大提高了。至于铁丝呢，换成更强的钢条不就可以了吗。初步设想成立之后，又经过一系列实验，1890年，这种新型的建筑材料终于“出生”了。它有一个我们大家耳熟能详的名字——钢筋混凝土（图2-13）。钢筋混凝土的使用在建筑史上具有划时代的意义，无论高耸的摩天大楼，还是宏伟的桥梁建筑，很多雄伟、壮丽的建筑，都是大量钢筋混凝土的“杰作”。
在我们为建筑史上伟人的发明而由衷地自豪的时候，人类发明创造的脚步还远没有停歇，20世纪六十年代，钢管混凝土问世了，它不仅比它的前辈更节约钢材，还能减轻建筑物的自重，经受更大的冲击。尽管这种新型的混凝土已经具有很多优良的性能，我们仍然可以坚定地预见，混凝土还将有后来者。
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钢筋混凝土的杰作
1929年10月，美国用它从国土上耸起一座一百零二层的“帝国大厦”。无论多大狂风，经科学家鉴测，其最大摆动才7.6厘米。更有趣的是1945年1月28日，一架在大雾中迷失方向的B-25型轰炸机一头撞在大厦的第79层上，飞机碎裂了，整个大厦仍巍然屹立。再看1972～1983年，日本的本州岛与北海道岛之间建成一条全长53.86千米的世界最长的隧道，宽11米，高9米，四周全用混凝土浇铸，平均厚度2米。
是金子还是“伪金”
金，元素符号为Au，是一种贵金属，呈黄色，化学性质特别稳定。在人类文明的历史上，它是财富的象征。在古代，人们为了获得更多的黄金，大兴带有浓厚迷信色彩的炼金术，他们认为：物质在一定的条件下，用某种媒介物可以相互转化，最后由一般金属转化为黄金和白银。特别是一统治者豢养了大批炼金术士，在宫廷教堂，升起炉火，昼夜奔忙，熔炼黄金。其实，没有一个人炼出真金子，倒炼出不少假金子。
有一种假金子叫药金，它是把红铜和化学成分为碳酸锌的炉甘石粉末一起熔制成像金子一样黄澄澄的黄铜。炼金术士用它冒充黄金欺骗了不少人。后来，人们掌握了一种区别真伪金子的方法即火法试金。把待检验的金子放入猛火中，如果毫无变化，则说明是真金子；如果生赤、橙、黄、绿、蓝五色火焰，则说明是药金。
中外古代炼金术士毕生从事化学实验，为何一事无成？乃因其违背科学规律。他们梦想用升华等简单方法改变贱金属的性质，把铅、铜、铁、汞变成贵重的金银。殊不知用一般化学方法是不能改变元素性质的。因为化学元素是具有相同核电荷数的同种原子的总称，而原子是化学变化中的最小微粒。在化学反应里分子可以分成原子，原子却不能再分。
随着人们生活水平的不断提高，穿戴金饰品的人越来越多了，购买时，人们总想买纯一点的，全纯的叫足金，即真金。真金金光闪闪，沉甸甸，密度19.3克/厘米3，不怕腐蚀，千百年后其色纹丝不变。真金虽然闪闪发光，但闪金光的不一定是真金，如愚人金和人造仿金（如氯化钛等）。愚人金是指闪耀金黄色的黄铁矿（FeS2）或黄铜矿（CuFeS2）的矿石，它们常以迷人的姿色愚弄缺乏矿物知识的人而得其名。
愚人金、仿金跟真金色泽无二，真假难辨。但它们一碰到试金石，其“庐山真面目”便暴露无遗。看来，试金石倒有点神秘，其实，它不过是自然界极普通的石头，色呈灰黑，状如鹅卵，通称辉绿石或石英岩，其化学成分主要是SiO2，硬度较大，因久经风化形成鹅卵状。检验时，只要把受试物在试金石上一划，便原形毕露：黄铁矿划出的条痕是黑色的，黄铜矿划出的条痕是墨绿色的，而真金划出的条痕是金黄色。
“金无足赤”。天然黄金尚且不尽绝对纯，更何况黄金稀贵，所以，不少金饰品都是在金里添加一些铜、银，把它做成合金。人们选购时，这就面临一个如何鉴定黄金纯度，确定其成色（含金量）的问题。凭借试金石的“火眼真睛”，不仅能分辨黄金的真金，还能识破黄金的优劣（以“K”为单位，24K表示含金99%，为优；18K表示含金75%，为次；12K表示含金50%，为劣）这是因为不同成色的金饰品，颜色稍有差别。人们事先按比例精制出不同含金量的标准金条，然后在试金石（图2-14）上划出确知含量的色痕，再拿待测的金饰物在同一试金石上划痕，两相比较，最后由经验丰富的行家判定成色。此法简单易行，但有一定的误差，必须寻找更精确的方法，选用“目光更为敏锐”的仪器。
随着科学技术的发展，最近国外发明一种激光试金仪。把激光束照射金、合金或仿金，分别化为蒸气，显现不同的光谱线及其强度，从而甄别无误，操作简捷，也不用担心损耗黄金。检验时，用激光打的孔比针尖还小，样品损失不足十亿分之一克，真是微乎其微，颇受顾客和珠宝商的欢迎，这种撩开形形色色“庐山真面”的金饰品的仪器，堪称名副其实的“试金石”。
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点石成金
随着科学的发展，今天“点石成金”已经实现。1919年英国卢瑟福用α粒子轰击氮元素使氮变成了氧。1941年科学家用原子加速器把汞变成了黄金——人造黄金。1980年美国科学家又用氖和碳原子高速轰击铋金属靶，得到了针尖大的微量金。
