锂化物早先的重要用途之一是用于陶瓷制品中,特别是用于搪瓷制品中,锂化合物的主要作用是作助熔剂。
LiF对紫外线有极高的透明度,用它制造
的玻璃可以洞察隐蔽在银河系最深处的奥秘。锂玻璃可用来制造电视机显象管。
二战期间,美国飞行员备有轻便应急的氢气源-氢化锂丸。当飞机失事坠落在水面时,只要一碰到水,氢化锂就立即溶解释放出大量的氢气,使救生设备充气膨胀.
当狼吃下含有锂化合物的肉食后,能引起消化不良,食欲大减,从而改变狼食肉的习性,这种习性还具有遗传性。
锂盐可治疗癫狂病,己在临床上得到应用。动脉硬化性心脏病的发病率,与该地区饮食中锂的含量成反比。北京积水潭医院利用锂制剂治疗急性痢疾,疗效近90%。北京同仁医院采用锂制剂,医治再生障碍性贫血也有一定的疗效。
用氘化锂和氮化锂来代替氘和氚装在氢弹里充当炸药,达到氢弹爆炸的目的。我国于1967年6月17日成功爆炸的第一颗氢弹里就是利用氘化锂。
LiBH4和LiAlH4,在有机化学反应中被广泛用做还原剂,LiBH4能还原醛类、酮类和酯类等。LiAlH4,是制备药物、香料和精细有机化学药品等中重要的还原剂。LiAlH4,也可用作喷气燃料。LiAlH4是对复杂分子的特殊键合的强还原剂,这种试剂已成为许多有机合成的重要试剂。
有机锂化合物与有机酸反应,得到能水解成酮的加成产物,这种反应被用于维生素A合成的一步。有机锂化物加成到醛和酮上,得到水解时能产生醇的加成产物。
由锂和氨反应制得的氨基锂被用来引入氨基,也被用作脱卤试剂和催化剂。
人类对金属锂的应用目前已有了良好的开端,但由于锂的生产工艺比较复杂,成本很高。如果人们一旦解决了这些问题,锂的优良性能将得到进一步的发挥,从而扩大它的应用范围。
锂具有高的比热和电导率,它的密度是0.53克/厘米3,是自然界中最轻的金属。它是非常活泼的碱金属元素,常温下它是唯一能与氮气反应的碱金属元素.自然界存在的锂由两种稳定的同位素63Li和73Li组成。锂只能存放在凡土林或石蜡中。
锂在发现后一段相当长的时间里,一直受到冷落,仅仅在玻璃、陶瓷和润滑剂等部门,使用了为数不多的锂的化合物。
锂早先的主要工业用途是以硬脂酸理的形式用作润滑剂的增稠剂,锂基润滑脂兼有高抗水性,耐高温和良好的低温性能。如果在汽车的一些零件上加一次锤润滑剂,就足以用到汽车报废为止。
在冶金工业上,利用锂能强烈地和O、N、Cl、S等物质反应的性质,充当脱氧剂和脱硫剂。在铜的冶炼过程中,加入十万分之一到万分之一的锂,能改善铜的内部结构,使之变得更加致密,从而提高铜的导电性。锂在铸造优质铜铸
件中能除去有害的杂质和气体。在现代需要的优质特殊合金钢材中,锂是清除杂质最理想的材料。
1kg锂燃烧后可释放42998KJ的热量,因此理是用来作为火箭燃料的最佳金属之一。1kg锂通过热核反应放出的能量相当于二万多吨优质煤的燃烧。若用锂或锂的化合物制成固体燃料来代替固体推进剂,用作火箭、导弹、宇宙飞船的推动力,不仅能量高、燃速大,而且有极高的比冲量,火箭的有效载荷直接取决于比冲量的大小。
如果在玻璃制造中加入锂,锂玻璃的溶解性只是普通玻璃的(每一普通玻璃杯热茶中大约有万分之一克玻璃),加入锂后使玻璃成为“永不溶解”,并可以抗酸腐蚀。
纯铝太软,当在铝中加入少量的Li、Mg、Be等金属熔成合金,既轻便,又特别坚硬,用这种合金来制造飞机,能使飞机减轻的重量,一架锂飞机两个人就可以抬走。Li-Pb合金是一种良好的减摩材料。
真正使锂成为举世瞩目的金属,还是在它的优异的核性能被发现之后。由于它在原子能工业上的独特性能,人们称它为“高能金属”。
6Li捕捉低速中子能力很强,可以用来控制铀反应堆中核反应发生的速度,同时还可以在防辐射和延长核导弹的使用寿命方面及将来在核动力飞机和宇宙飞船中得到应用。6Li在原子核反应堆中用中子照射后可以得到氚,而氚可用来实现热核反应。
6Li在核装置中可用作冷却剂。
锂电池是本世纪三、四十年代才研制开发的优质能源,它以开路电压高,比能量高,工作温度范围宽,放电平衡,自放电子等优点,已被广泛应用于各种领域,是很有前途的动力电池。用锂电池发电来开动汽车,行车费只有普通汽油发动机车的。由锂制取氚,用来发动原子电池组,中间不需要充电,可连续工作20年。目前,要解决汽车的用油危机和排气污染,重要途径之一就是发展向锂电池这样的新型电池。
锂在地壳中约含0.0065%,其丰度居第27位。在海水中大约2600亿吨锂,人和动物体内也有极少的锂存在。体重70公斤的正常人体中,锂的含量为2.2毫克。目前自然界已发现含锂矿石达150多种。锂在自然界中存在的主要形式为锂辉石(LiAlSi2O6),锂云母[Li2(F,OH)2Al(SiO3)3]等,我国江西有丰富的锂云母矿。
锂是在1817年被著名化学家贝齐里乌斯的学生阿尔费特逊在分析一种矿石的成分时发现的,贝齐里乌斯将其命名为锂。到1855的年本生和马奇森采用电解熔化氯化锂的方法才制得它,工业化制锂是在1893年由根莎提出的,锂从被认定是一种元素到工业化制取前后历时76年。现在电解LiCl制取锂,仍要消耗大量的电能,每炼一吨锂就耗电高达六、七万度。
100、硅1000、磷300、钙10%以上及镁5%,向日葵秆灰中可溶性盐含量为52.6%占灰分组成的一半,其中水溶性K+占总盐量49.2%,组成的钾盐是碳酸盐> 氯化物> 重碳酸盐> 硫酸盐。向日葵秆灰淋洗液中钾的含量随淋洗次数的增加而递减,未淋洗的对照K2O%为35.5,淋洗1-5次分别为29.7、1.09、0.220、0.082及0.038%,足见植物性灰分淋洗次数愈多其含钾量愈稀少。
我国使用植物性灰分起源甚早,除用作肥料外,在《齐民要术》一书中曾作为一种重要的“着色剂”加以记载。贾思勰在要术中提到采得红蓝花后先要杀花,然后用灰液与酸浆水提取较纯的色素。原文“预烧蒺藜,藜,藿及蒿作灰无者即草灰亦得。以汤淋取清汁初汁纯厚太浓即杀花,不中用,唯可洗衣,取第三度淋
者,用以揉花,和使好色也。揉花十许遍,势尽乃止,布袋绞取淳汁、著瓷碗中、取醋石榴两三个,擘取子,捣、少著粟饭浆水极酸者和之。布绞取沈以和花汁。若无石榴者,以好醋和饭浆也得用,若复无醋者,清饭浆极酸者,亦得用之…。
上述一段文字的意思,据己故著名学者石声汉教授的解释是“预先烧好蒺藜,藜、藿和蒿灰,没有这些,普通草灰也好; 用热水淋浸,取得清汁,第一次淋出的太浓全弄坏花不能用,只可以洗衣,第三次淋出的用来揉花就彀温和,可以使颜色好,用来揉花。揉十多遍看花里的色素完了才停止。揉过,用布袋绞出浓汁,滤在瓷碗里面,取两三个酸石榴,破开,取出种子,捣破,加些极酸的酸饭浆水,
调和,再用布隔着绞出来,和在花汁里。没有石榴可以用好醋来调饭浆水,连醋也没有,就单用酸的饭浆水也可以。这就清晰的表明,植物性染料先用碱性草灰溶液处理,取得黄色的色素,然后用当时被认为较强的含于果实中的多羧酸或醋液中的醋酸,淀粉发酵所含有的醋酸加乳酸的酸饭浆水,使颜色调节到中性时的鲜红色。因为植物性染料常不易直接向丝麻织品染色,必须凭籍某些高价金属盐
类作为着色剂媒染,1500多年前欲想取得这些碱金属和碱土金属盐,劳动人民只有取之于植物灰分,而当时便悉知地黄,柞树,桑树,柴灰,蒿灰等都可作灰液用。迄今我国西北地区民间仍有喜用“蓬灰碱”的习惯。因为灰液是碱性的,其H+浓度对植物性染料中所含酸、酯基团的转化以及灰分中金属盐的溶解度都有极大的影响。如何掌握与调节一整套媒染的“化学化工技术”,使织物获得红,黄,紫,绿各种色调并保持相当的时间内不褪色,确实是煞费苦心,但毕竟是办到了,正如要术中所述河东染御黄法“大率三升地黄,染得一匹御黄,地黄多,则更好”,意即大致三升地黄可染一匹御黄色绢,地黄多颜色更好。此外利用灰汁碱解脂肪除垢,可能是近代洗涤剂的先导。这些可以说是我国古代劳动人民对碱金属和碱土金属化学知识的积累所作出的早期贡献,而人工合成天然性染料茜素直到1868年才问世。
当前各国钾盐消费量逐年增长,因而都积极开发本国钾素资源。近代矿床勘探资料表明,钾盐矿经常和石油、天然气以及其它盐类(如石盐,石膏等)共生。因此已往在寻找油、气矿源的同时而发现钾盐矿床的却不乏其例。如世界最大的加拿大萨斯喀彻温钾盐矿即是其中之一.值得指出的是根据水化学成份中钾的含量来判断是否存在某种钾盐矿床,这是一种既经济又简单易行的方法,因为大多数钾盐矿易溶于水的特点,对水质进行化学分析即能判断有无钾盐矿床存在,如储量居世界第二位的前苏联苏卡姆钾盐矿床和美国喀斯伯特钾盐矿床都是用水化学法发现的,另外根据自然界中的钾存在放射性40K(0.001%)及41 K(6.88%)的特点可采用放射性测井法找矿,如加拿大萨斯喀彻温钾盐矿床的发现便是采用g射线测井技术。
上面己指出我国目前钾矿资源短缺,故宜大力加强钾盐矿床的勘探。其次要充分利用我国拥有优势的水源工业的副产品窑灰钾肥,因其K2O含量波幅可在8%-20%,且窑灰钾肥中还有钙、镁、硅、铁、硫及其他微量元素,此外制盐工业副产品卤渣可生产钾镁肥,虽然产品质量不稳定,钾镁含量不一,但有的产品可含K2O33%,MgO 28%其他还可通过开发明矾石[K2SO4Al2(SO4)3·24H2O]钾长石(KAlO2·3SiO2)等含钾矿物的工艺流程制取钾肥,以满足国内对钾肥日益增长的需要。
近年来美国国际矿物和化学公司( IMC),以开采和加工新墨西哥州卡士伯市
蕴藏的无水钾镁矾矿矿床,推出一种硫钾镁肥,商品名称“施宝蜜”(即Sulphate of Potash Magnesia英文名称编写的谐音),其含K2O-22%,MgO-18%,S-22%,
C -1.5%它是一种缓慢地而又能全溶于水的肥料。经中国科学院南京土壤研究所在我国华南地区种植的柑桔、菠萝、甘蔗、橡胶、花生、烟草等多种作物上试验,表现出明显的肥效。
诚然解决我国钾肥问题尽管可采取上述多种途径,但归根结底仍应立足于国内,特别是充分利用各地区生产的秸秆肥.据估计我国每年至少生产4000亿公斤秸秆,这些秸秆平均以含1.5%K2O计,即达600万吨,与1983年度我国钾肥进口的90万吨(K2O)所消耗外汇1亿多美元相比,确实是一宗极大的钾肥资源。
综合全文所述可以看出:从古代到1807年H·戴维一举发现了钾、钠两种元素乃至迄今,化学科学的知识与实践正推着钾素、钾肥领域及其相关科学突飞猛进地向前发展。
由于对骨质疏松症还缺乏有较的治疗,且发生骨折就难以恢复,因此.骨质疏松的预防比治疗更重要。大多数研究已经表明,在与年龄或绝经有关的肯质丢失后,增加钙补充只能起到减少骨质丢失,维诗骨量水平的作用,并不能有较而持续地增加量.而要降低骨质疏松的发生率,学者普遍认为,在生命前期(儿童期、青春期、成年早期)通过合理的营养和锻炼来获得遗传规定的最大峰值骨量,是预防生命后期骨质疏松的最佳措施。我国人口摄入钙量不足的问题较为突出,而膳盒普遍低钙的重要原因是食物搭配不当,各种膳食结构不合理,食物中钙的主要来源是植物性食物,乳制品很少,因此,注意改变目前不当的饮食习惯,提倡多吃富含钙的食物(如牛奶、鱼、虾皮、大豆、豆腐等),并能过食物或晒太阳保证足够的维生素D,经常运动,才能有效地预防骨质疏松。
我国近年来对骨质疏松症的研究发现,骨骼中钙的损失可在40岁或更早出现。影响骨质疏松的膳食甚多(如上所述),旧高钙摄入的人其骨密度也高,因此在逐渐进入老年时可延长骨骼中钙损失的时间而不易发生骨折。故现在推荐钙的每日供给量较以为高。我国1988年10月修订的推荐每日膳食中钙供给量见表1: 表1 每日膳食中钙的供给量
组别 |
钙的供给量(毫克) |
组别 |
钙的供给量(克) |
婴幼儿 |
400-800 |
母乳期 |
1000-2000 |
青少年 |
1000-1200 |
绝经妇女 |
1200-1500 |
成年人(不分男女) |
800 |
老年人 |
1000-1200 |
食物中钙的来源以奶及奶制品最好,不但含量丰富,而且吸收率高,是婴幼儿最理想的钙源,蔬菜、豆类和油料种子含钙也较多,如黄豆及其制品、黑豆、赤小豆,各种瓜子、芝麻酱,虾米皮、发菜、海带含钙也特别年富,但植物食物
中常因含有草酸而不利于钙的吸收。如:100克的苋菜含有359毫克钙,但其含草酸量为1142毫克,理论上计算可利用的钙量仅为149毫克. 菠菜、蕹菜理论上计算可利用的钙量分别为167毫克和83毫克.因此,在选择蔬菜时应注意其草酸含量,并采用适当的措施去除妨碍钙吸收利用的因素,避免菠菜、苋菜与豆腐,牛奶、高脂饮同餐.骨粉、牡蛎壳粉也为钙的来源,很多人以为从骨头汤中可摄入足够的钙·其实不然。实际上每500克的骨头经2小时熬煮,仅可溶出20多毫克的钙、而一杯牛奶(200毫升)提供的钙为其10倍,常用食物中钙的含量见表2:
表2 常用食物中的钙含量(毫克/100克)
名称 |
含钙量 |
名称 |
含钙量 |
名称 |
含钙量 |
标准米 |
10 |
牛奶 |
120 |
豇豆 |
100 |
标准粉 |
24 |
人奶 |
34 |
豌豆 |
84 |
虾皮 |
200 |
发菜 |
767 |
蚕豆 |
93 |
瘦猪肉 |
6 |
银耳 |
380 |
腐竹 |
280 |
瘦牛肉 |
15 |
木耳 |
357 |
花生仁 |
67 |
瘦羊肉 |
15 |
紫菜 |
343 |
核桃仁 |
119 |
瘦鸡肉 |
11 |
大豆 |
367 |
棒子仁 |
316 |
蛋黄 |
134 |
青豆 |
240 |
油菜 |
140 |
干酪 |
900 |
豆腐丝 |
284 |
大白菜 |
61 |
奶酪 |
590 |
黑豆 |
250 |
韭菜 |
105 |
骨质疏松症是以骨量降低、骨组织的化学成分正常、显微结构退行性变和骨折的危险性增高为特征,它的临床表现为软弱无力、腰背痛、骨疼、骨胳变形。在早期可无明显的自觉症状,它通常是慢慢地、悄悄地潜入体内而不为察觉,只有当骨质丧失达30%时,才可能出现驼背和全身变矮情况,很多患者常因此而发生骨质疏松性骨折。如在美国骨质疏松症患者约有二千万,45岁以上老年人每年由于本症所致的自发性骨折近130万,而在过去的30年中,骨质疏松症导致髋骨骨折的发病率在香港老年人中上升了2倍,在70岁以上的香港人之中,每年有百分之一会折断髋骨. 骨质硫松主要分为两大类:即原发性骨质疏松和继发性骨质疏松.继发性骨质疏松往往是由于某些疾病或某些原因诱发,原发性骨质疏松是由于年龄增加或妇女绝经后骨组织发生的一种生理性变化,还有一种原因不明的特发性骨质疏松症,不是出现在老年,而是发生在青壮年或少年,此病例多有遗传家族中. 但不论是先天还是后天,是原发还是继发,都与钙缺乏关系密切.患者首先是损失骨母质,逐渐脱钙。故平时少见阳光或肝肾疾病、体内不能生成l.25-二羟维生素D,影响钙、磷代谢、绝经妇女雌激素减少、老年人肝肾功能衰退,均可使1.25-二羟维生素D生成减少,故这两种情况特别容易引起骨质疏松。我国近年来流行病学调查发现,绝经后女性的骨质硫松症的发病率是比较高的,但笔者在广州地区二所大学调查中发现,男性70岁以上的骨质疏松发生率高达75%,高于同年龄组之女性的发生率(66.66%),比国内外的一些报导高,这提醒人们在高度重视妇女绝经后所引起的骨质疏松的同时,也要对男性老年人的骨质疏松引起足够的重视。
膳食中钙的吸收主要在pH较低的小肠上段。食物中的钙主要以化合物的形式存在,经过消化过和变成游离钙才能被小肠吸收。肠钙吸收过程是以主动转运过程即抗浓度梯度和抗电化学梯度的主动吸收为主,这是消耗能量的、而且是依赖于维生素D及其代谢产物1.25-(OH)2D3的转运过程,除主动转运外, 肠钙的吸收还有被动弥散过程,即依赖浓度梯度的吸收过程.当小肠腔内钙浓度较低时, 钙的主动运转过程占主要地位。几乎没有被动弥散吸收,当小畅腔内钙浓度高时,被动弥散吸收过程占主要地位。
钙的吸收与年龄有关。随年龄增长其吸收率下降。婴儿对钙的吸收率超过50%,儿童约为40%,成年人只为20%。一般40岁以后、钙的吸收率逐渐下降,老年人的骨质逐渐疏松与此有关。
不利于膳食钙的吸收的因素有:食物中的植酸与草酸可影响钙的吸收,植酸为六磷酸肌醇,存在于谷物及蔬菜中(如菠菜、苋菜、竹等等).一些食物中会有过多的碱性磷酸盐等,在肠腔内与钙结合成不溶解的钙盐、会减少钙的吸收。过高的脂肪摄入或消化不良,可由于大量脂肪酸与钙结合成为不溶性钙皂钙,而从粪便中排出,尤以含不饱和脂肪酸较多的油脂为明显,(这个过程也会引起脂溶性维生素D的丢失),引起钙吸收降低。膳食纤维中的糖醛酸残基与钙结合,可影响钙的吸收。
有利于膳食钙的吸收的因素有:维生素D是促迸钙吸收的主要因素,某些氨基酸如赖氨酸,色氨酸、精氨酸等,可与钙形成可溶性钙盐,有利于钙吸收。乳糖可与钙蟹合成低分子可溶性物质,促进钙的吸收。膳食钙磷比例对钙的吸收有一定的影响。动物实验证明,钙与磷的比值低于1:2时,钙从骨骼中的溶解和脱出增加,严重时可造成骨质疏松。人体对钙的需要量大时, 钙的吸收率增加,妊娠、哺乳和青春期,钙的需要量最大,因而钙的吸收率最高,需要量小时,吸收率则降低。
钙是构成骨、牙的重要部分。骨骼不仅是人体的重要支柱,而且还是具有生理活性的组织它作为钙的贮库,在钙的代谢和维持人体钙的内环境稳定方面有一定的作用。在成人的骨骼内,成骨细胞与破骨细胞仍然活跃,钙的沉淀与 溶解一直在不断进行。成人每日有700mg的钙在骨中进出,随年龄的增加钙沉淀逐渐减慢,到了老年,钙的溶出占优势,因而骨质缓慢减少,可能有骨质疏松的现象出现。钙不仅是机体完整性的一个不可少的组成部分,而且在机体各种生理学和生物化学过程中起着重要的作用。它能降低毛细血管和细胞膜的通透性,防止渗出,控制炎症和水肿。体内许多酶系统(ATP酶、琥珀脱氢酶、脂肪酶,蛋白分解酶等)需要钙激活,钙、镁、钾、钠保持一定比例是促进肌肉收缩,维持神经肌肉应激性所必需的。它们的互相关系可用下列公式表达:应激性,其中又以Ca2+和Mg2+离子浓度的影响为最明显。婴幼儿抽搐大是由于低血钙引起的。钙对心肌有特殊的影,钙与钾相拮抗,有利于心肌收缩,维持心跳律。此外,钙还参与血凝过程。
小儿缺钙时,常伴随蛋白质和维生素D的乏,可引起生长迟缓,新骨结构异常、骨钙化不良、骨胳变形,出现佝偻病,牙齿发软,易患龋。成人膳食缺钙时.骨骼逐渐脱钙,可发生骨质软化和骨质疏松,女性更为常见。妇女在中年 以后可因缺钙而发生骨质疏松,特别是更年期及绝经期后,骨质丧失进一步加剧,常因骨质疏松发生骨折。
钙是活泼金属,具有强的还原性,能从冷水中放出氢,在自然界以碳酸盐存在于霰石、方解石、石灰石、白垩、大理石中,并以硫酸盐存在于石膏中。在人体中钙也是含量较多的元素之一,仅次于氢、氧、碳、氮。正常成人体内总共约有1000-1200克的钙, 约占人体重的2%,其中99%以上的钙都存在于骨骼中,骨矿物质中有 两种磷酸钙、一种是不定形成非晶相体(此种磷酸钙在人体幼年期占优势),含有水合的磷酸三钙和次磷酸钙;另一种是粗糙的结晶相,通常是以羟磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2]的形式存在,骨晶格的统一单位是一个含有18个离子的结构,但在生物的羟磷灰石的研究中发现,骨矿物质的磷灰石部分并不一定具有理想化学计量的[Ca10(PO4)6(OH)2]构成的完整性。骨矿物质有代表性的结构可如下表示:[(Ca2+)10(H3O+)2(PO42-)6(OH-)4(Mg2+)0.3(CO32-)檬酸盐3-)0.3]
一些亲骨离子,如锶(Sr),镭(Ra),钚(Pu),铅(Pb)和氟(F)也可被吸收并结合到晶体中。人的牙齿(包括牙本质和牙釉质)中的钙,也是以磷酸钙形式存在,在代谢上比骨骼稳定。身体中的钙,除了绝大部分集中在骨骼及 牙齿以外,还有1%的钙存在于软纠织、细胞外液和血液中,这统称为混溶钙池,体液中钙有3种形式,即离子钙、有机酸复合的扩散性钙复合物和蛋白质结合钙。
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