天生我材之“任性”的金属铆铋

说起金属，大家想到的都是它们坚硬的躯体、明亮的光泽，或者是良好的导电导热性能。其实，金属家族庞大，彼此的“性格”迥异，金属铋就是其中十分“任性”的一种。它凭借着自身的特殊本领，常常表现得与众不同，甚至与兄弟们背道而驰。

铋，其名称的由来可能与德语中的“白色团块”一词有关，因为它是银白色的。虽然人们认识它的时间并不长，但其特殊的性质使之崭露头角，用途越来越广。

金属铋的熔点很低，只有271℃，可以和铅、锡等其他金属制成易熔合金。一些消防设施中的自动喷水装置就是用铋制造的。如果发生了火灾，温度升高可以使它熔化，然后自动喷水灭火。工业上常用的焊接作业的原料——焊锡，也常常含有金属铋。

当然，人们之所以选择铋和锡做成合金，不仅仅是因为它的熔点低，还因为铋有一个很奇怪的特点。绝大部分物质都是热胀冷缩，但是铋恰恰相反。当它受热熔化成为液态的时候，会变得更加致密；反过来说，当它受冷凝固时，体积会膨胀大约3.32%。目前已知具有这种性质的物质很少，除铋之外，还有锑、镓等。这种性质有什么用途呢？很显然，如果和其他金属按照合适的比例制作成合金的话，铋是热缩冷胀，而其他金属是热胀冷缩，恰恰可以弥补体积的变化—用于制造精密模具或者精密仪器，岂不是可以大大减小温度变化的影响？

“锡疫”的克星

在19世纪的俄国，发生过一桩离奇的案件。官兵们拿到刚刚发下的新军装，发现都没有扣子，于是到沙皇那里告状。沙皇得知此事之后非常气愤，决定严办相关责任人。后来经过调查发现，仓库里储藏的新军装也都没有扣子，而且缝扣子的线还完好无损。科学家经过仔细研究发现，这些扣子原本是金属锡做成的，因为天气寒冷，全部冻成了粉末，并非军需官贪污所致。

无独有偶。1912年，英国探险家斯科特和几位同伴前往南极探险，探险结束准备返程时，却发现他们储存燃料油的铁桶破裂了，食物也被油污染了，饥寒交迫之下，他们全都不幸遇难。后经查实，原来他们的油罐是用锡焊接的，锡化了，桶也就破了。

锡为什么这么脆弱呢？科学研究发现：锡怕寒冷。通常情况下的锡性质稳定，称为“白锡”。可是当温度低于—13.2℃时，它就会变得极其脆弱，一碰就碎，如同煤灰一样，称为“灰锡”。更不可思议的是，一旦白锡沾染上一点灰锡，白锡也很容易变成灰锡，就像一场传染性极强的瘟疫一般，所以人们把这种现象叫作“锡疫”。

科学家经过研究发现，锡之所以会患上这种奇怪的病症，原因在于当温度降低时，锡内部的原子会重新排列，形成了一种新的形态从而失去了金属特性。倘若加入一定量的金属铋，就可以有效抑制这种现象。铋原子中有多余的电子可以提供给锡，保证其稳定的状态，从而彻底攻克“锡疫”顽疾。

绿色金属

铅，是世界上分布很广的一种金属，不仅容易提取，而且很柔软，熔点低，容易加工，所以很早就被人们利用，常常与其他金属做成合金，被应用在管道上。

但是，人们发现铅有毒性，人体内铅含量超标损害神经系统，特别是对儿童来说会造成智力衰退、记忆力下降等。

于是，科学家努力寻找替代金属，性质类似的金属铋开始慢慢挑起了重担。与铅相比，铋金属的毒性小，不易被身体吸收，不损害人体细胞结构，进入人体内的大部分铋都会在一段时间后通过尿液排出体外。所以，铋有“绿色金属”之称，很多使用铅的地方逐渐被铋取代，比如一些饮料罐的焊接、自来水管、儿童玩具等。

铋还有重要的药用价值。生活中常见的一些胃药、止泻药物中都含有少许的铋。

铋的来源

自然界中的铋很少能单独成矿，通常都是与铅、钴、铜、锌、钼、金、银、钨、锡等伴生在一起的。中国的铋资源很丰富，总储量约占世界铋储量的70%，产量占世界的四分之一。日本是金属铋消费大国。

目前，铋的来源主要是辉铋矿、铋华、泡铋矿、自然铋等矿物。辉铋矿，是提炼铋的最主要矿物原料，主要产于花岗岩分布地区，该矿物晶体为长柱状或针状。铋华和泡铋矿都是辉铋矿、自然铋氧化后，所形成的次生矿物。自然铋较为少见，一般为粒状，有时也为致密的块状，新鲜的断面为银白色，稍微带有浅黄，被氧化之后会带有浅红色。

如果在实验室里，人工控制实验条件，可以制造人工铋晶体。当融化的高纯度金属铋缓慢冷却时，可以形成形状复杂而规则的阶梯状晶体，而且表面被氧化后，会形成五颜六色的氧化物薄膜。它独特的外观、绚丽的色彩，吸引了很多人的目光。如今，它作为装饰品，已成为时尚界及收藏界的新宠。