吳錦弘，潘有琪，張來英，朱亞先

廈門大學化學化工學院，福建 廈門 361005

“嗚嗚嗚……”小鋇因大家誤解他是壞元素，不是人體必需元素，是有毒元素，藏在被窩里哭泣[1]。

鋇爺爺聽到小鋇的哭聲，趕來安慰小鋇：“怎么了，小鋇？”

小鋇知道大家都喜歡爺爺，小鋇忙向爺爺請教。鋇爺爺笑了笑，將一份電子地圖發(fā)給了小鋇，“按著地圖找到寶藏，大家就會喜歡你了?！?/p>

小鋇一下子轉(zhuǎn)悲為喜，急忙打開手機查看爺爺?shù)牡貓D，地圖上分別標注了氧城、元素河和酸海，小鋇決定按順序去尋找寶藏。

1 “鋇”寵若驚

小鋇照著手機的指引來到氧城的邊界，守城的衛(wèi)士問：“你是從哪兒來的？”

小鋇清了清嗓子：“我來自元素國s區(qū)、第六周期、第IIA族的鋇家族，也是堿土金屬兄弟會的成員，符號為Ba，在元素國排行第56位。我天生是銀白色的皮膚，密度是3.62 g·cm-3；我不是很怕熱，在727 °C (熔點)時我才會流汗；我的體重是137.33 (相對原子質(zhì)量)；我的兄弟姐妹在地球上到處都有分布，在地殼中的含量為4.25 × 102mg·kg-1，在海洋中的含量也有1.3 × 10-2mg·kg-1[2-5]。”說到這，小鋇的聲音突然又變小了：“但是大家好像不喜歡我?！?/p>

守衛(wèi)看到小鋇快要哭出來的樣子，趕緊又說：“別傷心，你在自然界還有兄弟姐妹呢。”

小鋇又打起精神來：“是的。鋇的性格非?；顫?，自然界中雖然沒有發(fā)現(xiàn)單質(zhì)形態(tài)的鋇，但以重晶石和毒重石(圖1)形式存在的硫酸鋇和碳酸鋇還是很多的。比如，英國的威斯特曼蘭、昆不利亞，羅馬尼亞的菲爾斯邦尼，德國的薩克森，中國的貴州天柱、甘肅黑風溝、湖南貢溪、湖北柳林、廣西象州、陜西水坪等地都有重晶石的身影[1]?！?/p>

圖1 重晶石和毒重石

守衛(wèi)又問道：“你來氧城做什么呢？”

“我也想為人類做貢獻，想要廣交朋友。鋇爺爺告訴我氧城有讓大家喜歡我的寶藏?！?/p>

守衛(wèi)頓時明白了，善意地笑道：“想尋找寶藏，你可以去問問氧王爺?！?/p>

守衛(wèi)剛說完，小鋇就急匆匆地跑向氧王爺?shù)某潜ぁＱ跬鯛斅犝f來的是鋇爺爺?shù)膶O子，趕忙讓小鋇進到城堡大廳。

“氧王爺，您好！請問氧城有讓大家喜歡我的寶藏嗎？”小鋇懇切地請求道。

氧王爺搖搖頭：“沒有。不過，你可以跟我的小王子聊一聊?！?/p>

氧王爺剛說完，氧王子飛奔過來，一下抱住了小鋇，高興地和小鋇跳起舞來。小鋇感覺全身慢慢變熱，最后竟和氧王子一起緩緩地變成了氧化鋇[1]。

氧王子笑著說：“瞧，小鋇！這是我給你的禮物，我們是朋友了?！?/p>

一旁的氧王爺也笑著說：“你們現(xiàn)在是氧化鋇啦，看看身子，已經(jīng)變成白色了。氧化鋇不僅可以用于玻璃、陶瓷工業(yè)，還能用于甜菜糖精煉，而且也能作為制造過氧化鋇和鋇鹽的原料。”

氧王子自豪地說：“氧化鋇還是一種脫水劑和高效的干燥劑[6]，這樣肯定就有許多人愿意喜歡我們了?！?/p>

小鋇高興地向氧王子道謝。氧王子握著小鋇的手開心地笑了：“我們?nèi)紵饋磉€能生成過氧化鋇呢。”

“過氧化鋇？”小鋇疑惑道。氧王子笑而不語，牽著小鋇的手靠近了照明的火把，只見小鋇和氧王子身上迸發(fā)出綠色的火焰?！翱矗@就是過氧化鋇。過氧化鋇在酸的作用下還能生成相應的鋇鹽和過氧化氫。”

看著小鋇驚喜的樣子，氧王爺摸了摸小鋇的頭，說：“過氧化鋇具有順磁性，常與碳共熱用來去極化呢[7]?！?/p>

小鋇雖然沒有找到“寶藏”，但收獲了友誼。他告別氧王爺和氧王子，繼續(xù)向元素河進發(fā)。

2 “鋇”水一戰(zhàn)

元素河是元素們交朋友的地方，河里有著大量的元素和水。

小鋇從小到大不敢碰水，看著河面感到有點害怕，在岸上躊躇不已。飄在河面上的氫哥哥看到小鋇問道：“這不是鋇家族的小伙伴嗎，你來這做什么？”

小鋇連忙說明了來意。

聽到鋇爺爺，氫哥哥開心地笑道：“鋇爺爺說的寶藏，我們倒沒有什么印象，你不如到河里與其他元素聊一聊?！?/p>

小鋇想到能讓大家喜歡自己，于是一咬牙就跳進河水中。小鋇感覺自己一下子好像消失了，這時氫哥哥不知道從哪里鉆了出來。

“水姐姐挺喜歡你哦！”說著氫哥哥就比劃著一個化學方程式：

“原來，我和水姐姐一起也會產(chǎn)生氫哥哥??！”小鋇有點自豪地說。

小鋇想起之前纏著爺爺講故事的時候，爺爺說過，氫氧化鋇是堿土金屬兄弟里氫氧化物中堿性最強的氫氧化物；而且氫氧化鋇還是制造特種肥皂、殺蟲劑的原料；也能用于硬水軟化、甜菜糖精制、鍋爐除垢、玻璃潤滑等；在有機合成和鋇鹽制備時也可以大顯身手。想到這里，小鋇心里一陣欣喜，能為人們做出的貢獻又多了一些，也是一番收獲[8]。

“我就也挺喜歡你的，你看……”氫哥哥拉起了小鋇的手，他們共同又比劃了一個方程式：

“氫化鋇可是極強的還原劑和氫化劑，也常用作真空管的除氣劑呢?！?/p>

這時，小鋇看到硫弟弟在元素河角落里孤獨地發(fā)著呆，便好奇地向他打招呼：“小硫，為什么不和其他人一起玩呢？”

硫弟弟不好意思地說：“因為我很臭，和我交朋友后會有硫化氫的味道，大家都不想和我做朋友?！?/p>

小鋇想起了自己的經(jīng)歷，毫不猶豫地說：“我來和你做朋友吧?！闭f著抱住硫弟弟，一個旋轉(zhuǎn)生成了硫化鋇。

但是硫化鋇也有硫化氫氣味，小硫更傷心了：“我害你變臭了?！?/p>

小鋇搖搖頭安慰硫弟弟道：“味道不重要，重要的是我們能起什么作用?！闭f著就牽著硫弟弟朝著岸邊角落一揮，剎那間角落的細菌被消滅得干干凈凈。

小硫吃驚地問道：“這是？”

小鋇笑著說：“爺爺說的果然沒錯，我們一起能起到滅菌殺螨的作用?！?/p>

“太神奇了?！绷虻艿艽蠛暗?。

“還有呢，你看看我們白色的身子，我們可是老牌的白色顏料——立德粉的主要成分呢。立德粉穩(wěn)定可靠，墻壁和混凝土板，家具和玩具，還有橡膠和塑料制品，到處都是我們的舞臺，并且我們還能制鋇鹽，也可以作橡膠硫化劑及皮革脫毛劑。你看，我們不是起了很大作用嗎[9,10]？”

這時，元素河中的氯爺爺發(fā)現(xiàn)了小鋇，朝小鋇打招呼：“這不是小鋇嗎？都這么大了?！?/p>

小鋇趕忙問：“氯爺爺，您認識我？”

氯爺爺哈哈一笑：“想當年我和你鋇爺爺聯(lián)手，合成白色的氯化鋇，可是人盡皆知啊：不僅主要用于金屬熱處理、鋇鹽制造、電子儀表，也用于機械加工中作熱處理劑；還能測定硫酸鹽和硒酸鹽等，用于色譜分析和滴定分析測定鉑，是一種良好的軟水劑；在織物染色工藝中也大展拳腳[11]。那時候你還沒學會怎么走路呢?！?/p>

小鋇心里一喜，趕忙問：“那您知道爺爺說的寶藏在哪嗎？”

氯爺爺一聽就笑了：“小鋇啊，我當然知道啦，但是你不自己去找是找不到的。你是不是還沒去過酸海，去了酸海你就會找到答案了。”

小鋇一下子有些泄氣了，但是想到自己已經(jīng)交到的朋友的祝福和交朋友的愿望，又提起一股勁前往酸海。

3 化“鋇”萬方

元素河與酸海相隔不遠，小鋇化身鋇離子一下子就游到了酸海旁。酸海里含有各種含氧酸根，小鋇離子小心地把手機放在酸海岸邊。

硝酸根、碳酸根和硫酸根看到小鋇離子，高興地大喊：“是鋇家族的小伙伴來了。”

小鋇離子也高興地向他們打招呼。

硝酸根立馬湊上前來，說：“小鋇離子，我可等你好久了，你的氧化鋇兄弟們也是一直在盼著呢！”

“怎么回事？”小鋇離子撓了撓頭。

硝酸根看著小鋇離子，得意地說：“咱們啊，可是生產(chǎn)氧化鋇的重要原料，在工廠生產(chǎn)中大顯身手，氧化鋇常常是在1000-1050 °C下煅燒硝酸鋇制取?！?/p>

硝酸根說得更起勁了：“并且咱們還是光學玻璃、陶瓷和釉藥等產(chǎn)品的原料哦。最酷的是……”

硝酸根掏出一張滿是煙花的絢麗夜景照片，指著綠色的煙火說：“咱們?nèi)紵龝r能產(chǎn)生漂亮的綠色火焰，所以還能作為綠色煙火、信號彈和光彈[7,12]?！?/p>

小鋇離子看著照片發(fā)呆，幻想著綠色的煙火里有自己飛翔的影子：“如果能變成煙火的話，就能和大家的笑聲相伴，大家一定喜歡我?！?/p>

旁邊的碳酸根等不及小鋇離子回過神來，就抱住了小鋇離子。小鋇離子突然感到身子一重，緩緩下沉，看著自己白色的身子，驚訝道：“我怎么沉底了，難道我……？”

碳酸根見小鋇離子回過神，趕忙說：“小鋇離子，我們現(xiàn)在是人見人愛的碳酸鋇沉淀。碳酸鋇的用途可不輸給硝酸鋇，不僅能用于制造陶瓷、搪瓷、油漆、光學玻璃、電容器、磁性材料，用作顏料、凈水劑、毒鼠劑，還在橡膠業(yè)、造紙業(yè)、鋼鐵和金屬表面處理及電子工業(yè)中發(fā)揮著重要的作用[13]。”

“咱們現(xiàn)在主要是靠硫化鋇和二氧化碳們在高溫(1100-1200 °C)下一起煅燒出來的。不過呢，要讓大家更喜歡我們，咱們還得下功夫減肥，減小顆粒尺寸，鍛煉身材以提高純度，提高咱們作為材料的性能。別的不說，就說這電視機顯像管玻殼，就是每家每戶都需要的產(chǎn)品，咱們既能吸收X射線，屏蔽α射線也不在話下[13]?！?/p>

“嘿，小鋇離子當然是和我做朋友啦?！绷蛩岣蟾绮豢下浜螅灰娝幌伦影情_碳酸根，把小鋇離子抱得比剛剛更緊了，馬上就生成了更難溶的白色硫酸鋇[2]。

“一定條件下，碳酸鋇可以轉(zhuǎn)化成更難溶的硫酸鋇?！?/p>

“硫酸鋇也有很大的用途哦。大名鼎鼎的鋇餐就是硫酸鋇，由于硫酸鋇在酸中難溶，因此哪怕是在胃酸中也是沉淀，不會引起鋇中毒，又不會透過X射線，因此常常作為X射線的顯影劑[14]?！?/p>

“原來這就是檢測腸胃健康的鋇餐?！毙′^離子驚訝地說。

“可不只是這樣，我們除了作為鋇餐，還有機會作為新型的血管造影試劑登上現(xiàn)代醫(yī)學的舞臺，遠比現(xiàn)在的氧化鉛試劑更安全環(huán)保[15]?！绷蛩岣靡獾卣f，“說起這材料啊，我們也不會輸給碳酸鋇。當然啦，咱們也得鍛煉身材，以保持合適的粒徑大小。咱們這身材也是有講究的，咱們中的中等個子(0.3 μm以下)，叫做微粒型硫酸鋇，個子剛好合適當填充劑。大家生活中的高級樹脂和橡膠都能用我們填充[16]?！?/p>

小鋇離子聽得津津有味。

“小個子(平均粒徑為0.2 μm)呢，可以做有色顏料的分散劑，使涂料更鮮明有光澤。苗條身材(微細鱗片狀)的呢，用來幫忙做復印紙，光滑極了[16]?！绷蛩岣蟾缈粗′^離子說，“你看，我們一起出場就可以讓大家刮目相看。”

小鋇離子開心地點點頭：“太好啦，我們一起，大家肯定都會和我們做朋友?！?/p>

硝酸根、碳酸根與硫酸根相視一笑，酸海上頓時響起一陣陣笑聲。

這時，一個慢悠悠的聲音傳來：“怎么大家都忘了我呀？”大家仔細一看，原來是鈦酸根在說話。

“小鋇離子啊，我和你爺爺可是老相識了，怎么來了不和我打聲招呼?。俊?/p>

小鋇離子搖了搖頭：“您和我爺爺認識嗎，我想不起來了?！?/p>

“小鋇離子啊，”鈦酸根爺爺笑著指著岸上的手機說，“你不記得了嗎？手機的電池一路都沒用完可是多虧了我和你爺爺?shù)墓??！?/p>

“哦，原來是您，我剛剛太興奮忘了這茬了?！毙′^離子吐了吐舌頭，“爺爺老跟我念叨和您冒險的故事，說是鈦酸鋇(圖2)是鈦酸鹽系列電子陶瓷的主要原料，是一種重要的鐵電陶瓷材料。沒有了您們，大家就造不了片式多層陶瓷電容器(Multi-Layer Ceramic Capacitors，MLCC)。多虧有您們，大家的手機電池容量才有現(xiàn)在這么大[17]?！?/p>

圖2 鈦酸鋇晶體結(jié)構(gòu)

“哦，你爺爺還和你說了這些呀。其實，除了陶瓷電容器，日常生活中常常見到壓電器件、熱敏電阻、電光顯示板、聚合物基復合材料和涂層材料上，都有我們的身影。”鈦酸根爺爺笑吟吟地拿出一個常用的打火機，“你看，這個小小的打火機里就有我們造的壓電陶瓷(圖3)，按下打火機金屬帽后，金屬帽沖擊壓電陶瓷就會在兩點火極之間產(chǎn)生火花引燃打火機里的氣體哦?！?/p>

圖3 打火機內(nèi)部壓電陶瓷點火器裝置

小鋇離子嘿嘿一笑：“鈦酸根爺爺，那您知道爺爺說的寶藏在哪嗎？”

鈦酸根爺爺哈哈一笑：“還是讓你爺爺來和你說吧?！敝灰婁^爺爺緩緩地從酸海岸邊走了過來。

4 神奇寶“鋇”

小鋇離子一個旋轉(zhuǎn)變回小鋇，撓了撓頭，問：“爺爺，您怎么在這里？”

“傻孩子，爺爺跟了你一路啦。從氧城到元素河再到酸海，你還沒發(fā)現(xiàn)真正的寶藏嗎？”

“哦，爺爺，寶藏是我和大家的友誼嗎？”

“不全是，你看，你不是說因為鋇的很多化合物是有毒的，大家才不喜歡你嗎？你和大家交了朋友后，不是發(fā)揮了獨一無二的作用嗎？”

“可是，如果沒有了這些伙伴們的幫助，我就沒有這些本領(lǐng)了?！?/p>

“不是這樣哦，爺爺曾經(jīng)獨自幫助了γ-氧化鋁(γ-Al2O3)涂層，讓涂層在高溫下也有較高的穩(wěn)定性[18]?！变^爺爺笑著說，“經(jīng)歷了一路的冒險，你是不是了解到什么事情都要辯證地看待，同樣的特性在一定的情景是好的，而在另外的情景中就是不好的。比如，毒性看來是不好的，但是作為殺蟲滅菌劑的成分時，反而是有用的嘛。所以，真正的寶藏是善于發(fā)揮自己的長處，要學會利用自己的特性去改變和造福大家的生活，這樣大家就會喜歡你了。”

小鋇恍然大悟，開心地跳了起來：“發(fā)揮自己的長處，廣交天下好友，一起為人類做出更多的貢獻！我就是神奇寶‘鋇’！”