——从古铜镜千年不锈之谜说起

　　一、古铜镜为何千年不锈

　　考古学家发现，我国汉唐暑期用锡青铜铸造的铜镜，历经一、二千年地下埋藏，仍然不产生铜绿，镜面也不呈现锡青铜的黄色，比镀铬层还光亮，这种镜面被称为“水银沁”或“水银古”。科学家对产生这种罕见现象的原因和制造工艺议论纷纷，争论了半个世纪未有定论。

　　运用近代先进仪器对古铜镜作了全面的分析测试，终于揭开了古铜镜千年不锈之谜，澄清了前人的各种见解，得到了明确的结论：镜面之光亮由于镜面富锡引起，而富锡层的氧化，使镜外表产生极薄一层二氧化锡透明薄膜。这种稳定致密的薄膜，极耐腐蚀，只要铜镜在埋藏地下前，镜面的薄膜未受损坏，就可使铜镜历经千年而不生锈。

　　科学家不定期参考了古籍和现代科学理论，对可能产生的富锡工艺技术进行了验证，挖掘了早已泯灭的古代镜面处理技术的奥秘，“克隆”了与东汉“水银沁”铜镜表面效果相同的铜镜。由此可见，这项古代宝贵的科技遗产，对现代金属表面装饰和保护具有重大参考价值。

　　二、铜和铜化物的“品性”

　　距今五千年前，人们开始炼铜，并用铜做成各种食具。例如，我国商代及古埃及法老王朝时，人们做成铜制水壶、汤鼎等，历史上称为“铜器时代”，随后，人们又发明了炼制铜和锡的合金，大量用青铜制造工具，历史上称为“青铜时代”。1939年，我国考古工作者在江南安阳发掘出用青铜铸造的重达875公斤的巨鼎，标志着我国三、四千年前就有高超的炼铜技术。在漫长的岁月里，人们还广泛使用铜食具。

　　铜是周期表第I类副族元素，呈紫红色光泽，比重8.9熔点1083℃。铜是人类发现最早的金属元素之一，质地销硬、极坚韧、耐磨损、极富延展性，导电和导热性能优良。铜及其合金有较好的抗腐蚀能力，在干燥的空气中很稳定，但在潮湿环境下，会在其表面生成一层绿色的碱式碳酸铜，这就是铜绿，反应式为：2Cu+O2+H2O+CO2====Cu2(OH)2CO3高温时被氧化，生成一层黑色氧化铜，即2Cu+O2===2CuO。

　　铜溶于硝酸和硫酸，略溶于盐酸，易被碱腐蚀。铜的最大用途是在电器工业上，广泛用于制作电线、电缆和各种电器设备，也用于制造各种合金，如黄铜是铜与锌的合金、青铜是铜与锡的合金。铜和其合金在机械和仪器、仪表等工业里用来制造各种零件、热交换器、深度冷冻装置等，在国防工业上用来制造枪弹、炮弹。历史上唐太宗李世民曾说“人以铜为镜，可以正衣冠”，这“以铜为镜”便是指青铜。青铜很耐磨，青铜轴承是工业上常用的耐磨轴承，纱纱机上用得很多。

　　黄铜矿、辉铜矿、赤铜矿以及孔雀石是自然界中重要的铜矿。世界上产铜较多的国家是赞比亚和智利。铜的制法是把硫化物矿石煅烧后，再与少量二氧化硅和焦碳共熔，得到粗炼铜，再还原成泡铜，最后电解精制，即可得铜。

　　重要的铜化物是硫酸铜与氧化铜，前者俗称“蓝矾”，不过纯净的无色硫酸铜并非蓝色，而是白色粉末，含结晶水的则是天蓝色的晶体。我们可用无色硫酸铜来鉴别有机溶液中是否含水，例如，在酒精中放一点无水硫酸铜，如果后者变成蓝色，就说明此酒精不是无水酒精。农业上，常将硫酸铜与石灰混合，配制成“波尔多”溶液，是一种无机浓药。

　　三、在玻璃中的应用

　　铜在玻璃中的应用分两类，一类是广泛制作颜色玻璃，常称铜红玻璃，这是一种胶体着色玻璃，因其颜色接近红宝石，所以也称铜红宝石玻璃。在这类玻璃中，基础玻璃选用通常的钠钙硅酸盐玻璃，它们的含量一般不低于95%，由于铜在玻璃液中极易氧化，常用氧化铜作为着色剂，用量约点0.5-4%，同时添加一定量的还原剂，在弱还原气氛下熔炼，使氧化铜还原成极细的金属铜胶体颗粒，制成的玻璃需通过再加热（俗称显色处理）才显示出稳定的红色。铜红玻璃除用金属胶体着色外，还有用氧化亚铜胶体着色的。

　　另一类是作为玻璃主要成分，用来制造半导体氧化物玻璃或封接玻璃。前者是英国人腾顿于1954年发现的，这种玻璃的电阻一般在10-3-10+10欧姆。玻璃态半导体与晶态半导体相比，有其独到之处：制备和成型方便，原料来源广、强度高、寿命长等特点。它主要应用于热敏电阻和光敏电阻。用它制造的热敏电阻具有电阻温度系数随温度增加而急剧减小的性质，所以它的电阻温度系数是负的，数值上要比一般金属的电阻温度系数大10倍。

　　作为封接或粘结，氧化铜更能大显身手，因为它能改善界面润湿性，提高封接或粘结强度。就拿粘结来说，其用途十分广泛：它能把金属与金属、陶瓷与陶瓷、金属与陶瓷等牢牢地结合。过去刀具上的刀刃硬质合金，是用焊接的方法焊上去的，然而因焊接温度很高，往往会降低刀具硬度、缩短使用寿命。如改用氧化铜无机粘结剂，不用加热，粘结就很牢，作用寿命可延长一倍左右，且成本低廉，只有铜焊成本的10%，用它粘合的玻璃仪器、红宝石挤压器及弹簧夹片等，效果良好。

　　四、铜VS人体健康

　　19世纪末，化学家发现铜盐与生物体内的蛋白质、氨基酸等会发生络合反应，生成不会被生物“消化”的蓝色沉淀或络合物，因而误认为铜有毒，使铜背上“黑锅”，但近代科学证明，铜不仅无毒，而且还是一切生物体的必需元素。

　　血红蛋白是人体血液的主要成分，它像运输列车，供应细胞所需的氧气，而人体制造血红蛋白却离不开铜的帮助。铜还是人类繁衍不可缺少的元素，因为脱氧核糖核酸双螺旋解开时，必须依靠铜使它们正确配对，否则就不能正确表达基因，故没有铜的帮助，人类就不能生育。人体每天约需5毫克铜，食物中含量较多的是牛奶、章鱼、牡蛎等。

　　人体缺铜会引起冠心病，因体内胆固醇的增加，血液中的甘油三酯和尿酸也相应增加。缺了铜，人体内的胶原组织就随之减少，容易引起心肌梗塞。缺铜还会引起贫血、有孕症等。

　　日本科学家用铜来医治关节炎、血管炎等疾病已获成功。方法是，将铜板先放在火上烧红，稍冷后，在患处填以棉花或滤纸，把铜板紧贴上，放6-24小时，经3-20天，即可治愈关节炎和血管炎。据说，用此法还可使骨折提早愈合。但需注意，铜和人体其它必须元素一样，只能适量，否则“物极必反”，过量会引起肝硬化、多铜病等疾病。

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