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尝过海水的人都知道,海水又咸又苦。这是什么原因呢?原来海水里溶解了大量的气体物质和各种盐类。如果我们分别盛一盆自来水和一盆海水,放在太阳下把它们晒干,就会发现,自来水晒干了,没剩下啥东西,海水晒干了,盆底上却留下一层白花花的盐。当然海盐并不是指我们每天食用的盐,它含有许多化学物质。但就是我们每天吃的食盐,它又被称为氯化钠的东西是海水里的主要成份。其他的还有一种叫做氯化镁的东西,它是我们做豆腐用的主要成份。这是一种非常苦的东西。至于其他物质,海水里还有很多很多,但海水里有了氯化钠和氯化镁这两种基本的化合物,就变得又咸又苦。
现在,人们在陆地上发现了100多种化学元素,其中有相当数量的已在海水中找到。科学家们预言,海洋面积比陆地面积大得多,海洋中蕴藏的化学物质一定比陆地还要多。
科学家们计算,在1立方公里的海水中,有2700多万吨氯化钠,320万吨氯化镁,220万吨碳酸镁,120万吨硫酸镁。如果把海水中的所有盐分全部提取出来,平铺在陆地上,那么陆地的高度能增加150米。假如海水全部被蒸干了,那么在海底将会堆积60米厚的盐层,盐的体积有2200多万立方公里,用它把北冰洋镇成平地还绰绰有余。
世界上的物质,各种各样,种类非常之多。现在已经知道的物质就有几百万种。它们多半是由已经发现的100多种元素组成的。例如,我们每天吃的食盐,就是元素钠和氯组成的。同样,海水可大致分为水和各种盐类,各种盐类又能分解为各种元素。如我们常见的石膏,化学上叫硫酸钙,就能分解为钙、硫和氧3种元素。那么,人类为获得这些宝贵的元素,就得从海水中提取各种元素。从海中提取元素的方法很多,归纳起来,主要有4种。一种是按物质溶解度不同,用蒸发结晶的办法来进行分离提取,如提取氯化钠和氯化镁等。二是直接在海水中或浓缩的海水中加入其他化学药品来吸附、沉淀或提取,如在海水中加入石灰乳,制取氢氧化镁。三是利用电解方法,利用脱去镁、钙、硫的浓缩海水进行电解制取烧碱、氯、氢等。四是利用离子交换法使海水中各元素直接分离出来。这4种办法能够单独采用,也可以互相结合使用。
人们为了方便,根据它含量的多少,大体上分为三类:每升海水中含有100毫克以上的元素,叫常量元素;含有
1至100毫克的元素,叫微量元素;1毫克以下的元素,叫痕量元素。人们根据海水中元素的性质,又把它们分为金属元素和非金属元素两大类。金属元素如:钠、镁、钙、钾、钡、锶、铡等。非金属元素如:氯、溴、碘、硫等。
海水中有的元素尽管含量很微小,但是由于海水量很大,所以总的储量却相当可观。比如海水中含有的黄金,每升水仅含有0.000004毫升,但是,海水中金的总储量却有600万吨。如果把海水中的金全部提取出来,那么黄金就和现在的铝一样,变得很平凡了。与海水中元素储量相比,人类从海水中提取的金属量是很少很少的。就拿现在世界上从海水中提取量最大的金属镁来说,每年的产量还不到一立方公里的海水中储量的十分之一。钠、钙、钾的产量仅仅是海水总储量的三亿分之一。
就海中元素而言,人们现在提取量最多的还是海盐。各位明白,盐是人必不可少的食用品,盐还是化学工业的基本原料,所以,人们称盐是化学工业之母。
30%~35%。其中以食盐为主,到现在,人们已经采用科学的方法大量提取海盐。这些海盐供人们食用的只是很少的一部分。大部分还是作发展化学工业的原料。以食盐为原料,可以生产出许多不同用途的产品,把食盐溶液电解,就能得到烧碱、氯气和氢气等物质。把烧碱加入动植物油中,再放到锅里煮一下,就可以制出肥皂和甘油。植物纤维溶于烧碱后又可以生产出人造丝。
氢气和氯气是制造盐酸的原料,将氢气在氯气中燃烧得到氯化氢,再将氯化氢溶于水中就是盐酸。盐酸的用途非常的大,合成橡胶、染料、制革、制药、化肥等的制造和生产,都需要大量使用盐酸。每生产1吨尼龙66就需要0.5吨多盐酸。在有二氧化碳和氨气的条件下,食盐还可以转化为纯碱。纯碱的用途也很大。生产1吨钢,需要10至15千克纯碱;生产1吨铝,需要0.5吨纯碱;化肥、造纸、纺织等工业也都需要大量的碱。
电解食盐还能够获得金属钠。金属钠质地柔软,在喷气式飞机和舰艇材料的制造上都要用到它。金属钠的过氧化物对解决高山和水下缺氧问题还有独特的作用。它能把人们呼出的二氧化碳吸收,同时又能放出人们需要的氧气。这就能解决深海潜水员、潜艇舱内人员的缺氧问题。潜水员在水下作业就不必带有长气管的面具,可以在水下进行较长时间的活动。由此可见,食盐在化学工业上是何等重要。
海水中含有大量的镁,它主要以氯化镁和硫酸镁的形式存在。大规模地从海水制取金属镁的工序并不复杂,将石灰乳加入海水,沉淀出氢氧化镁,注入盐酸,再转化成无水氯化镁,电解便能够获得金属镁。制造飞机和快艇的主要材料是铝镁合金。金属镁在这里起了及其重要的作用。镁比铝还要轻,铝中掺上镁,就是制造飞机和快艇的既轻又坚固的材料。金属镁还可以做火箭的燃料。我们熟悉的信号弹、照明弹和燃烧弹,都要用到金属镁。近年来,金属镁在机械制造工业上,有代替钢、铝和锌等金属的趋势。有人说金属镁是金属中的后起之秀。这话不假,确实金属镁很有发展前途。
地球上除石油废水、井盐苦卤、地下温泉等有少量的溴外,99%以上的溴都在海里,可以说溴是一种纯海洋物质,故有海洋元素之称。海水中溴含量约为65毫克/升,总储量达100万亿吨。
溴是一种重要的医用药品原料。大家熟悉的红药水,常用的青霉素、链霉素、普鲁卡因以及各种激素的生产不能离开溴。
溴还有很多用处,用它制成的灭害药,可以消灭老鼠;杀虫剂,可以消灭害虫。在工业上它还可拿来精炼石油,制造染料
海水中碘的含量为0.06毫克/升,海洋中碘总储量共有930亿吨左右。这要比陆地上的储量还多。
碘是人体必不可少的元素之一,如果缺少了它,人就会得一种粗脖子病。如果给病人适当服用含碘药剂,就可以防病。碘在尖端科学和军事工业生产上有重要用途。碘是火箭燃料的添加剂。在精制高纯度半导体材料锗、钛、硅时要用到碘。此外,碘在照相、橡胶、染料工业方面也都有着重要作用。
随着现代电力工业的发展,利用核反应堆发电需要铀,同样,制造等核武器不能离开铀。科学家们测算出海水里的铀储量为60亿吨,是陆地上储量的4000多倍。我国有着辽阔富饶的海域,充分的利用这一条件,从海水中提取铀与重水,是逐步扩大核原料的来源,加快我们国家现代化建设步伐的有力保障。
海洋是一个天然的聚宝盆,只要我们保护它,合理地开发它,它就会给人类极丰厚的报答。