
01 金属的色
黄金、白银、青铜和黑铁都是我们耳熟能详的词汇,令人感到奇怪的是,为何金、银、铜和铁会呈现出不同的金属色泽呢?
这要归因于每种金属对特定波长光的反射/吸收的比例不同。固体金属都是以金属键结合而成的金属晶体,金属内的原子以最紧密的堆积状态排列,其自由电子的运动范围是整块金属。当白光照到金属表面时,一个光子击中一个电子,电子吸收光子,并跃迁到一个更高的能量状态。通常,当吸收光子之后,处于非稳态的电子便会释放相同能量的光子,以回复到初始的稳定状态,即光的反射;但如果一个电子被激发并跃迁到一个稳定状态,就不会发出光子,即光的吸收。
金属的光泽只有在整块时才能呈现出来,大部分的纯金属是银灰色,只有少数金属,颜色各异,如金呈黄色、铜呈赤红、铯呈浅黄、铋呈淡红、铅呈淡蓝。
值得注意的是,金属处于粉末状态时,由于晶体排列不规则,可见光被自由电子吸收后难以反射出去,因此,金属粉末一般呈银灰色,只有少数金属的粉末会保持原来的颜色及光泽,例如金和铝。
应用:
金银-铜合金中金属配比不同赋予金以不同的颜色和色泽(金-黄,银-白,铜-红)。18K金含铜量高呈红色,如18K红金即75%金-25%铜。玫瑰金为金75%-铜22.25%-银2.75%;粉金为金75%-铜20%-银5%;淡粉金为金75%-铜15%-银10%。想象一下:白金、绿金、蓝金、紫金的颜色和色泽。
02 金属的味
酸、甜、苦、咸是我们对味觉的描述,而由日本科学家池田菊苗(Kikunae Ikeda)提出的“鲜味 (umami)”存在了近一个世纪后终于获得科学界的正式承认,氨基酸谷氨酸能产生强烈的鲜味。
味道是人体受到的外界刺激(食物)和受体(味蕾)之间的化学反应之一。人类对于刺激的感官印象包括舌头上表面的味蕾所获得的味觉、鼻子中的嗅上皮细胞所获得的嗅觉、由机械感受器所感受到的口感以及由温觉感受器所感受到的温度高低。其中,舌头尝到的和鼻子闻到的,统称为味道。
那么金属又具有什么味呢?
溶液中的一些金属会产生“金属味”——一种独特的,有别于酸、甜、苦、咸、鲜味之外的味道。如在自来水中铁或铜的“金属味”——镀锌钢供水管道或铜制接头腐蚀产生的味道;在口腔出血的时候则会尝到“金属味”——血液中含有大量铁离子的味道;血液中“金属味”是肉食动物分辨猎物位置、捕食者发现含血的新鲜肉类的重要信号。
金属味与其电极电位密切相关,使用标准电极能够很准确地估测出固体金属的味道。事实上,金属餐具勺子(注:金属须无毒,少许摄入对人体有益)不但是盛送食物的器具,更会影响食物的味道和口感。伦敦大学学院(University College London)的佐伊·劳克林博士(Zoe Laughlin)与马克·麦道尼克教授(Mark Miodownik) 研究了不同金属铜、锌、金和不锈钢制作的外形一模一样的勺子有何不同口感。铜勺和锌勺被认为最具金属味;金勺颜色美观但无金属味;不锈钢勺有一丝淡淡的金属味。
应用:
美食还需搭配合适的金属餐具。
锌制餐具盛放烤黑鳕鱼后,其口味使人感到恶心、不适;铜制餐具盛放柚子,其口味使人难以入口、下咽。但用锌制餐具和铜制餐具盛送芒果等酸性食物时,其金属味使芒果的酸甜味变得爽口。而增加勺子质量会让吃的食物味道更好、更甜、更有饱足感。
03 金属的毒
毒性是毒物的化学分子或化合物到达生物敏感 部位引起机体损害的能力。金属材料对机体损害短 期出现排异、红肿、疼痛等临床表现;长期则出现破坏免疫功能和摧毁人体器官生理功能,如致癌、致畸、致残等。
所有的金属对人体都会产生毒性,但大部分金属元素又是人体所必需的,关键是人体内所含金属 元素的毒性剂量。不溶性的金属以及金属化合物形式往往表现出微不足道的毒性;重金属通常被认为是毒性金属的代名词;而放射性金属元素具有放射性毒性和化学毒性。
世界公认的六类对人体健康威胁最大的有害元素,分别是铅Pb、镉Cd、汞Hg、六价铬Cr6+、多溴苯醚PBDE、多溴联苯PBB。后两者为含毒有机 物,其余的均为金属元素。
除铅Pb、镉Cd、汞Hg、六价铬Cr6+金属元素外,有毒的类金属三价砷As+和过量的铝Al都对人体有害,甚至中毒身亡等。
应用:
为慎重起见,在服用维生素C期间,应当忌食虾、蟹类。
虾、蟹等软壳类食物含有大量浓度较高的五价砷的化合物即砷酸酐,亦称五氧化砷(As2O5 ),五氧化砷本身对机体并无毒害作用。但在服用维生素C之后,由于发生氧化还原反应,使得原来无毒的五价砷转变为有毒的三价砷即亚砷酸酐,亦称三氧化二砷(As2O3 ),即俗称的砒霜。
材料科学除了研究金属的结构特点和性能外,研究金属的色、味和毒也是一种全新的拓展。
来源: 金属世界
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