海洋中的化学资源

海洋中的化学资源

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，没剩下什么东西，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分。另外还有一种叫做氯化镁的东西，它是我们做豆腐用的主要成分。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立方千米的海水中，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，那么陆地的高度可以增加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多万立方千米，用它把北冰洋填成平地还绰绰有余。

世界上的物质，各种各样，种类繁多。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，海水可以分为水和各种盐类，各种盐类又可以分解为各种元素。如我们常见的石膏，化学上叫硫酸钙，就可以分解为钙、硫和氧3种元素。那么，人类为了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，用蒸发结晶的方法进行分离提取，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种方法可以单独采用，也可以互相结合使用。

化学元素在海水中的含量差别很大。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、铷等。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，每升水中仅含有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，变得非常平凡了。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1立方千米的海水中储量的十分之一。钠、钙、钾的产量只不过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。大家知道，盐是人不可缺少的食用品，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”。

海水含盐的浓度究竟有多大呢？一般情况下海水中各种盐类的总含量为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10～15千克纯碱；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。

电解食盐还可以得到金属钠。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，电解便可以得到金属镁。制造飞机和快艇的主要材料是铝镁合金。金属镁在这里起了重要作用。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都离不开溴。

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。在工业上它还可以用来精炼石油，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。

碘是人体不可缺少的元素之一，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，制造原子弹等核武器都离不开铀。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，充分利用这一条件，从海水中提取铀与重水，是进一步扩大核原料的来源，加快我国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。