“杂质”在掺杂技术中的探究
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摘要：现代化工技术有个技术术语叫提纯技术，也就是意指提高物资的纯度，还有一个技术术语叫掺杂技术，因为杂质的存在也并非完全没有用处，如在日常生活、工业生产中，在纯净物中加入一些特殊的物资即“杂质”，以达到特殊要求的使用目的。
中图分类号：TQ132 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）21-0029-02
俗话说：金无足赤。就目前的科技水平而言，还无法做到100%的纯度。然而杂质的存在也并非完全没有用处。例如化学中用到的试剂一般要求纯净，所以在实验中常需要净化操作，如干燥、洗气等，但有时我们却需要利用这一矛盾，在纯净物中加入一些“杂质”，在日常生活、工业生产中，有时也需要类似的做法，那么这些“杂质”的作用是什么呢？如何进行利用，以下是我们做的一些简单归纳和总结。
1 防水解
某些含有弱离子的盐在水溶液中会水解生成沉淀或弱电解质等，这样就会影响它的溶液配制和储存。为了抑制水解，就会向所配溶液中加入相应的酸或碱等。
如：氯化铁（FeCl3）的配制，需在配制时加入浓盐酸或者直接将FeCl3溶解在盐酸中。可用化学方程式表示为：
盐酸会使平衡逆向移动，抑制了水解。
在配制Na2S溶液的时候，可加入少量的NaOH溶液，来抑制S2-的水解。化学方程式如下：
2 防氧化
某些还原性的阳离子在溶液中容易被氧气氧化，因此在配制时需加入有关的还原剂，以消除氧化产物。
如：硫酸亚铁（FeSO4）溶液的配制，必须在配制时加入稀硫酸（见1），配制后加入铁粉或铁钉，可用方程式表示如下：
在糖果、干制的海产品小吃、熟肉制品、米糕、面食、干酪、干制蔬菜等食品中加入袋装铁粉，来防止食物腐败，反应方程式为：
3 增强氧化性
某些试剂的氧化性会受到外界因素（如温度、酸碱性等）的影响。
如：KMnO4在酸性溶液中的氧化性增强，还原产物为Mn2+：
在微酸性、中性、微碱性溶液中，其被还原为MnO2：
而在强碱性溶液中，则被还原为MnO42- ：
因此，实验室在配制高锰酸钾溶液时，为了增强氧化性，一般加入稀硫酸，就是平时所说的酸性高锰酸钾溶液。
4 加快速率
有时为了加快某些反应的速率，我们会引入一些
“杂质”。
如：实验室制氢气时，为了加快反应速率，常在反应液中滴入几滴硫酸铜溶液，这是因为锌置换出铜附着在锌粒上，铜、锌及稀硫酸构成原电池， 该反应如下：
此时，氢气生成速率会大大加快。另外在电解水时，由于水是一种弱电解质，使离子浓度很小，所以反应慢。在电解时常加入硫酸、氢氧化钠、硫酸钠等杂质，以增大离子浓度，加快电解速率。
5 降低反应温度
工业上制Al常采用电解熔融氧化铝的方法。但是氧化铝的熔点很高，很难熔化。所以采用Na3AlF6做助溶剂，可使氧化铝在1000℃溶解在冰晶石中，成为熔融体，然后电解。
再如冰水混合物一般在实验室中做冷却剂，但它只能到0℃，为了使冷却温度更低，我们可在冰水中加入食盐“杂质”，使其温度更低。现在在下雪天，我们经常看到环卫工人向路面撒盐以防止结冰，也是利用了这一原理。
6 增加美观程度
玛瑙以其色彩丰富、美丽多姿而被当做宝石或工艺制品进行欣赏，也可以用来制作精密仪器的轴承及玛瑙硏体、玛瑙乳钵等工业用品来使用。其主要成分为二氧化硅，由于与水化二氧化硅（硅酸）交替而常重复成层。因其“杂质”氧化金属，颜色可从极淡色以至暗色，用铁、钴、镍等盐类，任它们自然渗透于硅酸凝胶中，能人工制成“玛瑙”，天然玛瑙可能亦是在相似情形下生成的。
红宝石、蓝宝石是含少量不同金属氧化物的优质刚玉。一般红宝石因含有少量铬元素而显红色，蓝宝石则因含少量铁和钛元素而显蓝色。
像玛瑙、宝石这样，都是因为其中的杂质而变得更加美丽，并被发现和重视，有的甚至增加了自身的价值。
7 增加导电性
硅在地壳中蕴藏量最为丰富，是第二大物质元素， 而自然界中的天然硅原料——石英和沙子，都含有金属杂质，若将这些含有金属杂质的天然硅原料转化为纯度超高的硅晶体，既昂贵又费时。研究人员在样本中发现，含有大而量少的金属簇硅比含有小而量多的金属簇硅导电效率更佳。通过先对样本采取不同速度的加热，再进行冷却的试验，研究者发现：微米级的金属簇硅具有上百个微米间隙，其扩散效率是具有最佳扩散性纳米级金属簇硅的4倍。一般说来，也许关注少数含有大簇的金属，人们就可以用“脏原料”制造出太阳能电池。
8 增加健康指数
人体内含有很多种“杂质”——微量元素，虽然它们的含量很少，但是一旦缺乏，就会产生各种病变。
如：铁是人体含量的必需微量元素，人体内铁的总量约4～5克，是血红蛋白的重要部分；铁参与氧的运输和储存；铁还可以促进发育；增加对疾病的抵抗；调节组织呼吸，防止疲劳；构成血红素，预防和治疗因缺铁而引起的贫血；使皮肤恢复良好的血色。
镍为人体必需生命元素，贫血病人血镍含量减少，而且铁吸收减少，镍有刺激造血功能的作用，人和动物补充镍后红细胞、血红素及白细胞增加。
硒是抗氧化剂，和维生素E二者相辅相成，可防止因氧化而引起的衰老、组织硬化，最少也可以减慢其变化的速度；并且它还具有活化免疫系统、预防癌症的功效，是必要的微量矿物质。另外硒还有很强的抗氧化性，具有保护心血管和抗肿瘤的作用；对甲状腺激素的调节作用，维持正常免疫功能；维持正常生育功能。
由此可知对于这些微量元素来说，缺少是万万不能的，但是如果含量过多又会对身体造成一定的危害。
9 增强体内电解质酸碱平衡
正常人适当饮用纯净水，有助于人体的微循环，但是不适合长期饮用，因为它不仅除去了水中的细菌、病毒、污染物等物质，也除去了对人体有益的微量元素和矿物质，如钙、镁几乎被除净。所以，长期饮用会影响体内电解质酸碱平衡，影响神经、肌肉和多种酶的活动，特别是老人和儿童，如不及时补充营养及钙质，容易缺乏营养和患缺钙症。所以水中的“杂质”——矿物质也是不可或缺的。
10 优化物质性能
铁矿石中的杂质很多，虽然某些杂质会对矿石的冶炼造成一定的影响，但是有些元素在冶炼过程中不一定会带来好处，但它们却往往能改善产品的某些性能，常见的这类“杂质”元素有锰、镍、铬、钒、钛等。化学物质都具有两面性，对于人类的生活有利弊。我们要更多地去利用对人类有益的一面，而改造无益的一面。我们要学以致用，让化学在越来越多的方面给我们带来福祉。