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化学元素发现史

化学元素发现史

元素周期表

H

氢的存在,早在16世纪就有人注意到了。曾经接触过氢气的也不只一人,但因当时人们把接触到的各种气体都笼统地称作“空气”,因此,氢气并没有引起人们的注意。直到1766年,英国的物理学家和化学家卡文迪什(Cavendish H,1731—1810)用六种相似的反应制出了氢气。这些反应包括锌、铁、锡分别与盐酸或稀硫酸反应。同年,他在一篇名为“人造空气的实验”的研究报告中谈到此种气体与其它气体性质不同,但由于他是燃素学说的虔诚信徒,他不认为这是一种新的气体,他认为这是金属中含有的燃素在金属溶于酸后放出,形成了这种“可燃空气”。事实上是杰出的化学家拉瓦锡(Lavoisier A L,1743—1794)1785年首次明确地指出:水是氢和氧的化合物,氢是一种元素。并将“可燃空气”命名为“Hydrogen”。这里的“Hydro”是希腊文中的“水”,“gene”是“源”,“Hydrogen”就是“水之源”的意思。它的化学符号为H。我们的“氢”字是采用“轻”的偏旁,把它放进“气”里面,表示“轻气”。He

氦(旧译作氜)是一种化学元素,它的化学符号是He,它的原子序数是2,是一种无色的惰性气体,放电时发深黄色的光。在常温下,它是一种极轻的无色、无臭、无味的单原子气体。氦气是所有气体中最难液化的,是唯一不能在标准大气压下固化的物质。氦的化学性质非常不活泼,一般状态下很难和其它物质发生反应。

液态氦在温度下降至2.18K时,性质会发生突变,粘度极小,成为一种超流体,能沿容器壁向上流动,热传导性为铜的800倍,成为导热性能极佳的热导体,其比热容、表面张力、压缩性都是反常的。这种异常的液体叫做液氦II,正常的液态氦气叫做液氦I。

在1868年的一次日食观测时,法国天文学家皮埃尔·詹逊首次在太阳的光谱中位于钠的谱线附近发现了这种发出黄色谱线的物质。1895年,美国地质学家希尔布兰德观察到钇铀矿放在硫酸中加热会产生一种不能自燃、也不能助燃的气体。他认为这种气体可能是氮气或氩气,但没有继续研究。拉姆赛(W.Ramsay)得知后,重复了实验,从钇铀矿中分离出了氦,又请英国光谱专家克鲁克斯帮助检验,首次证明了在地球上也存在这种元素。1895年3月,拉姆赛在《化学新闻》上首先发表了在地球上发现氦的简报,同年在英国化学年会上正式宣布这一发现。

在詹逊从太阳光谱中发现氦时,英人J. N. Lockyer和E. F. Frankland认为这种物质在地球上还没有发现,因此定名为“氦”(法文为hélium,英文为helium),源自希腊语hëios,意为“太阳”。

氦存在于整个宇宙中,按质量计占23%。但在自然界中主要存在于天然气体或放射性矿石中。在地球上的放射性矿物中所含有的氦是α衰变的产物。氦在某些天然气中含有在经济上值得提取的量,最高可以含有7%,在美国的天然气中氦大约有1%,在地表的空气中每立方米含有4.6立方厘米的氦,大约占整个体积的0.0005%,密度只有空气的7.2分之一,是除了氢以外密度最小的气体。

Li

1817年在瑞典的斯德哥尔摩,由J.A. Arfvedson 发现。

来源:锂辉石、锂云母和盐湖等,可由电解氯化锂溶液而制得。

状态:软的银白色金属,是最轻的金属。

熔点(℃):180.7 沸点(℃):1342 密度(g/CC,300K):0.534

比热/J/gK : 3.6 蒸发热/KJ/mol : 145.92 熔化热/KJ/mol: 3

导电率/106/cm : 0.108 导热系数/W/cmK: 0.847

锂,原子序数3,原子量6.941,是最轻的碱金属元素。元素名来源于希腊文,原意是“石头”。1817年由瑞典科学家阿弗韦聪在分析透锂长石矿时发现。自然界中主要的锂矿物为锂辉石、锂云母、透锂长石和磷铝石等。在人和动物机体、土壤和矿泉水、可可粉、烟叶、海藻中都能找到锂。天然锂有两种同位素:锂6和锂7。

金属锂为一种银白色的轻金属;熔点为180.54°C,沸点1342°C,密度0.534克/厘米³,硬度0.6。金属锂可溶于液氨。

锂与其它碱金属不同,在室温下与水反应比较慢,但能与氮气反应生成黑色的一氮化三锂晶体。锂的弱酸盐都难溶于水。在碱金属氯化物中,只有氯化锂易溶于有机溶剂。锂的挥发性盐的火焰呈深红色,可用此来鉴定锂。

锂很容易与氧、氮、硫等化合,在冶金工业中可用做脱氧剂。锂也可以做铅基合金和铍、镁、铝等轻质合金的成分。锂在原子能工业中有重要用途。

Be

铍[1],化学符号:Be。原子序数4,原子量9.012182,莫氏硬度:5.5 ,为一种钢灰色的稀有金属,是最轻的碱土金属元素,也是最轻的结构金属之一。电离能9.322电子伏特。呈灰白色,质坚硬。熔点1278±5℃。沸点2970℃,密度1.85克/立方厘米,铍离子半径0.31埃,比其他金属小得多。和锂一样,也形成保护性氧化层,故在空气中即使红热时也很稳定。不溶于冷水,微溶于热水,可溶于稀盐酸,稀硫酸和氢氧化钾溶液而放出氢。金属铍对于无氧

的金属钠即使在较高的温度下,也有明显的抗腐蚀性。铍价态为正2价,可以形成聚合物以及具有显著热稳定性的一类共价化合物。

颜色和外表银白色或钢灰色

用途

地壳含量5×10-4 %

原子属性

原子量9.01218 原子量单位

原子半径112 pm

共价半径90 pm

范德华半径无数据

价电子排布[氦]2s2

电子在每能级的排布2,2

氧化价(氧化物)2(两性的)

晶体结构六角形

物理属性

物质状态固态

熔点1551 K(1278 °C)

沸点3243 K(2970 °C)

摩尔体积 4.85×10-6m/mol

汽化热292.40 kJ/mol

熔化热12.20 kJ/mol

蒸气压4180 帕

其他性质

电负性 1.57(鲍林标度)

比热1825 J/(kg?K)

电导率31.3×106/(米欧姆)

热导率201 W/(m?K)

第一电离能899.5 kJ/mol

第二电离能1757.1 kJ/mol

第三电离能14848.7 kJ/mol

元素在太阳中的含量:0.0001 (ppm)

声音在其中的传播速率:12870(m/S)

化学键能:(kJ /mol) Be-H 226 ,Be-O 523 ,Be-F 615 ,Be-Cl 293

晶胞参数:a = 228.58 pm ,b = 228.58 pm ,c = 358.43 pm ,α = 90° ,β = 90° ,γ = 120° 在没有特别注明的情况下使用的*际标准基准单位单位和标准气温和气压

铍的化学性质活泼,已发现的铍的同位素共有8种,包括铍6,铍7,铍8,铍9,铍10,铍11,铍12,铍14,其中只有铍9是稳定的,其他同位素都带有放射性。在自然界中存在于绿柱石、硅铍石和金绿宝石矿中,铍分布于绿柱石及猫睛石中。含铍的矿石有许多透明的、色彩美丽的变种,自古以来是最名贵的宝石。在我国古代文献中记载着这些宝石,如猫精,或称猫精石、猫儿眼、猫眼石,也就是我们现在称的金绿玉。这些含铍的矿石基本上都是绿柱石的变种。可由电解熔融的氯化铍或氢氧化铍而制得。它能形成致密的表面氧化保护层,即使在红热时,铍在空气中也很稳定。铍即能和稀酸反应,也能溶于强碱,表现出两性。铍的氧化物、卤化物都具有明显的共价性,铍的化合物在水中易分解,铍还能形成聚合物以及具有明显热稳定性的共价化合物。

金属铍对液体金属的抗腐蚀性,与通用的综合剂乙二胺四乙酸(EDTA)的反应并不强,这在分析上是很重要的。铍可以形成聚合物以及具有显著热稳定性的一类共价化合物。铍用来制造飞机上用的合金、伦琴射线管、铍铝合金、青铜。也用作原子反应堆中的减速剂和反射剂。高纯度的铍又是快速中子的重要来源。这对设计核反应堆的热交换器是重要的,主要用作核反应堆的中子减速剂。铍铜合金被用于制造不发生火花的工具,如航空发动机的关键运动部件、精密仪器等。铍由于重量轻、弹性模数高和热稳定性好,已成为引人注目的飞机和导弹结构材料。

铍具有毒性。每一立方米的空气中只要有一毫克铍的粉尘,就会使人染上急性肺炎——铍肺病。我国冶金行业已经使一立方米空气中的铍的含量降低到十万分之一克以下,**地解决了铍中毒的防护问题。跟铍相比,铍的化合物的毒性更大,铍的化合物会在动物的组织和血浆中形成可溶性的胶状物质,进而与血红蛋白发生化学反应,生成一种新的物质,从而使组织器官发生各种病变,在肺和骨骼中的铍,还可能引发癌症。

铍透X射线的能力最强,有“金属玻璃”之称。其合金是航空,航天,军工,电子,核能等领域不可替代的战略金属材料。铍青铜是铜合金中性能最优良的弹性合金,具有良好的导热,导电,耐热,耐磨,耐腐蚀,无磁性,弹性滞后小,冲击时不产生火花等优点,被广泛应用于国防,仪表,仪器,计算机,汽车,家电等工业中。铍铜锡合金被用于制造在高温下工作的弹簧,此种弹簧在红热状态下仍保持良好的弹性和韧性;氧化铍可用于高温热电偶的耐热填充物。

例如:适用于吹气模(风咀,剪口,模腔)及注塑模(模芯,模腔,顶针,塑孔栓,热流道系统配件及作镶件使用)。

应用例:塑胶模、冲压模、橡胶模、拉拔模、压铸模等。

铍的发现简史:

绿宝石亦称祖母绿,翠绿晶莹,光彩夺目,是宝石中的珍品。它含有一种重要的稀有金属铍。铍的希腊文原意就是“绿宝石”的意思。绿宝石是绿柱石矿的变种。

1798年,法国化学家沃克兰(V auquelin Niclas Louis, 1763-1829)对绿柱石和祖母绿进行化学分析时发现了铍。但是,单质铍在三十年后的1828年由德国化学家维勒(Friedrich Woler, 1800-1882)用金属钾还原熔融的氯化铍而得到的。

克拉普罗特曾经分析过秘鲁出产的绿玉石,但他却没能发现铍。柏格曼也曾分析过绿玉石,结论是一种铝和钙的硅酸盐。18世纪末,化学家沃克兰应法国矿物学家阿羽伊的请求对金绿石和绿柱石进行了化学分析。沃克兰发现两者的化学成分完全相同,并发现其中含有一种新元素,称它为Glucinium,这一名词来自希腊文glykys,是甜的意思,因为铍的盐类有甜味。沃克兰在1798年2月15日在法国科学院宣读了他发现新元素的论文。由于钇的盐类也有甜味,后来维勒把它命名为Beryllium,它来源于铍的主要矿石──绿柱石的英文名称beryl。

B

硼(B),原子序数5,原子量10.811。

发现史:尽管人们很久以前就和硼打交道,如古代埃及制造玻璃时已使用硼砂作熔剂,古代炼丹家也使用过硼砂,但是硼酸的化学成分19世纪初还是个谜。1808年,英国化学家戴维(Sir Humphry Davy, 1778—1829)在用电解的方法发现钾后不久,又用电解熔融的三氧化二硼的方法制得棕色的硼。同年法国化学家盖-吕萨克(Joseph-Louis Gray-Lussac,1778—1850)和泰纳(Louis Jacques Thenard,1777—1857)用金属钾还原无水硼酸制得单质硼。硼被命名为Boron,它的命名源自阿拉伯文,原意是“焊剂”的意思。

说明古代阿拉伯人就已经知道了硼砂具有熔融金属氧化物的能力,在焊接中用做助熔剂。硼的元素符号为B,中译名为硼。

C

碳是一种非金属元素,位于元素周期表的第二周期IV A族。拉丁语为Carbonium,意为“煤,木炭”。碳化合物一般从化石燃料中获得,然后再分离并进一步合成出各种生产生活所需的产品,如乙烯、塑料等。碳可以说是人类接触到的最早的元素之一,也是人类利用得最早的元素之一。自从人类在地球上出现以后,就和碳有了接触,由于闪电使木材燃烧后残留下来木炭,动物被烧死以后,便会剩下骨碳,人类在学会了怎样引火以后,碳就成为人类永久的“伙伴”了,所以碳*代就已经知道的元素。发现碳的精确日期是不可能查清楚的,但从拉瓦锡(Lavoisier A L 1743—1794法国)1789年编制的《元素表》中可以看出,碳是作为元素出现的。

碳的存在形式是多种多样的,有晶态单质碳如金刚石、石墨;有无定形碳如煤;有复杂的有机化合物如动植物等;碳酸盐如大理石等。单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构。高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨晶体结构不同,各有各的外观、密度、熔点等。

常温下单质碳的化学性质不活泼,不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂;不同高温下与氧反应,生成二氧化碳或一氧化碳;在卤素中只有氟能与单质碳直接反应;在加热下,单质碳较易被酸氧化;在高温下,碳还能与许多金属反应,生成金属碳化物。碳具有还原性,在高温下可以冶炼金属。碳是一种很常见的元素,它以多种形式广泛存在于大气和地壳之中。碳单质很早就被人认识和利用,碳的一系列化合物——有机物更是生命的根本。碳是生铁、熟铁和钢的成分之一。碳能在化学上自我结合而形成大量化合物,在生物上和商业上是重要的分子。生物体内大多数分子都含有碳元素。

1985年由美国德克萨斯州罗斯大学的科学家发现。富勒烯中的碳原子是以球状穹顶的结构键合在一起

同位素碳14由美国科学家马丁·卡门和塞缪尔·鲁宾于1940年发现。

六角金刚石由美国科学家加利福德·荣迪尔和尤苏拉·马温于1967年发现。

单斜超硬碳由美国科学家邦迪和卡斯伯于1967年实验发现,其晶体结构由吉林大学李全博士和导师马琰铭教授于2009年理论确定。

N

氮,NITROGEN,源自mitron和gen,意为“硝石的形成”,1772年发现;在空气中占百分之七十八体积的气体。氮的性质并不活泼,然而它的化合物却包括麻醉用的“笑气”、TNT**、各种肥料以及胺基酸等──后者是蛋白质的构成基础。对于生物来说,氮是不可缺少的。

对大气的研究导致了氮的发现,氮的发现不是一个人做的。早在1771─1772年间,瑞典化学家舍勒(Scheele K W,1742—1786)就根据自己的实验,认识到空气是由两种彼此不同的成分组成的,即支持燃烧的“火空气”和不支持燃烧的“无效的空气”。1772年英国科学家卡文迪什(Cavendish H,1731—1810)也曾分离出氮气,他把它称为“窒息的空气”。

在同一年,英国科学家普利斯特里(Priestley J,1733—1804)通过实验也得到了一种既不支持燃烧,也不能维持生命的气体,他称它为“被燃素饱和了的空气”,意思是说,因为它吸足了燃素,所以失去了支持燃烧的能力。

但是,无论是舍勒,还是卡文迪什和普利斯特里,都没有及时公布他们发现氮的结论。因此,在现在一般化学文献中,都认为氮在欧洲首先是由苏格兰医生、植物学家、化学家丹尼尔·卢瑟福(Rutherford D,1749—1819)发现的。1772年9月,丹尼尔·卢瑟福发表了一篇极有影响的论文,叫《固定空气和浊气导论》,该文原稿现保存在英国博物馆。在论文中他描述了氮气的性质,这种气体不能维持动物的生命,既不能被石灰水吸收,又不能被碱吸收,有灭火的性质,他称这种气体为“浊气”或“毒气”。这里所讲的“固定空气”即今天的二氧化碳气。

在18世纪70年代,氮并没有真正被发现和理解为一种气体化学元素。D·卢瑟福和普利斯特里、舍勒等人一样,受当时燃素说的影响,他并没有认识到“浊气”是空气的一个组成成分。浊气、被燃素饱和了的空气、窒息的空气、无效的空气等名称都没有被接受作为氮的最终名称。

氮这个名称是1787年由拉瓦锡和其他法国科学家提出的,今天的“氮”的拉丁名称Nitrogenium来自英文Nitrogen,是“硝石的组成者”的意思。化学符号为N。我国清末化学启蒙者徐寿在第一次把氮译成中文时曾写成“淡气”,意思是说,它“冲淡”了空气中的氧气。

氮在地壳中的质量分数是0. 46%,绝大部分氮是以单质分子N2的形式存在于空气中。除了土壤中含有一些铵盐、硝酸盐外,氮以无机化合物形式存在于自然界是很少的,而氮却普遍存在于有机体中,是组成动植物体的蛋白质和核酸的重要元素。

单质氮在常况下是一种无色无臭的气体,在标准情况下的气体密度是1.25g·dm-3,熔点63K,沸点75K,临界温度为126K,它是个难于液化的气体。在水中的溶解度很小,在283K 时,一体积水约可溶解0.02体积的N2。

N2分子具有很大的稳定性,将它分解为原子需要吸收941.69kJ/mol的能量。N2分子是已知的双原子分子中最稳定的。

O

氧元素是由英国化学家约瑟夫·普利斯特里与瑞典药剂师及化学家舍勒于1774年分别发现。但是普利斯特里却支持燃素学说。另有说法认为氧气首先由中国人马和首先发现。[1] 1777年,法国化学家拉瓦锡提出燃烧的氧化学说,指出物质只能在含氧的空气中进行燃烧,燃烧物重量的增加与空气中失去的氧相等,从而推翻了全部的燃素说,并正式确立质量守恒定律。从严格意义上讲,发现氧元素的为瑞典化学家舍勒,而确定氧元素化学性质的为法国化学家拉瓦锡氧气通常条件下是呈无色、无臭和无味的气体,密度1.429克/升,1.419克/立方厘米(液),1.426克/立方厘米(固),熔点-218.4℃,沸点-182.962℃,在-182.962℃时液化成淡蓝色液体,在-218.4℃时凝固成雪状淡蓝色。固体在化合价一般为0和-2。电离能为13.618电子伏特。除惰性气体外的所有化学元素都能同氧形成化合物。大多数元素在含氧的气氛中加热时可生成氧化物。有许多元素可形成一种以上的氧化物。氧分子在低温下可形成水合晶体O2.H2O和O2.H2O2,后者较不稳定。氧气在空气中的溶解度是:4.89毫升/100毫升水(0℃),是水中生命体的基础。氧在地壳中丰度占第一位。干燥空气中含有20.946%体积的氧;水有88.81%重量的氧组成。除了O16外,还有O17和O18同位素。

F

氟的发现,被认为是上个世纪最困难的任务之一。自1768 年马格拉夫发

现HF 以后,到1886 年法国化学家莫瓦桑(H.Moissan)制得单质F2 经历了

118 年之久。这其中不少科学家为此不屈不挠地辛勤劳动,很多人由此而中剧毒,有的甚至贡献了他们宝贵的生命。

1529 年德国化学家阿格里科尔(G.Agricol)确认萤石的存在,人们开始认识氟的存在。

1670 年德国纽伦堡的艺术家斯瓦恩哈德(Schwanhard)发明用萤石和硫酸作为玻璃工业的刻蚀剂。

1764 年马格拉夫(S.A.Marggraf)研究了硫酸与萤石的反应。

1780 年瑞典化学家舍勒在研究硫酸与萤石作用时,他断言生成的酸是一种无机酸,称之为萤石酸,并预言在这种酸中,含有一种新的活泼元素。当时曾被称为“不可驯服的”“不可捉摸”的元素。从这以后,许多化学家致力于分离这个未知元素。但一次一次失败了。先后有德、英、瑞典、比利时、法国的化学家参加了研究工作。仅在法国就经历了四代人,总共106 年。为了征服元素氟,先后有四位化学家由于氟中毒而献出了生命,其中有爱尔兰科学院成员托玛克·洛克斯(Tomac Noks)兄弟俩、比利时化学家路易埃

(P.Louie)、法国化学家杰罗·玛尼克莱(J.malikre);有的化学家如戴

维、莫瓦桑等由于在研制过程中受氟的危害得了重病而过早地去世。

1886 年法国人莫瓦桑在总结前人经验基础上,在铂制U 形管中,用铂铱合金作电极,在-23℃下,电解干燥的氟氢化钾,终于第一次制得单质氟。这一成果轰动了当时法国科学院,也是当时世界化学领域的一个重大事件。莫也因此而被授予1906 年度诺贝尔化学奖。但由于有害气体的毒害,长期劳累,莫瓦桑于获奖的次年便去世,年仅55 岁。

关于氟的命名,早在1810 年德国化学家戴维(H.Davy)与安培

(A.M.Aupere)就曾建议用希腊字“Fluo”表示这个未知元素,含“流动” 之意。因含氟矿物称为萤石或氟石,远古时代,人们在金属冶炼过程中就知道用萤石作熔剂。萤石和矿石在

一起加热时,会使杂质生成流动性的矿渣而与金属分离,因此将其称为fluores,拉丁语“流动”(fluere)之意。元素氟“Fluorine”,自萤石(fluor)中制得因此而得名。法语从HF 的性质又赋予氟元素“破坏的”原意。

Ne

莱姆塞在发现氩和氦后,研究了它们的性质,测定了它们的原子量。接着他考虑它们在元素周期表中的位置。因为,氦和氩的性质与已发现的其他元素都不相似,所以他提议在化学元素周期表中列入一族新的化学元素,暂时让氦和氩作为这一族的成员。他还根据门捷列夫提出的关于元素周期分类的假说,推测出该族还应该有一个原子量为20的元素。在1896~1897年间,莱姆塞在特拉威斯的协助下,试图用找到氦的同样方法,加热稀有金属矿物来获得他预言的元素。他们试验了大量矿石,但都没有找到。最后他们想到了,从空气中分离出这种气体。但要将空气中的氩除去是很困难的,化学方法基本无法使用。只有把空气先变成液体状态,然后利用组成它成分的沸点不同,让它们先后变成气体,一个一个地分离出来。把空气变成液体,需要较大的压力和很低的温度。而正是在19世纪末,德国人林德和英国人汉普森同时创造了致冷机,获得了液态空气。1898年5月24日莱姆塞获得汉普森送来的少量液态空气。莱姆塞和特拉威斯从液态空气中首先分离出了氪。接着他们又对分离出来的氩气进行了反复液化、挥发,收集其中易挥发的组分。1898年6月12日他们终于找到了氖(neon),元素符号Ne,来自希腊文neos(新的)。

Na

在19世纪初,伏特(V olta A.G. 1745—1827,意)发明了电池后,各国化学家纷纷利用电池分解水成功。英国化学家戴维(Davy H. 1778—1829)坚持不懈地从事于利用电池分解各种物质的实验研究。他希望利用电池将苛性钾分解为氧气和一种未知的“基”,因为当时化学家们认为苛性碱也是氧化物。它先用苛性钾的饱和溶液实验,所得的结果却和电解水一样,只得到氢气和氧气。后来他改变实验方法,电解熔融的苛性钾,在阴极上出现了具有金属光泽的、类似水银的小珠,一些小珠立即燃烧并发生**,形成光亮的火焰,另一些小珠不燃烧,只是表面变暗,覆盖着一层白膜。他把这种小小的金属颗粒投入水中,即起火焰,在水面急速奔跃,发出刺刺的声音。就这样,戴维在1807年10月6日发现了金属钾,几天之后,他又从电解苛性钠中获得了金属钠。

戴维将钾和钠分别命名为Potassium和Sodium,因为钾是从草木灰(Potash),钠是从天然碱——苏打(Soda)中得到的,它们至今保留在英文中。钾和钠的化学符号K,Na分别来自它们的拉丁文名称Kalium和Natrium。

Mg

镁(音美),MAGNESIUM,源自Magnesia,为小亚细亚的一个古老城镇名,1775年在该处发

现镁。蕴藏量居所有元素中的第八位。制成粉末或箔片,用于爆竹、**和闪光灯。它有一项奇特的生理效应:人体内镁含量缺乏时,会导致和酒精中毒同样的后果──发现震颤性谵妄症。

镁和钙与钾和钠一样,是地壳中分布最广的一些元素。但由于它们的化学活泼性和钾、钠相近,不容易把它们的单质从化合物中分离出来,因此使化学家们长期不能肯定它们作为元素存在。只是在电池发明以后,化学家们才得到了分解活泼元素化合物的武器。利用电解的方法分离出它们的单质,它们才作为元素被确定下来。

1808年5月,英国化学家戴维(Sir Humphry Davy,17781829)电解汞和氧化镁的混合物,得到镁汞齐,将镁汞齐中的汞蒸馏后,就得到了银白色的金属镁。

镁的英文名称为Magnesium,它的命名取自希腊文,原意是“美格尼西亚”,因为在希腊的美格尼西亚城附近当时盛产一种名叫苦土的镁矿(就是氧化镁),古罗马人把这种矿物称为“美格尼西·阿尔巴(magnesia alba)”,“alba”的意思是“白色的”,即“白色的美格尼西亚”。我国则根据这个词的第一音节音译成镁。镁的元素符号为Mg

Al

铝历史与传说

传说在古罗马,一天,一个陌生人去拜见罗马皇帝泰比里厄斯,献上一只金属杯子,杯子像银子一样闪闪发光,但是分量很轻。它是这个人从黏土中提炼出的新金属。但这个皇帝表面上表示感谢,心里却害怕这种光彩夺目的新金属会使他的金银财宝贬值,就下令把这位发明家斩首。从此,再也没有人动过提炼这种“危险金属”的念头,这种新金属就是现在大家非常熟悉的铝。aluminum一词就是从古罗马语alumen(明矾)衍生而来的。

而法国皇帝拿破仑三世,为显示自己的富有和尊贵,命令官员给自己制造一顶比黄金更名贵的王冠——铝王冠。他戴上铝王冠,神气十足地接受百官的朝拜,这曾是轰动一时的新闻。拿破仑三世在举行盛大宴会时,只有他使用一套铝质餐具,而他人只能用金制、银制餐具。即使在化学界,铝也被看成最贵重的。英国皇家学会为了表彰门捷列夫对化学的杰出贡献,不惜重金制作了一只铝杯,赠送给门捷列夫。俄罗斯作家车尔尼雪夫斯基曾在他的小说《怎么办》中写到:终有一天,铝将代替木材,甚至可能代替石头。看,这一切是多么奢侈,到处都是铝。

我们都知道地壳中最丰富的金属是铝,它占整个地壳总质量的7.45%,仅次于氧和硅,位居金属元素的第一位,是居第二位的铁含量的1.5倍,是铜的近4倍。

描述

银白色有光泽金属,密度2.702克/立方厘米,熔点为660.37℃,沸点为2467℃。具有良好的导热性、导电性和延展性。化合价+3,电离能5.986电子伏特。铝被称为活泼金属元素,但在空气中其表面会形成一层致密的氧化膜,使之不能与氧、水继续作用。在高温下能与氧反应,放出大量热,用此种高反应热,铝可以从其它氧化物中置换金属(铝热法)。

例如:8Al+3Fe?O?=4Al?O?+9Fe +795千卡。(需要使用镁做引燃物)

在高温下铝也同非金属发生反应,亦可溶于酸或碱放出氢气。对水、硫化物,任何浓度的醋酸,以及一切有机酸类均无作用。浓硫酸、浓硝酸可以使之表面迅速反应,产生致密的氧化膜,阻止内部金属继续反应(钝化反应)

Si

硅,人类认识硅的化合物可追溯到远古时代。自从人类学会在熊熊烈火中由黏土制出陶器,就开始了解黏土,而黏土的主要成分之一是二氧化硅。硅是分布很广的元素,在地壳中的含量仅次于氧,名列第二位,约占地壳总质量的27.72%。硅以二氧化硅和硅酸盐的形态存在于砂子、土壤、矿物之中,但是要制得单质硅却不是一件容易的事,自然界没有游离态的硅。

戴维很早就意识到硅土(二氧化硅)不是一种元素,但是他采用了强大的电流也难以将硅土分解。他还将钾蒸气通过红热的硅土,也未能获得单质硅。1823年,法国化学家盖·吕萨克和泰纳用金属钾还原四氟化硅,制得一种棕色的可燃性固体,当时不能断定它是单质还是化合物,其实这是不纯的单质硅。

1823年,瑞典化学家贝采里乌斯重复了盖·吕萨克和泰纳的实验,并用水对不纯的硅进行长时间的洗涤,终于将其中的杂质氟硅酸钾洗掉,得到了纯净的单质硅。接着他又用金属钾与氟硅酸钾反应制得了单质硅。

30年后,法国化学家戴维尔把粉末状的硅溶解在熔融的合金中,慢慢冷却,制得一种具有灰黑色金属光泽的晶体,这就是晶体硅。

P

磷,原子序数15,原子量30.973762,元素名来自希腊文,原意是“发光物”。

在化学史上第一个发现磷元素的人,当推十七世纪的一个德国汉堡商人波兰特(Henning·Brand,约1630年~ 约1710 年)。他是一个相信炼金术的人,由于他曾听传说从尿里可以制得“金属之王”黄金,于是抱着图谋发财的目的,便用尿作了大量实验。1669年,他在一次实验中,将砂、木炭、石灰等和尿混合,加热蒸馏,虽没有得到黄金,而竟意外地得到一种十分美丽的物质,它色白质软,能在黑暗的地方放出闪烁的亮光,于是波兰特给它取了个名字,叫“冷光”,这就是今日称之为白磷的物质。波兰特对制磷之法,起初极守秘密,不过,他发现这种新物质的消息立刻传遍了德国。

S

由于硫在自然界有天然存在,因此,古代在有历史记载以前,人们就发

现了硫。《本草经》(秦汉)中说:“石硫黄??能化金银铜铁,奇物。”

说明我国古代学者早已对硫的性质有所研究。

硫的基本性质早在1777 年就为拉瓦锡所认识。

硫的命名起源于远古时代,中国《本草纲目》中称“石硫黄”,拉丁文

称“Sulfur”,在英国写作“Sulphur”。欧洲中世纪炼金术士曾用“ω”符

号表示硫。

Cl

早在13 世纪,人们就可能注意到氯和它的常见酸衍生物——盐酸,中世

纪时已有王水。

1658 年,德国化学家格劳拜尔(J.R.Glauber)用硫酸处理普通的盐,

得到一种溶液,该溶液能发出一种窒息性的蒸气,即氯化氢,他把该物质称为“盐精”(spirit of salt)。

由于“盐精”是由盐制得的,且其溶液呈酸性,而盐又最容易从海水中

制取,所以这种新物质又被命名为Marineacid 或Muriatic acid,在拉丁语中,maie 意为“海”,而muria 意为“海水”,所以将muriatie acid 直

译为“海酸”,即盐酸。现代化学中,muriatic 一词的含义是“氯化物”。

所谓“海酸”正好是一种无氧酸,但在18 世纪后期关于酸的理论认为所

有的酸一定都含有氧,所以认为“海酸”分子一定是由氧原子和一些被称为murium(意为“海水物质”)的未知元素组成的。这种错误理论导致了一些

化学家误入歧途。1774 年,瑞典化学家舍勒(C.W.Scheele)在用二氧化锰

处理“海酸”时,获得一种令人窒息气味难闻的黄绿色气体,同加热后的王

水相仿,化学性质活泼,但舍勒并没有认识到自己发现了一种新元素,而只是把它看作一种从二氧化锰获得了附加的氧的“海酸”。认为氯是“脱燃素

的酸”。1785 年法国化学家贝托雷(C.L.Berthollet)提议把这种黄绿色气

体叫做Oxymuriatic acid 意为“过氧海酸”。而另一些人则提议将它命名

为murium oxide,意为“海水物质的氧化物”。

以后的许多化学家们想尽各种办法,诸如利用金属、红热木炭、磷,或

任何一种著名的吸氧剂,都没有能从“过氧海酸”中分解出氧来,在这一系

列失败之后,直至1810 年英国的年轻化学家戴维(H.Davy)曾企图分解氯气制取氧的实验也告失败,这时他认识到只有认为“过氧海酸”是一种元素,

那么所有有关的试验才能得到合理解释。因此他大胆得出结论:“海酸”中

不含氧,且断定那种黄绿色的令人窒息的气体是一种新元素,推翻了所有以前采用过的容易使人误入岐途的名称,开始称它为Chlorine 即“氯”。以

后的化学发展新实验也证实了这一结论的正确性,那种关于“一切酸中皆含

有氧”的见解也得到了纠正。而“海酸”现在通常称为“盐酸”或“氢氯酸”。Chlorine 一词源自希腊语Chloros,原意为“绿色”。我国清末翻译家

徐寿,最初把它译为“绿气”。

Ar

1785 年英国科学家卡文迪什(H.Cavendish)曾将一份大气氮试样在氧

存在下经过反复放电,由此生成的氮的氧化物以水溶出,仍有占总体积1%

的气泡不能被水溶解。此后100 多年,这方面的工作毫无进展。直到1892

年在剑桥Cavendish 实验室工作的英国物理学教授瑞利(J.W.Rayleigh)发现,由空气除去氧后制备的氮的密度要比通过亚**(NH4NO2)分解而制

备的氮的密度高约0.5%。

1894 年,苏格兰化学家拉姆赛(W.Ramsay)把空气通入热的铜而除氧,

再用烧红的镁将空气中的氮除去,将余下的这种较重的杂质从大气氮中分离出来。从这种杂质的发射光谱研究中,他发现有红色、绿色的200 多条是已知的谱线中未见到的。他鉴定出这是一种新元素,并命名为Argon,即氩。“Argon”一词源自希腊语中a—(意为“不”)和ergon(意为“工作”),

其原意为“懒惰”、“不活泼”。氩有着某种比金还要冷淡的气质,因此它

被称为“贵重气体”(noblegas),直译为“贵族气体”,现代化学中称它

为“惰性气体”。

K

纪元前16 世纪,埃及人用钾与苏打制造玻璃,又把植物灰的浸出液(为

不纯的碳酸钾)用作有效的洗涤剂。

1807 年英国化学家戴维爵士(H.Davy)用电解熔融的钾碱K2CO3 的方法

制得金属钾。他电解熔融钾碱(碳酸钾),发现在阴极有强光发生,在其表

面出现高度金属光泽的似水银滴的粒状物,有的颗粒一经形成即燃烧,把这

些小颗粒放到水中发出刺刺声音,并产生紫色火光,这种新金属从水中放出

氢气。

钾碱从草木灰的浸出液中可以得到,古代人类将草木灰放入水中搅拌,

将溶有钾碱的水溶液注入一口大锅中蒸发至干,剩下的残渣形成粉末状物

质,该物质在英语中称为Potash,其意思是由pot(意为“锅”)和ash(意

为“灰”)合起来形成的,可译作为“锅灰”,汉语一般译作“钾碱”。在

中世纪,阿拉伯人将该物质称作“阿尔基利”(alquili)意思是“植物灰”。

由于钾出现在钾碱(potash)中,所以戴维赋于它一个具有拉丁语发音

的名称:potassium(“钾”),意思是含在植物灰中。而德国人也从同一种

物质的阿拉伯名称,派生出一个具有拉丁语发音的名称来称呼这种新金属,

那就是Kalium,因此钾的元素符号是“K”。即使在称它为Potassium 那些

国家中,也同样使用“K”这个符号。

Ca

1808年5月,英国化学家戴维电解石灰与**的混合物,得到钙汞合金,将合金中的汞蒸馏后,就获得了银白色的金属。瑞典的贝采利乌斯、法国的蓬丁,使用汞阴极电解石灰,在阴极的汞齐中提出金属钙。

在自然界分布广,钙以化合物的形态存在,如石灰石、白垩、大理石、石膏、磷灰石等;也存在于血浆和骨骼中,并参与凝血和肌肉的收缩过程。金属钙可由电解熔融的氯化钙而制得;也可用金属在真空中还原石灰,再经蒸馏而获得。

1.先由石灰石与盐酸反应得到氯化钙

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑

2.电解氯化钙

CaCl2=(通电)Ca+Cl2↑

得到钙与副产品氯气

Sc

下面是过渡元素啦~~先来最轻的,钪。银白色金属,质软。密度2.9890克/厘米3。熔点1541℃。沸点2831℃。常见化合价+3。第一电离能为6.54电子伏特。易溶于水,可与热水作用,在空气中容易变暗。

稀土元素总是被相提并论,这一系列中包括了十五个镧系元素--镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu);以及和这些同族而性质相似的两个更轻的元素:钪(Sc)和钇(Y)。这一系列元素最初是从瑞典产的比较稀少的矿物中发现的,"土"是当时对不溶于水的金属氧化物的统称,因此得名稀土(Rare earth)。在这十七个元素里面,钪的排位是最靠前的,原子序数只有21,不过就发现而言,钪比他在元素周期表上的左邻右舍都要晚了差不多上百年,即使在稀土里面,钪的发现也不是较早的,排列在钇、铈、镧、铒、铽和镱后面,名列第七。钪在地壳里的含量并不高,只有5*10-6,也就相当于每一吨地壳物质里面有5克(一小块德芙巧克力或者大白兔奶糖),不但和其他轻元素相比要低不少,在整个稀土元素中含量也仅属中等。另外,稀土元素的矿藏仿佛是在开**局会议一样,只要一开会,这一伙元素就往往要全部列席会议,这样一来,想从混生的矿藏中找到钪并不容易。不过虽然一直没被发现,这个元素的存在却已经有人作出过预言。在门捷列夫1869年给出的第一版元素周期表中,就赫然在钙的后面留有一个原子量45的空位,后来门捷列夫将钙之后的元素暂时命名为“类硼”,并给出了这个元素的一些物理化学性质。

十九世纪晚期,对稀土元素的研究成为了一股热潮,稀土元素被相继发现。在钪发现之前一年,瑞士的马利纳克(de Marignac)从玫瑰红色的铒土中,通过局部分解硝酸盐的方式,得到了一种不同于铒土的白色氧化物,他将这种氧化物命名为镱土,这就是稀土元素发现里面的第六名。1879年,瑞典的化学教授尼尔森(L.F.Nilson, 1840~1899)和克莱夫(P.T.Cleve, 1840~1905)差不多同时在稀有的矿物硅铍钇矿和黑稀金矿中找到了一种新元素。他们给这一元素定名为"Scandium"(钪)。后来克利夫从铒土出发,将铒土作为大量组分排除掉,再分出镱土和钪土之后,又从剩余物中找到了钬和铥这两个新的稀土元素。做为副产物,他提纯了钪土,并进一步了解了钪的物理和化学性质。

经过对比,发现门捷列夫对钪(他称为Ed)性质的预言极其精准:可以形成Eb2O3形式的化合物,其比重3.5,碱性强于氧化铝,弱于氧化钇和氧化镁;是否能与氯化铵反应还是疑问。钪土Sc2O3,其比重3.86,碱性强于氧化铝,弱于氧化钇和氧化镁,与氯化铵不反应。盐类无色,与氢氧化钾和碳酸钠形成胶体沉淀,各种盐类均难以完好结晶。钪盐无色,与氢氧化钾和碳酸钠形成胶体沉淀,硫酸盐极难结晶。碳酸盐不溶于水,可能形成碱式碳酸盐沉淀。碳酸钪不溶于水,并容易脱掉二氧化碳。硫酸复盐可能不形成矾。钪的硫酸复盐不成矾。无水氯化物EbCl3挥发性低于氯化铝,比氯化镁更容易水解。ScCl3升华温度850oC,AlCl3则为100oC,在水溶液中水解。Eb不由光谱发现。Sc不由光谱发现。

Ti

钛是英国化学家格雷戈尔(Gregor R W ,1762—1817。)在1791年研究钛铁矿和金红石时发现的。四年后,1795年,德国化学家克拉普罗特(Klaproth M H ,1743—1817。)在分析匈牙利产的红色金红石时也发现了这种元素。他主张采取为铀(1789年由克拉普罗特发现的)命名的方法,引用希腊神话中泰坦神族“Titanic”的名字给这种新元素起名叫“Titanium”。中文按其译音定名为钛。

格雷戈尔和克拉普罗特当时所发现的钛是粉末状的二氧化钛,而不是金属钛。因为钛的氧化物极其稳定,而且金属钛能与氧、氮、氢、碳等直接激烈地化合,所以单质钛很难制取。直到1910年才被美国化学家亨特(Hunter M A )第一次制得纯度达99.9%的金属钛。

钛:具有金属光泽,有延展性。密度4.5克/厘米3。熔点1660±10℃。沸点3287℃。化合价+2、+3和+4。电离能为6.82电子伏特。钛的主要特点是密度小,机械强度大,容易加工。钛的塑性主要依赖于纯度。钛越纯,塑性越大。有良好的抗腐蚀性能,不受大气和海水的影响。在常温下,不会被稀盐酸、稀硫酸、硝酸或稀碱溶液所腐蚀;只有氢氟酸、热的浓盐酸、浓硫酸等才可对它作用。

V

钒的传说:在很久以前,在遥远的北方住着一位美丽的女神名叫凡娜迪丝。有一天,一位远方客人来敲门,女神正悠闲地坐在圈椅上,她想:他要是再敲一下,我就去开门。然而,敲门声停止了,客人走了。女神想知道这个人是谁,怎么这样缺乏自信?她打开窗户向外望去,哦,原来是个名叫沃勒的人正走出她的院子。几天后,女神再次听到有人敲门,这次的敲门声持续而坚定,直到女神开门为止。这是个年青英俊的男子,名叫塞弗斯托姆。女神很快和他相爱,并生下了儿子——钒。这个故事虽然生动,却并不十分确切。原来第一次敲门的是墨西哥化学家里奥,第二次才是德国化学家沃勒。他们虽然发现了新元素,但不能证实自己的发现,甚至误认为这种元素就是“铬”。而塞弗斯托姆,通过锲而不舍的努力,才从一种铁矿石中得到了这种新元素,并以凡娜迪丝女神(V anadis)之名命名为“钒”。

元素名称:钒元素符号:V 元素原子量:50.94 原子体积立方厘米/摩尔) 8.78 元素在海水中的含量ppm) 太平洋表面0.0016 元素在太阳中的含量ppm) 0.4 地壳中含量:(ppm)160 质子数:23 中子数:37 原子序数:23 所属周期:4 所属族数:VB 电子层分布:2-8-11-2 晶体结构:晶胞为体心立方晶胞,每个晶胞含有2个金属原子。氧化态:Main V+3, V+4, V+5 Other V-3, V-1, V0, V+1, V+2 晶胞参数: a = 303 pm b = 303 pm c = 303 pm α = 90° β = 90° γ = 90° 莫氏硬度:7 电离能(kJ /mol) M - M+ 650 M+ - M2+ 1414 M2+ - M3+ 2828 M3+ - M4+ 4507 M4+ - M5+ 6294 M5+ - M6+ 12362 M6+ - M7+ 14489 M7+ - M8+ 16760 M8+ - M9+ 19860 M9+ - M10+ 22240 声音在其中的传播速率:(m/S)4560 发现人:塞夫斯唐姆(Nlis Gabriel Sepstron) 发现年代:1830年

简介

元素钒是墨西哥矿物学家节烈里瓦于1801年在含有钒的铅试样中首先发现的。由于这种新元素的盐溶液在加热时呈现鲜艳的红色,所以被取名为“爱丽特罗尼”,即“红色”的意思。但是当时有人认为这是被污染的元素铬,所以没有被人*认。后来到了1830年写佛寺特勒木在由瑞典铁矿石提炼出的铁中发现了它,并肯定这是一种新元素称之为钒

钒的性质

钒是一种银灰色的金属。熔点1919±2℃,属于高熔点稀有金属之列。它的沸点3000--3400℃,钒的密度为6.11克每立方厘米纯钒具有展性,但是若含有少量的杂质,尤其是氮,氧,氢等,也能显著的降低其可塑性。一般来源:以矿物绿硫钒石vs4 钒铝矿钒紒铀矿为主

钒是一种神奇的金属,化合价有2+、3+ 和5+ ,金属单质钒很少,其主要形态有:VO(氧化钒),V2O3(三氧化二钒),V2O5(五氧化二钒),FeV(钒铁)及偏钒酸铵等,工业上使用最多的是V2O5和FeV,主要用于冶金的添加剂,增强钢铁的强度和韧性。

一、性质

1、钒的性质

钒(V anadium),化学符号V,元素周期表中序数为23,原子量为50.94。钒是银白色略带蓝色的金属,具有延展性;含有氧、氮、氢时则变脆、硬。钒在较高的温度下与原子量较小的非金属形成稳定的化合物;在低温下有良好的耐腐蚀性。钒进入合金后可增强合金的强度,降低热膨胀系数。

钒在地壳中的丰度约为0.02%,比铜、锌、镍、铬都高。按地壳中元素丰度排列第13位。可以说,在地壳中含有非常丰富的钒金属。但钒金属有一个特点,很难形成独立的矿床,伴生性非常明显,因此在自然界非常分散,通常和其他金属伴生,如:钒钛磁铁矿。因此,不太容易单独对钒金属进行开采和提炼,钒产品多作为冶金业的副产品生产。

钒是发展现代工业、现代国防和现代科学技术不可缺少的重要材料。目前,钒主要应用于生产合金钢和化工催化剂等领域,在其它领域的应用也在不断扩展,且具有良好发展前景。

说起钒的发现,还有一段故事呢。在1830年时,著名的德国化学家伍勒在分析墨西哥出产的一种铅矿的时候,断定这种铅矿中有一种当时人们还未发现的新元素。但是,在一些因素的干扰下,他没能继续研究下去。此后不久,瑞典化学家塞夫斯朗姆发现了这一新元素——钒。伍勒白白地失去了发现新元素的大好机会,感到很失望。于是他把事情的经过写信告诉了自己的老师,著名的瑞典化学家贝采里乌斯,贝采里乌斯给他回了一封非常巧妙的信。信上说:“在北方极远的地方,住着一位名叫“钒”的女神。一天她正坐在桌子旁边时,门外来了一个人,这个人敲了一下门。但女神没有马上去开门,想让那个人再敲一下。没想到那个敲门的人一看屋里没动静,转身就回去了。看来这个人对他是否被请进去,显得满不在乎。女神感到很奇怪,就走到窗口,看看到底谁是敲门人。她自言自语道:原来是伍勒这个家伙!他空跑一趟是应该的,如果他不那么不礼,他就会被请进来了。过后不久,又有一个敲门的人来了。由于这个人很热心地、激烈地敲了很久,女神只好把门打开了。这个人就是塞夫斯朗姆,他终于把…钒?发现了”。

Cr

铬是1797年法国化学家沃克兰从当时称为红色西伯利亚矿石中发现的。早在1766年,在俄罗斯圣彼得堡任化学教授的德国的列曼曾经分析了它,确定其中含有铅。1798年沃克兰给他找到的这种灰色针状金属命名为chrom,来自希腊文chroma(颜色)。由此得到铬的拉丁名称chromium和元素符号Cr。差不多在同一个时期里,克拉普罗特也从铬铅矿中独立发现了铬。

银白色金属,质硬而脆。密度7.20克/立方厘米。熔点1857±20℃,沸点2672℃。化合价+2、+3和+6。电离能为6.766电子伏特。金属铬在酸中一般以表面钝化为其特征。一旦去钝化后,即易溶解于几乎所有的无机酸中,但不溶于硝酸。铬在硫酸中是可溶的,而在硝酸中则不易溶。在高温下被水蒸气所氧化,在1000℃下被一氧化碳所氧化。在高温下,铬与氮起反应并为熔融的碱金属所侵蚀。可溶于强碱溶液。铬具有很高的耐腐蚀性,在空气中,即便是在赤热的状态下,氧化也很慢。不溶于水。

Mn

发现人:甘恩

发现年代:1774年

1774年,瑞典的甘恩,用软锰矿和木炭在坩埚中共热,发现一纽扣大的锰粒。

锰是在地壳中广泛分布的元素之一。它的氧化物矿——软锰矿早为古代人们知悉和利用。但是,一直到18世纪的70年代以前,西方化学家们仍认为软锰矿是含锡、锌和钴等的矿物。

18世纪后半叶,瑞典化学家T.O.柏格曼研究了软锰矿,认为它是一种新金属氧化物。他曾试图分离出这个金属,却没有成功。舍勒也同样没有从软锰矿中提取出金属,便求助于他的好友、柏格曼的助手——甘英。在1774年,甘英分离出了金属锰。柏格曼将它命名为managnese(锰)。它的拉丁名称manganum和元素符号Mn由此而来。

元素序号:26

Fe

元素名称:铁

元素原子量:55.85

元素类型:金属

发现人:发现年代:

发现过程:

在古代铁被发现。

元素描述:

是一种光亮的银白色金属。密度7.86克/厘米3。熔点1535℃,沸点2750℃。常见化合价+2和+3,有好的延展性和导热性。也能导电。纯铁既能磁化,又可去磁,且均很迅速。电离能为7.870电子伏特。化学性质比较活泼,是一种良好的还原剂。若有杂质,在潮湿的空气中易锈蚀;在有酸气或卤素蒸气存在的湿空气中生锈更快。易溶于稀酸。在浓硝酸中能被钝化。加热时均能同卤素、硫、硅、碳、磷等化合。除生成+2和+3价氧化物外,还有复合氧化物Fe3O4(是磁性氧化物)生成。铁*业部门不可缺少的一种金属。

元素来源:

铁是地壳中最丰富的元素。磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿是重要的铁矿。单体金属常用焦炭、铁矿石和石炭石为原料炼得。用氢气还原纯氧化铁可得到纯铁。含碳在1.7%以上的铁叫生铁(或铸铁)。含碳量少于0.2%的铁熔合体称为熟铁或锻铁。含碳量介于1.7-0.2之间的铁熔体叫做钢。生铁坚硬,但性脆;钢具有弹性;熟铁易于机械加工,但要比钢柔软。从生铁炼钢,就是减低生铁内的碳量,以及将硅、硫和磷杂质除去。

元素用途:

它的最大用途是用于炼钢;也大量用来制造铸铁和煅铁。铁和其化合物还用作磁铁、染料(墨水、蓝晒图纸、胭脂颜料)和磨料(红铁粉)。还原铁粉大量用于冶金。

元素辅助资料:

地壳主要组成成分之一。铁在自然界中分布极广,但是人类发现和利用铁却比黄金和铜要迟。这首先是由于天然单质状态的铁在地球上是找不到的,而且它容易氧化生锈,再加上它的熔点(1535℃)又比铜(1083℃)高得多,使它比铜难以熔炼。

人类最早发现铁是从天空落下的陨石,陨石含铁的百分比很高(铁陨石中含铁90.85%),是铁和镍、钴的混合物。考古学家曾经在古坟墓中,发现陨铁制成的小斧;在埃及第五王朝至第六王朝的金字塔所藏的**经文中,记述了当时太阳神等重要神像的宝座是用铁制成的。铁在当时被认为是带有神秘性的最珍贵的金属,埃及人干脆把铁叫做“天石”。在古希腊文中,“星”和“铁”是同一个词。

1978年,在北京平谷县刘河村发掘一座商代墓葬,出土许多青铜器,最引人注目的是一件古代铁刃铜钺,经鉴定铁刃是由陨铁锻制的,这不仅表明人类最早发现的铁来自陨石,也说明我国劳动人民早在3300多年前就认识了铁并熟悉了铁的锻造性能,识别了铁和青铜在性质上的差别,并且把铁锻接到铜兵器上,加强铜的坚利性。

由于陨石来源极其稀少,从陨石中得来的铁对生产没有太大作用,随着青铜熔炼技术的成熟,才逐渐为铁的冶炼技术发展创造了条件。我国最早人工冶炼的铁是在春秋战国之交的时期出现的,距今大约2500年。我国炼钢技术发展也很早,1978年,湖南省博物馆长沙铁路车站建设工程文物发掘队从一座古墓出土一口钢剑,从古墓随葬陶器的器型,纹饰以及墓葬的形制断定是春秋晚期的墓葬。这口剑所用的钢经分析是含碳量0.5%左右的中碳钢,金相组织比较均匀,说明可能还进行过热处理。

古代劳动人民的炼铁技术也是杰出的,至今竖立在印度德立附近一座清真寺大门后的铁柱,是用相当钝的铁铸成的,当时如何生产这样的铁,现代人也认为是一个奇迹。由人分析了它的成分,含铁量大于99.72%,其余是碳0.08%,硅0.046%,硫0.006%,磷0.114%。

开创现代炼钢新纪元的是一名叫贝塞麦的浇铸工人,他在1856年8月11日宣布了他的可倾倒式转炉。

随着工业发展,在生产建设和生活中出现大量废钢和废铁,这些废料在转炉中不能使用,于是出现了平炉炼钢,是由德国西门子兄弟以及法国马丁兄弟同时创建的,时间是在19世纪60年代初。

Co

元素符号:Co

中文名称:钴

英文名称:Cobalt

原子序数:27

原子量:58.93

外围电子排布:3d7 4s2

核外电子排布:2,8,15,2

常见化合价:+2,+3

密度:8.9

溶点:1495

沸点:2927

所属周期:4

所属族数:VIII

原子半径:1.67

离子半径:0.65(+2)

共价半径:1.16

同位素及放射性:Co-59

发现人:George Brandt

发现时间:1739

发现地点:瑞典

名称由来:German: kobold (goblin).

元素描述:Hard, ductile, lustrous bluish-gray metal. Exists in the earth's curst in cocentrations of about 25 ppm. It has remarkable magnetic properties.

元素来源:Occurs in compounds with arsenic, oxygen and sulfur as in cobaltine (CoAsS) and linneite (Co3S4). Pure cobalt is obtained as a byproduct of refining nickel, copper and iron.

元素用途:Used in many hard alloys; for magnets, ceramics and special glasses. Remains hard up to 982癈. Radioactive cobalt-60 is used in cancer therapy.

钴的拉丁文原意就是“地下恶魔”。数百年前,德国萨克森州有一个规模很大的银铜多金属矿床开采中心,矿工们发现一种外表似银的矿石,并试验炼出有价金属,结果十分糟糕,不但未能提炼出值钱的金属,而且使工人二氧化硫等毒气中毒。人们把这件事说成是“地下恶魔”作祟。在教堂里诵读祈祷文,为工人解脱“地下恶魔”迫害。这个“地下恶魔”其实是辉钴矿。1753年,瑞典化学家格·波朗特(G.Brandt)从辉钴矿中分离出浅玫色的灰色金属,制出金属钴。1780年瑞典化学家伯格曼(T.Bergman)确定钴为元素。■ 钴的性质钴是具有光泽的钢灰色金属,熔点1493℃、比重8.9,比较硬而脆,钴是铁磁性的,在硬度、抗拉强度、机械加工性能、热力学性质、的电化学行为方面与铁和镍相类似。加热到1150℃时磁性消失。钴的化合价为2价和3价。在常温下不和水作用,在潮湿的空气中也很稳定。在空气中加热至300℃以上时氧化生成CoO,在白热时燃烧成Co3O4。氢还原法制成的细金属钴粉在空气中能自燃生成氧化钴。

钴的资源

钴在地壳中的平均含量为0.001%(质量),海洋中钴总量约23亿吨,自然界已知含钴矿物近百种,但没有单独的钴矿物,大多伴生于镍、铜、铁、铅、锌、银、锰、等硫化物矿床中,且含钴量较低。全世界已探明钴金属储量148万吨,中国已探明钴金属储量仅47万吨。分布于全国24个省(区),其中主要有甘肃、青海、山东、云南、湖北、青海、河北和山西。这七个省的合计储量占全国总保有储量的71%,其中以甘肃储量最多,占全国的28%。此外,安徽、四川、新疆等省(区)也有一定的储量。世界钴产量1986年达到顶峰3万吨,以后不断下降,到1989年只有2.5万吨左右。扎伊尔和赞比亚是最大的钴生产国,其产量约占世界总产量的70%。

Ni

镍的发现

镍在地壳中含量不小,大于常见金属铅、锡等,但明显比铁少得多,而且镍和铁的熔点不相

上下,因此注定它比铁发现得晚。1751年,瑞典的克郎斯塔特,用红砷镍矿表面风化后的晶粒与木炭共热,而制得镍。1952年有报告提出动物体内有镍,后来又有人提出镍是哺乳动物的必需微量元素,1973年有人第一次提出镍是必需微量元素。1975年以后开展了镍的营养与代谢研究。食物来源含镍丰富的食物有:巧克力、果仁、干豆和谷类。代谢吸收膳食中的镍经肠道铁运转系统通过肠黏膜,吸收与运转过程尚不清楚,镍的吸收率约3%~10%,奶、咖啡、茶、橘子汁、维生素C等使吸收率下降。在铁缺乏或怀孕和哺乳时吸收率可增加。吸收人血的镍通过血清中主要配体白蛋白运送到全身。镍也与血清中的L-组氨酸和α-巨球蛋白相结合。吸收入血的镍60%由尿排出,汗液中镍的含量较高,胆汁也可排出不少的镍。在某些环境中存在羰基镍,它是无色透明液体,沸点43℃,可以蒸气形式由呼吸系统迅速吸入,皮肤也可少量吸收,羰基镍进入体内后约1/3在6小时由呼气排出,其余通过肺泡吸收入血,最后由尿排出。羰基镍吸入后24h体内仅留17%,6天内全部排出。

镍的用途

在自然界,最主要的镍矿是红镍矿(砷化镍)与辉砷镍矿(硫砷化镍)。古巴是世界上最著名的蕴藏镍矿的国家,在多米尼加也有大量的镍矿。金属镍主要用于电镀工业,镀镍的物品美观、干净、又不易锈蚀。极细的镍粉,在化学工业上常用作催化剂。document.write("");xno = xno+1; 镍大量用于制造合金。在钢中加入镍,可以提高机械强度。如钢中含镍量从2.94%增加到了7.04%时,抗拉强度便由52.2公斤/毫米2增加到72.8公斤/毫米3。镍钢用来制造机器承受较大压力、承受冲击和往复负荷部分的零件,如涡轮叶片、曲轴、连杆等。含镍36%、含碳0.3-0.5%的镍钢,它的膨胀系数非常小,几乎不热胀冷缩,用来制造多种精密机械,精确量规等。含镍46%、含碳0.15%的高镍钢,叫“类铂”,因为它的膨胀系数与铂、玻璃相似,这种高镍钢可熔焊到玻璃中。在灯泡生产上很重要,可作铂丝的代用品。一些精密的透镜框,也用这种类铂钢做,透镜不会因热胀冷缩而从框中掉下来。由67.5%镍、16%铁、15%铬、1.5%锰组成的合金,具有很大的电阻,用来制造各种变阻器与电热器。钛镍合金具有“记忆”的本领,而且记忆力很强,经过相当长的时间,重复上千万次都准确无误。它的“记忆”本领就是记住它原来的形状,所以人们称它为“形状记忆合金”。原来这种合金有一个特性转变温度,在转变温度之上,它具有一种组织结构,而在转变温度之下,它又有另一种组织结构。结构不同,性能也就不同。例如:一种钛镍记忆合金,当它在转变温度之上时,很坚硬,强度大,而在这个温度以下,它却很软,容易冷加工。这样,当我们需要它记忆什么形状时,就把它做成那种形状,这就是它的“永久记忆“形状,在转变温度以下,由于它很软,我们便可以在相当大的程度内使其任意变形。而当需要它恢复到原来形状时,只要把它加热到转变温度以上就行了。镍具有磁性,能被磁铁吸引。而用铝、钴与镍制成的合金,磁性更强了。这种合金受到电磁铁吸引时,不仅自己会被吸过去,而且在它下面吊了比它重六十倍的东西,也不会掉下来。这样,可以用它来制造电磁起重机。镍的盐类大都是绿色的。氢氧化镍是棕黑色的,氧化镍则是灰黑色的。氧化镍常用来制造铁镍碱性蓄电池。二价镍离子常用丁二酮肟来鉴定,在氨性溶液中,镍离子(Ni2+)与丁二酮肟(Dimethylglyoxime)生成鲜红色沉淀(Ni(dmgH)2)。

基本性质

金属镍镍;近似银白色、硬而有延展性并具有铁磁性的金属元素,它能够高度磨光和抗腐蚀。溶于硝酸后,呈绿色。主要用于合金(如镍钢和镍银)及用作催化剂(如拉内镍,尤指用作氢化的催化剂) [nickel]——元素符号Ni。元素原子量:58.69 元素类型:金属原子体积立方厘米/摩尔) 6.59 元素在太阳中的含量ppm) 80 元素在海水中的含量ppm) 太平洋表面0.0001 地壳中含量:80(ppm)元素中文名称:镍元素英文名称:Nickel 相对原子质量:58.69 核内质子数:28 核外电

子数:28 核电核数:28 质子质量:4.6844E-26 质子相对质量:28.196 所属周期:4 所属族数:VIII 摩尔质量:59 氢化物:NiH3 氧化物:NiO 最高价氧化物化学式:Ni2O3 氧化态:Main Ni+2 Other Ni-1, Ni0, Ni+1, Ni+3, Ni+4, Ni+6 密度:8.902 熔点:1453.0 沸点:2732.0

Cu

元素名称:铜

元素符号:Cu

元素原子量:63.546

元素类型:金属元素

元素在太阳中的含量(ppm) 0.7

晶体结构:晶胞为面心立方晶胞,每个晶胞含有4个金属原子。

原子体积(立方厘米/摩尔) 7.1

元素在海水中的含量(ppm) 太平洋表面0.00008

铜在古代就已经知道的金属之一。一般认为人类知道的第一种金属是金,其次就是铜。铜在自然界储量非常丰富,并且加工方便。铜是人类用于生产的第一种金属,最初人们使用的只是存在于自然界中的天然单质铜,用石斧把它砍下来,便可以锤打成多种器物。随着生产的发展,只是使用天然铜制造的生产工具就不敷应用了,生产的发展促使人们找到了从铜矿中取得铜的方法。含铜的矿物比较多见,大多具有鲜艳而引人注目的颜色,例如:金黄色的黄铜矿CuFeS2,鲜绿色的孔雀石CuCO3Cu(OH)2,深蓝色的石青2CuCO3Cu(OH)2等,把这些矿石在空气中焙烧后形成氧化铜CuO,再用碳还原,就得到金属铜。纯铜制成的器物太软,易弯曲。人们发现把锡掺到铜里去,可以制成铜锡合金──青铜。铜,COPPER,源自Cuprum,是以产铜闻名的塞浦路斯岛的古名,早为人类所熟知。它和金是仅有的两种带有除灰白黑以外颜色的金属。铜与金的合金,可制成各种饰物和器具。加入锌则为黄铜;加进锡即成青铜。

黄铜矿、辉铜矿、赤铜矿和孔雀石是自然界中重要的铜矿。把硫化物矿石煅烧后,再与少量二氧化硅和焦炭共熔得粗炼铜,再还原成泡铜,最后电解精制,即可得到铜。一个新的提取铜的方法正在研究中,就是把地下的低品位矿用原子能爆破粉碎,以稀硫酸原地浸取,再把浸取液抽到地表,在铁屑上将铜沉淀出来。

Zn

元素描述: 锌(Zn)是一种蓝白色金属。有光泽。密度为7.14克/立方厘米,100~150℃时,变软;超过200℃后,又变脆。硬度2.5(莫氏硬度)。具有延展性。。熔点419.58℃,沸点907℃。化合价2。已知锌有十五个同位素。是很好的导热体和导电体。电离能9.394电子伏特。化学性质比较活泼,但在空气中较稳定,与酸和碱作用会放出氢气。在常温下的空气中,表面生成一层薄而致密的碱式碳酸锌膜,可阻止进一步氧化。当温度达到225℃后,锌氧化剧烈。燃烧时,发出蓝绿色火焰。锌易溶于酸,也易从溶液中置换金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)等。

据国外学者们考证,我国古代劳动人民首先生产出锌。我国制取锌的方法讲述最清楚的

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