稀有气体元素的发现素材
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稀有气体稀有气体元素是在1894-1900年间被陆续发现的。
至1900年氡的发现,周期表零族中元素全部被发现。
由于它们的惰性,被命名为“惰性气体元素”。
英国化学家莱姆赛(Ramsay W,1852-1916)Xe[PtF6]的成功制备,证实了惰性不是绝对的。
稀有气体元素在化合状态时可达到+8氧化态,所以有人建议把其列入周期表是的第八族。
稀有气体的发现Ar 稀有气体:He Ne Ar Kr Xe Rn“第三位小数的胜利”空气分馏氮:1.2572 g•L-1化学法制备氮:1.2505g•L-1价层电子构型:n s2n p6 英国化学家拉姆塞英国物理学家瑞利稀有气体的性质和用途1. 稀有气体的物理性质:He Ne Ar Kr Xe RnI1/kJ·mol-1 2372 2087 1527 1357 1176 1043 m.p./℃ -272 -249 -189 -157 -112 -71S/ml/kgH2O 8.6 10.5 33.6 59.4 108 230 临界温度/K 5.25 44.5 150.9 209.4 289.7 378.11962年加拿大化学家N.Bartlett(巴列特) 世界上第一个稀有气体化合物Xe[PtF 6]]Xe[PtF PtF Xe 66−→−+预测:125-134.5[1.20210(1)]kJ mol z zU r r r r +-+-=⨯-⋅++∑210pmXe =+r 201pm 2O =+r -11mol1176.5kJ e Xe Xe ⋅=+−→−-+I -1122mol1171.5kJ e O O ⋅=+−→−-+I (红色晶体)6[PtF ]310pm r -=Θr mΔH 66 Xe(g)PtF (g)Xe[PtF ](s)+−−−→+ Xe (g)6 PtF (g)-I 1 E A-U + Θr m 1A ΔH I +E -U=1170+(-771)-440=-141kJ mol =-⋅2. 稀有气体的通性和用途通性:•均为单原子分子;外电子层相对饱和;电子结构相当稳定;电子亲和能接近于零,具有很高电离能,一般条件下不易形成化学键。
稀有气体的发现史(一)稀有气体是化学元素中最稳定的一族元素,它们在自然界中含量稀少,因此得名。
稀有气体在化学工业、电子工业、特殊用途等领域都有广泛的应用。
下面详细介绍稀有气体的发现史。
稀有气体的发现可以追溯到1894年,当时英国化学家瑞利(Lord Rayleigh)在研究氮气时,发现了一种新的气体,他称之为“氩”(argon)。
氩是一种无色、无味、无臭的气体,它在空气中的含量非常低,只有约1%。
瑞利的发现打开了化学世界的一个新领域,也为我们了解元素周期表奠定了基础。
随着时间的推移,科学家们逐渐发现了更多的稀有气体。
1898年,瑞利的学生拉姆齐(William Ramsay)发现了氦(helium),这是一种存在于地球大气中的气体,但是它的含量非常低,只有约5%。
拉姆齐还发现了氪(krypton)和氖(neon),它们在空气中都含量极低,但都具有重要的应用价值。
在接下来的几十年里,科学家们继续研究稀有气体,并发现了更多的元素。
1932年,加拿大化学家奥斯特瓦尔德(Ernst Ostwald)发现了氡(radon),这是一种具有放射性的稀有气体。
1951年,美国化学家吉姆(Joel Gimbel)发现了砹(astatine),这是一种非常稀有的元素,只有极少量存在于地球上。
稀有气体的发现史中,科学家们采用了不同的方法和技术。
最初,他们通过化学分析的方法发现了氩、氦、氖等元素。
后来,随着科技的发展,科学家们开始使用更高级别的实验技术来探测稀有元素。
例如,他们使用分光光度计来分析不同元素的光谱,使用气球法来测量大气中的稀有气体含量。
这些技术和方法不仅帮助科学家们发现了更多的稀有元素,还为化学科学的发展做出了重要贡献。
稀有气体的发现和应用历史不仅为化学科学的发展做出了重要贡献,也为我们了解自然界的奥秘提供了重要的线索。
从氩的发现到今天,稀有气体已经成为许多领域中不可或缺的材料,包括电灯泡、半导体工业、激光技术等。
稀有气体摘要:本文简要介绍了稀有气体氦、氖、氩、氪、氙、氡的发现过程,并简单概括了稀有气体化学的建立过程,最后,简单介绍了稀有气体在工业、医学、尖端科学技术以至日常生活中的应用。
关键词:稀有气体应用Abstract:This paper describes the discovery process of rare gases helium、neon、argon、krypton、xenon、radon , and give a brief overview of rare gas chemistry of the building process , at last ,this paper describes the applications of rare gases in industrial、medical、cutting-edge science、technology as well as in everyday life. Key words:Rare gases Applications稀有气体元素是指氦、氖、氩、氪、氙、氡,由于它们在元素周期表上位于最右侧的零族,因此也称零族元素。
一、稀有气体的发现过程(1)氩的发现最早发现的稀有气体是氩,早在1785年之前英国化学家卡文迪许就在他的实验数据中发现了空气中除去二氧化碳、氮气和氧气后还残余一种气体,不过他本人没有再进一步研究,其实这种气体就是氩。
大约一个世纪后,英国物理学家瑞礼在研究大气中各种气体的密度时,发现出去氧后的的“氮气”密度是1.2572克/公升,而从氮化物中制得的氮的密度是1.2507,他无法对此实验现象给出合理解释。
后来,经过瑞礼和英国化学家瑞姆赛反复精确地实验,最后都得到一种空气的残余气体,经过光谱分析后才断定这种气体是一种新元素。
1894年,瑞礼和瑞姆赛宣布了这一元素的发现,并且把它定名argon,中文的译名是氩。
这就是传说中在科学界的“第三位小数的胜利”。
稀有气体的发现史1868年,天文学家在太阳的光谱中发现一条特殊的黄色谱线D3,这和早已知道的钠元素的D1和D2两条黄色谱线不同,由此预言在太阳中可能有一种未知元素存在。
后来将这种元素命名为“氦”,意为“太阳元素”。
20多年后,拉姆赛证实了地球上也存在氦元素。
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。
拉姆赛知道这一实验后,用钇铀矿重复了这一实验,得到少量气体。
在用光谱分析法检验该气体时,原以为能看到氩的谱线,却意外地发现一条黄线和几条微弱的其他颜色的亮线。
拉姆赛把它与已知的谱线对照,没有一种同它相似。
经过苦苦思索,终于想起27年前发现的太阳上的氦。
氦的光谱正是黄线,如果这两条黄线能够重合,那么钇铀矿中放出的气体应是太阳元素氦了。
拉姆赛十分谨慎,请当时英国最著名的光谱专家克鲁克斯帮助检验,证实拉姆赛所得的未知气体即为“太阳元素”气体。
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。
后来,人们在大气中、水中、天然气中、石油气中以及铀和外的矿石中,甚至在陨石中也发现了氦。
1902年,德米特里·门捷列夫接受了氦和氩元素的发现,并这些稀有气体纳入他的元素排列之内,分类为第0族,而元素周期表即从该排列演变而来。
拉姆赛继续使用分馏法把液态空气分离成不同的成分以寻找其他的稀有气体。
他于1898年发现了三种新元素:氪、氖和氙。
氡气于1898年由弗里德里希·厄恩斯特·当发现,最初取名为镭放射物,但当时并未列为稀有气体。
直到1904年才发现它的特性与其他稀有气体相似。
1904年,瑞利和拉姆赛分别获得诺贝尔物理学奖和化学奖,以表彰他们在稀有气体领域的发现。
瑞典皇家科学院主席西德布洛姆致词说:“即使前人未能确认该族中任何一个元素,却依然能发现一个新的元素族,这是在化学历史上独一无二的,对科学发展有本质上的特殊意义。
【教学素材】氦元素的发现、存在形式与用途氦(He)是最不活泼的稀有气体元素,在通常情况下为无色、无味的气体,是唯一不能在标准大气压下固化的物质。
氦的应用主要是作为保护气、气冷式核反应堆的工作流体和超低温冷冻剂。
此外,由于密度比空气小,且化学性质稳定,氦气还可以作为浮升气体。
1868年法国的杨森利用分光镜观察太阳表面,发现一条新的黄色谱线,并认为是属于太阳上的某个未知元素,故名氦。
1895年,英国化学教授拉姆塞和助手特拉弗斯又在地球上的钇铀矿里发现了氦。
这是人类发现的第64种元素,氦的元素名来源于希腊文,原意是“太阳”,并用拉丁名称第一个字母的大写与第二个字母的小写组成它的元素符号He。
2017年2月6日,中国南开大学科研团队发表了有关在高压条件下合成了氦钠化合物Na₂He的论文,结束了氦元素无化合物的历史,这标志着中国在稀有气体化学领域走向了最前端。
令人担忧的是,作为世界上用途最广泛的惰性气体,氦气正以十分惊人的速度被大量消耗。
很多情况下氦气难以被其他气体替代,缺乏氦气将会带来严重后果。
氦元素在自然界中全以单原子分子形式存在,在接近地面的大气中,每1000L 空气中约含氦5mL;而氦在整个大气层中的丰度,按体积分数算仅占百万分之5.2。
氦元素有两种稳定的同位素,都是宝贵的资源。
月球上有大量He﹣3,据说上百万吨储量。
地球上以He﹣4为主,因为地球没有足够的“魅力”留住氦,大气中的氦体积占比只有5.2ppm,少的可怜,每一个氦原子都是轻飘飘的独立存在。
目前世界上产氦气最多的是美国,其次是卡塔尔。
氦的主要用处是超低温制冷。
1.聚变发电:He﹣3的优势是一种稳定的资源,在月球上的储量估计有100万吨。
He ﹣3聚变不产生中子,产生的质子发生核反应的概率低,副作用相应的也小。
2.潜水配气:人们常以适当比例的氦/氧混合气代替空气,供潜水员用。
氦气在人体的扩散系数是氮气的3.34倍,溶解度约为氮气的40%,且随压力改变变化小。
稀有气体的发现周期表中零族元素有氦、氖、氩、氪、氙和氡一共六种,它们都是气体。
六种稀有气体元素是在1894-1900年间陆续被发现的。
发现稀有气体的主要功绩应归于英国化学家莱姆赛(RamsayW,1852-1916)。
下面我们按元素发现的先后顺序,分别简介这六种元素的发现经过。
氩Ar早在1785年,英国著名科学家卡文迪什(CavendishH,1731-1810)在研究空气组成时,发现一个奇怪的现象。
当时人们已经知道空气中含有氮、氧、二氧化碳等,卡文迪什把空气中的这些成分除尽后,发现还残留少量气体,这个现象当时并没有引起化学家们应有的重视。
谁也没有想到,就在这少量气体里竟藏着一个化学元素家族。
100多年后,英国物理学家瑞利(RayleighJWS,1842-1919)在研究氮气时发现从氮的化合物中分离出来的氮气每升重 1.2508g,而从空气中分离出来的氮气在相同情况下每升重1.2572g,这0.0064g的微小差别引起了瑞利的注意。
他与化学家莱姆赛合作,把空气中的氮气和氧气除去,用光谱分析鉴定剩余气体,终于在1894年发现了氩。
由于氩和许多试剂都不发生反应,极不活泼,故被命名为Argon,即“不活泼”之意。
中译名为氩,化学符号为Ar。
氦He早在1868年,法国天文学家简森(JanssenPJC,1824-1907)在观察日全蚀时,就曾在太阳光谱上观察到一条黄线D,这和早已知道的钠光谱的D1和D2两条线不相同。
同时,英国天文学家洛克耶尔(LockyerJN,1836-1920)也观测到这条黄线D。
当时天文学家认为这条线只有太阳才有,并且还认为是一种金属元素。
所以洛克耶尔把这个元素取名为Helium,这是由两个字拼起来的,helio是希腊文太阳神的意思,后缀-ium是指金属元素而言。
中译名为氦。
1895年,莱姆赛和另一位英国化学家特拉弗斯(TraversMW,1872-1961)合作,在用硫酸处理沥青铀矿时,产生一种不活泼的气体,用光谱鉴定为氦,证实了氦元素也是一种稀有气体,这种元素地球上也有,并且是非金属元素。
稀有气体元素的发现门捷列夫所预言的尚未发现的元素(锗、镓、钪)性质得到了证实。
使化学家对寻找新元素发生了广泛的兴趣,这些新元素应该填满周期表上的空位。
但是稀有气体一族元素的发现是完全出人意料的。
门捷列夫预见到氢与锂之间有一个元素存在,但他没有能够预见到一族元素。
稀有气体中最先被发现的是氩。
1882年J•瑞利想要证实谱劳特的假说,着手测定氢气和氧气的密度以便证实或否定它们的相对原子质量(1∶16)。
经过十年后他宣布,氢和氧的相对原子质量比实际上是1∶15.882。
瑞利还测定了氮的密度,结果发现从大气中所分的氮的密度为1.252g/cm3,而从化学法中所得到的氮的密度为1.2505g/cm3,两者数值在小数点后第三位不相同。
他提出了好几种假说来解释造成这种不一致的原因。
他假定在大气氮中含有与臭氧相似的成分N3,但他在《自然》杂志上发表这一意见后没有引起广泛的注意。
只有W•拉姆塞注意到了瑞利的实验,要求共同研究这一问题。
拉姆塞检验了已测定的氮密度值,获得了同样的结果,他宣布这是因为大气氮中含有N3成分。
但是当拉姆塞着手对大气进行光谱分析时,他发现,在光谱中除了已知的氮谱线外还清楚地观察到了不属于任何一种已知元素的一组红色与绿色光谱线。
毫无疑问,在大气氮中含有某种未知元素。
这时他想起了卡文迪许过去做过的一种实验。
卡文迪许让含有充足氧气的空气通过放电,以便固定(氧化)全部氮气。
但是结果剩下约1/120的氮气不能被氧化。
拉姆塞和瑞利重做了卡文迪许的实验,结果发现确实有体积约占1/80的氮不能被氧化。
两位科学家在研究这种剩余气体时发现,它的密度比氮气的密度要大得多。
新的气体被命名为氩(英文为argon),其希腊文原意是“不活泼的、惰性的”。
原来大气中含有0.93%的氩。
在卡文迪许以后经过了一百多年,人们对空气进行了无数次的分析,但是都没有能够确定其中存在有1%左右的氩。
氩是一种单原子的气体。
氩的发现在科学界引起了极大的反响。
它的性质是出乎意料的。
它的化学性质不活泼特别令人难以理解。
人们也不知道氩在周期表中应该放在什么位置上。
在氩于1894年被发现以后不久,又发现了一个稀有气体元素——氦。
它的发现过程是这样的:1868年法国天文学家P•让森在印度观察日食,摄下了太阳色球层的光谱,在研究明片时发现在光谱中存在着明亮的谱线,与钠的黄色谱线不相吻合。
两个月以后英国天文学家N•洛克耶(和E•弗兰克兰一起)研究日珥的光谱时又重新发现了不属于任何已知元素的黄色谱线。
新元素被命名为氦(英文为Helium)。
希腊文原意是太阳。
两位天文学家的报告于1868年9月23日同时送到了巴黎科学院。
二十五年以后在太阳大气中发现氦这一事实仍然只是一件趣闻,虽然早有迹象表明地球上也存在这一元素。
例如1881年意大利人L•帕尔米里报导,他自维苏威火山岩放出的气体中发现了氦气,但是人们完全不相信他的报导。
1895年初瑞利和拉姆塞得悉美国人W•希尔布兰德在研究含铀的矿石钇铀矿时发现,将这种矿物加硫酸煮沸,放出了某种气体,他猜想这是氮气。
1895年3月,拉姆塞重做了希尔布兰德的实验,获得了约20立方厘米的气体。
在研究它的光谱时看到了明亮的黄色谱能,差不多与钠的黄色谱线相吻合。
他猜想其中含有未知元素,暂定名为氪(意思是隐藏着的)。
他把气体样品送去请著名光谱学家w•克鲁克斯进行分析,第二天就收到回电:《氪就是氦,请来看吧!》这样,第二个稀有气体就被发现了。
不久人们又发现氦不仅存在于铀矿中,而且也存在于其他天然物中,特别是大气中。
这就向拉姆塞重新提出了在周期表中如何安排氦和氩的位置的问题。
他并没有马上想到在周期表中有特别的零族元素存在。
但是布瓦博德朗采用了门捷列夫的方法,产生了上面的想法,并且预言还存在有三个未发现的稀有气体。
他并且计算了它们的相对原子质量。
精确到第三位、第四位数字。
他所计算出相对原子质量分别为20.0945、84.01、137.71。
这时拉姆塞也同样采用了门捷列夫的方法。
得出结论认为还存在有另一个稀有气体,其相对原子质量为20。
1897年8月他做了题为《尚未发现的一种气体》的报告。
报告中指出:“采用门捷列夫先生的方法可以完全有把握地预言存在有另一种稀有气体,其相对原子质量约为20”。
拉姆塞开始寻找这种气体,研究了它的各种可能存在的场所,于是又回到研究大气层的空气上面来。
这时已经发明了液化空气及其他气体的技术(w•特拉弗斯已经安装了这种设备)。
1898年5月拉姆塞得到了少量的液态空气,研究了其中较重的组份(这是把大部分空气蒸发后剩下的残留气体)。
5月31日他用光谱法发现了一种新气体——氪。
这时人们对存在有一族稀有气体元素已毫不怀疑了。
年6月7日拉姆塞用光谱法研究液态空气中较轻的组份,发现在光谱的紫色、红色、绿色部分中存在有一系列谱线,他把这种新发现的气体命名为氖(英文为neon),希腊文原意是“新的”。
同年又发现了另一稀有气体氙(英文为xenon),希腊文原意是“陌生的”。
这样,瑞利和拉姆塞完成了极其困难的研究工作,连同氡(1900年卢塞福和索迪发现自Ra生出的气体Rn也是一种稀有气体)发现了一整旗的稀有气体元素。
两位科学家对微量气体所采用的操作方法可以说明这一工作确实困难。
稀有气体的发现名副其实地是“第三位数字”的胜利,也就是分析的高度准确性的胜利。
我国已故化学家傅鹰说:“自这一段历史我们可以吸收几种教训。
(1)有时大家认为已经完全解决了的问题实际并未完全解决,在1895年科学家认为空气的组成已经彻底明白了,谁知其中还藏有整族的元素!倘若瑞利是人云亦云地接受了当时的结论,钝气之发现至少要推迟若干年;(2)有时一种实验似乎没有多大的前途,但是却可以产生惊人的后果。
精确测定气体的密度不能算是什么了不起的研究,然而要达到目的却并不容易。
瑞利若是当时看不起这个比较平凡的工作(那时他已经是世界知名之士),或是不屑于亲自动手,就不会有这个大发现;(3)更重要的是他和拉姆塞不惜付出巨大的劳动。
拉姆塞发现其他钝气时曾将百余吨的液体空气慢慢蒸发,逐步检查。
这个工作不是懒汉所欢迎的”。
中国书法艺术说课教案今天我要说课的题目是中国书法艺术,下面我将从教材分析、教学方法、教学过程、课堂评价四个方面对这堂课进行设计。
一、教材分析:本节课讲的是中国书法艺术主要是为了提高学生对书法基础知识的掌握,让学生开始对书法的入门学习有一定了解。
书法作为中国特有的一门线条艺术,在书写中与笔、墨、纸、砚相得益彰,是中国人民勤劳智慧的结晶,是举世公认的艺术奇葩。
早在5000年以前的甲骨文就初露端倪,书法从文字产生到形成文字的书写体系,几经变革创造了多种体式的书写艺术。
1、教学目标:使学生了解书法的发展史概况和特点及书法的总体情况,通过分析代表作品,获得如何欣赏书法作品的知识,并能作简单的书法练习。
2、教学重点与难点:(一)教学重点了解中国书法的基础知识,掌握其基本特点,进行大量的书法练习。
(二)教学难点:如何感受、认识书法作品中的线条美、结构美、气韵美。
3、教具准备:粉笔,钢笔,书写纸等。
4、课时:一课时二、教学方法:要让学生在教学过程中有所收获,并达到一定的教学目标,在本节课的教学中,我将采用欣赏法、讲授法、练习法来设计本节课。
(1)欣赏法:通过幻灯片让学生欣赏大量优秀的书法作品,使学生对书法产生浓厚的兴趣。
(2)讲授法:讲解书法文字的发展简史,和形式特征,让学生对书法作进一步的了解和认识,通过对书法理论的了解,更深刻的认识书法,从而为以后的书法练习作重要铺垫!(3)练习法:为了使学生充分了解、认识书法名家名作的书法功底和技巧,请学生进行局部临摹练习。
三、教学过程:(一)组织教学让学生准备好上课用的工具,如钢笔,书与纸等;做好上课准备,以便在以下的教学过程中有一个良好的学习气氛。
(二)引入新课,通过对上节课所学知识的总结,让学生认识到学习书法的意义和重要性!(三)讲授新课1、在讲授新课之前,通过大量幻灯片让学生欣赏一些优秀的书法作品,使学生对书法产生浓厚的兴趣。
2、讲解书法文字的发展简史和形式特征,让学生对书法作品进一步的了解和认识通过对书法理论的了解,更深刻的认识书法,从而为以后的书法练习作重要铺垫!A书法文字发展简史:①古文字系统甲古文——钟鼎文——篆书早在5000年以前我们中华民族的祖先就在龟甲、兽骨上刻出了许多用于记载占卜、天文历法、医术的原始文字“甲骨文”;到了夏商周时期,由于生产力的发展,人们掌握了金属的治炼技术,便在金属器皿上铸上当时的一些天文,历法等情况,这就是“钟鼎文”(又名金文);秦统一全国以后为了方便政治、经济、文化的交流,便将各国纷杂的文字统一为“秦篆”,为了有别于以前的大篆又称小篆。
(请学生讨论这几种字体的特点?)古文字是一种以象形为主的字体。
②今文字系统隶书——草书——行书——楷书到了秦末、汉初这一时期,各地交流日见繁多而小篆书写较慢,不能满足需要,隶书便在这种情况下产生了,隶书另一层意思是平民使用,同时还出现了一种草写的章草(独草),这时笔墨纸都已出现,对书法的独立创作起到了积极的推动作用。
狂草在魏晋出现,唐朝的张旭、怀素将它推向顶峰;行书出现于晋,是一种介于楷、行之间的字体;楷书也是魏晋出现,唐朝达到顶峰,著名的书法家有欧阳询、颜真卿、柳公权。
(请学生谈一下对今文字是怎样理解的?),教师进行归纳:它们的共同特点是已经摆脱了象形走向抽象化。
B主要书体的形式特征①古文字:甲骨文,由于它处于文明的萌芽时期,故字形错落有致辞,纯古可爱,目前发现的总共有3000多字,可认识的约1800字。
金文,处在文明的发展初期,线条朴实质感饱满而丰腴,因它多附在金属器皿上,所以保存完整。
石鼓文是战国时期秦的文字,记载的是君王外出狩猎和祈祷丰年,秦篆是一种严谨刻板的纯实用性的字体,艺术价值很小。
②今文字:隶书是在秦篆严谨的压抑下出现的一种潇洒开放型的新字体,课本图例《张迁碑》结构方正,四周平稳,刚劲沉着,是汉碑方笔的典范,章草是在隶书基础上更艺术化,实用化的字体,索靖《急就章》便是这种字体的代表作,字字独立,高古凝重,楷书有两大部分构成:魏碑、唐楷魏碑是北魏时期优秀书法作品的统称。
《郑文公碑》和《始平公造像》是这一时期的代表,前者气势纵横,雄浑深厚,劲健绝逸是圆笔的典型;唐楷中的《醴泉铭》法度森严、遒劲雄强,浑穆古拙、浑厚刚健,《神策军碑》精练苍劲、风神整峻、法度谨严,以上三种书体分别代表了唐楷三个时期的不同特点。
《兰亭序》和《洛神赋》作者分别是晋代王羲之、王献之父子是中国书法史上的两座高峰,前者气骨雄骏、风神跌宕、秀逸萧散的境界,后者在技法上达到了由拙到巧、笔墨洗练、丝丝入扣的微妙的境界。
他们都是不拘泥于传统的章法和技能,对后世学书者产生了深远的影响;明代文征明的书法文雅自如,现代书家沈尹默在继承传统书法方面起到了不可魔灭的作用。