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钠(Na),钾(K)
在19世纪初,伏特(VoltaA.G.,1745~1827)发明了电池后,各国化学家纷纷利用电池分解水并获得了成功。
英国化学家戴维(DavyH,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。
他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,电解熔融的苛性钾时发现在阴极上出现了具有金属光泽的、类似水银的小球,其中一些小珠立即燃烧并发生爆炸,形成光亮的火焰,而另一些小珠不燃烧,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,并发出响声。
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。
钾和钠的元素符号为K,Na,分别来自它们的拉丁文名称Kalium和Natrium。
铷(Rb),铯(Cs)
19世纪中叶,德国化学家本生(BunsenR.W.,1811~1899)制造了一种煤气灯,后称之为本生灯,一直沿用在今天的化学实验室里。
本生利用这种灯观察了各种金属盐在火焰中呈现不同颜色的现象,但是锂盐的深红色和锶盐的深红色却不能区别开来。
本生的朋友、德国物理学家基尔霍夫(KirchhoffG.R.,1824~1887)设计了一种仪器,帮助本生解决了这个问题。
基尔霍夫知道,当白色的目光通过三棱镜后能够分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种色,形成一个光谱,那么把有色火焰的光分解开来,就能区别它们。
光谱分析比化学分析灵敏度高得多。
1860年5月10日,本生和基尔霍夫用分光镜从浓缩过的丢克海姆(Drkheim)矿泉水中发现了铯。
因为在铯的光谱中有两条特征的蓝色谱线,他们把它命名为Caesium(这一词来自“caesius”,古人用它代表天蓝色)。
铯的元素符号为Cs。
1861年初,本生和基尔霍夫从锂云母矿中发现了铷。
因为在铷光谱中有两条深红色特征谱线,他们把它命名为Rubidium(这一词来自“rubidus”,古人用它表示最深的红色)。
铷的元素符号为Rb。
铯和铷的发现是光谱分析创建的成果。
光谱分析的创建和电池的发明一样,开辟了化学研究的新领域,也开辟了发现新元素的新道路。
钫(Fr)
钫是门捷列夫曾预言的“类铯”元素,它的发现经历了曲折的道路。
人们用化学分析和光谱分析的方法从各种矿物里去寻找它,都没有成功。
19世纪末,由于放射性现象的发现,使人们对原子有了新的认识。
人们发现,放射性元素的原子核能自发分解,放射出三种射线,即α、β和γ射线,由于α和β粒子都是带一定电荷和一定质量的粒子,放射性元素的原子核放射了α或β粒子后,必然要发生核电荷数和质量的变化,由一种放射性元素的原子衰变成另一种元素的原子。
1939年,法国女物理学家彼丽(PereyM.M.,1900~)在分离铀的衰变产物时,发现227Ac不但放射β粒子而转变为227Th,同时还有1.2%的衰变部分放射α粒子并蜕变为质量数为223、原子序数为87的新元素。
她成功地分离出它,并对它进行了研究。
她将这一新元素命名为Francium,元素符号为Fr,以纪念她的祖国法兰西(France)。
我国将Fr音译为钫。
化学干货--------元素发现史
(2)
第IIA族
铍(Be)
绿宝石亦称祖母绿,它翠绿晶莹,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(3BeO·
Al2O3·
6SiO2)的变种。
1798年,法国化学家沃克兰(VauquelinN.L.,1763~1829)对绿柱石和祖母绿进行化学分析时发现了铍。
但是,单质铍是在30年后的1828年由德国化学家维勒(WohlerFriedrich,1800~1882)用金属钾还原熔融的氯化铍而得到的。
铍最早被称为Glucinium,这一词来自希腊文glykys,是“甜”的意思,因为铍的盐类有甜味。
由于钇的盐类也有甜味,因此后来维勒把被命名为Beryllium。
它来源于铍的主要矿石绿柱石的英文名称beryl。
元素符号为Be,中文译名为铍。
镁(Mg)
镁和钙同钾和钠一样,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,因此长期以来化学家们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后,它们才作为元素被确定下来。
1808年5月,英国化学家戴维(DavyH.,1778~1829)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(magnesiaalba)”,“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。
钙(Ca)
钙和镁与钾和钠一样,是地壳中分布最广的一些元素。
它和镁一样,也是在电池发明以后,才被作为元素确定下来的。
1808年5月,英国化学家戴维电解石灰与氧化汞的混合物,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钙。
钙的英文名称为Calcium,它源于拉丁文中表示生石灰的一词“Calx”。
因为戴维首次从石灰中取得钙,他为它命名时,在“Calx”词后面加上通常用于金属的后缀“-ium”,将新元素命名为“Calcium”,意思是“从石灰中得到的金属”。
我国则根据这个词的第一音节音译成“钙”。
钙的元素符号为Ca。
锶(Sr)
锶的发现是从一种矿石开始的。
大约在1787年间,在苏格兰的斯特郎廷(Strontian)地方的铅矿里采得一种矿石,多数化学家认为它是毒重石—碳酸钡。
1790年,英国医生克劳福德(CrawfordA.,1748~1795)研究了这一矿石,确定是一种新的“土”。
新“土”的氯化物不同于氯化钡。
克劳福德第一个区别出自然界中存在的碳酸锶与碳酸钡不同。
他把这种新土定名为锶土(氧化锶)Strontia。
1792年英国化学家霍普(HopeT.C.,1766~1844)则进一步指出重土(氧化钡)在火焰中产生绿色,而锶土在火焰中产生鲜艳的红色。
他用焰色反应鉴别出锶。
直到1808年,英国化学家戴维用电解的方法首先电解氧化锶和氧化汞的混合物,然后从制得的锶汞齐中蒸去汞,最后得到了银球状的纯金属锶。
锶的英文名称为Strontium,是为了纪念它的初始发现地“斯特郎廷(Strontian)”。
它的元素符号为Sr。
中译名则根据其第一个音节音译成锶。
钡(Ba)
碱土金属的硫化物具有磷光现象,即它们在受到光的照射后,在黑暗中会继续发光一段时间。
钡正是因这一特性而开始被人们发现的。
17世纪,在意大利的波伦亚城(Bologna)有一个名叫卡仙罗拉(Casciarola)的鞋匠发现了当地出产的重晶石(硫酸钡)的磷光现象。
这一发现引起了当时学者们的研究,于是重晶石就被称为“波伦亚石(Barium)”。
1779年,瑞典化学家舍勒(ScheeleK.W.,1742~1786)首次证明了重晶石不是石膏(硫酸钙),也不是方解石(碳酸钙)。
他从重晶石中制备出一种新的土,称为Baryta重土(氧化钡).明确指出重土和石灰(氧化钙)是不同的物质。
一些化学家曾想把它分解,但都没有成功。
直到1800年意大利物理学家伏打(VoltaA.,1745~1827)发明电池后,重土才被分解。
1808年,英国化学家戴维(DavyH.,1778~1829)电解氧化钡和氧化汞的混合物,首次获得了金属钡。
钡被称为Barium,该词源于重晶石的名称。
元素符号为Ba,中译名为钡。
镭(Ra)
1898年居里夫妇从沥青铀矿中发现钍也有放射性以后,用分光镜检查放射性氯化钡时,在光谱紫外区域发现一条新线,最后获得白色的镭。
经过几年努力,他们于1902年从2000kg铀的废矿渣中分离出100mg纯的氯化镭。
该元素的名称Radium是从拉丁文Radius(射线)一词衍生而来。
Radium的中文译名为镭,元素符号为Ra。
化学干货--------元素发现史(3)
硼(B)
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直到19世纪初仍是个谜。
1808年,英国化学家戴维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(Gray-Lussac,1778~1850)和泰纳尔(ThenardL.J.,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“焊接”。
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,在焊接中用作助熔剂。
Boron的元素符号为B,中译名为硼。
铝(Al)
铝是我们非常熟悉的金属,早在公元前5世纪就有了应用明矾作收敛剂、媒染剂的记载。
1825年,丹麦化学家和矿物学家厄斯泰德(OerstedH.C.,1777~1851)用钾汞齐还原无水卤化铝,第一个制备出不纯的金属铝。
1827年,德国化学家维勒(WohlerF.,1800~1882)用金属钾还原无水氯化铝,制备出较纯的铝,并描述了它的许多性质。
由于维勒制取铝的方法不可能应用于大量生产,因此在这以后的很长一段时间里,铝只是珠宝店里的商品,帝王贵族的珍宝。
直到1886年两位青年化学家分别独立地用电解法制铝获得成功,才使铝成为普通商品。
这一过程竟然经历了60多年的时间。
这两位年轻的化学家一位是21岁的美国大学生豪尔,另一位是大洋彼岸的21岁法国大学生埃罗。
他们的工作奠定了今天电解铝的方法。
铝的命名源自拉丁文Alumen,在欧洲这是对具有收敛性矾的总称。
它的英文名称是Aluminium,元素符号为Al,我国从它的第二音节译为铝。
镓(Ga)
1871年,元素周期系的发现者门捷列夫曾预言“类铝”(镓)元素的存在。
1875年,法国化学家布瓦博德朗(BoisbaudranL.,1839~1912)在用光谱法分析从比利牛斯山的闪锌矿得到的提取物时,发现两条从未见过的新谱线,其波长在417nm处。
进一步研究后确定为一新元素。
他用电解的方法得到了金属镓。
布瓦博德朗的发现证实了门捷列夫的预言.
布瓦博得朗为了纪念自己的祖国法兰西,把新发现的元素命名为“Gallium”,就是法国的古名“家里亚”,它源自法国的拉丁名称Gallia。
中文音译为“镓”,元素符号为Ga。
铟(In)
1859年本生和物理学家G·
R·
基尔霍夫共同发明了分光镜和光谱分析方法并发现了铷和铯以后,光谱分析迅速在欧洲传播。
分光镜正如电池一样,为科学家们提供了研究物质和认识物质的有力武器。
1863年,德国化学家赖希(ReichF,1799~1882)在研究闪锌矿时,将矿石燃烧后,除去了S,As,再用盐酸溶液溶解时得到一种草黄色沉淀,他断定是一种新元素的硫化物。
因为他有色盲,就请了另一位德国化学家里希特(RicherH.T.,1824~1898)帮助他作光谱分析,结果发现一条靛青色的新谱线,于是他们肯定新元素的存在,并把它取名为“Indium”(铟),该词源自“靛青”(indrgo),即一种天然燃料的颜色。
中文音译为铟,元素符号为In。
铊(Tl)
1861年英国化学家和物理学家克鲁克斯(CrooksW.,1832~1919)在用光谱分析鉴定硫酸厂的残渣时,发现两条从来没有见过的、带有新绿色的谱线,他断定残渣中必定含有一种新元素,并把它命名为“Thallium”(铊)。
该词源自拉丁文“Thallos”,意思是“刚发芽的嫩枝”即绿色。
中文音译为铊,元素符号为Tl。
次年,克鲁克斯用电解法制备出单质铊。
化学干货--------元素发现史(4)
第IVA族
碳(C)
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,所以碳是古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(LavoisierA.L.,1743~1794)1789年编制的《元素表》中可以看出,碳是作为元素出现的。
碳在古代的燃素理论的发展过程中起了重要的作用。
根据这种理论,碳不是一种元素,而是一种纯粹的燃素。
由于研究煤和其他化学物质的燃烧,拉瓦锡首先指出碳是一种元素。
碳在自然界中存在有三种同素异形体—金刚石、石墨、C60。
金刚石和石墨早已被人们所知,拉瓦锡做了燃烧金刚石和石墨的实验后,确定这两种物质燃烧都产生了CO2,因而得出结论,即金刚石和石墨中含有相同的“基础”,称为碳。
正是拉瓦锡首先把碳列人元素周期表中。
C60是1985年由美国休斯顿赖斯大学的化学家克劳特(KrotoH.W.)等人发现的。
它是由60个碳原子组成的一种球状的稳定的碳分子,是继金刚石和石墨之后的碳的第三种同素异形体。
碳元素的拉丁文名称Carbonium来自Carbon一词,就是“煤”的意思,它首次出现在1787年由拉瓦锡等人编著的《化学命名法》一书中。
碳的英文名称是Carbon,元素符号为C。
硅(Si)
硅石(硅的氧化物)、水晶早为古代人所认识,古埃及就已经用石英砂为原料制造玻璃。
由于硅石化学性质稳定,除了氢氟酸外,什么酸也不能侵蚀它、溶解它,因此长期以来人们把它看成是不能再分的简单物质。
大约在18世纪70年代,化学家们用萤石与硫酸作用发现氢氟酸以后,便打开了人们认识硅石复杂组成的大门。
尤其在电池发明以后,化学家们利用电池获得了活泼的金属钾、钠,初步找到了把硅从它的化合物中分离出来的途径。
1823年,瑞典化学家贝采里乌斯(BerzeliusJ.J.,1779~1848)用金属钾还原四氟化硅或用金属钾与氟硅酸钾共热,首次制得较纯的粉状单质硅。
硅的拉丁名称Silex(所有格为Silics)即“石头”的意思。
早期化学家把燧石及类似的岩石(如硅石)称为“Silica”,贝采里乌斯在硅石中发现新元素硅时,简单地在该词后加上一个供非金属用的后缀“on”,结果就是Silicon,汉语曾音译为“矽”,因与锡同音,后改成“硅”,元素符号为“Si”。
锗(Ge)
1871年,元素周期律的发现者门捷列夫曾预言“类硅”(锗)元素的存在。
1886年,德国化学家文克勒(WinklerC.A.,1838~1904)用光谱的方法分析硫银锗矿时,8个全分析结果均差7%左右,因此他断定矿石中一定含有一种未知的新元素。
他用氧气还原硫化锗制得金属锗。
文克勒为了纪念他的祖国,把新元素命名为Germanium(德国的拉丁名称即Germania),中文音译为锗,元素符号为Ge。
锡(Sn)
锡是古人就已经发现和使用的金属元素之一。
人类最早发现和使用锡的历史,可以追溯到4000多年以前。
古人不仅使用锡制作一些锡器,而且还发现锡有许多独特的性质。
例如铜和锡形成合金—青铜,其硬度高、铸造性好。
据考证,我国商代就已能冶炼锡,并能将锡和铅分辨开。
锡的元素符号Sn源自拉丁文Stannum,系“坚硬”的意思,因添加到铜中形成坚硬的青铜而得名。
锡的英文名为Tin。
铅(Pb)
铅是一种古老的金属,它是人类最早认识的几种金属元素之一。
早在公元前3000年左右,人类就发现了铅。
在古埃及,它被用来给陶瓷上釉和制作饰品;
古罗马人用铅作水管和储酒容器;
在我国,商代就已经使用铅的化合物。
铅的名称沿用古英文字“Lead”,其元素符号Pb来源于拉丁语“Plumbum”。
化学干货--------元素发现史(5)
第VA族
氮(N)
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年~1772年间,瑞典化学家合勒(ScheeleK.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(CavendishH.,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(PriestleyJ.,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(RutherfordD.,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-《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。
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。
他们提出了新的化学命名原则,他们从希腊文的否定字头“a-”(没有)和“zoe-”(生命)衍生出azoe,即“不能维持生命”的意思。
azoe就是今天我们所说的“氮”,这一词至今保留在法文中。
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。
元素符号为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。
磷(P)
关于磷元素的发现,还得从欧洲中世纪的炼金术说起。
那时候,盛行着炼金术,据说只要找到一种聪明人的石头-哲人石,便可以点石成金,让普通的铅、铁变成贵重的黄金。
炼金术家仿佛疯子一般,采用稀奇古怪的器皿和物质,在幽暗的小屋里,口中念着咒语,在炉火里炼,在大缸中搅,朝思暮想寻觅点石成金的哲人石。
1669年,德国汉堡一位叫布朗特(BrandH.)的商人在强热蒸发人尿的过程中,虽没有制得黄金,却意外地得到一种像白蜡一样的物质,这种物质在黑暗的小屋里闪闪发光。
这从未见过的白蜡模样的东西,虽不是布朗特梦寐以求的黄金,可那神奇的蓝绿色的火光却令他兴奋得手舞足蹈。
他发现这种绿火不发热,不引燃其他物质,是一种冷光。
于是,他就以“冷光”的意思命名这种新发现的物质为“磷”。
磷的拉丁文名称Phosphorum即“冷光”之意,它的元素符号是P,英文名称是Phosphorus。
磷广泛存在于动植物体中,因而它最初是从人和动物的尿以及骨骼中取得。
这和古代人们从矿物中取得的那些金属元素有所不同,磷是第一个从有机体中取得的元素。
它是在炼金术士们虚幻地追求长生不老和发大财的化学实验末期被发现的。
同时,也是科学家为了观察和研究客观事物的性能而进行科学的化学实验初期所发现的一个元素。
砷(As)
砷在地壳中的含量不大,在自然界中主要以硫化物和氧化物的形式存在。
主要矿物有雄黄As2S7、雌黄As2S3、砒石(亦称砒黄)As2O3、毒砂(即砷黄铁矿)FeAsS。
把含砷的矿物投进水中,会出现白色的烟。
三氧化二砷As2O3即砒霜带有大蒜的气味,人们接触到它就会受到伤害。
砷的硫化物矿自古以来就被用作颜料和医药,如古代罗马人称砷的硫化物矿为“金黄色的颜料”,我国的炼丹家则把雄黄、雌黄、砒黄和硫黄称为四黄,视为炼丹的必备药剂。
西方化学家一般认为,砷是由德国罗马修道会学者和炼金家马格纳斯(MagnusA,1193~1280)在1250年从含砷矿物中首先制得的。
因为他确实在那时用两份肥皂与一份雄黄共炼而制得了单质砷。
其实,早在公元四世纪前半叶,我国晋朝大炼丹家葛洪(283~363)已在他的名著《抱朴子·
仙药篇》中记载了可以制取单质砷的方法。
不过由于原文属提要性质,叙述过于简单,长期以来没有人对它作过解释,因而在化学史上被忽略了。
但葛洪所记载的方法中有可炼单质砷,这一点是确凿无疑的。
这是世界上关于炼制单质砷最早的可靠记载,比马格纳斯的工作早九百年以上。
砷的拉丁名称Arsenium来自希腊文arsen,arsen在希腊文中是“强烈”的意思,说明当时希腊人已知砷化合物的强烈毒性。
砷的英文名称为Arsenic,元素符号为As。
锑(Sb)
锑早在古代就被人类所利用。
在匈牙利曾发现青铜器时代的用具,铜合金用具中含锑量高达4%~
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