化学元素的基本性质

1 化学元素的基本性质 1 氢 氢是元素周期表中的第一号元素 元素名来源于希腊文 原意是 水素 氢是由英国 化学家卡文迪许在 1766 年发现 称之为可燃空气 并证明它在空气中燃烧生成水 1787 年法国化学家拉瓦锡证明氢是一种单质并命名 氢在地壳中的丰度很高 按原子组成占 15 4 但重量仅占 1 在宇宙中 氢是最丰富的元素 在地球上氢主要以化和态存在于 水和有机物中 有三种同位素 氕 氘 氚 氢在通常条件下为无色 无味的气体 气体 分子由双原子组成 熔点 259 14 C 沸点 252 8 C 临界温度 33 19K 临界压力 12 98 大气压 气体密度 0 0899 克 升 水溶解度 21 4 厘米 3 千克水 0 C 稍溶于有机溶剂 在常温下 氢比较不活泼 但可用合适的催化剂使之活化 在高温下 氢是高度活泼的 除稀有气体元素外 几乎所有的元素都能与氢生成化合物 非金属元素的氢化物通常称为 某化氢 如卤化氢 硫化氢等 金属元素的氢化物称为金属氢化物 如氢化锂 氢化钙等 氢是重要的工业原料 又是未来的能源 3 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 11 钠 原子序数 11 原子量 22 989768 是最常见的碱金属元素 元素名来源拉丁文 原意 是 天然碱 1807 年英国化学家戴维首先用电解熔融的氢氧化钠的方法制得钠 并命名 2 在地壳中钠的含量为 2 83 居第六位 主要以钠盐的形式存在 钠是有银白色光泽的软 金属 用小刀就能很容易的切割 熔点 97 81 C 沸点 882 9 C 密度 0 97 克 厘米 3 通常保存在煤油中 钠是一种活泼的金属 钠与水会产生激烈的反应 生成氢氧化钠和氢 钠还能与钾 锡 锑等金属生成和金 金属钠与汞反应生成汞齐 这种合金是一种活泼的 还原剂 在许多时候比纯钠更适用 钠离子能使火焰呈黄色 可用来灵敏地检测钠的存在 以往金属钠主要用于制造车用汽油的抗暴剂 但由于会污染环境 已经日趋减少 金 属钠还用来制取钛 及生产氢氧化钠 氨基钠 氰化钠等 熔融的金属钠在增值反应堆中 可做热交换剂 钾 原子序数 19 原子量 39 0983 元素名来源于拉丁文 原意是 碱 1807 年由英国化 学家戴维首次用电解法从氢氧化钾熔体中制得金属钾 并定名 钾在地壳中的含量是 2 59 居第七位 重要的价矿物有钾石盐 钾硝石等 海水中含有氯化钾 其含量为氯化钠的 1 40 土壤中的钾很容易进入植物组织 所以植物灰中都含有碳酸钾 钾有三种天然同位 素 钾 39 钾 40 和钾 41 钾是一种轻而软的低熔点金属 熔点为 63 25 C 沸点 760 C 密度 0 86 可 厘米 3 钾比钠活泼 金属钾与水或冰的反应 即使温度低到 100 C 也非常剧烈 与酸的水溶液反应更为剧烈 金属钾在空气中燃烧 易生成橘红色的超氧化 钾 金属钾与氢气反应很慢 但在 400 C 时反应很快 金属钾与一氧化碳反应能生成一 种爆炸性的羰基化合物 含钾的化合物能使火焰呈现紫色 钾盐是重要的肥料 是植物生长的三大营养元素之一 铷 原子序数 37 原子量 85 4678 稀有碱金属元素 元素名来源于铷光谱上的两条明显的红 线 拉丁文原意为 深红色 1861 年 德国化学家本生和基尔霍夫在研究锂云母样品的 光谱时发现铷 铷是一种分散性元素 难以独立形成矿物 常与钾共生 主要矿物有锂云 母和光卤石 如有两种天然同位素 铷 85 和铷 87 其中铷 87 有放射性 铷是低熔点活 泼轻金属 熔点 38 89 C 沸点 686 C 密度 1 532 克 厘米 3 铷的化学性质与钾相似 但比钾活泼 挥发性铷盐的火焰成紫红色 可用来定性检验铷 金属铷可用钙 镁等还原 氯化铷来制备 金属铷在光的作用下易放出电子 可制光电管 铯 原子序数 55 原子量 132 90543 元素名来源于拉丁文 原意是 天蓝 1860 年德国 化学家本生和基尔霍夫在研究矿泉水残渣的光谱时发现铯 因其光谱上有独特的蓝线而得 名 铯在地壳中的含量为百万分之七 主要矿物为铯榴石 铯是软而轻 熔点很低的金属 3 纯净的金属铯呈金黄色 熔点 28 4 C 沸点 669 3 C 密度 1 8785 克 厘米 3 铯的化 学性质活泼 铯与水和 116 C 的冰反应都很剧烈 碘化铯与三碘化铋反应能生成难溶的 亮红色复盐 此反应用来定性和定量测定铯 铯的火焰成紫红色 可用来检验铯 铯可产生突出的光电效应 极易电离而放出电子 是光电管的主要材料 近年来在离 子火箭 磁流体发电机和热电换能器等方面也有新的应用 钫 原子序数 87 是一种天然放射性元素 化学符号源于发现者的祖国 法国的名字 1939 年法国的佩雷在研究铀矿中锕 227 的衰变产物时发现钫 现已发现质量数 201 230 的钫的全部同位素 其中只有钫 223 224 是天然放射性同位素 其余都是通过人工核反应 合成的 金属钫为体心立方晶格 熔点 27 C 沸点 677 C 密度 2 48 克 厘米 3 钫的化学 性质活泼 所有的钫盐都是水溶性的 铍 原子序数 4 原子量 9 012182 是最轻的碱土金属元素 1798 年由法国化学家沃克兰 对绿柱石和祖母绿进行化学分析时发现 1828 年德国化学家维勒和法国化学家比西分别用 金属钾还原熔融的氯化铍得到纯铍 其英文名是维勒命名的 铍在地壳中含量为 0 001 主要矿物有绿柱石 硅铍石和金绿宝石 天然铍有三种同位素 铍 7 铍 8 铍 10 铍是 钢灰色金属 熔点 1283 C 沸点 2970 C 密度 1 85 克 厘米 3 铍离子半径 0 31 埃 比 其他金属小得多 铍的化学性质活泼 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 铍化合物对人体有毒性 是严重的工业公害之一 镁 4 原子序数 12 原子量 24 305 为碱土金属中最轻的结构金属 1808 年英国化学家戴维 通过电解氧华镁和氧化汞的混合物 制得镁汞齐 蒸出其中的汞后 析出金属镁 1828 年 法国科学家比西用金属钾还原熔融的无水氯化镁得到纯镁 镁在地壳中的含量约 2 5 是 第 8 个最丰富的元素 镁的矿物主要有菱镁矿 橄榄石等 海水中也含有大量的镁 镁也 存在于人体和植物中 它是叶绿素的主要组分 镁为银白色金属 熔点 648 8 C 沸点 1107 C 密度 1 74 克 厘米 3 镁具有优良的 切削加工性能 金属镁能与大多数非金属和酸反应 在高压下能与氢直接合成氢化镁 镁 能与卤化烃或卤化芳烃作用合成格利雅试剂 广泛应用于有机合成 镁具有生成配位化合 物的明显倾向 镁是航空工业的重要材料 镁合金用于制造飞机及森 发动机零件等 镁还用来制造 照相和光学仪器等 镁及其合金的非结构应用也很广 镁作为一种强还原剂 还用于钛 锆 铍 铀和铪的生产中 钙 原子序数 20 原子量 40 078 是碱土金属中最活泼的元素 元素名来源于拉丁文 愿 意为 石灰 1808 年英国化学家戴维在电解石灰和氧化汞的混合物时得到钙汞齐 然后 蒸掉汞制得纯的金属钙 钙在地壳中的含量为 3 64 排第 5 位 钙以化合物的形式广泛 存在于自然界中 钙的主要矿物有石灰石 方解石 大理石等 钙呈银白色 熔点 839 C 沸点 1484 C 密度 1 54 克 厘米 3 钙的氧化态为 2 它能同空气中的氧和氮缓慢作用生成一层氧化物和氮化物保护膜 钙与冷水作用缓慢 在 热水中发生剧烈反应放出氢 钙可与卤族元素直接反应 在加热下与硫 碳反应 钙与浓 氨水形成六氨合钙 这是一种有金属光泽的高导电性固体 钙在生物体中是一种重要的元素 动物体内的钙不仅参加骨骼和牙齿的组成 而且 参与新陈代谢 锶 原子序数 38 原子量 87 62 元素名来源它的发现地的地名 1790 年克劳福德在苏格 兰斯特朗申得铅矿中第一次识别了自然界存在的碳酸锶 1792 年霍普证实并分离了钡 锶 钙的化合物 1808 年戴维利用汞阴极电解氢氧化锶 第一次得到纯的金属锶 并命名 锶 在地壳中的含量为 0 02 主要矿石为天青石和菱锶矿 锶也在动 植物中与钙共存 锶 有四个天然同位素 锶是一种活泼金属 熔点 769 C 沸点 1384 C 密度 2 6 克 厘米 3 锶能与水直 5 接反应 与酸猛烈反应 锶与卤素 氧和硫都能迅速反应 锶在空气中会很快生成保护性 氧化膜 锶在空气中加热会燃烧 在一定条件下可与氮 碳 氢直接化合 由于锶很活泼 应保存在煤油中 金属锶的实际应用很少 锶的挥发性盐在火焰中呈现红色 可用作焰火 照明灯和曳 光弹的材料 放射性锶 90 可治疗骨癌 钡 原子序数 56 原子量 137 327 是碱土金属中最活泼的元素 元素名来源于希腊文 原意是 重的 1774 年瑞典化学家舍勒在软锰矿中发现钡 1808 年英国化学家戴维通过 电离分解出金属钡 钡在地壳中的含量为 0 05 主要矿物有重晶石和毒重石 钡是银白 色金属 熔点 725 C 沸点 1140 C 密度 3 51 克 厘米 3 钡能与卤素和氧直接反应 钡粉在潮湿空气中能自燃 所以一般保存在煤油中 钡与水猛烈反应 生成氢氧化钡和氢 加热下能与氢 硫 氮 碳作用 除难溶的硫酸钡外 所有钡的化合物都有毒 金属钡在电子管 显像管中用作消气剂 钡镍合金用于电子管工业 钡也可作轴承合 金的成分 硫酸钡用于医疗诊断 镭 原子序数 88 原子量 2260254 是一种天然放射性元素 元素名来源于拉丁文 原意 是 射线 1898 年居里夫妇从沥青铀矿矿渣中发现了镭 1902 年分离出 90 毫克氯化镭 初步测定了镭的原子量 镭在自然界分布很广 但含量极微 地壳中的含量为十亿分之一 总量约 1800 万吨 现已发现质量数为 206 230 的镭的全部同位素 其中只有镭 223 224 226 228 是天然放射性同位素 其余都是通过人工核反应合成的 镭 226 半衰 期最长 天然丰度最大 是镭的最重要的同位素 镭是银白色有光泽的金属 熔点 700 C 沸点 1140 C 密度约 5 克 厘米 3 体心立 方晶格 镭的化学性质活泼 与钡相似 金属镭暴露在空气中能迅速反应 生成氧化物和 氮化物 能与水反应生成氢氧化镭 新制备的镭盐呈白色 放置后因受辐照而变色 镭是现代核工业兴起前最重要的放射性物质 广泛应用于医疗 工业和科研领域 把镭 盐和硫化锌荧光粉混匀 可制成永久性发光粉 到 1975 年为止 全世界共生产了约 4 千克 镭 其中 85 用于医疗 10 用来制造发光粉 镭是剧毒物质 钪 原子序数 21 原子量 44 95591 为稀土元素之一 1817 年门捷列夫根据他的元素周期 律 预言 类硼 的存在和性质 1879 年瑞典的尼尔森从硅铍钇矿和黑稀金矿中分离出钪 的氧化物 瑞典的克莱夫在研究钪的性质后 确认就是门捷列夫语言的 类硼 钪在地壳 6 中的含量约为 0 0005 主要矿物为钪钇石 钪也存在于核裂变产物中 自然界存在的钪 全部为稳定同位素钪 45 钪为银白色金属 质较软 熔点 1541 C 沸点 2831 C 密度 2 989 克 厘米 3 晶体 结构有六方密堆积 1335 C 以下 和体心立方 钪在空气中比较稳定 氧化钪为白色粉末 易溶于酸中生成相应的盐 钪的离子半径较小 形成配位化合物的能力较强 钪能与多种 氨羧络合剂生成稳定的螯合物 钪能与茜素和苯胂酸等有机试剂生成有色配合物 这个性 质被用于钪的比色分析和光谱分析 钪可用于制造高光效的金属卤素灯 钪的化合物在有机合成中可作催化剂 在锆氧陶 瓷中掺入氧化钪 可防止晶形转变时发生龟裂 钇 原子序数 39 原子量 88 90585 为稀土元素之一 元素名来源于钇的发现地 瑞典斯 德哥尔摩附近的村庄名 1794 年芬兰化学家加多林从硅铍钇矿中发现钇的氧化物 钇是第 一个被发现的 含量最丰富的稀土元素 在地壳中的含量约 0 0028 主要存在于硅铍钇 矿和黑稀金矿中 钇还存在于核裂变产物中 自然界中存在的钇全部为稳定同位素钇 89 钇为灰黑色金属 有延展性 熔点 1522 C 沸点 3338 C 密度 4 4689 克 厘米 3 钇在空气中较稳定 白色的三氧化二钇能溶于酸 生成相应的白色盐 钇与多种氨羧配合 剂能生成稳定的螯合物 含钕的钇铝石榴石是优良的激光材料 钇铁石榴石和钇铝石榴石是新型磁性材料 钇 耐高温和耐腐蚀 可作核燃料的包壳材料 镧 原子序数 57 原子量 138 9055 元素名来源于希腊文 原意是 隐蔽 1839 年瑞典 化学家莫桑德尔从粗硝酸铈中发现镧 并确认是一种新元素 镧在地壳中的含量为 0 00183 是稀土元素中含量最丰富的一个 镧有两种天然同位素 镧 139 和放射性镧 138 镧为可锻压 可延展的银白色金属 质软可用刀切开 熔点 921 C 沸点 3457 C 密度 6 174 克 厘米 3 镧化学性质活泼 在干燥空气中迅速变暗 在冷水中缓慢腐蚀 热 水中加快 镧可直接与碳 氮 硼 硒 硅 磷 硫 卤素等反应 镧的化合物呈反磁性 高纯氧化镧可用于制造精密透镜 镧镍合金可做储氢材料 六硼化镧广泛用作大功率电子 发射阴极 7 铈 原子序数 58 原子量 140 115 元素名来源于小行星谷神星的英文名 1803 年德国化 学家克拉普罗特 瑞典化学家贝采利乌斯分别发现了铈的氧化物 铈在地壳中的含量约 0 0046 是稀土元素中丰度最高的 铈的天然稳定同位素有 4 种 铈 136 138 140 142 铈为铁灰色金属 有延展性 熔点 799 C 沸点 3426 C 密度 6 657 克 厘米 3 铈 是除铕外稀土元素中最活泼的 铈在室温下很容易氧化 在冷水中缓慢分解 在热水中反 应加快 大多数铈盐及其溶液为橙红色到橙黄色 具有反磁性和强氧化性 二氧化铈用于 抛光精密玻璃制品 也可做玻璃去色剂和用于生产有色玻璃 硝酸铈用于制造白炽灯罩 镨 原子序数 59 原子量 140 90765 元素名来源于希腊文 原意是 绿色 1841 年瑞典 化学家莫桑德尔从铈土中得到镨 钕的混合物 1885 年奥地利的韦耳斯拔从中分离出绿色 的镨盐和玫瑰色的钕盐 确定它们是两种新元素 镨在地壳中的含量约 0 000553 常于 其它稀土元素共生于许多矿物中 天然稳定同位素只有镨 141 镨为淡黄色金属 质地较软 有延展性 熔点 931 C 沸点 3512 C 密度 6 773 克 厘米 3 镨在空气中缓慢形成绿色易碎氧化物层 镨通常以三价氧化态存在 三氧化二镨 可用于制造优良的高温陶瓷材料 也用于制造绿色的镨玻璃 镨在石油化工方面可用作催 化剂 钕 原子序数 60 原子量 144 24 元素名来源于希腊文 原意是 孪生 1841 年瑞典化 学家莫桑德尔从铈土中得到镨 钕的混合物 1885 年奥地利的韦耳斯拔从中分离出绿色的 镨盐和玫瑰色的钕盐 并确定它们是两种新元素 钕在地壳中的含量为 0 00239 主要存 在于独居石和氟碳铈矿中 自然界存在 7 种钕的同位素 钕 142 143 144 145 146 148 150 其中钕 142 含量最高 钕为银白色金属 熔点 1024 C 密度 7 004 克 厘米 3 钕是最活泼的稀土金属之一 在空气中能迅速变暗 生成氧化物 在冷水中缓慢反应 在热水中反应迅速 掺钕的钇铝 石榴石和钕玻璃可代替红宝石做激光材料 钕和镨玻璃可做护目镜 钷 原子序数 61 是人工放射性元素 元素名来源于希腊文 原意是 火 1945 年马林 斯基和格伦丁宁从铀的裂变产物中首先分离得到钷的两个同位素钷 147 和钷 139 尽管此 前人们从光谱线条的观察中发现了这种元素 但没有人能从自然界的矿石中分离出钷 8 钷为六方晶格晶体 熔点 1168 C 沸点 2460 C 密度 7 22 克 厘米 3 钷的氯化物 硝酸盐是可溶性盐 草酸盐 氟化物难溶 钷 147 可制作防护的发光粉和用于航标灯 也 可用于作核电池的燃料 钐 原子序数 62 原子量 150 36 元素名来源于发现它的矿石名 1879 年法国化学家布瓦 博得朗从萨马尔斯克矿石中分离出氧化钐 并用光谱鉴定为一种新元素 1901 年法国德马 尔盖制得钐的高纯化合物 钐在地壳中的含量为 0 000647 主要存在于稀土矿物中 钐为银白色金属 熔点 1077 C 沸点 1791 C 密度 7 52 克 厘米 3 是稀土元素中 最易挥发的元素之一 钐在空气中比较稳定 在化合物中主要以三价氧化态存在 钐具有 很高的热中子俘获截面 可作核反应控制棒和中子吸收材料 钐钴合金具有高剩磁 高矫 顽力和最大磁能积等性能 广泛用于行波管 高频管和各种微波设备等方面 铕 原子序数 63 原子量 151 965 元素名来源于拉丁文 原意是 欧洲 1896 年由法国 化学家德马尔盖发现 铕在地壳中的含量为 0 000106 是最稀有的稀土元素 主要存在 于独居石和氟碳铈矿中 自然界有两种铕的同位素 铕 151 和铕 153 铕为铁灰色金属 熔点 822 C 沸点 1597 C 密度 5 2434 克 厘米 3 铈稀土元素 中密度最小 最软和最易挥发的元素 铕为稀土元素中最活泼的金属 室温下 铕在空气 中立即失去金属光泽 很快被氧化成粉末 与冷水剧烈反应生成氢气 铕能与硼 碳 硫 磷 氢 氮等反应 铕广泛用于制造反应堆控制材料和中子防护材料 钆 原子序数 64 原子量 157 25 元素名来源于研究镧系元素有卓越贡献的芬兰科学家加 多林 1880 年瑞士的马里尼亚克分离出钆 1886 年法国化学家布瓦博德朗制出纯净的钆 并命名 钆在地壳中的含量为 0 000636 主要存在于独居石和氟碳铈矿中 钆为银白色金属 有延展性 熔点 1313 C 沸点 3266 C 密度 7 9004 克 厘米 3 钆在室温下有磁性 钆在干燥空气中比较稳定 在湿空气中失去光泽 能与水缓慢反应 溶于酸形成相应的盐 钆有最高的热中子俘获面 可用作反应堆控制材料和防护材料 用 钆盐经磁化制冷可获得接近绝对零度的超低温 铽 9 原子序数 65 原子量 158 92534 元素名来源于它的最初发现地 1843 年瑞典化学家 莫桑德尔从钇土中发现铽的氧化物 1877 年正式命名 铽在地壳中的含量为十万分之九 存在于多种稀土矿物中 天然稳定同位素只有铽 159 铽为银灰色金属 有延展性 质较软 可用刀切开 熔点 1360 C 沸点 3123 C 密度 8 2294 克 厘米 3 铽在室温下有很强的顺磁性 铽在空气中不易氧化 在高温时容易 氧化 可与硫酸 硝酸 卤素反应 铽的氧化物广泛用于制备发光材料 镝 原子序数 66 原子量 162 50 元素名来源于希腊文 原意是 难以取得 1886 年法 国化学家布瓦博特朗发现镝 1906 年法国的于尔班制出比较纯的镝 镝在地壳中的含量为 0 00045 与其它稀土元素存在与多中矿物中 有七种天然同位素 镝为银白色金属 质软可用刀切开 熔点 1412 C 沸点 2562 C 密度 8 55 克 厘米 3 在接近绝对零度是有超导性 镝在空气中相当稳定 高温下易被空气和水氧化 生成三 氧化二镝 镝主要用于制造新型照明光源镝灯 镝可作反应堆的控制材料 镝化合物在炼 油工业中可作催化剂 钬 原子序数 67 原子量 164 93032 元素名来源于发现者的出生地 1878 年索里特从铒 土的光谱中发现钬 次年瑞典的克莱夫用化学方法从铒土中分离出钬 钬在地壳中的含量 为 0 000115 与其它稀土元素一起存在于独居石和稀土矿中 天然稳定同位素只有钬 165 钬为银白色金属 质较软 有延展性 熔点 1474 C 沸点 2695 C 密度 8 7947 克 厘米 3 钬在干燥空气中稳定 高温时很快氧化 氧化钬是已知顺磁性最强的物质 获得 化合物可做新型铁磁材料的添加剂 碘化钬用于制造金属卤素灯 钬灯 铒 原子序数 68 原子量 167 26 元素名来源于钇土的发现地 1843 年瑞典科学家莫桑德 尔用分级沉淀法从钇土中发现铒的氧化物 1860 年正式命名 铒在地壳中的含量为 0 000247 存在于许多稀土矿中 有六种天然同位素 铒 162 164 166 167 168 170 10 铒为深灰色粉末 熔点 1529 C 沸点 2863 C 密度 9 006 克 厘米 3 铒在低温下 是反铁磁性的 在接近绝对零度时为强铁磁性 并为超导体 铒在室温下缓慢被空气和水 氧化 氧化铒为玫瑰红色 铒可用作反应堆控制材料 铒也可作某些荧光材料的激活剂 铥 原子序数 69 原子量 168 93421 元素名来源于发现者的国家名 1879 年瑞典科学家 克莱夫从铒土中分离出铥和钬两种新元素 铥在地壳中的含量为十万分之二 是稀土元素 中含量最少的元素 主要存在于磷钇矿和黑稀金矿中 天然稳定同位素只有铥 169 铥为银白色金属 有延展性 质较软可用刀切开 熔点 1545 C 沸点 1947 C 密 度 9 3208 铥在空气中比较稳定 氧化铥为淡绿色晶体 铥的用途不多 主要是做金属卤 素灯的添加剂 镱 原子序数 70 原子量 173 04 元素名来源于它的发现地 1878 年马里尼亚克从铒土中分 离出镱的氧化物 1907 年于尔班和韦耳斯指出马里尼亚克分离出的是氧化镥和氧化镱的混 合物 镱在地壳中的含量为 0 000266 主要存在于磷钇矿和黑稀金矿中 有 7 种天然同 位素 镱为银白色金属 有延展性 质较软 熔点 819 5 C 沸点 1194 C 密度 6 972 克 厘米 3 室温下镱能被空气和水缓慢氧化 氧化镱无色 镱可溶于酸生成无色盐 镱粒 子是重要的发光材料敏化剂 镱 170 可用于医疗诊断 镥 原子序数 71 原子量 174 967 元素名来源发现者的出生地 1907 年奥地利化学家韦 耳斯和法国化学家于尔班分别从镱土中发现镥 镥在地壳的含量为十万分之 7 5 主要存在 于磷镱矿和黑稀金矿中 有两种天然同位素 镥 175 镥 176 镥为银白色金属 是稀土元素中最硬和最致密的金属 熔点 1663 C 沸点 3395 C 密度 9 8404 镥在空气中比较稳定 氧化镥为无色晶体 溶于酸生成相应的无色盐 镥主要用于研究工作 其它用途很少 锕 原子序数 89 原子量 227 0278 是天然放射性元素 元素名来源于希腊文 原意是 射线 1899 年法国化学家德比埃尔内从铀矿渣中分离出锕 现已发现质量数 209 232 11 的全部锕同位素 其中只有锕 227 228 是天然放射性同位素 其余都是通过人工核反应合 成的 锕为银白色金属 能在暗处发光 熔点 1050 沸点 3200 密度 10 07 克 厘米 3 面心 立方晶格 锕化学性质活泼 与镧和钇十分相似 可直接与多种非金属元素直接反应 锕 有较强的碱性 锕主要用做航天器中的热源 钍 原子序数 90 原子量 232 0381 天然放射性元素 以北欧神话中战神的名字命名 1828 年瑞典化学家贝采利乌斯发现钍 钍在地壳中的含量为百万分之 1 5 自然界含土的 矿物很多 现已发现质量数 212 236 的全部钍同位素 只有钍 232 是天然放射性同位素 钍为银白色金属 质较软 熔点 1750 C 沸点 4790 C 密度 11 72 克 厘米 3 钍 化学性质活泼 除惰性气体外 钍能与所有非金属元素作用 生成二元化合物 室温下与 空气和水的反应缓慢 加热后反应迅速 钍及其化合物在核能 航天航空 冶金 化工 石油 电子工业等众多部门都有重要应用 钍是高毒性元素 镤 原子序数 91 原子量 231 03588 是天然放射性元素 1913 年美国化学家法扬斯发现 短半衰期的镤 234 1917 年英国化学家索迪 哈恩等各自独立发现长半衰期的镤 231 这 也是仅有的两种天然放射性元素 现已发现质量数在 215 238 之间的镤的 21 个同位素 镤为灰色金属 属四方晶个 熔点低于 1600 C 密度 15 37 克 厘米 3 镤在空气中 稳定 高温下可与氧反应 镤 233 在能源技术中具有重要意义 镤 231 是极毒的放射性核 素 铀 原子序数 92 原子量 238 0289 是最重要的核燃料 元素名源于纪念 1781 年发现的 天王星 1789 年德国化学家克拉普罗特从沥青铀矿中发现铀的氧化物 1841 年法国化学家 佩利若用钾还原四氯化铀制的金属铀 铀在自然界分布很广 在地壳中的含量为万分之 3 4 比汞 银 金的含量都高 现已发现质量数在 226 242 之间的 16 个铀同位素 其 中只有铀 238 235 234 是天然放射性同位素 金属铀的熔点为 1132 C 沸点 3818 C 密度约 19 05 克 厘米 3 铀在接近绝对零 度时有超导性 有延展性 铀的化学性质活泼 易与绝大多数非金属反应 能与多种金属 12 形成合金 铀最初只用做玻璃着色或陶瓷釉料 1938 年发现铀核裂变后 开始成为主要的 核原料 镎 原子序数 93 原子量 237 0482 是人工放射性元素 元素名源于海王星 1940 年美国 核物理学家麦克米伦和艾贝尔森利用中子轰击薄铀片研究裂变物的射程时 发现镎 239 在铀矿中只发现过痕量的镎 239 237 其它都是通过人工核反应合成的 镎为银白色金属 有延展性 熔点 637 C 理论沸点为 3902 C 平均密度为 19 42 克 厘米 3 金属镎化学性质比较活泼 能与氧 氢 卤素直接反应 能溶于酸 镎主要用来 制备钚 238 钚 原子序数 94 是人工放射性元素 元素名仿照铀 镎以冥王星命名 钚是继镎后第二 个发现的超铀元素 1940 年末 美国科学家西博格 麦克米伦等在美国用 60 英寸回旋加 速器加速的 16 兆电子伏特氘核轰击铀时发现钚 238 次年又发现了最重要的同位素钚 239 钚为银白色金属 熔点 640 C 沸点 3234 C 从室温到熔点之间有 6 种同素异形体 这是冶金学上很独特的现象 钚在空气中的氧化速度于湿度有关 湿度高则氧化快 且有 自燃的危险 钚易溶于酸中 不过浓酸可能会引起钝化 钚 239 是易裂变核素 是重要的 核燃料 钚 238 可用于制作同位素电池 广泛应用于宇宙飞船 人造卫星 极地气象站等 的能源 钚属于极毒元素 镅 原子序数 95 是人工放射性元素 元素名源于发现地美洲的名字 1944 年美国科学家 西博格 吉奥索等在经过中子长期辐照的钚中首次发现镅 241 已发现的 13 种镅的同位素 都是通过人工核反应得到的 其中半衰期最长的是镅 243 镅是银白色金属 熔点 1176 C 沸点 2607 C 平均密度 13 66 克 厘米 3 镅易溶 于稀的无机酸 在强酸溶液中易发生歧化 镅同位素中用途最大的是镅 241 主要用于制 造中子源 还用于密度测定仪 探伤照相和做荧光分析仪的激发源 其次是镅 243 用于 在高通量反应堆中生产超钚元素 锔 13 原子序数 96 因纪念著名科学家居里夫妇而得名 1944 年美国科学家西博格 詹姆斯 等用 32 兆电子伏特的 粒子轰击钚 239 时发现锔 242 现已发现质量数为 238 251 的全 部锔同位素 锔的发现先于 95 号元素镅 锔为银白色金属 熔点 1340 C 锔有两种同素异形体 其密度分别是 13 51 克 厘米 3 和 19 26 克 厘米 3 金属锔易溶于稀的无机酸 研究过的锔的固体化合物主要有卤化物 氢化物和氧化物 用途最大的锔同位素石锔 242 和锔 244 主要用作同位素能源 锔 244 还是在高通量反应堆中制造超锔元素的原料 锫 原子序数 97 是人工放射性元素 元素名称源于发现地 1949 年美国科学家汤普森 吉奥索 西博格用加速到 35 兆电子伏的 粒子轰击镅 241 时发现锫 243 现已发现质量 数为 240 242 251 的锫同位素 锫为银白色金属 熔点 986 22 C 锫的化学性质与其它锕系元素相似 能与氧 卤 素 稀酸等反应 锫主要用于科学研究 锎 原子序数 98 是人工放射性元素 因纪念发现地加利福尼亚而得名 1950 年美国科学 家汤普森 斯特里特等在美国加利福尼亚大学用加速的 粒子轰击锔 242 时发现锎 245 现已发现质量数 239 256 的全部锎同位素 锎的熔点为 900 C 容易挥发 从室温到熔点有三种不同的晶体结构 锎最有用的同 位素是锎 252 是一种很有价值的中子源 可用于中子活化分析 锎 249 和锎 251 有较长 的半衰期 适用于化学研究 锿 原子序数 99 是人工放射性元素 因纪念著名的物理学家爱因斯坦而得名 1952 年美 国科学家吉奥索等从比基尼岛氢弹试验沉降物中首次成功提取并鉴定了锿和镄 现已发现 了质量数 243 256 的全部锿同位素 锿是易挥发的金属 熔点 860 C 金属锿的化学性质活泼 锂可将氟化锿还原为锿 锿是能获得可称量的最重的元素 14 镄 原子序数 100 是人工放射性元素 因纪念著名的意大利物理学家费密而得名 1952 年美国科学家吉奥索等从比基尼岛氢弹试验沉降物中首次成功提取并鉴定了锿和镄 现已 发现了质量数 242 259 的全部镄同位素 镄可通过氦 铍 碳 氧 氖等离子轰击重元素 靶或用反应堆中子长时间照射钚等方式合成 钔 原子序数 101 是人工放射性元素 因纪念元素周期表的创始者门捷列夫而得名 1955 年 美国科学家吉奥索等用 粒子轰击锿 253 首次发现钔 256 钔的生成截面很小 长达 3 小时轰击实验只生成一个钔 256 原子 现已发现 14 种钔的放射性同位素 目前只能在痕量 水平上研究钔的性质 锘 原子序数 102 是人工放射性元素 因纪念著名瑞典科学家诺贝尔而得名 锘由谁最 早发现至今仍无定论 1957 年瑞典的国际科学家小组声称发现 102 号元素 1958 年美国和 苏联的科学家分别进行合成 102 号元素的试验 一致证明瑞典的实验结果是错误的 1971 年美国橡树岭国家实验室合成了锘 259 现已发现质量数为 250 259 的全部锘同位素 半 衰期最长的锘 259 的半衰期也只有约 1 小时 铹 原子序数 103 是人工放射性元素 为纪念回旋加速器的创始人 美国科学家劳伦斯 而得名 1961 年美国科学家吉奥索等用加速的硼粒子轰击锎靶时 观察到一种半衰期约 8 秒的新核素 后证明是铹 258 此后苏联杜布纳联合核子研究所用加速的氧粒子轰击镅靶 生成了铹 256 和铹 257 现已发现质量数为 253 260 的全部铹同位素 半衰期最长的铹 260 的半衰期只有约 3 分钟 非金属单质 F2 Cl2 O2 S N2 P C Si 1 氧化性 F2 H2 2HF F2 Xe 过量 XeF2 2F2 过量 Xe XeF4 nF2 2M 2MFn 表示大部分金属 15 2F2 2H2O 4HF O2 2F2 2NaOH 2NaF OF2 H2O F2 2NaCl 2NaF Cl2 F2 2NaBr 2NaF Br2 F2 2NaI 2NaF I2 F2 Cl2 等体积 2ClF 3F2 过量 Cl2 2ClF3 7F2 过量 I2 2IF7 Cl2 H2 2HCl 3Cl2 2P 2PCl3 Cl2 PCl3 PCl5 Cl2 2Na 2NaCl 3Cl2 2Fe 2FeCl3 Cl2 2FeCl2 2FeCl3 Cl2 Cu CuCl2 2Cl2 2NaBr 2NaCl Br2 Cl2 2NaI 2NaCl I2 5Cl2 I2 6H2O 2HIO3 10HCl Cl2 Na2S 2NaCl S Cl2 H2S 2HCl S Cl2 SO2 2H2O H2SO4 2HCl Cl2 H2O2 2HCl O2 2O2 3Fe Fe3O4 O2 K KO2 S H2 H2S 2S C CS2 S Fe FeS S 2Cu Cu2S 3S 2Al Al2S3 S Zn ZnS N2 3H2 2NH3 N2 3Mg Mg3N2 N2 3Ca Ca3N2 N2 3Ba Ba3N2 N2 6Na 2Na3N N2 6K 2K3N N2 6Rb 2Rb3N P2 6H2 4PH3 P 3Na Na3P 2P 3Zn Zn3P2 2 还原性 S O2 SO2 16 S O2 SO2 S 6HNO3 浓 H2SO4 6NO2 2H2O 3S 4 HNO3 稀 3SO2 4NO 2H2O N2 O2 2NO 4P 5O2 P4O10 常写成 P2O5 2P 3X2 2PX3 X 表示 F2 Cl2 Br2 PX3 X2 PX5 P4 20HNO3 浓 4H3PO4 20NO2 4H2O C 2F2 CF4 C 2Cl2 CCl4 2C O2 少量 2CO C O2 足量 CO2 C CO2 2CO C H2O CO H2 生成水煤气 2C SiO2 Si 2CO 制得粗硅 Si 粗 2Cl SiCl4 SiCl4 2H2 Si 纯 4HCl Si 粉 O2 SiO2 Si C SiC 金刚砂 Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 3 碱中 歧化 Cl2 H2O HCl HClO 加酸抑制歧化 加碱或光照促进歧化 Cl2 2NaOH NaCl NaClO H2O 2Cl2 2Ca OH 2 CaCl2 Ca ClO 2 2H2O 3Cl2 6KOH 热 浓 5KCl KClO3 3H2O 3S 6NaOH 2Na2S Na2SO3 3H2O 4P 3KOH 浓 3H2O PH3 3KH2PO2 11P 15CuSO4 24H2O 5Cu3P 6H3PO4 15H2SO4 3C CaO CaC2 CO 3C SiO2 SiC 2CO 二 金属单质 Na Mg Al Fe 的还原性 2Na H2 2NaH 4Na O2 2Na2O 2Na2O O2 2Na2O2 2Na O2 Na2O2 2Na S Na2S 爆炸 2Na 2H2O 2NaOH H2 2Na 2NH3 2NaNH2 H2 4Na TiCl4 熔融 4NaCl Ti Mg Cl2 MgCl2 Mg Br2 MgBr2 17 2Mg O2 2MgO Mg S MgS Mg 2H2O Mg OH 2 H2 2Mg TiCl4 熔融 Ti 2MgCl2 Mg 2RbCl MgCl2 2Rb 2Mg CO2 2MgO C 2Mg SiO2 2MgO Si Mg H2S MgS H2 Mg H2SO4 MgSO4 H2 2Al 3Cl2 2AlCl3 4Al 3O2 2Al2O3 钝化 4Al Hg 3O2 2xH2O 2 Al2O3 xH2O 4Hg 4Al 3MnO2 2Al2O3 3Mn 2Al Cr2O3 Al2O3 2Cr 2Al Fe2O3 Al2O3 2Fe 2Al 3FeO Al2O3 3Fe 2Al 6HCl 2AlCl3 3H2 2Al 3H2SO4 Al2 SO4 3 3H2 2Al 6H2SO4 浓 Al2 SO4 3 3SO2 6H2O Al Fe 在冷 浓的 H2SO4 HNO3 中钝化 Al 4HNO 稀 Al NO3 3 NO 2H2O 2Al 2NaOH 2H2O 2NaAlO2 3H2 2Fe 3Br2 2FeBr3 Fe I2 FeI2 Fe S FeS 3Fe 4H2O g Fe3O4 4H2 Fe 2HCl FeCl2 H2 Fe CuCl2 FeCl2 Cu Fe SnCl4 FeCl2 SnCl2 铁在酸性环境下 不能把四氯化锡完全 还原为单质锡 Fe SnCl2 FeCl2 Sn 三 非金属氢化物 HF HCl H2O H2S NH3 1 还原性 4HCl 浓 MnO2 MnCl2 Cl2 2H2O 4HCl g O2 2Cl2 2H2O 16HCl 2KMnO4 2KCl 2MnCl2 5Cl2 8H2O 14HCl K2Cr2O7 2KCl 2CrCl3 3Cl2 7H2O 2H2O 2F2 4HF O2 2H2S 3O2 足量 2SO2 2H2O 2H2S O2 少量 2S 2H2O 2H2S SO2 3S 2H2O H2S H2SO4 浓 S SO2 2H2O 18 3H2S 2HNO4 稀 3S 2NO 4H2O 5H2S 2KMnO4 3H2SO4 2MnSO4 K2SO4 5S 8H2O 3H2S K2Cr2O7 4H2SO4 Cr2 SO4 3 K2SO4 3S 7H2O H2S 4Na2O2 2H2O Na2SO4 6NaOH 2NH3 3CuO 3Cu N2 3H2O 2NH3 3Cl2 N2 6HCl 8NH3 3Cl2 N2 6NH4Cl 4NH3 3O2 纯氧 2N2 6H2O 4NH3 5O2 4NO 6H2O 4NH3 6NO 5N2 6HO 用氨清除 NO NaH H2O NaOH H2 4NaH TiCl4 Ti 4NaCl 2H2 CaH2 2H2O Ca OH 2 2H2 2 酸性 4HF SiO2 SiF4 2H2O 此反应广泛应用于测定矿样或钢样中 SiO2 的含量 2HF CaCl2 CaF2 2HCl H2S Fe FeS H2 H2S CuCl2 CuS 2HCl H2S 2AgNO3 Ag2S 2HNO3 H2S HgCl2 HgS 2HCl H2S Pb NO3 2 PbS 2HNO3 2NH3 2Na 2NaNH2 H2 NaNH2 H2O NaOH NH3 3 碱性 NH3 HCl NH4Cl NH3 HNO3 NH4NO3 2NH3 H2SO4 NH4 2SO4 NH3 NaCl H2O CO2 NaHCO3 NH4Cl 此反应用于工业制备小苏打 苏打 4 不稳定性 2HF H2 F2 2HCl H2 Cl2 2H2O 2H2 O2 2H2O2 2H2O O2 H2S H2 S 2NH3 N2 3H2 四 非金属氧化物 低价态的还原性 2SO2 O2 2SO3 2SO2 O2 2H2O 2H2SO4 这是 SO2 在大气中缓慢发生的环境化学反应 19 SO2 Cl2 2H2O H2SO4 2HCl SO2 Br2 2H2O H2SO4 2HBr SO2 I2 2H2O H2SO4 2HI SO2 NO2 SO3 NO 2NO O2 2NO2 NO NO2 2NaOH 2NaNO2 用于制硝酸工业中吸收尾气中的 NO 和 NO2 2CO O2 2CO2 CO CuO Cu CO2 3CO Fe2O3 2Fe 3CO2 CO H2O CO2 H2 氧化性 SO2 2H2S 3S 2H2O SO3 2KI K2SO3 I2 NO2 2KI H2O NO I2 2KOH 不能用淀粉 KI 溶液鉴别溴蒸气和 NO2 4NO2 H2S 4NO SO3 H2O 2NO2 Cu 4CuO N2 CO2 2Mg 2MgO C CO2 不能用于扑灭由 Mg Ca Ba Na K 等燃烧的火灾 SiO2 2H2 Si 2H2O SiO2 2Mg 2MgO Si 3 与水的作用 SO2 H2O H2SO3 SO3 H2O H2SO4 3NO2 H2O 2HNO3 NO N2O5 H2O 2HNO3 P2O5 H2O 2HPO3 P2O5 3H2O 2H3PO4 P2O5 极易吸水 可作气体干燥剂 P2O5 3H2SO4 浓 2H3PO4 3SO3 CO2 H2O H2CO3 4 与碱性物质的作用 SO2 2NH3 H2O NH4 2SO3 SO2 NH4 2SO3 H2O 2NH4HSO3 这是硫酸厂回收 SO2 的反应 先用氨水吸收 SO2 再用 H2SO4 处理 2NH4HSO3 H2SO4 NH4 2SO4 2H2O 2SO2 生成的硫酸铵作化肥 SO2 循环作原料气 SO2 Ca OH 2 CaSO3 H2O 不能用澄清石灰水鉴别 SO2 和 CO2 可用品红鉴别 20 SO3 MgO MgSO4 SO3 Ca OH 2 CaSO4 H2O CO2 2NaOH 过量 Na2CO3 H2O CO2 过量 NaOH NaHCO3 CO2 Ca OH 2 过量 CaCO3 H2O 2CO2 过量 Ca OH 2 Ca HCO3 2 CO2 2NaAlO2 3H2O 2Al OH 3 Na2CO3 CO2 C6H5ONa H2O C6H5OH NaHCO3 SiO2 CaO CaSiO3 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O 常温下强碱缓慢腐蚀玻璃 SiO2 Na2CO3 Na2SiO3 CO2 SiO2 CaCO3 CaSiO3 CO2 五 金属氧化物 1 低价态的还原性 6FeO O2 2Fe3O4 FeO 4HNO3 Fe NO3 3 NO2 2H2O 2 氧化性 Na2O2 2Na 2Na2O 此反应用于制备 Na2O MgO Al2O3 几乎没有氧化性 很难被还原为 Mg Al 一般通过电解制 Mg 和 Al Fe2O3 3H2 2Fe 3H2O 制还原铁粉 Fe3O4 4H2 3Fe 4H2O 3 与水的作用 Na2O H2O 2NaOH 2Na2O2 2H2O 4NaOH O2 此反应分两步 Na2O2 2H2O 2NaOH H2O2 2H2O2 2H2O O2 H2O2 的制备可利用类似的反应 BaO2 H2SO4 稀 BaSO4 H2O2 MgO H2O Mg OH 2 缓慢反应 4 与酸性物质的作用 Na2O SO3 Na2SO4 Na2O CO2 Na2CO3 Na2O 2HCl 2NaCl H2O 2Na2O2 2CO2 2Na2CO3 O2 Na2O2 H2SO4 冷 稀 Na2SO4 H2O2 MgO SO3 MgSO4 MgO H2SO4 MgSO4 H2O Al2O3 3H2SO4 Al2 SO4 3 3H2O Al2O3 是两性氧化物 Al2O3 2NaOH 2NaAlO2 H2O 21 FeO 2HCl FeC