元素发现史7PPT学习教案

1、会计学1元素发现史元素发现史7在希贵金属中第二个发现的元素就是在希贵金属中第二个发现的元素就是“钯钯”，是由英，是由英国化学家和物理学家国化学家和物理学家武拉斯顿武拉斯顿(Wollaston, W.H.)(Wollaston, W.H.)于于18031803年年发现。发现。武拉斯顿断定这是一种新的金属元素，命名为武拉斯顿断定这是一种新的金属元素，命名为Palladium (Palladium (钯钯) )，以纪念当时新发现的一个小行星，以纪念当时新发现的一个小行星Pallas(Pallas(武女星武女星) )。钯钯(Pd(Pd) )用王水溶解粗制铂用王水溶解粗制铂块块, ,蒸发掉多余的蒸发掉多

2、余的酸酸滴加氰化汞滴加氰化汞Hg(CN)Hg(CN)2 2 溶液溶液淡黄色沉淀淡黄色沉淀Pd(CN)Pd(CN)2 2过滤过滤沉淀同硫磺、沉淀同硫磺、硼砂一起灼烧硼砂一起灼烧光亮的金属颗光亮的金属颗粒粒洗涤、灼洗涤、灼烧烧银白色海绵状金属银白色海绵状金属第1页/共46页武拉斯顿的成功在于找到了钯的特效沉淀剂武拉斯顿的成功在于找到了钯的特效沉淀剂氰氰化汞化汞，而这种沉淀剂绝不会使其它铂系金属沉，而这种沉淀剂绝不会使其它铂系金属沉淀。淀。 1804 1804年，年轻的爱尔兰化学家契内维克斯年，年轻的爱尔兰化学家契内维克斯(R. Chenevix)(R. Chenevix)在在化学教育杂志化学教育杂

3、志上刊登一则声明，指出上刊登一则声明，指出“出售的新元素出售的新元素”是铂和汞的合金；是铂和汞的合金； 武拉斯顿武拉斯顿为自己的发现辩护为自己的发现辩护， 马上发表了一篇论文马上发表了一篇论文论一种论一种在天然铂中发现的新金属在天然铂中发现的新金属予以猛烈的抨击，明确指出发现的予以猛烈的抨击，明确指出发现的新金属就是钯，少量含在铂矿中。新金属就是钯，少量含在铂矿中。事实上事实上钯是第一个被提炼出来的铂系金属钯是第一个被提炼出来的铂系金属, ,这可以解释是由于它和这可以解释是由于它和其他铂系金属相比其他铂系金属相比含量含量是是最丰富最丰富的。此外的。此外, ,它也以单质状态存在于它也以单质状态存

4、在于自然界自然界, ,在在18091809年被武拉斯顿和年被武拉斯顿和18251825年被洪堡特年被洪堡特(A(AHumboldt)Humboldt)证实证实. .第2页/共46页“钯钯”的主要用途的主要用途 钯是钯是航天、航空、航海、兵器和核能等高科技领钯是钯是航天、航空、航海、兵器和核能等高科技领域以及汽车制造业不可缺少的关键材料，也是国际贵金域以及汽车制造业不可缺少的关键材料，也是国际贵金属投资市场上的不容忽略的投资品种。属投资市场上的不容忽略的投资品种。 钯在化学中主要做催化剂；钯与钌、铱、银、金、铜钯在化学中主要做催化剂；钯与钌、铱、银、金、铜等熔成合金等熔成合金, ,可提高钯的电阻

5、率、硬度和强度可提高钯的电阻率、硬度和强度, ,用于制造精用于制造精密电阻、珠宝饰物等。而最常见和最有市场价值钯金首密电阻、珠宝饰物等。而最常见和最有市场价值钯金首饰的合金是钯金饰的合金是钯金 “钯钯”的物理性质的物理性质 银白色金属，较软，有良好的延展性和可塑性，能银白色金属，较软，有良好的延展性和可塑性，能锻造、压延和拉丝。锻造、压延和拉丝。钯钯合合金金第3页/共46页铑铑1803年，钯的发现是发现铑的关键。发现人：武拉斯顿用王水溶解粗制铂锭用王水溶解粗制铂锭 用苛性钠中和过量的酸用苛性钠中和过量的酸加入氯化铵，铂加入氯化铵，铂PtPt生成铂氯酸铵生成铂氯酸铵(NH(NH4 4) )2 2

6、PtClPtCl6 6加入氰化汞以使钯加入氰化汞以使钯PdPd沉淀沉淀Pd(CN)Pd(CN)2 2 过滤沉淀过滤沉淀, ,用盐酸分解滤液中的过剩氰化汞用盐酸分解滤液中的过剩氰化汞 蒸干溶液，蒸干溶液，用酒精洗涤残渣用酒精洗涤残渣 大部分残渣溶解，但大部分残渣溶解，但残留一种暗红色的粉末残留一种暗红色的粉末王水王水苛性钠苛性钠氯化铵氯化铵氰化汞氰化汞盐盐酸酸酒精酒精新金属和钠组成的络盐：Na3RhCl6.18H2O第4页/共46页 络合盐呈鲜艳的玫瑰红色，武拉斯顿为新金属取名Rhodium”（铑）,化学符号“Rh”，希腊文玫瑰花“rhodon”.氢气流氢气流NaNa3 3RhRhClCl6 6

7、.18H.18H2 2OO水水铑铑加热加热清洗清洗第5页/共46页铑的物理性质铑的物理性质 银白色金属，质极硬，耐磨，也有相当的延展性。银白色金属，质极硬，耐磨，也有相当的延展性。 铑的主要用途铑的主要用途 铑可用来制造加氢催化剂、热电偶、铂铑合金等铑可用来制造加氢催化剂、热电偶、铂铑合金等，纯银镀铑袖扣也常镀在探照灯和反射镜上，还用，纯银镀铑袖扣也常镀在探照灯和反射镜上，还用来作为宝石的加光抛光剂和电的接触部件。来作为宝石的加光抛光剂和电的接触部件。第6页/共46页锇锇铱铱英国化学家英国化学家台奈特台奈特(Tennant, S.,1761-1815), (Tennant, S.,1761-1

8、815), 17961796年获剑桥医学博士学位，研究工作始终在年获剑桥医学博士学位，研究工作始终在剑桥大学进行，武拉斯顿是他出众的合作者。剑桥大学进行，武拉斯顿是他出众的合作者。 粗制铂+王水加热加热残渣残渣浅黄色氧化物浅黄色氧化物,易挥发，蒸易挥发，蒸气具有刺激臭气具有刺激臭味味残渣内可能含有残渣内可能含有新新金属元素金属元素第7页/共46页 1803年秋天，法国分析化学家科勒.德士科特尔(H. Collet - Descotils) 也从王水溶解粗铂后所剩残渣里分离、发现一种新元素。黑色残渣黑色残渣+王水王水长时间浸长时间浸泡处理泡处理H H2 2IrClIrCl(NH(NH4 4) )

9、2 2IrClIrCl6 6氯化氯化铵铵 与此同时，巴黎理工学院分析化学教授沃克兰和孚克劳也与此同时，巴黎理工学院分析化学教授沃克兰和孚克劳也得到新金属的氧化物。得到新金属的氧化物。热苛热苛性碱性碱挥发性氧化物（挥发性氧化物（IrOIrO3 3）台奈特继续台奈特继续研究黑色残研究黑色残渣渣第8页/共46页 18041804年春天，台奈特向英国皇家学会提交报告，认定黑色残年春天，台奈特向英国皇家学会提交报告，认定黑色残渣中含有两种新金属，并指出德士科特尔和沃克兰分离出的是同渣中含有两种新金属，并指出德士科特尔和沃克兰分离出的是同一新元素；一新元素； 18051805年，台奈特发表了年，台奈特发表

10、了在铂溶解后生成的黑色粉末中发现在铂溶解后生成的黑色粉末中发现的两种新金属的两种新金属的论文，在文章里首次记载了的论文，在文章里首次记载了锇锇和和铱铱两个名称；两个名称； 锇和铱与其他铂系金属相比，具有某些特殊的性能，它们的锇和铱与其他铂系金属相比，具有某些特殊的性能，它们的命名与此有关：命名与此有关：Osmium(Osmium(锇锇) )源于希腊文源于希腊文“osmeosme臭味臭味”，氧化，氧化锇具有挥发性、恶臭，锇具有挥发性、恶臭，Iridium(Iridium(铱铱) )源于希腊文源于希腊文“ irisiris彩虹彩虹”，它的，它的盐类具有多种多样的颜色；盐类具有多种多样的颜色； 这个

11、出名的黑色残渣是锇铱天然合金。这个出名的黑色残渣是锇铱天然合金。OsOOsO4 4 锇铱矿 1817年，英国化学家和矿物学家布朗特(W. Brande) 在讲演中恰当地指出：铂系金属的发现和分离展示了化学发展过程中化学分析方法惊人的精确度。第9页/共46页锇在工业中可以用做催化剂。在铂里掺进一点锇，就可做成又硬又锋利的手术刀。利用锇同一定量的铱可制成锇铱合金,锇铱合金坚硬耐磨,铱金笔尖比普通的钢笔尖耐用(铱金笔笔尖上那颗银白色的小圆点，就是锇铱合金) ；锇铱合金还可以做钟表和重要仪器的轴承,十分耐磨,使用多年而不损坏。纯铱专门用在飞机火花塞中，多用于制作科学仪器、热电偶、电阻线以及钢笔尖等。做

12、合金用，可以增强其他金属的硬度和抗腐蚀性，纯净的铱多用于合金，与铂形成得合金，因膨胀系数极小，常用来制造国际标准米尺。 第10页/共46页钌钌比铂晚比铂晚100100多年多年、比其余铂系元、比其余铂系元素晚素晚4040年才被发年才被发现现铂系金属中铂系金属中最后一个被最后一个被发现的元素发现的元素地壳中含地壳中含量最少的量最少的一个铂系一个铂系元素元素俄国科学俄国科学家发现的家发现的第一个元第一个元素素发现年份：发现年份：18441844年年发发 现现 人：俄国化学家克劳斯（人：俄国化学家克劳斯（Karl KlausKarl Klaus，1796186417961864）命名时间：命名时间：1

13、8281828年年 “RutheniumRuthenium”第11页/共46页俄国塔尔图大学教授俄国塔尔图大学教授奥桑奥桑(G. V. Ozann)(G. V. Ozann)贝采里乌斯贝采里乌斯乌拉尔山区考察铂矿，分别乌拉尔山区考察铂矿，分别提取了铂、钯、铑、锇、铱提取了铂、钯、铑、锇、铱发发现现乌拉尔铂溶解于王水后的残渣中有三种新元素，并命乌拉尔铂溶解于王水后的残渣中有三种新元素，并命名：名：“Pluranium” “Ruthenium” “Polinium”亮锇铱矿亮锇铱矿第12页/共46页克劳斯年青时作过药剂师,1831年到喀山大学开始攻读化学,对铂矿研究很感兴趣,并想做一番研究,以解决

14、奥桑提出的悬案。18401840年，重复奥桑的实验：年，重复奥桑的实验：白金铸造钱币白金铸造钱币从彼得堡的一位炼铂工从彼得堡的一位炼铂工匠廉价买到两磅铂渣匠廉价买到两磅铂渣发现其中还剩发现其中还剩有有10%10%的铂的铂分析分析向政府矿务局作了报告向政府矿务局作了报告矿务局的工程师主矿务局的工程师主任赠送克劳斯任赠送克劳斯20磅磅铂渣以供研究铂渣以供研究财务大臣重视财务大臣重视这批矿渣恰好来自这批矿渣恰好来自“亮锇铱矿亮锇铱矿”！第13页/共46页铂渣、苛性铂渣、苛性碱、硝酸钾碱、硝酸钾银银坩坩埚埚水水桔红色的桔红色的K2RuO4紫红色的紫红色的K2OsO4硝酸硝酸OsOOsO2 2和和RuO

15、RuO2 2混合混合物物与王水一与王水一起蒸馏起蒸馏黄色晶体OsOOsO4 4氯化铵氯化铵暗红色晶粒暗红色晶粒(NH(NH4 4) )2 2RuClRuCl6 6加加热热海绵状金属海绵状金属 通过这一系列反应，克劳斯断定通过这一系列反应，克劳斯断定这是一种新的铂系元素。这是一种新的铂系元素。 第14页/共46页 克劳斯取得新金属钌后，也将样品寄给贝采里乌斯，贝克劳斯取得新金属钌后，也将样品寄给贝采里乌斯，贝采采里乌斯表示怀疑，认为它是不纯的铱；里乌斯表示怀疑，认为它是不纯的铱； 克劳斯敢于向权威挑战，继续进行自己的研究，并且将每克劳斯敢于向权威挑战，继续进行自己的研究，并且将每次制得的样品连同

16、详细的说明逐一寄给贝采里乌斯；次制得的样品连同详细的说明逐一寄给贝采里乌斯； 贝贝采采里乌斯于里乌斯于18451845年在年在化学年报化学年报上发表文章，承认钌上发表文章，承认钌是一个新元素；是一个新元素； 在俄罗斯，由科学院的两位院士组成一个专门委员会，审在俄罗斯，由科学院的两位院士组成一个专门委员会，审查克劳斯得到的结果，确认了他的发现。查克劳斯得到的结果，确认了他的发现。 研究报告以研究报告以乌拉尔铂矿的残渣及金属钌的化学研究乌拉尔铂矿的残渣及金属钌的化学研究为题发表在为题发表在18441844年年喀山大学科学年报喀山大学科学年报上，共有上，共有188188页，出页，出于爱国热忱和对奥桑

17、早期工作的表彰，仍保留于爱国热忱和对奥桑早期工作的表彰，仍保留“RutheniumRuthenium”（钌）源于（钌）源于乌克兰语乌克兰语“俄罗斯俄罗斯”。克劳斯花费了整整20年时间研究铂系金属，他被称为铂和铂系金属俄国学派的创始人，是受之无愧的!第15页/共46页钌的主要用途：钌的主要用途： 钌是极好的催化剂，用于氢化、异构化、氧化钌是极好的催化剂，用于氢化、异构化、氧化和重整反应中；纯金属钌用途很少，它是铂和钯的和重整反应中；纯金属钌用途很少，它是铂和钯的有效硬化剂，用它制造电接触合金，以及硬磨硬质有效硬化剂，用它制造电接触合金，以及硬磨硬质合金等。合金等。 第16页/共46页铂系金属元素

18、铂系金属元素 ( (铂铂PtPt、钯、钯PdPd、铑、铑RhRh、锇、锇OsOs、铱、铱Ir Ir、钌、钌Ru)Ru)共同特性共同特性: : 除了锇和钌为钢灰色外，其余均为银白色；除了锇和钌为钢灰色外，其余均为银白色； 熔点高、强度大、电热性稳定；熔点高、强度大、电热性稳定； 化学性质非常稳定，除铂和钯外，不但不溶于普通的酸化学性质非常稳定，除铂和钯外，不但不溶于普通的酸，并且不溶于王水，铂很易溶于王水，钯还溶于热硝酸中；，并且不溶于王水，铂很易溶于王水，钯还溶于热硝酸中； 都有强烈形成络合物的倾向；都有强烈形成络合物的倾向； 高温抗氧化性能强；高温抗氧化性能强； 催化活性良好。催化活性良好。

19、 第17页/共46页第四节第四节 卤族元素卤族元素卤族元素，简称卤素：卤族元素，简称卤素：氟（氟（F F）、氯（）、氯（ClCl）、溴（）、溴（BrBr）、碘（）、碘（I I）、砹（）、砹（AtAt）元素元素单质单质水溶液水溶液银盐银盐F F氟气氟气，淡，淡黄绿黄绿色色-AgFAgF，白色，白色，可溶于水可溶于水ClCl氯气氯气，黄绿黄绿色色氯氯水，水，黄绿黄绿色色AgClAgCl，白色，白色，难难溶于水溶于水BrBr液液溴溴，红红棕色棕色溴溴水，橙色水，橙色AgBrAgBr，淡，淡黄黄色，色，难难溶于水溶于水I I碘单质碘单质，紫黑色，紫黑色碘碘蒸蒸气气，紫色，紫色碘碘水，紫色水，紫色AgI

20、AgI，黄黄色，色，难难溶于水溶于水第18页/共46页1.1. 卤素的化学性质都很相似，它们的最外电子层上都有卤素的化学性质都很相似，它们的最外电子层上都有7 7个电子，有取得一个电子形成稳定结构的卤离子的倾向个电子，有取得一个电子形成稳定结构的卤离子的倾向，因此卤素都有氧化性，氧化性：，因此卤素都有氧化性，氧化性：F F Cl Cl Br Br I I ，还原性相反；，还原性相反；2.2. 卤素单质都很稳定，除了卤素单质都很稳定，除了I I2 2以外，卤素分子在高温时都以外，卤素分子在高温时都很难分解；很难分解；3.3. 卤素与氢结合成卤化氢，溶于水生成氢卤酸；卤素与氢结合成卤化氢，溶于水生

21、成氢卤酸；4.4. 从氟到碘，其氢化物的酸性依次升高，但氢化物的稳定从氟到碘，其氢化物的酸性依次升高，但氢化物的稳定性呈递减趋势；性呈递减趋势； 5.5. 卤素单质的卤素单质的毒性毒性，从，从氟氟到碘依次降低；到碘依次降低； 卤族元素的性质卤族元素的性质第19页/共46页卤素的发现顺序：卤素的发现顺序： 氯、氯、碘、溴、碘、溴、氟氟17741774年年舍勒舍勒最早注意到氯气的存最早注意到氯气的存在在18861886年年莫瓦桑莫瓦桑制备出氟单制备出氟单质质4 4个卤族元素的全部个卤族元素的全部发现历经发现历经100100多年多年 氟是由电化学方法制备出来，其他卤素是通过氟是由电化学方法制备出来，

22、其他卤素是通过化学分析而发现的。化学分析而发现的。第20页/共46页氯氯 古代炼金术士们用王水溶解金子，加热该溶液时，会产生一种刺激性很强的烟雾，当时还不知道这种烟雾就是氯气，但至少可以说古代炼金术士们实际上已经接触过氯这种元素。 1774 1774年，年，舍勒舍勒在研究软锰矿在研究软锰矿(MnO(MnO2 2) )时制得了氯气时制得了氯气(Cl(Cl2 2) )，并对，并对它的一些性质进行了研究。它的一些性质进行了研究。将软锰矿将软锰矿（MnOMnO2 2）与浓盐与浓盐酸混合，酸混合，放置在曲放置在曲颈瓶颈瓶中加中加热热，在接收器中，在接收器中获获得一得一种黄绿种黄绿色色气气体。体。该气该气

23、体具有和加体具有和加热热的王水的王水产产物一物一样样的刺鼻臭味，吸入的刺鼻臭味，吸入后使肺部后使肺部极为难极为难受。受。MnOMnO2 2+4HCl (+4HCl (浓）浓） MnClMnCl2 2+2H+2H2 2O+ClO+Cl2 2 第21页/共46页 这种气体这种气体(Cl(Cl2 2) )溶于水，腐蚀软木塞溶于水，腐蚀软木塞( (变黄变黄) )，使蓝色石蕊，使蓝色石蕊试纸变白，使植物的叶子和花朵变白，它和许多金属反应，试纸变白，使植物的叶子和花朵变白，它和许多金属反应，和氨反应生成浓烟和氨反应生成浓烟(NH(NH4 4Cl)Cl)，这种气体被证明是一种很活泼，这种气体被证明是一种很活

24、泼的化学试剂。的化学试剂。一种新的化学元素一种新的化学元素舍舍勒勒失去燃素的盐失去燃素的盐酸酸 恰在这一时期，拉瓦锡推翻了燃素学说，但他却创立了一恰在这一时期，拉瓦锡推翻了燃素学说，但他却创立了一切酸中皆含有氧的错误理论，认为切酸中皆含有氧的错误理论，认为盐酸盐酸是一种是一种盐酸基和氧盐酸基和氧的的化合物，舍勒制得的氯气不仅没有被认为是一种元素，反被化合物，舍勒制得的氯气不仅没有被认为是一种元素，反被认为是氧的化合物了。认为是氧的化合物了。第22页/共46页 1785 1785年，法国化学家贝托雷研究了这个气体年，法国化学家贝托雷研究了这个气体(Cl(Cl2 2) )，拉瓦锡的观点被肯定。，拉

25、瓦锡的观点被肯定。O O2 2ClCl2 2HClHCl2Cl2Cl2 2+2H+2H2 2O 4HCl+OO 4HCl+O2 2光照光照光光照照实际上，从氯水溶液中放出的氧并不是实际上，从氯水溶液中放出的氧并不是来自于黄绿色气体氯，而是来自水。来自于黄绿色气体氯，而是来自水。ClCl2 2 + H + H2 2O HCO HCl l+HClO +HClO 2HC2HCl lO 2HCO 2HCl l + O O2 2贝托雷以此判断出氯气贝托雷以此判断出氯气是由盐酸和氧结合而成是由盐酸和氧结合而成: :氯氯= =盐酸盐酸+ +氧氧第23页/共46页 1809 1809年，盖吕萨克和泰纳尔想充分

26、论证老师贝托雷的年，盖吕萨克和泰纳尔想充分论证老师贝托雷的见解，检验盐酸和氧化盐酸见解，检验盐酸和氧化盐酸(Cl(Cl2 2) )中是否含有氧。中是否含有氧。炭粉炭粉盐酸盐酸或或氧化盐氧化盐酸酸盐酸基盐酸基？二氧化碳二氧化碳？盐酸盐酸或或氧化盐氧化盐酸酸实验进实验进行几行几个个月，月，两两位科位科学学家非常努力，但无家非常努力，但无论怎么论怎么改改变实验条变实验条件，件，还还是是没没有分出有分出氧氧来来氢氢氧氧化化盐盐酸酸光照光照或稍加热或稍加热盐盐酸酸一点儿水也没生一点儿水也没生成成 两位科学家认识到：这种黄绿色气体不能被分解，若假定它两位科学家认识到：这种黄绿色气体不能被分解，若假定它是一

27、种单质，则它所表现出来的各种性质都可以得到圆满的解释是一种单质，则它所表现出来的各种性质都可以得到圆满的解释。但终不肯舍弃氧酸观念，坚持它是一种化合物。但终不肯舍弃氧酸观念，坚持它是一种化合物。第24页/共46页同期同期(1808(1808年年) )，戴维戴维也在深入地研究氧化盐酸也在深入地研究氧化盐酸(Cl(Cl2 2) )。伏打电池伏打电池氧化盐氧化盐酸酸没没有有氧氧气气产产生生 几经失败，几经失败，18101810年，戴维对这种黄绿色气体含氧的说法彻底否年，戴维对这种黄绿色气体含氧的说法彻底否定，他自信这种气体是一种单质，并把气体元素命名为定，他自信这种气体是一种单质，并把气体元素命名为

28、“Chlorine”Chlorine”（希腊文（希腊文chloroschloros绿色，氯）。绿色，氯）。 1812 1812年，戴年，戴维维所著所著化化学学的哲的哲学学基基础础一一书书中：中：氯气氯气是一是一种单种单质质，和，和氧氧一一样样可以助燃。可可以助燃。可见见燃燃烧并烧并不不象拉瓦象拉瓦锡锡所所说说的那的那样样非有非有氧氧气气不可不可。盐盐酸中酸中并并不含有不含有氧氧，这这表明表明可以有无可以有无氧氧酸酸，拉瓦，拉瓦锡关锡关于酸于酸中必定含有中必定含有氧氧的的说说法也是不确切的。法也是不确切的。第25页/共46页小花猫发现了小花猫发现了碘碘碘碘 18 18世纪末和世纪末和1919世纪

29、初，法国皇帝拿破仑发动战争，需要大量硝酸钾制造火药，硝酸钾储量有限，世纪初，法国皇帝拿破仑发动战争，需要大量硝酸钾制造火药，硝酸钾储量有限，18091809年有人找到了利用海藻灰（含有钾的化合物）的溶液把天然硝酸钠转变成硝酸钾的方法。年有人找到了利用海藻灰（含有钾的化合物）的溶液把天然硝酸钠转变成硝酸钾的方法。 巴黎附近的硝石制造者、药剂师库尔特瓦斯巴黎附近的硝石制造者、药剂师库尔特瓦斯(B. Courtois)(B. Courtois)就按照这就按照这个方法来生产硝酸钾个方法来生产硝酸钾. . 18111811年年，库尔特瓦斯库尔特瓦斯发现海藻灰溶液与硫酸作用后放出一股美丽的发现海藻灰溶液与

30、硫酸作用后放出一股美丽的紫色气体，这种气体在冷凝后不形成溶液，却变成黑紫色的带有光泽结紫色气体，这种气体在冷凝后不形成溶液，却变成黑紫色的带有光泽结晶体（这就是碘）晶体（这就是碘） 。S+2KNOS+2KNO3 3+3C=K+3C=K2 2S+3COS+3CO2 2+N+N2 2 “库尔特瓦斯把两个玻璃瓶放在桌上，一个是制药所用，盛有海藻灰和酒精，另一个盛着铁在硫酸中的溶液，他在吃饭，一只小花猫跳到他的肩上，突然，小花猫跳下来，撞到了硫酸瓶和药瓶，瓶子打破，液体混合，一缕蓝紫色的气体从地面升起。库尔特瓦斯把两个玻璃瓶放在桌上，一个是制药所用，盛有海藻灰和酒精，另一个盛着铁在硫酸中的溶液，他在吃

31、饭，一只小花猫跳到他的肩上，突然，小花猫跳下来，撞到了硫酸瓶和药瓶，瓶子打破，液体混合，一缕蓝紫色的气体从地面升起。”第26页/共46页原理：原理：硫酸遇到海草灰中含有的碱金属碘化物即碘化钾硫酸遇到海草灰中含有的碱金属碘化物即碘化钾(KI)(KI)和碘化钠和碘化钠(NaI)(NaI)，先生成了碘化氢，先生成了碘化氢(HI)(HI)，然后碘化氢再与硫酸，然后碘化氢再与硫酸作用，就产生了游离的碘：作用，就产生了游离的碘： H H2 2SOSO4 4 + 2HI 2H + 2HI 2H2 2O + SOO + SO2 2+ I+ I2 2 v 1813 1813年，库尔特瓦斯在年，库尔特瓦斯在物理与

32、化学年报物理与化学年报上发表了上发表了海海草灰中新物质的发现草灰中新物质的发现论文，并把他制取的碘送请当时的法论文，并把他制取的碘送请当时的法国化学家克雷门、德索美、盖吕萨克、戴维等人进行研究鉴国化学家克雷门、德索美、盖吕萨克、戴维等人进行研究鉴定，得到了他们的肯定。定，得到了他们的肯定。v 盖吕萨克将新元素命名为盖吕萨克将新元素命名为“iodeiode”( (希腊文希腊文iodes,iodes,紫色紫色) ) ，拉，拉丁文丁文I Iodiumodium。v 克雷门首次提出了碘和氯相似的看法。克雷门首次提出了碘和氯相似的看法。第27页/共46页溴溴的发现与李比息的错误之柜的发现与李比息的错误之

33、柜 18251825年秋天年秋天，德国海德堡大学化学家，德国海德堡大学化学家格美林格美林实验室中，一个实验室中，一个叫叫洛威洛威的学生带给他的导师一个厚壁瓶子，里面装有红棕色液的学生带给他的导师一个厚壁瓶子，里面装有红棕色液体，是他在家乡研究过那里的矿泉水组成，体，是他在家乡研究过那里的矿泉水组成，矿泉水制成母液，矿泉水制成母液，通入氯气，母液变成红棕色，用乙醚振摇萃取，把乙醚蒸发通入氯气，母液变成红棕色，用乙醚振摇萃取，把乙醚蒸发后后这种红棕色液体仍然存在，即这种红棕色液体仍然存在，即“溴溴”。 格美林对洛威的工作很有兴趣，为了详细研究该液体性质，建议他多制格美林对洛威的工作很有兴趣，为了详

34、细研究该液体性质，建议他多制备一些新物质。备一些新物质。一篇长长的论文一篇长长的论文海水中所含的一种特殊物质的报告海水中所含的一种特殊物质的报告发表在发表在物理物理与化学年报与化学年报上，由法国巴拉德（上，由法国巴拉德（A. BalardA. Balard）所著。）所著。第28页/共46页 18241824年年，巴拉德巴拉德在研究盐湖中植物的时候，在海藻灰浸取液中加在研究盐湖中植物的时候，在海藻灰浸取液中加入氯水和淀粉，溶液即分成两层：下层呈现兰色，这是由于淀粉与入氯水和淀粉，溶液即分成两层：下层呈现兰色，这是由于淀粉与溶液中的碘生成了加合物；上层呈现棕黄色，这是一种以前没有见溶液中的碘生成了

35、加合物；上层呈现棕黄色，这是一种以前没有见到过的现象。到过的现象。巴拉德采用了种种方法试图把新的化合物分解，但都巴拉德采用了种种方法试图把新的化合物分解，但都没有成功，巴拉德最后断定这是一种与氯、碘相似的新没有成功，巴拉德最后断定这是一种与氯、碘相似的新元素，它和碘一样被氯从它的化合物中取代出来。元素，它和碘一样被氯从它的化合物中取代出来。一是一是氯与溶液中的碘形成了新的化合物氯与溶液中的碘形成了新的化合物- -氯化碘氯化碘二是二是氯把溶液中的新元素置换出来了氯把溶液中的新元素置换出来了两种两种可能可能？第29页/共46页用乙用乙醚将红醚将红棕色的物棕色的物质质萃取提出，再加苛性萃取提出，再加

36、苛性钾钾，则则棕棕黄黄色立色立刻消失，刻消失，溴溴已已经转变经转变成无色的成无色的溴溴化化钾钾和次和次溴溴酸酸钾钾，加入，加入浓浓硫酸硫酸、二、二氧氧化化锰锰共共热热，得到，得到红红棕色有棕色有恶恶臭的臭的气气体，冷凝后重新体，冷凝后重新变变成成深深红红棕色的液体。棕色的液体。巴拉德巴拉德认为这认为这是室是室温温下唯一的一下唯一的一个个液液态态非金非金属属。Br +2KOH KBr + KBrO + HBr +2KOH KBr + KBrO + H2 2O O 2KBr + 2H2KBr + 2H2 2SOSO4 4 + MnO + MnO2 2 K K2 2SOSO4 4 + MnSO +

37、MnSO4 4 + + BrBr2 2 + 2H + 2H2 2OOKBr + KKBr + KB BrO + HrO + H2 2SOSO4 4 K K2 2SOSO4 4 + + BrBr2 2 + H + H2 2OO 1825 1825年年1111月，月，将将海水中所含的一海水中所含的一种种特殊物特殊物质质的的报报告告提提交法交法国国科科学学院。院。18261826年，由盖年，由盖吕萨吕萨克、沃克克、沃克兰兰和泰和泰纳纳尔尔组组成成的法的法国国科科学学院特院特别别委委员会证实员会证实了巴拉德的了巴拉德的结结果，果，将将新元素命名新元素命名为为BrBromine omine ( (希腊文

38、希腊文bromos bromos 恶恶臭臭) )，溴溴。第30页/共46页 在巴拉克发现溴的前几年，有人曾把一瓶取自德国克鲁兹拉在巴拉克发现溴的前几年，有人曾把一瓶取自德国克鲁兹拉赫盐泉的红棕色液体样品交给化学家赫盐泉的红棕色液体样品交给化学家李比息李比息鉴定，李比息并没鉴定，李比息并没有进行细致的研究，就断定它是有进行细致的研究，就断定它是“氯化碘氯化碘”。 几年后，李比息得知溴的发现之时，再去分析留在瓶中的几年后，李比息得知溴的发现之时，再去分析留在瓶中的液体，证实它就是溴，他立刻意识到自己的错误，把那瓶液体液体，证实它就是溴，他立刻意识到自己的错误，把那瓶液体放进一个柜子，并在柜子上写上

39、放进一个柜子，并在柜子上写上“耻辱柜耻辱柜”，以警示自己。，以警示自己。“不是巴拉德发现了溴，而是溴发现了巴拉德不是巴拉德发现了溴，而是溴发现了巴拉德”第31页/共46页 在化在化学学元素元素发现发现史上，持史上，持续时间续时间最最长长、参参加人加人数数最多、危最多、危险险最大、工作最最大、工作最难难的的研研究究课题课题，莫，莫过过于于氟单质氟单质的制取。的制取。 氟已被证明是最后一个（按编年史顺序）以单氟已被证明是最后一个（按编年史顺序）以单质状态分离出来的非金属（除惰性元素外）质状态分离出来的非金属（除惰性元素外） 。氟氟第32页/共46页 氟单质（氟气）在常温下为淡黄色的气体，有剧毒；氟

40、单质（氟气）在常温下为淡黄色的气体，有剧毒； 与水反应立即生成氢氟酸和氧气，并发生燃烧，同时能使容器与水反应立即生成氢氟酸和氧气，并发生燃烧，同时能使容器破裂，量多时有爆炸的危险；破裂，量多时有爆炸的危险； 氟、氟化氢和氢氟酸对玻璃有较强的腐蚀性；氟、氟化氢和氢氟酸对玻璃有较强的腐蚀性； 氟是氧化性最强的元素，化合物中一般呈氟是氧化性最强的元素，化合物中一般呈-1-1价；价； 单质氟与盐溶液的反应，都是先与水反应，生成的氢氟酸再与单质氟与盐溶液的反应，都是先与水反应，生成的氢氟酸再与盐的反应，通入碱中可能导致爆炸；盐的反应，通入碱中可能导致爆炸； 水溶液氢氟酸是一种弱酸，但却是稳定性、腐蚀性最

41、强的氢卤水溶液氢氟酸是一种弱酸，但却是稳定性、腐蚀性最强的氢卤酸，如果皮肤不慎粘到，将一直腐蚀到骨髓；酸，如果皮肤不慎粘到，将一直腐蚀到骨髓； 化学性质活泼，能与几乎所有元素发生反应（除氦氖氮氧）。化学性质活泼，能与几乎所有元素发生反应（除氦氖氮氧）。元素氟的性质元素氟的性质2H2H2 2O+2FO+2F2 2 4HF+O 4HF+O2 2第33页/共46页萤萤石石 在在1616世纪前半叶，氟的天然化合物萤石（世纪前半叶，氟的天然化合物萤石（CaFCaF2 2）就被记述于欧）就被记述于欧洲矿物学家的著作中，当时这种矿石被用作熔剂，把它添加在熔炼洲矿物学家的著作中，当时这种矿石被用作熔剂，把它添

42、加在熔炼的矿石中，以降低熔点；的矿石中，以降低熔点； 16701670年，德国工匠施瓦哈德偶然将萤石与硫酸接触，产生的蒸年，德国工匠施瓦哈德偶然将萤石与硫酸接触，产生的蒸汽使他所戴的眼镜蒙上一层薄雾，竟使镜片变得粗糙模糊，玻璃受汽使他所戴的眼镜蒙上一层薄雾，竟使镜片变得粗糙模糊，玻璃受到严重的腐蚀；到严重的腐蚀； 17711771年，舍勒将粉末状的萤石样品与硫酸放在一起加热，随着年，舍勒将粉末状的萤石样品与硫酸放在一起加热，随着反应的进行，玻璃容器逐渐变得模糊不清，底部有白色沉淀反应的进行，玻璃容器逐渐变得模糊不清，底部有白色沉淀; ; CaSiO CaSiO3 3 + 6HF CaF + 6

43、HF CaF2 2 + SiF + SiF4 4 + 3H + 3H2 2OO SiO SiO2 2 + 4HF SiF + 4HF SiF4 4 + 2H + 2H2 2OO 拉瓦锡认为氢氟酸和盐酸一样，其中含有氧，是未知基和氧的拉瓦锡认为氢氟酸和盐酸一样，其中含有氧，是未知基和氧的化合物，化合物， 17891789年列入第一张元素表中。年列入第一张元素表中。第34页/共46页 1810 1810年，戴维确认氯是一种新元素后，收到来自法国安培年，戴维确认氯是一种新元素后，收到来自法国安培的两封信：的两封信：18101810年年1111月的一封表示了氢氟酸和盐酸性质相似、月的一封表示了氢氟酸和

44、盐酸性质相似、组成相似；组成相似；18121812年年8 8月的一封提出在氢氟酸中存在着一个新元素月的一封提出在氢氟酸中存在着一个新元素，正如在盐酸中含有氯一样，并提议将其命名为，正如在盐酸中含有氯一样，并提议将其命名为“ F Fluorum ”(luorum ”(源自拉丁文源自拉丁文 fluo, fluo, 流动流动) )。 安培安培的建的建议议很快被很快被当时欧当时欧洲各洲各国国化化学学家家们们接受，接受，没没有人有人怀怀疑疑它它的存在，即使的存在，即使它它的游离的游离态还没态还没有被分离出有被分离出来来。第35页/共46页18131813年：戴维用电解氟化物的办法制取单质氟，用白金作容器

45、，结年：戴维用电解氟化物的办法制取单质氟，用白金作容器，结果果 阳极的白金被腐蚀了，还是没有分离出氟。后来他改用萤石做容阳极的白金被腐蚀了，还是没有分离出氟。后来他改用萤石做容器，腐蚀问题解决了，但也得不到氟。器，腐蚀问题解决了，但也得不到氟。18361836年：爱尔兰化学家乔治年：爱尔兰化学家乔治. .诺克斯和乔治诺克斯和乔治. .诺克斯兄弟二人把一片诺克斯兄弟二人把一片金箔放在玻璃接收瓶顶部，再用干燥的氯气处理氟化汞。实验证明金箔放在玻璃接收瓶顶部，再用干燥的氯气处理氟化汞。实验证明变成了氟化金，可见反应产生了氟。但是他们始终收集不到单质的变成了氟化金，可见反应产生了氟。但是他们始终收集不

46、到单质的氟气。氟气。18461846年：比利时化学家鲁耶特不避艰险重复上述实验，结果因氟化年：比利时化学家鲁耶特不避艰险重复上述实验，结果因氟化氢长期中毒而献出了自己的生命。氢长期中毒而献出了自己的生命。18541854年：法国化学家弗累密将熔融的氟化钙、氟化钾等金属氟化物年：法国化学家弗累密将熔融的氟化钙、氟化钾等金属氟化物放置在铂坩埚中，以铂为电极进行电解，结果在阳极观察到有气体放置在铂坩埚中，以铂为电极进行电解，结果在阳极观察到有气体产生，应该是氟，但它很快腐蚀铂电极，无法收集到气体氟。产生，应该是氟，但它很快腐蚀铂电极，无法收集到气体氟。18691869年：英国化学家高尔电解氢氟酸，得

47、到少量氟气，但是它立即年：英国化学家高尔电解氢氟酸，得到少量氟气，但是它立即与产生的氢气化合、爆炸，他提出必须降低电解装置的温度，以降与产生的氢气化合、爆炸，他提出必须降低电解装置的温度，以降低氟的活动性。低氟的活动性。第36页/共46页 1884 1884年，法国的莫瓦桑在弗累密的指导年，法国的莫瓦桑在弗累密的指导下，接受了继续设法提取氟的研究课题。下，接受了继续设法提取氟的研究课题。 根据前人经验，推论：在低温下电解，可根据前人经验，推论：在低温下电解，可能会避免电极被腐蚀，可能是解决生成的氟快能会避免电极被腐蚀，可能是解决生成的氟快速化合的一个途径。速化合的一个途径。 18861886年

48、，莫瓦桑总结弗累密电解无水氢氟年，莫瓦桑总结弗累密电解无水氢氟酸的经验，无水氢氟酸熔点很低（酸的经验，无水氢氟酸熔点很低（-83-83），），这是它可取之处。这是它可取之处。 把氢氟化钾加到无水氢氟酸中，使其变成导体把氢氟化钾加到无水氢氟酸中，使其变成导体。莫瓦桑莫瓦桑 (Moissan, (Moissan, H. 1852H. 18521907)1907)第37页/共46页 用铂制的用铂制的U U型管来放置这种电解质，以铂铱合金作电极，用型管来放置这种电解质，以铂铱合金作电极，用萤石制成的螺旋帽将管口盖住，再用紫虫胶将它封固起来。为萤石制成的螺旋帽将管口盖住，再用紫虫胶将它封固起来。为了降低

49、温度，用气体氯仿使了降低温度，用气体氯仿使U U型管冷却到零下型管冷却到零下2323。根据以往。根据以往经验，氟化硅是一种非常稳定的化合物，实验一旦有氟气产生经验，氟化硅是一种非常稳定的化合物，实验一旦有氟气产生，与硅接触就会猛烈反应、起火燃烧，因此用硅来检验氟。，与硅接触就会猛烈反应、起火燃烧，因此用硅来检验氟。莫瓦桑制取氟的装置功夫不负有心人，功夫不负有心人，18861886年年6 6月月2626日，从日，从U U型管阳极口终于冒出气型管阳极口终于冒出气体，用硅试验立即闪出耀眼的体，用硅试验立即闪出耀眼的白光，氟终于被分离出来！白光，氟终于被分离出来！ 19061906年莫瓦桑荣获年莫瓦桑

50、荣获诺贝尔化学奖。诺贝尔化学奖。第38页/共46页第五节第五节 北方女神北方女神-元素钒元素钒钒钒 钒是用化学分析法发现的最后一个元素；钒是用化学分析法发现的最后一个元素； 元素符号元素符号 V V，银灰色金属，原子序数，银灰色金属，原子序数2323，原子，原子量量50.9450.94； 钒的熔点很高（钒的熔点很高（191919192 2 ），属于高熔点难），属于高熔点难熔金属；熔金属； 有延展性，质地坚硬，耐盐酸和硫酸，空气中有延展性，质地坚硬，耐盐酸和硫酸，空气中不被氧化。不被氧化。 “ “钒钒”是墨西哥是墨西哥矿矿物物学学家家德尔里德尔里奥奥于于18011801年年在含有在含有钒钒的的铅矿铅矿中中首先首先发现发现的的，这种这种新元素的新元素的盐盐溶液在加溶液在加热时热时呈呈现鲜艳现鲜艳的的红红色色，所以所以被取名被取名为为“ “erytronium”(erytronium”(红红色色) )，但是但是当时当时有人有人认为这认为这是被是被污污染的元染的元素素铬铬，所以，所以没没有被人有被人们们公公认认。第39页/共46页O 1830 1830年年瑞典化学家瑞典化学家塞夫斯唐姆塞夫斯唐姆（ Sefstrom N GSefstrom N G，1787-1787-1845)1845)在研究斯马兰矿区的铁矿时，用酸溶解铁，