洛克耶

化学科学之元素发现史

作者:洛阳平行线教育 / 关注公众号:luoyangpxx  发布:2019-10-26

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化学元素知多少
2019/10/24
在科学发现的史上,数学家和物理学家们都曾遇到过无数的难题。为此,众多天才数学家的脑细胞都备受折磨,笔和纸是他们主要的战斗武器。
困境中的物理学家们,他们除了和数学家一样在办公室里提出理论,还需要用实验来验证他们的想法。不过,大多数时候,除了多费一些电以外,他们也是安全的。
在历史上,化学家们则是需要勇气的,他们为了解决难题,为了证明自己的设想,有些时候需要将安全置之度外,甚至需要冒着生命的风险。
2019年,又被称为国际元素周期表年,是门捷列夫发现元素周期表的150周年。小学时,翻开词典附录我们就接触过它,七横行、十八数列。横行称为“周期”,数列称为“族”。
俄国化学家门捷列夫
目前已发现的元素有118中,每种元素的发现都伴随着有趣的故事,让我们一起来看看吧。
氢---水的生成者
英国化学家卡文迪许
早在十六世纪,瑞士的一名医生就发现了氢气。他说:"把铁屑投到硫酸里,就会产生气泡,像旋风一样腾空而起。"他还发现这种气体可以燃烧。然而他是一位著名的医生,病人很多,没有时间去做进一步的研究。
十七世纪时又有一位医生发现了氢气。但那时人们认为不管什么气体都不能单独存在,既不能收集,也不能进行测量。这位医生认为氢气与空气没有什么不同,很快就放弃了研究。
最先把氢气收集起来并进行认真研究的是在1766年英国的一位化学家卡文迪什。实验中,他不小心把一个铁片掉进了盐酸中,他正在为自己的粗心而懊恼时,却发现盐酸溶液中有气泡产生,这个情景一下子吸引了他。卡文迪什用排水法收集了新气体,他发现这种气体不能帮助蜡烛的燃烧,也不能帮助动物的呼吸,如果把它和空气混合在一起,一遇火星就会爆炸,接着又发现这种气体燃烧后的产物是水,无疑这种气体就是氢气了。但卡文迪许受了"燃素说"的影响,坚持认为水是一种元素,不承认自己无意中发现了一种新元素,后来拉瓦锡听说了这件事,在1787年,他正式提出"氢"是一种元素,因为氢燃烧后的产物是水,便用拉丁文把它命名为"水的生成者"。
氦---太阳的元素
英国化学家威廉•拉姆赛
1868年8月18日,法国天文学家詹森赴印度观察日全食,利用分光镜观察日珥,从黑色月盘背面突出的红色火焰,看见有彩色的彩条,是太阳喷射出来的炽热的光谱。他发现一条黄色谱线,接近钠光谱总的D1和D2线。日蚀后,他同样在太阳光谱中观察到这条黄线,称为D3线。1868年10月20日,英国天文学家洛克耶也发现了这样的一条黄线。经过进一步研究,认识到这条黄线是一条不属于任何已知元素的新线,是由一种新的元素产生的,人们把这个新元素命名为 helium,来自希腊文helios(太阳),这是第一个在地球以外,在宇宙中发现的元素。为了纪念这件事,当时铸造一块金质纪念牌,一面雕刻着驾着四匹马战车的传说中的太阳神阿波罗(Apollo)像,另一面雕刻着詹森和洛克耶的头像,下面写着:1868年8月18日太阳突出物分析。
过了20多年后,拉姆赛在研究钇铀矿时发现了一种神秘的气体。由于他研究了这种气体的光谱,发现可能是詹森和洛克耶发现的那条黄线D3线。但由于他没有仪器测定谱线在光谱中的位置,他只有求助于当时最优秀的光谱学家之一的伦敦物理学家克鲁克斯。克鲁克斯证明了,这种气体就是氦。这样氦在地球上也被发现了。
氟---史上最悲壮的元素
瑞典化学家舍勒
氟元素的发现可以说是化学发展史上参加人数最多、危险最大、工作最难的研究性课题。
首先,是我们可爱的舍勒同学,遇到危险总是冲在第一线,他将萤石和硫酸放在一起加热,结果发现玻璃容器都被腐蚀了,他认为这其中产生了一种酸性物质,他把这种酸性物质命名为“萤石酸”,这就是腐蚀性极强的氢氟酸!他闻过“火焰空气”,还尝过剧毒的氢氰酸,我们有理由相信如果舍勒发现了“氟”,他肯定会亲自“品尝”一下自己的伟大发现,最终我们知道,舍勒同学,44岁,卒。
法国科学家安培
1810年,安培提出,氢氟酸中可能还有一种和氯相类似的新元素,他提议将它命名为“氟”,意思是易于流动的意思。好在安培没有去开展发现氟的实验,所以他活到了61岁。
1813年,化学界大帅哥戴维已经利用电流发现了几种新元素,这是他很兴奋,于是他将目光投向了氟化物,希望利器电流来分解氟化物得到氟。他用氯化银和铂做容器,向氢氟酸通电,结果铂电极都被腐蚀了。对于氟化物的研究,使他的健康受到了损伤,好在他及时停止了研究,最终活到了50岁。化学家吕萨克,实验中由于吸入过量的氢氟酸中毒,而被迫停止了实验;1836年,苏格兰化学家诺克斯兄弟在制取氟时都严重中毒,弟弟托马斯·诺克斯几乎死亡,哥哥乔治·诺克斯被送到意大利疗养了三年才恢复健康。还有法国化学家尼克雷、比利时化学家鲁耶特都为此献出了宝贵的生命......
莫瓦桑在在实验室
直到1885年,法国化学家莫瓦桑在尝试各种方法后,最终选择电解法制取到了氟,实验期间,由于吸入过量氟化砷和砷,他几度昏倒过去,醒来后他告诉自己离成功不远了!终于,一丝又一丝淡黄色的气体在阳极的上方冒了出来。莫瓦桑激动异常,大喊道:“Fluorine!Fluorine(氟)!”
在元素的发现背后,是无数化学家不断探索努力的结果,他们甚至付出了生命,这是一段悲壮的历史,更凝聚着人类对于未知的渴望,也是人类文明最可贵的精神!
未完待续......
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