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1、-化学元素的发现及其命名探源前言到目前止，人类已经发现了 110 种化学元素。由这些元素形成了宇宙世界万万千千种物质，构成了大自然妙趣横生的和谐图案。纵观这些元素的发现过程，我们看到在这个图案上谱写了人类认识大自然从必然王国 向自由王国过渡的客观规律，也看到科学事业先驱者认识自然、改造自然的奋斗足迹。本书根据元素周期系，按照原子序数的顺序，编写出这些元素最早的发现年代、发现者、发现过程以及命名原义，试图探讨化学元素的发现及其命名的渊源，从一个侧面启迪人们去探索自由王国的奥秘。也试图从这个探源过程中，介绍中国古代和现代科学家的奉献，恢复元素发现史的本来面目。本书根据元素周期系，按照原子序数的顺序
2、，分别介绍了迄今为止发现的 110 种化学元素的发现年代、发现过程、发现方法及其命名的原义。容新颖，深入浅出，系统完整，既有详尽的史料，又收录了最新的科技研究成果，兼备可读性和学术性。可供高校、中专化学工作者、教师、研究生参考，也可供大、中学生阅读。化学元素的发现及其命名探源1.氢 H Hydrogen早在 16 世纪，瑞士著名医生帕拉塞斯曾描述过铁屑与醋酸作用时会产生一种气体这种气体就是氢气；17 世纪时，海尔蒙特和波义耳等都曾偶然接触过它。1700 年法国勒梅里曾在一份报告里提到过它，并曾论及过这种气体的可燃性。但是他们都不知道这种气体是什么东西，也没有将这种气体别离出来。1766 年，英
3、国化学家卡文迪什H.Cavendish首先系统地研究了这种气体，他用铁屑和锌等作用盐酸及稀硫酸后用排水集气法收集而获得这种气体，但他误认为该气体是由金属分解出来的。又由于这种气体在加热时就会燃烧，他就把它叫做inflammable air from metals，即来自金属的可燃空气。并错误地认为氢气就是燃素或燃素和水的化合物。几年以后，1782 年，法国化学家拉瓦锡重复了卡文迪什、普列斯特里等人的实验，明确提出正确的结论：水是氢和氧的化合物。正确地赋予一个能反映这种可燃气体燃烧后产生水的这种变化特征的名字，把它称作hydrogene英文变为 hydrogen，即氢。该词源自希腊语中的 hyd
4、ro意为水和后缀genes意为产生或生出，因此 hydrogene 原意为会产生水的东西。并确认氢是一种元素。中文名曾为轻气。值得提出，德国人不像英国人那样喜欢把他们的科学名词变为希腊文或拉丁文，他们直接用德语命名这种新的空气。但他们也很注意上述奇特的变化，因此他们称它为 wasserstoff，意为水物质。当氢的同位素发现以后，英国物理学家卢瑟福E.Rutherford提议将H1 叫做 haploge，H2 叫做 diplogen。这两个名词分别源自希腊语 haploos意为单个的和 diploos意为成双的。但发现质量为 2 的氢的同位素的美国化学家尤里建议将 H2 叫做 deuteriu
5、m，该词源自希腊语 deuteros意为第二，汉语译作氘。而 H1 则称为 protium，它源自希腊语 protos意为第一，汉语译作氕。对于 H3，则取名为 tritium，源自希腊语 tritos意为第三，汉语译作氚。2.氦 HeHelium1868 年 8 月 18 日的日食期间，在地球不同地点有 6 个不同观察者，发现日珥光谱中有一条明亮黄线。法国天文学家简森P.Janssen在印度日食期间让太阳大气的光透过棱镜，他注意到在地球物质那些熟悉的光谱线中产生了一条他不能确认的黄色光谱线。后来，英国天文学家洛克耶尔将这条谱线的位置和各种不同元素产生的类似谱线位置作了比拟，断定这条新线是太阳
6、中的*种元素产生的。1869 年雷伊脱G.Rayet指出这条线不是氢的也不是钠的，而是另一个元素的新线。洛克耶尔和弗兰克兰E.Frankland把这种当时不为人所知而为太阳所有的元素定名为氦helium。该词源自希腊语中表示太阳的一个词helios，因此氦的原意是太阳元素。在地球上找到氦这种元素则是在此之后二十七年的事。1888 年美国化学家赫列布莱德用硫酸处理一种沥青铀矿获得一种不活泼的气体。由于他忽略了当这种气体加热时，它的光谱中的*些谱线并不是氮的谱线，他误认为这种气体就是氮，因而错过了发现新元素的时机。1895 年，格兰化学家拉姆赛采用钇铀矿重复上述实验，并和洛克耶尔研究了所产生气体的
7、谱线，证明了这种稀有气体正与太阳上的氦一样，从而证明了地球上也存在氦。3.锂 LiLithium1817 年，瑞典化学家阿尔费德森在分析从攸桃岛uto采集到的一种叶石 pelalite现已证明是被称作透锂长石的硅酸锂铝 LiAlSi2O5过程中，发现该叶石中含有氧化硅、氧化铝及一种新碱金属。他把这种碱金属制成硫酸盐，进展试验，并进展详细分析计算研究后，发现该碱金属与酸类饱和的量比其它各种固定碱类要大得多，它的溶液不被过量的酒石酸沉淀，又不受氯化铂的影响。证明这种碱金属硫酸盐既不是钾盐、钠盐，也不是镁盐。于是他肯定这种碱金属是一种新元素，并命名为锂lithium。该词源自希腊语岩石之意，因为之前
8、发现的碱金属钠和钾是从植物里取得的。阿尔费德森曾试图制取金属 Li ，但未成功。 1818 年布兰德斯Brandes、戴维等人分别用强电流电解锂矿石制得了少量的这种金属。直到 1855 年，本生和马提生A.Matthiessen采用电解熔融氯化锂的方法，才制得较多量的锂可供研究之用。4.铍 BeBeryllium1798 年法国矿物学家霍伊R.J.Hay观察到祖母绿和一般矿物绿柱石的光学性质一样，从而发现了铍。根据霍伊的要求，法国化学家沃奎林对绿柱石和祖母绿进展化学分析，当他把苛性钾溶液参加绿柱石的酸溶液之后，得到一种不溶于过量碱的氢氧化物沉淀。他证明这两种物质具有同一组成，并含有一种新元素。
9、铍盐有甜味被称为甜土，这种新元素最早被命名为鋊，glucinium，该词来自法语glucose，是葡萄糖的意思。后来因为发现镱的盐类也同铍盐一样具有甜味，鋊被改称为铍，希腊语绿柱石之意。铍beryllium这一名称是德国化学家韦勒F.Wohler命名的。1828 年韦勒用金属钾复原铍土得到纯的金属铍粉末。5.硼 BBoron古代埃及制造玻璃时已使用硼砂作熔剂，但是硼酸的化学成分 19 世纪初还是个谜。1807 年英国化学家戴维H.Davy报告了用电解法在两白金面之间电解湿硼酸以及在一个金属管中用钾复原硼酸制得了硼。1809 年法国化学家盖吕萨克J.GayLussac和锡钠尔德用金属钾复原无水硼
10、酸 B2O3 取得了单质硼。硼的命名源自阿拉伯文，原意指硼砂Bora*及相似的化合物Borate。6.碳 CCarbon无定形碳、石墨、金刚石是三个的同素异形体。认识无定形碳、使用无定形碳最早。古代人类就道钻木取火，广泛用木炭来冶炼金属，明了炭是比木柴更好的燃料，伐薪烧炭便是古代农民的一种副业。在旧石器时代用山火烧成的黑焦炭作为描绘物象的墨色涂料。从埃及出土的古迹装饰品中就见到过金刚石。 1772 年法国拉瓦锡把太集光于金刚石时见产生二氧化碳，才知道它的本质是碳。1797 年英国的台耐特确认金刚石是纯碳所组成。碳的命名原意取自拉丁语木炭之意。拉丁语中煤称为 Carbo所有格为 Carbonis
11、，英语中元素碳Carbon的名称就是由此得来的。在英语中煤叫 coal，它最初用于指任何燃烧着的余烬，如将木材加热但不使其产生火焰，留下一种黑色的剩余物，继续加热它会缓慢燃烧，这就是木炭Charcoal。Char 的意思是炭化，Charcoal 的意思是经过炭化形成的煤。煤、木炭和各种形式的煤烟等都是无定形碳，对这类物质称为 amorphous无定形的，它源自希腊语 a意为无或不和morphous意为形状。石墨因其每 6 个碳原子构成一个六角环形的层状晶体构造，容易写在纸上，因此对于碳的这种同素异形体，又叫做graphite石墨，它源自希腊语 graphein，意为写。由于金刚石具有正四面体的
12、晶体构造，因此形成非常坚硬的同素异形体，人们一度曾用 adamant 一词来表示它，该词源自希腊语前缀 a不可和希腊语 daman征服，意为不可征服的的物质。7.氮 NNitrogen1772 年英国化学家布拉克J.Black的学生卢瑟福D.Rutherfard把老鼠放进密封的器皿里，及至老鼠闷死后，发现器皿空气的体积较前减少了十分之一，假设器剩余气体再用碱液吸收，则又继续失去十分之一的体积。用此法除去空气中的 O2、CO2，并研究所余气体的性质，他发现它有不能维持动物生命和灭火的性质，且不溶于苛性钾溶液中，因此命名该气体为蚀气或恶气Mephitic air。它源自拉丁词mephitic，意为
13、有毒的气体，但卢并不成认这种蚀气是空气的一种成分。英国牧师兼化学家普里斯特利J.Priestley也进展了实验，他和卢都称这种剩下来的气体叫被燃素饱和了的空气，意为它已吸足了燃素，因此失去了助燃能力。1772 年，瑞典化学家舍勒也从事这一研究，他用硫酐吸收大气中的氧气，取得氮气。他把空气中能维持生命的那局部气体称为火气 fire air，剩下的局部则称为秽气foul air。法国化学家拉瓦锡则把它称作azote非生命气体。它源自希腊语中的前缀 a-意为没有和 zoe意为生命。因此azote 是没有生命的气体。德国人按照同样的原则将它称为 Sticksttoff，在德语中的意思就是窒息物质。17
14、90 年，法国化学家查普塔把它称作nitrogen。意指它是*种可以构成硝石的东西，因这种气体构成了常见的化学物质硝石分子的一局部，法语中的硝石叫 nitre。当时给新气体命名时都加上词尾-gen，来自希腊语中的后缀-genes，意为出生或被产生出来。因此，nitrogen 一词的原意就是从硝石中产生出来的东西。现在，汉语中将 nitrogen 和 azote 都译作氮。中文名曾为淡气。8.氧 OO*ygen早在公元 8 世纪，中国人马和在其著作平龙认看风水的书中曾谈到：大气是由阴、阳两局部组成，阴的局部可用阳的变化物如金属、硫黄及木炭等提取出来。燃烧时，这些物质就与大气中阴体混合而生成此二种
15、元素的混合物。阴气是永不纯洁的，但以炽热之，可以从青石、火硝、黑炭石中提取。水中亦有阴气，它和阳气严密地混合在一起，很难分解。因此，有人认为阴气就是氧气，从而认为氧气的最早发现者是中国人。对这一说法存有争论。不过至少可以说，在一千多年前，我国学者马和已经对氧气作了十分深入的研究。17 世纪，荷兰化学家德莱贝尔曾加热硝石制得过氧气，但未进展研究。约 1700 年前后，德国化学家斯塔尔提出一种理论解释为什么有些物质在加热时会燃烧或生锈。他认为这样的物质含有 phlogiston 燃素，它源自希腊词 phlogistos，原意为易燃的。1756 年俄国化学家罗蒙诺索夫曾在密闭玻璃器煅烧金属，作了金属煅烧后重量增加的试验并指出：重量的增加是由于金属在煅烧时吸收了空气的结果。1772 年，瑞典化学家舍勒首先制得纯洁的氧气并对其性质进展了研究。他用硝酸盐 KNO3、MgNO32、氧化物 HgO、碳酸盐 Ag2CO3、HgCO3 加热分解和用软锰矿与浓硫酸或浓砷酸混合蒸馏，从空气中分出了火气Fire air， 维持生命的那局部空气。但他的研究成果迟至 1
