元素发现史2.pptx

同素异形体：是相同元素组成，不同形态的单质；同素异形体因为结构不同，它们之间的物理性质有差异，又因为是同一种元素形成的单质，所以化学性质相似。单质的定义：由同种元素组成的纯净物，混合物不可能是单质，元素在单质中存在时成为元素的游离态。氧气(O2)是没有颜色、没有气味的气体，而臭氧(O3)是淡蓝色、有鱼腥味的气体；氧气的沸点-183，而臭氧的沸点-1115；氧气比臭氧稳定，没有臭氧的氧化性强。第二章 古代已知的化学元素古代已知的元素共有9种.金属元素有7种，通称“金属七宝”：金、银、铜、铁、锡、铅、汞.非金属元素有2种：碳和硫第一节 生命的栋梁材料-碳v 碳是人类接触到的最早的元素之一，也是人类利碳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。用得最早的元素之一。v 尧舜时代，炭黑作为涂料；商朝时，广泛用木炭尧舜时代，炭黑作为涂料；商朝时，广泛用木炭来冶炼金属，在冶炼中木炭充当燃料、还原剂。来冶炼金属，在冶炼中木炭充当燃料、还原剂。钻木取火得到木炭钻木取火得到木炭石墨石墨 金刚石金刚石 (钻石钻石)自然界中常见的碳的同素异形体金刚石成分的鉴定金刚石成分的鉴定 佛罗伦萨科学院大事记：佛罗伦萨科学院大事记：16491649年金刚石消失之谜年金刚石消失之谜17721772年，年，拉瓦锡做了燃烧金刚石和木炭的实验拉瓦锡做了燃烧金刚石和木炭的实验 后，确定两种物质燃烧都产生二氧化碳，因而金后，确定两种物质燃烧都产生二氧化碳，因而金刚石和炭具有相同的成分。刚石和炭具有相同的成分。1 1、把金刚石放在充满、把金刚石放在充满氧气的钟罩内，用巨氧气的钟罩内，用巨大的凸透镜将日光聚大的凸透镜将日光聚焦在金刚石上，顷刻焦在金刚石上，顷刻化为乌有。化为乌有。Ca(OH)22 2、把燃烧金刚石得、把燃烧金刚石得到的无色气体通到石到的无色气体通到石灰水中，产生白色沉灰水中，产生白色沉淀淀CaCOCaCO3 3.O2I I 栏栏：简单物质简单物质 光、热质、氧、氮、氢II II 栏栏：非金属简单物质非金属简单物质 硫、磷、碳、盐酸基、氟酸基、硼酸基IIIIII栏栏：金属简单物质金属简单物质 锑、银、砷、铋、钴、铜、锡、铁、锰、汞、钼、镍、金、铂、铅、钨、锌IV IV 栏栏：土类简单物质土类简单物质 石灰、镁土、钡土、铝土、硅土 1787年，拉瓦锡借鉴拉丁语的木炭“carbo”，将碳的英文名定为“Carbon”。并于1789年，碳作为元素被列入第一张元素表中。1797年，英国化学家台耐特（Tennant,S）再度进行实验，发现：等量的金刚石和石墨燃烧时释放出同一种气体：CO2，而且重量相等，从而证明它们是同一种物质。将红热的金刚石投入熔化的硝酸将红热的金刚石投入熔化的硝酸钾，在充满氧气的密闭金钵中，钾，在充满氧气的密闭金钵中，发生猛烈的燃烧。发生猛烈的燃烧。graphite diamond19551955年，英国的一组科学家年，英国的一组科学家霍尔等人霍尔等人首次将首次将石墨转变成金刚石石墨转变成金刚石：以熔融的以熔融的FeSFeS作溶剂，在作溶剂，在30003000，1313万个大气压的条件下获得成功万个大气压的条件下获得成功17991799年，法国化学家年，法国化学家德德.毛沃毛沃通过隔绝空气加热，成功地把通过隔绝空气加热，成功地把金刚金刚石转变成石墨石转变成石墨。1985年,C60的发现向世人宣告碳还存在第三种同素异形体.这是一个具有划时代意义的发现,它完全改变了化学家原先对碳化学的认识.Rice UniversityRice University的克鲁托的克鲁托(H.W.Kroto)(H.W.Kroto)、斯莫利、斯莫利(R.E.Smalley)(R.E.Smalley)和柯尔和柯尔(R.F.Carl),(R.F.Carl),因因C60C60而获得而获得19961996年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖.C60的发现与制备 英国人克鲁托等在对星际尘埃中含有碳元英国人克鲁托等在对星际尘埃中含有碳元素的几种分子进行确认时，在所得谱图中发现了素的几种分子进行确认时，在所得谱图中发现了一个由一个由6060个碳原子组成的分子。个碳原子组成的分子。“烟火法烟火法”制备制备C60:C60:用大功率激光束轰击石墨使其气化，用用大功率激光束轰击石墨使其气化，用1MPa1MPa压强的氦气产生超声波，使被激光束气化的碳原压强的氦气产生超声波，使被激光束气化的碳原子通过一个小喷嘴进入真空膨胀，并迅速冷却形子通过一个小喷嘴进入真空膨胀，并迅速冷却形成新的碳分子成新的碳分子C60C60。C60C60分子是一种单纯由分子是一种单纯由6060个碳原子构成个碳原子构成的稳定分子，形似足球。又名的稳定分子，形似足球。又名足球烯足球烯。C60 C60具有具有6060个顶点和个顶点和3232个面，其中个面，其中1212个个为正五边形，为正五边形，2020个为正六边形。其相对分个为正六边形。其相对分子质量为子质量为720720。又名又名富勒烯富勒烯。19671967年建筑师富勒为年建筑师富勒为蒙特利尔世界博览会设计了一个球蒙特利尔世界博览会设计了一个球形建筑物，富勒用六边形和少量五形建筑物，富勒用六边形和少量五边形创造出边形创造出“弯曲弯曲”的表面。的表面。类C60的衍生物（对C60分子进行掺杂，在笼内或外俘获其它原子或基团）u给C60球面加上氟原子，可做超级耐高温的润滑剂；u把K、Cs、Tl等金属原子掺进C60分子的笼内，就能使其具有超导性能，用这种材料制成的电机，只要很少电量就能使转子不停地转动；u相对分子质量很大地碳氢化合物C60H60热值极高，可做火箭的燃料。偶然发现的碳纳米管、石墨烯偶然发现的碳纳米管、石墨烯19911991年，日本电气公司的年，日本电气公司的饭岛澄男饭岛澄男教授在用高分辨教授在用高分辨电镜观察富勒烯样品时电镜观察富勒烯样品时偶偶然发现然发现多壁碳纳米管。多壁碳纳米管。20042004年，英国曼切斯特大年，英国曼切斯特大学的学的Andre K.GeimAndre K.Geim教授在教授在研究石墨薄膜的电学特性研究石墨薄膜的电学特性时，时，偶然发现偶然发现石墨烯。石墨烯。第二节 金和银金(AuAurum,rum,曙光曙光)-)-马克思写道：马克思写道：金实际上是金实际上是人类最早发现的金属人类最早发现的金属u 金在自然界中主要以游离状态存在；金在自然界中主要以游离状态存在；u 金的最大特点是具有延展性，金的最大特点是具有延展性，1 1克的金可拉克的金可拉成长达成长达40004000米的细金丝。米的细金丝。在史前石器时代的埃及人，用黄金制造装饰品在史前石器时代的埃及人，用黄金制造装饰品7979古代“沙里淘金”根据沙根据沙(2)和金和金(19)的比重不同，把含有金屑的沙粒在的比重不同，把含有金屑的沙粒在水水(1)中荡洗，沙子随水流去，金子留在底部，即沙里淘金。中荡洗，沙子随水流去，金子留在底部，即沙里淘金。经过淘洗大量的沙子，得到很少量的金粒。把这些小金粒熔经过淘洗大量的沙子，得到很少量的金粒。把这些小金粒熔化加工，制成金块、金条。化加工，制成金块、金条。现代化学方法 人们发现含有人们发现含有氰化物氰化物的水能溶解金，生成溶于水的的水能溶解金，生成溶于水的NaAu(CN)NaAu(CN)2 2。采用。采用0.030.08%0.030.08%浓度的浓度的NaCNNaCN冲洗金砂使金溶解，冲洗金砂使金溶解，将所得溶液用锌处理，锌置换金。将所得溶液用锌处理，锌置换金。4Au+8NaCN+2H4Au+8NaCN+2H2 2O+OO+O2 2 4NaAu(CN)4NaAu(CN)2 2+4NaOH+4NaOH Zn+2Au(CN)Zn+2Au(CN)2 2-Zn(CN)4Zn(CN)42-2-+2Au+2Au银（Argentum,明亮）u 银在地壳中的含量大约是黄金的银在地壳中的含量大约是黄金的1515倍，但很少倍，但很少以游离态存在，发现晚于金，约以游离态存在，发现晚于金，约5,65,6千年以前；千年以前；u 在古埃及，银金价格比值在古埃及，银金价格比值2.5:12.5:1；u 金主要用作货币和首饰，银还有其它用途，如金主要用作货币和首饰，银还有其它用途，如盛水容器。盛水容器。4747“灰吹法”从银矿中提取银银矿石经银矿石经磨碎、水洗、干燥磨碎、水洗、干燥，然，然后和溶剂一起熔融，后和溶剂一起熔融，木炭加热木炭加热，得到得到银铅合金银铅合金，将，将合金煅烧合金煅烧，银，银在空气中加热时几乎不被氧化，在空气中加热时几乎不被氧化，而铅却几乎完全转变成氧化物，而铅却几乎完全转变成氧化物，氧化铅的溶点是氧化铅的溶点是896896，而银的，而银的熔点是熔点是960960；这样就得到了几；这样就得到了几乎是纯的银。乎是纯的银。第三节第三节 铜和锡铜和锡铜（Cuprum，Cyprus岛的铜矿）2929 质地较软，坚韧、耐磨损，有很好的延展性、较好的导热和导电性能。自然界中的铜为红铜；埃及人大约在公元前五千年开始利用红铜。孔雀石蓝铜矿碱式碳酸铜 Cu2(OH)2CO3熔炼铜矿制铜熔炼铜矿制铜高温Cu2(OH)2CO3 CuO2 CuO+C 2 Cu+CO2高温锡（Stannum，坚硬）在自然界中没有单质状态的锡存在，几乎都以锡石(SnO2)的形式存在；锡的熔点很低，231.89，炼锡比炼铜、铁都容易，只要把锡石与木炭放在一起烧，木炭便会把锡从锡石中还原出来.埃及人在公元前3000年炼出锡。SnO2+C Sn+CO2高温50 锡的三种同素异形体：白锡、灰锡、脆锡；锡“既怕冷，又怕热”，在161以上，白锡转变成具有斜方晶系的晶体结构的脆锡，一敲就碎，展性很差；当温度低到零下13.2以下时，它就会由银白色逐渐地转变成一种煤灰状的粉“灰锡”；锡在常温下富有展性，可以展成极薄的锡箔，可用锡箔包装香烟、糖果，以防受潮。铜和锡合在一起，再经熔炼，浇铸出来的金属要比铜和锡坚硬的多，这种合金即是青铜。这两种金属材料在人类历史上标志着整整一个时代-青铜时代。第四节 铁（Ferrum）石器时代的人们已能够利用陨铁。石器时代的人们已能够利用陨铁。铁陨石铁陨石主要由铁主要由铁镍合金组成，一般含镍镍合金组成，一般含镍4 41010，陨铁的绝大部分都是，陨铁的绝大部分都是可锻的。可锻的。除陨铁外，除陨铁外，铁在地壳中呈氧化物或其它化合物的形铁在地壳中呈氧化物或其它化合物的形态存在。态存在。纯铁的熔点为纯铁的熔点为15371537，熔点高。公元前二世纪中国熔点高。公元前二世纪中国已能铸铁，生铁的出现比欧洲早已能铸铁，生铁的出现比欧洲早19001900多年。多年。温度足够高温度足够高第五节 铅（Plumbum）1.1.自然界中没有游离态铅存在，主要矿石是自然界中没有游离态铅存在，主要矿石是方铅矿方铅矿（PbSPbS）。）。2.2.公元前公元前30003000年，人类已会从矿石中熔炼铅。年，人类已会从矿石中熔炼铅。3.3.把方铅矿投进篝火中，它首先被烧成氧化物，然把方铅矿投进篝火中，它首先被烧成氧化物，然后受到碳的还原，形成了金属铅。后受到碳的还原，形成了金属铅。PbS+O2 PbO+SO2PbO+C Pb+CO2高温高温4.4.古代人对铅和锡的分别并不是十分明确，常常古代人对铅和锡的分别并不是十分明确，常常混淆。罗马人称铅为黑铅，称锡为白铅。混淆。罗马人称铅为黑铅，称锡为白铅。古罗马人喜欢用铅作的输水管引水，用铅制古罗马人喜欢用铅作的输水管引水，用铅制的器皿贮存糖浆和果酒、烹饪食物，用铅制造货的器皿贮存糖浆和果酒、烹饪食物，用铅制造货币，贵族妇女喜欢用含铅的化妆品来打扮。币，贵族妇女喜欢用含铅的化妆品来打扮。5.5.在用石墨制造铅笔以前，从希腊、罗马时代起的在用石墨制造铅笔以前，从希腊、罗马时代起的欧洲，人们就是手握夹在木棍里的铅条在纸上写欧洲，人们就是手握夹在木棍里的铅条在纸上写字，这正是今天字，这正是今天“铅笔铅笔”这一名称的来源。这一名称的来源。第六节 硫和汞火山口的硫硫(S)我国古代把丹砂（硫化汞）在空气中烧制而得汞：我国古代把丹砂（硫化汞）在空气中烧制而得汞：HgS+OHgS+O2 2 Hg+SO Hg+SO2 2 汞(Hg)在公元前十五、六世纪的埃及古墓中在公元前十五、六世纪的埃及古墓中发现一小管水银。发现一小管水银。u 人类从远古时期就已经知道了天人类从远古时期就已经知道了天然硫黄的矿床。然硫黄的矿床。u 古希腊荷马时期，已利用硫在燃古希腊荷马时期，已利用硫在燃烧时放出二氧化硫这种特殊性质进烧时放出二氧化硫这种特殊性质进行家庭消毒。行家庭消毒。中世纪元素磷、砷、锑、铋、锌第七节 磷磷（Phosphorum，phos光，phoro携带）15磷的发现日期：磷的发现日期：16691669年年 磷的发现者：德国汉堡人磷的发现者：德国汉堡人 布兰特（布兰特（HenningHenningBrandBrand）第二位磷制备者：德国炼金术师第二位磷制备者：德国炼金术师 孔柯尔（孔柯尔（J.KunkelJ.Kunkel），），16761676年制备成功。年制备成功。将砂、木炭、石灰等和尿混合，加热蒸馏，意外地得到将砂、木炭、石灰等和尿混合，加热蒸馏，意外地得到一种能在黑暗的地方放出闪烁的亮光，取名一种能在黑暗的地方放出闪烁的亮光，取名“冷光冷光”。把新鲜的尿蒸发，形成一种黑色沉淀，然后把这种沉淀与砂子和木炭放在一起，先小心加热，然后再强热，在除掉挥发性物质和油性物质之后，磷以白色沉积物凝集在冷的蒸馏器壁上。整过程中所包含的化学反应如下：(a)NaNH4HP04 NaP03十NH3十H20 (b)2Na P03十Si02 Na 2Si03十P2O5 (c)P 205十5C 2P十5C0孔柯尔的制磷方法（孔柯尔的制磷方法（1676年）年）1774年，瑞典科学家哥特利布在动物骨中发现磷质；1775年，瑞典化学家舍勒也在骨中析得磷质。制得磷的第三位科学家：1680年，波义尔磷有白磷、红磷、黑磷三种同素异形体。白磷：淡黄蜡似半透明可结晶的固体，燃点为白磷：淡黄蜡似半透明可结晶的固体，燃点为40 40，黑暗中能自然发光，剧毒。黑暗中能自然发光，剧毒。红磷：鲜红色粉末，无毒。红磷：鲜红色粉末，无毒。18451845年，奥地利化学家施勒特尔年，奥地利化学家施勒特尔（SchroeterSchroeter）发现了红磷）发现了红磷 ：把白磷隔绝空气加热到：把白磷隔绝空气加热到300300。黑磷：黑磷：19341934年，布雷奇曼（年，布雷奇曼（BridgemanBridgeman）在高压下加热）在高压下加热磷得到黑磷。磷得到黑磷。课后思考题课后思考题v古代已知的元素有哪些？v古代在冶炼制取金属银、铜、铁、铅等时必备的反应条件和还原剂分别是什么？v中世纪发现的元素有哪几种？v简述磷元素发现的过程（写明发现时间和人物）