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堿金屬的發現

壹、鋰的發現

1817年,瑞典的化學家阿爾費德森(Arfvedson.J.A.1792-1841)在分析壹種礦物時發現,得出的已知成分只有96%,那麽其余的4%到哪兒去了呢?他經過反復試驗,確信壹定是礦物中含有壹種至今還不知道的元素。因這種元素是在礦物(名叫透理長石)中發現的,他就取名為“鋰”(希臘文“巖石”之意)。不久,阿爾費德森又在其它礦物中發現了這種元素。另壹位著名的瑞典化學家貝采裏烏斯也在卡爾斯溫泉和捷克的馬裏安溫泉的礦泉水中發現了鋰。

1855年,德國化學家本生(Bunsen.R.W.1811-1899)和英國化學家馬提森(Matthiessen.A.1831-1870)用熔融的氯化鋰電解出純鋰。

二、鈉和鉀的發現

1807年,英國化學家戴維用電解法發現了鈉和鉀元素。

1806年,戴維開始進行電化學研究。他用250對金屬板制成了當時最大的伏打電堆,以便產生強大的電流。最初,他們碳酸鉀的飽和溶液進行電解,但並未電解出金屬鉀,只是把水分解了。1807年10月6日,戴維決定改變做法,電解熔融的碳酸鉀。但是幹燥的碳酸鉀並不導電,所以必須將碳酸鉀放在空氣中暴露片刻,讓這的表面上吸附少量的水分,它就有了導電能力,然後將表面濕潤的碳酸鉀放在鉑制的小盤上,並用導線將鉑制小盤與電池的陰極相連。壹條與電池陽極相連的鉑絲則插在碳酸鉀中,整個裝置都暴露在空氣中,通電以後,碳酸鉀開始熔化,表面就沸騰了。戴維發現陰極上有強光產生,陰極附近產生了帶金屬光澤的酷似水銀的顆粒,有的顆粒在形成後立即燃燒起來產生光亮的火焰,甚至發生爆炸;有的顆粒則被氧化,表面上形成了壹層白色的薄膜。戴維將電解池中的電流倒轉過來,仍然在陰極上發現銀白色的顆粒,也能燃燒和爆炸,戴維看到這壹驚人發現,欣喜若狂。他把這種金屬顆粒投入水中,開始時它在水面上急速轉動,發出嘶嘶的聲音,然後燃燒放出淡紫色的火焰。他確認自己發現了壹種新的堿金屬元素。由於這種金屬是從鉀草堿(草木灰)中制取的,所以將它命名為“鉀”。

接著,戴維采用同樣的方法電解了蘇打,獲得了另壹種新的堿金屬元素,這就是“鈉”。

連續六個星期的緊張實驗,把戴維累得形容枯槁,兩眼窩陷,臉色蒼白。1807年11月19日,他支撐著學術報告會上公布了發現鉀、鈉的經過。暴風雨般的掌聲和熱烈的祝賀,使戴維感到自己的辛勞是值得的,心中充滿了幸福。

三、銣和銫的發現

銣和銫是由本生和基爾霍夫(Kirchhoff.G.R.1824-1887)發現的。

⒈光譜分析法的發明者之壹──本生

羅伯特·威廉·本生,1811年3月31日出生於德國的哥廷根。他父親是哥廷根大學圖書館館長,語言學教授,母親是壹位學識淵博的高級職員的女兒,有很好的文化素養。本生是他們四個兒子中最小的壹個。他從小就受到良好的教育,學習成績優異。1828年,他畢業於霍茨明登大學預科,後進入哥廷根大學學習化學、物理學、礦物學和數學等。他的化學教師是著名的化學家斯特羅邁爾(Str-ohmeyer.F.1776-1835)──“鎘”元素的發現者。1830年,本生獲得物理學哲學博士學位。

本生獲得博士學位後,因出色的研究工作得到了壹筆補助金,得以到歐洲各地遊學,結識了許多知名科學家,訪問了壹些知名的實驗室、礦產地、化工廠等,這對他以後的學術研究產生了很大影響。

1833年,本生遊學結束,先後在哥廷根等大學任教。1851年,他作為化學教授到了布勒斯勞大學工作。在那裏,他結識了德國物理學家基爾霍夫。此後,二人長期合作研究光譜學,發明了光譜分析法。1852年,本生在海德堡大學任教,壹直從事化學教學和研究,達37年之久。他在長期的教學生涯中,做出了許多出色的演示實驗。這使他發現了各種化學物質的顏色反應,成為他以後建立光譜分析法的機遇。

本生對科學有著廣泛興趣,他早期研究過有機化學在進行氰化二甲胂實驗時,還被炸瞎了右眼。後來他專攻無機化學。1834年是他的第壹項研究成果問世的壹年。這是用氫氧化鐵作砷中毒的有效解藥。直到現在,仍在采用這種方法解砷中毒。1857年,《氣體鑒定方法》壹書出版,這匯集了本生對氣體研究的成果。

他壹生做的最重要的工作是進行無機分析。他曾分析和鑒定過上千種無機物質,發展了無機分析和測量技術。

1859年,本生和基爾霍夫制成第壹臺光譜分析儀。他們用自己創立的光譜分析法發現了新元素銫和銣。另外本生還從熔融的氯化物中制出了金屬鈉和鋁,用電解法制出鋰、鋇、鈣、鍶,甚至還提煉出鈰、鑭等稀土元素。他們創造的光譜分析法,為以後的天體化學的研究打下了堅實的基礎。

1842年,本生被選為倫敦化學會的外國會員;1853年,任德國科學院的通訊院士;1882年,被法國科學院聘為外國會員;1860年,英國皇家不罕授予他榮譽獎章;1877年,本生和基爾霍夫***同獲得了戴維獎。本生壹生所獲榮譽很多。但他對此很是淡然,他討厭政治性的社交,認為那是浪費時間。1899年8月16日,擁有幾十項發明的科學家本生與世長辭,享年88歲,但本生和基爾霍夫發明的光譜分析法,被稱為“化學家的神奇眼睛”,壹直到今天,它還在閃閃發亮。

⒉用光譜分析法發現銣和銫

1859年,本生和基爾霍夫開始***同探索通過辨別焰色進行化學分析的方法。他們決定制造壹架能辨別光譜的儀器。於是,他們把壹架直筒望遠鏡和三棱鏡連在壹起,設法讓光線通過狹縫進入三棱鏡分光,這就是第壹臺光譜分析法。

“光譜儀”安裝好後,他們就合作系統地分析各種物質。本生在接物鏡壹邊灼燒各種化學物質,基爾霍夫在接目鏡上邊進行觀察、鑒別和記錄。他們發現用這種方法可以準確地鑒別出各種物質的成分。

本生認為:分析吸收光譜能夠測定天體物質和地球上的物質的化學組成,還可以用來發現地殼中含量非常少的新元素。於是,本生和基爾霍夫取來了狄克湯姆的礦泉水,將它濃縮後,再除去其中的鈣、鍶、鎂、鋰的鹽,制成的母液用來進行光譜分析。當他們將壹滴試液滴在本生燈的火焰上,除了在分光鏡中看到了鈉、鉀、鋰的光譜線之外,還能看到兩條顯著的藍線,他們進行查對,發現在當時已知元素中,沒有壹種元素能在光譜的這壹部分顯現出這兩條藍色,因此他們確定試液中含有壹種新元素,它屬於堿金屬。他們把它命名為銫。即指它的光譜象天空的藍色。

為了獲得可供分析用的含銫的試液,他們要處理幾噸的礦泉水。發現銫的這天是1860年5月10日。

1861年2月23日,本生和基爾霍夫將處理雲母礦所得的溶液,加入少量氯化鉑,即產生大量沈澱,在分光鏡上鑒定這種沈澱時,只看見鉀的譜線。後來,他們用沸水洗滌這種沈澱,每洗壹次,就用分光鏡檢驗壹遍。他們發現,隨著洗滌次數地增加,從分光鏡中觀察到的鉀的光譜線逐漸變弱,最後終於消失,同時又出現了另外兩條深紫色的光譜線,它們逐漸加深,最後變得格外鮮明,出現了幾條深紅色、黃色、綠色的新譜線,它們不屬於任何已知元素。這又是壹種新的元素。因為它能發射強烈的深紅色譜線,就命名為銣(rubidium)。

1862年,本生加熱碳酸銣和焦炭的混合物,制得了金屬銣。此後,光譜分析法被廣泛采用。如門捷列夫預言且被證實的元素鎵、鈧、鍺等都是用光譜分析法制得的。

四、鈁的發現

鈁是由帕雷伊(Perey.M.C.1909-1975)在鈾的天然放射系中發現了。帕雷伊是法國核化學家,壹個工業家的女兒,畢業於巴黎理學院。1929年在巴黎的鐳研究所作居裏夫人的助手,且開始她的科學生涯。1940年遷到斯特拉斯堡大學,1949年任核化學教授,1958年作核研究中心主任。1939年,帕雷伊在錒227的放射性衰變產物中發現除了意料中的β粒子外,還放出α粒子。而α粒子是原子量為4的氦核,這就意味著帕雷伊已發現了質量為223的[圖片上傳失敗...(image-1a4179-1579671338394)]

<u style="padding: 0px; margin: 0px; list-style: none;">核素</u> 。進壹步的研究表明,它就是那個原子序為87的元素。她開始叫它錒K。但在1945年命名它為鈁(Francium)以紀念法蘭西。