化学史第八章课件

一、元素大发现v感性直观的发现方法 金、银、铜、铁、锡、锌、汞、碳、硫 v古典化学分析方法 钴、镍、锰、铂、氢、氯、氧、氯、铬、钼、钨、铀、碲 v电解法 四十四年间，发现了31种新元素。活泼金属等v光谱法 首先发现了铯和铷，紧接着又发现了铟和铊。利用光谱分析不仅发现了一大批新元素 一、元素大发现感性直观的发现方法 1二、周期系以前的元素分类工作二、周期系以前的元素分类工作v德国化学家德贝莱纳（德国化学家德贝莱纳（J.W.Dobereiner，1780-1849）(1)(1)锂、钠、钾；锂、钠、钾；(2)(2)钙、锶、钡；钙、锶、钡；(3)(3)氯、溴、碘；氯、溴、碘；(4)(4)硫、硒、碲；硫、硒、碲；(5)(5)锰、铬、铁锰、铬、铁 二、周期系以前的元素分类工作德国化学家德贝莱纳（J.W.2英国的格拉斯顿（英国的格拉斯顿（J.H.Gladstone,1827-1902）（1）元素原子量几乎完全相同，如铬、锰、）元素原子量几乎完全相同，如铬、锰、铁、钴、镍；铁、钴、镍；（2）元素原子量有倍数关系，如钯组、铂组、）元素原子量有倍数关系，如钯组、铂组、金；金；（3）相邻元素原子量相差一个共同的增值，）相邻元素原子量相差一个共同的增值，如锂、钠、钾如锂、钠、钾 英国的格拉斯顿（J.H.Gladstone,1827-1903法国地质学家尚古多（法国地质学家尚古多（B.De Chancourtois,1820-1886)法国地质学家尚古多（B.De Chancourtois,4表表8-1 欧德林的元素表（欧德林的元素表（1865）Mo96W184-Au196.5Pd106.5Pt197L7Na23-Ag108-G9Mg24Zn65Cd112Hg200B11Al27-Tl203C12Si28-Sn118Pb207N14P31As75Sb122Bi210O16S32Se79.5Te139-F19Cl35.5Br80I127-K39Bb85Cs133Th 231Ca40Sr87.5Ba137Ti48Zr89.5-Cr52.5-V138Mn55表8-1 欧德林的元素表（1865）Mo96W184-A5-CSi-SnPb-NPAsSbBi-OSSeTe-FClBrI-LiNaKRbCs(Tl)(Be)MgCaSrBa-迈尔的迈尔的六元素表六元素表（1864年）年）-Li(Be)迈尔的六元素表（1864年）6纽兰兹的八音律排列图（纽兰兹的八音律排列图（1866）No.No.No.No.No.No.No.No.H 1F 8Cl 15Co&Ni 22Br 29Pd 36I 42Pt&Ir 50Li 2Na 9K 16Cu 23Rb 30Ag 37Cs 44Os 51G 3Mg 10Ca 17Zn 24Sr 31Cd 38Ba&V 45Hg 52Bo 4Al 11Cr 19Y 25 Ce&La 33U 40Ta 46Tl 53C 5Si 12Ti 18In 26Zr 32Sn 39W 47 Pb 54K 6P 13Mn 20As 27Di&Mo 34Sb 41Nb 48Ei 55O 7S 14Fe 21Se 28Ro&Ru 35Te 43Au 49Th 56 纽兰兹的八音律排列图（1866）No.No.No.No.N7三、周期律的发现三、周期律的发现v俄，门捷列夫，1869年4月，元素性质和原子量的关系，绘制了元素周期表v德国，迈尔（J.L.Meryer，18301895）1868年 原子体积周期性图解1869年10月，制成元素周期表 （18341907）三、周期律的发现俄，门捷列夫，1869年4月，（183418门捷列夫化学元素周期表（门捷列夫化学元素周期表（1871年年12月）月）最高氢化物最高氢化物I 族族II 族族III 族族IV 族族V 族族VI 族族VII 族族VIII 族族(RH5)?RH4RH3RH2RH最高氧化物最高氧化物R2OROR2O3RO2R2O5RO3或或R2O6R2O7RO4或或R2O8H=1-典型元素典型元素Li=7 Be=9.4 B=11C=12N=14O=16F=19第第1周期周期1类类 2类类Na=23 Mg=24Al=27.3Si=28P=31S=32Cl=35.5Fe=56 Co=59Ni=59 Cu=63Ru=104 Rh=104Pd=104 Ag=108K=39Ca=40-=44Ti=50?V=51Cr=52Mn=55第第2周期周期3类类 4类类(Cu=63)Zn=65 -=68-=72As=75 Se=78 Br=80Rb=85Sr=87(Yt?=88?)Zr=90Nb=94Mo=96-=100第第3周期周期5类类 6类类(Ag=108)Cd=112 In=113Sn=118Sb=122 Te=128?I=127Cs=133Ba=137-=137Ce=138?-第第4周期周期7类类 8类类 (-)-Os=199?Ir=198Pt=197 Au=197-Ta=182W=184-第第5周期周期9类类 10 类类(Au=197)Hg=200 Ti=204 Pb=207 Bi=208 -Th=232-Ur=240-化学元素的周期依赖关系门捷列夫化学元素周期表（1871年12月）最高氢化物I 12四、周期律的验证和意义v锇、铱、铂、金的原子量分别为198.6、196.7、196.7、196.2 经重新测定190.2、192.2、195.0、197.0 v大胆的预言未知元素：“我决定这样做，是因为在我预言的那些物质中要是有一种被人发现，我马上就彻底相信，并使其他化学家相信，作为我的周期系基础的那些假定是正确的。”四、周期律的验证和意义锇、铱、铂、金的原子量分别为198.613镓的性质与门捷列夫的预测镓的性质与门捷列夫的预测 门捷列夫预言门捷列夫预言“类铝类铝”的各种特性的各种特性 布瓦博德朗所测得的镓的各种特性布瓦博德朗所测得的镓的各种特性 1.原子量约原子量约68，原子体积，原子体积11.5。2.金属比重金属比重5.9-6.0，非挥发性，不，非挥发性，不受空气作用，烧至红热时能分解受空气作用，烧至红热时能分解水汽，能在酸液或碱液中逐渐溶水汽，能在酸液或碱液中逐渐溶解。解。3.氧化物公式氧化物公式Ea2O3，比重，比重5.5，必，必能溶于酸中产生能溶于酸中产生EaX3型的盐，其型的盐，其氢氧化物必能溶于酸和碱中。氢氧化物必能溶于酸和碱中。4.盐类有形成碱式盐的倾向，硫酸盐类有形成碱式盐的倾向，硫酸盐能成矾，其盐类能被盐能成矾，其盐类能被H2S或或(NH4)2S所沉淀，其无水氯化物较所沉淀，其无水氯化物较氯化锌更易挥发。氯化锌更易挥发。5.本元素或将被分光分析法所发现。本元素或将被分光分析法所发现。1.原子量原子量69.9，原子体积，原子体积11.7。2.金属固态比重为金属固态比重为5.94，在常温下不，在常温下不挥发，空气中不起变化，对于水汽挥发，空气中不起变化，对于水汽的作用尚不明、在各种酸和碱中可的作用尚不明、在各种酸和碱中可之间溶解。之间溶解。3.氧化物公式氧化物公式Ga2O3，比重尚未查明，比重尚未查明，能溶于酸，生成能溶于酸，生成GaX3型的盐，其氢型的盐，其氢氧化物能溶于酸和碱中。氧化物能溶于酸和碱中。4.其盐类极易水解生成碱式盐、所成其盐类极易水解生成碱式盐、所成矾类已了解到。其盐类可能被矾类已了解到。其盐类可能被H2S或或(NH4)2S所沉淀，其无水氯化物较所沉淀，其无水氯化物较氯化锌更易挥发，沸点是氯化锌更易挥发，沸点是215-220。5.镓是通过分光镜发现的。镓是通过分光镜发现的。镓的性质与门捷列夫的预测 门捷列夫预言“类铝”的各种特性 布14类硅与锗的比较 元素名称元素名称 类硅（类硅（Es）（）（1871年）年）锗（锗（Ge）（）（1886年）年）*原原 子子 量量比比 重重原原 子子 体体 积积原原 子子 价价比比 热热氧化物之比重氧化物之比重氯化物之比重氯化物之比重四氯化物之沸点四氯化物之沸点乙基化合物之沸点乙基化合物之沸点乙基化合物之比重乙基化合物之比重 72725.55.513.013.04 40.0730.0734.74.71.91.9100100以下以下1601600.960.96EsOEsO2 2易溶于碱，并可以用氢和易溶于碱，并可以用氢和碳把它还原为金属。碳把它还原为金属。72.3272.325.475.4713.2213.224 40.0760.0764.7034.7031.8871.88786861601601.01.0GeO2易溶于碱，并可以用易溶于碱，并可以用氢和碳把它还原为金属。氢和碳把它还原为金属。*为1886年文克勒测得结果。类硅与锗的比较 元素名称 类硅（Es）（1871年）锗（G15类硼与钪的性质比较门捷列夫预言的门捷列夫预言的“类硼类硼”的特性的特性尼尔森测得的钪的特性尼尔森测得的钪的特性原子量原子量4444可能生成一种可能生成一种EbEb2 2O O3 3的氧化物，其比重的氧化物，其比重为为3.53.5，碱性强于氧化铝，但不如氧，碱性强于氧化铝，但不如氧化钇或氧化镁，不溶于碱（溶液）中，化钇或氧化镁，不溶于碱（溶液）中，至于它能否将氯化铵分解，还是疑问至于它能否将氯化铵分解，还是疑问它的各种盐类都是无色的，而且与氢它的各种盐类都是无色的，而且与氢氧化钾和碳酸钠反应后生成胶状沉淀，氧化钾和碳酸钠反应后生成胶状沉淀，各种盐类都不能很好地结成晶体。各种盐类都不能很好地结成晶体。它的碳酸盐将不溶于水，可能沉淀成它的碳酸盐将不溶于水，可能沉淀成碱式盐。碱式盐。各种碱性硫酸复盐可能不成为矾类。各种碱性硫酸复盐可能不成为矾类。无水氯化物无水氯化物EbClEbCl3 3的挥发性较氯化铝的挥发性较氯化铝为低，但其水溶液则较氯化镁更易发为低，但其水溶液则较氯化镁更易发生水解作用。生水解作用。它恐怕不能用分光分析法发现。它恐怕不能用分光分析法发现。原子量原子量4444氧化钪氧化钪ScSc2 2O O3 3的比重为的比重为3.863.86,碱性比碱性比氧化铝强，比氧化钇和氧化镁弱，氧化铝强，比氧化钇和氧化镁弱，不溶于碱，且不能将氯化铵分解。不溶于碱，且不能将氯化铵分解。钪盐皆无色，能与氢氧化钾和碳酸钪盐皆无色，能与氢氧化钾和碳酸钠生成胶状沉淀，它的硫酸盐极难钠生成胶状沉淀，它的硫酸盐极难结晶结晶碳酸钪不溶于水，而且极易失去二碳酸钪不溶于水，而且极易失去二氧化碳。氧化碳。各种碱性硫酸复盐都不是矾。各种碱性硫酸复盐都不是矾。氯化钪氯化钪ScClScCl3 3在在850850时开始升华，时开始升华，而氯化铝超过而氯化铝超过100100即开始升华，即开始升华，在水溶液中在水溶液中ScClScCl3 3发生水解。发生水解。钪的发现并不是用光谱分析法。钪的发现并不是用光谱分析法。类硼与钪的性质比较门捷列夫预言的“类硼”的特性尼尔森测得的钪16类碲与钋的比较类碲与钋的比较门捷列夫预言的门捷列夫预言的“类碲类碲”的性质的性质居里夫人测定的钋的性质居里夫人测定的钋的性质1.原子量原子量2122.单质是一种灰色的、不单质是一种灰色的、不挥发的金属挥发的金属3.二氧化物二氧化物DtO2具有弱酸具有弱酸性和弱碱性是相等的性和弱碱性是相等的4.类碲的氢化物是一个比类碲的氢化物是一个比碲化氢更不稳定的化合碲化氢更不稳定的化合物物1.原子量是原子量是2102.钋是一种金属，沸点钋是一种金属，沸点9620C3.氢氧化钋氢氧化钋Po(OH)2具具有明显的两性有明显的两性4.钋的氢化物极不稳定，钋的氢化物极不稳定，其存在的证据还不足其存在的证据还不足类碲与钋的比较门捷列夫预言的“类碲”的性质居里夫人测定的钋的17v恩格斯高度评价了门捷列夫的工作：“门捷列夫不自觉地应用黑格尔量转化为质的规律，完成了一个勋业，这个勋业可以和勒维烈计算尚未知道的海王星的轨道的勋业居于同等地位。”恩格斯高度评价了门捷列夫的工作：18v由来已久的焰色反应凤阁侍郎得赏，凤阁舍人遭贬 炉甘石ZnCO3+铜黄铜华阳真人辨消石 芒硝、朴消（Na2SO4）消石（KNO3）“有人得一种物，色与朴消大同小异，朏朏如握盐雪不冰，烧之紫青烟起，云是真消石也。”德国矿物学家、分析化学家马格拉夫 苏打、岩盐Sodium 灰碱、硝石 Potassium五、分光镜中的新大陆由来已久的焰色反应五、分光镜中的新大陆19牛顿开创了光谱学牛顿开创了光谱学v俄国物理学家斯托列托夫：“牛顿的伟大试验发展成了整个光谱学。他对太阳以及其他许多星球的光谱研究，向我们揭示了天体化学的秘密。然而这只是他的贡献的开端，更有希望的无限前程还在未来，在回顾光谱学的这些成就的时候，我们看到，小溪是怎样汇集成大河，大河又怎样汇集成大树，它还将带着我们去到那未被考察过的已故思想家所向往的大洋中去。而在这些小溪的各个源头上要永远铭刻上一个我们不该忘记的名字牛顿”。牛顿开创了光谱学俄国物理学家斯托列托夫：“牛顿的伟大试验发20v1802年，英国化学家武拉斯顿仔细现实了太阳光谱，发现光带中各颜色间并不是连续的。v1814年，德国的物理学家弗朗和斐 弗朗和斐暗线 1802年，英国化学家武拉斯顿仔细现实了太阳光谱，发现光带中21光谱检验逐步实现光谱检验逐步实现v1825年，英国物理学家，托尔包特年，英国物理学家，托尔包特（W.H.F.Talbot，1800-1877）“我能毫不含混地说：借助分光分我能毫不含混地说：借助分光分析，即使令极小量的锂和锶混在一起，析，即使令极小量的锂和锶混在一起，我也能够把它们区别开来，如果和其他我也能够把它们区别开来，如果和其他方法比较，这种方法毫不逊色。方法比较，这种方法毫不逊色。”v1852年，瑞典物理学家昂斯特朗：某种年，瑞典物理学家昂斯特朗：某种金属和它的化合物给出相同的光谱。金属和它的化合物给出相同的光谱。光谱检验逐步实现1825年，英国物理学家，托尔包特（W.H.23v1854年，美国物理学家阿尔特（D.Alter,1807-1881）“一个元素的发射光谱与其它元素的发射光谱比较，无论是光谱线的数目、强度和位置都不相同。因此对发射光谱的观测，可以简便地检出某种元素。利用一块棱镜就可能将星球和地球上的元素检验出来。”1854年，美国物理学家阿尔特（D.Alter,1807-124本生和基尔霍夫G.R.Kirchhoff，1824-1887 德国物理学家德国物理学家R.W.Bunsen,1811-1899德，元素铷和铯的发现人德，元素铷和铯的发现人本生和基尔霍夫G.R.Kirchhoff，1824-1825基尔霍夫制作的分光镜基尔霍夫制作的分光镜26本生和基尔霍夫的实验本生和基尔霍夫的实验27v1860年5月10日，向柏林科学院提出报告：发现元素铯（Cesium），指蔚蓝的天空v1861年2月23日，发现元素铷（Rubidium），最深的红色1860年5月10日，向柏林科学院提出报告：28分光镜发现的新元素克鲁克斯克鲁克斯元素铊的发现人元素铊的发现人分光镜发现的新元素克鲁克斯29