化学元素发现史

化学元素发现史（1）原子序数为1的元素是氢[H]。氢是在1766年由英国的H.卡文迪许发现的。H.卡文迪许用金属铁（锌）与盐酸（硫酸）反应制得氢气,并且看到“不管用什么样的酸来溶解具有相同重量某种金属时都会产生相同重量的同样气体”。H.卡文迪许将之称为可燃空气，并证明它在空气中燃烧生成水。H.卡文迪许研究了氢气的多种制法；研究了氢气的物理性质和化学性质；确定了氢气同空气混合爆鸣的体积比。1787年，法国化学家拉瓦锡证明氢是一种单质并命名。1670年，波义耳曾经研究过氢气，已知其易燃性，然而未把其看作是一种单质，也未做过较全面的研究。氢的英文名称为HYDROGEN，它来源于希腊文，原意为“水素”。（2）原子序数为2的元素是氦[He]。1868年8月8日，法国天文学家P.詹森和英国物理学家J.N.洛克耶尔在各自观测日全食时，用光谱分析仪研究了太阳光谱，发现有一条格外明亮的黄线，但不是钠线。经查明，这条黄线只能属于某种未知的新元素所发射出来的。他们俩人几乎同时把他们的发现以信件报告的形式分别寄给了法国巴黎科学院，引起了轰动。当时人们普遍认为这条谱线仅属于太阳上某个未知元素，称之为“太阳的元素”。1890年，美国化学家W.F.希尔布兰德用硫酸处理沥青铀矿时得到一种不活泼的气体，其化学性质具有惰性。英国化学家W.雷姆赛1895年读到这个报告后立即重复进行实验，并把收集到的气体充入放电管精心做辉光光谱检查。W.雷姆赛开始估计可能是刚发现不久的氩气，然而却发现辉光是黄色的，这使他想起了27年前发现的“太阳的元素”。W.雷姆赛没有贸然下结论，他把气体标本寄给了当时最权威的光谱学家W.克鲁克斯进行判定，结果证明这种气体就是氦，从而在地球上也发现了“太阳的元素”。W.雷姆赛发现氦的性质与氩相似，和其它所有元素的性质相差太远，无法归到现有元素周期表的任何一族。W.雷姆赛建议开辟一个以氦和氩为代表的新的一族，即后来的零族元素，从而补充和完善了元素周期律。W.雷姆赛以后，化学家们又陆续从其它矿石、空气、天然气中发现了氦。氦的英文名为HELIUM，此名来自希腊文，原意为“太阳”。（3）原子序数为3的元素是锂[Li]。锂是第三个被发现的碱金属元素。锂是在1817年由瑞典的J.A.阿弗尔聪发现的。J.A阿弗尔聪是在分析透锂长矿石的组成成分时，发现这种矿石已知的各种成分的总重量占矿石重量的97%，J.A.阿弗尔聪考虑到这种矿石中可能含有某种未知元素没有被分析出来。他在进一步的研究中发现，这种新金属元素的硫酸盐与钾和钠的硫酸盐的性质不同。它不同于钾盐，与酒石酸不产生沉淀；不同于钠盐，与碳酸钠相比，该金属碳酸盐的溶解度很小。根据该金属同钾和钠的硫酸盐在水中溶解度的不同，他分离出了锂的硫酸盐。J.A.阿弗尔聪试图从锂的氧化物中提取金属锂，没有成功。1818年，德国化学家C.G.格梅林发现锂盐能使火焰着上鲜艳的红色，找到了一种锂元素的鉴定方法。大量的金属锂的提取是在1855年由德国化学家R.W.本生等人实现的。锂的英文名称CITHIUM来源于希腊文，原意是“石头”。这是J.A.阿弗尔聪的老师J.J.贝采里乌斯提议的，意思是从石头中发现的，而不同于钠和钾是从植物体中发现的。（4）原子序数为4的元素是铍[Be]。铍是在1798年由法国的福克林发现的。福克林在对绿柱石和祖母绿进行化学分析时发现了铍。他把绿宝石溶于酸中后添加过量的氢氧化钾溶液，获得了一种沉淀物，开始他认为是铝土，然而它不仅不能溶于稀碱液中，而且在其它方面也有与氢氧化铝不同的地方。例如这种沉淀能溶于碳酸铵中；溶于硫酸后加入硫酸钾，不能析出明矾样的结晶；它的盐类具有甜味，因此他认为是一种新金属的氧化物，福克林将之先称为“甜土”，后接受他人的建议改称“铍土”。福克林在1798年向法国科学院提交了研究报告和标本。1828年，德国的维勒和法国的比西分别用金属钾还原熔融的氯化铍得到了纯铍。铍的英文名称BERYLLIUM是由维勒命名的，来源于铍的主要矿石绿柱石的英文名称BERYL。（5）原子序数为5的元素是硼[B]。硼是在1808年由法国的盖?吕萨克和泰那尔发现的，他们用金属钾还原硼酸制得单质硼。约在公元前两千年以前，古埃及、罗马、巴比伦曾经用硼砂制造玻璃和焊接黄金。1892年，法国的穆瓦桑用镁还原硼酸，制得纯度为98%的硼。1909年温特劳布用氢和三氯化硼混合气流在水冷铜电极的电弧上还原，制得高纯硼。硼的英文名称为BORON，来源于阿拉伯文，原意为“焊剂”，因为硼砂具有溶解金属氧化物的能力，在焊接中作为助熔剂。（6）原子序数为6的元素是碳[C]。远古时代的人类就对碳有所认识。碳的英文名称CARBON来自拉丁文，原意是“炭”。（7）原子序数为7的元素是氮[N]。氮是在1772年由瑞典的药剂师C.W.舍勒和英国的化学家D.卢瑟福同时发现。C.W.舍勒用硫磺与铁粉的混合物吸收空气中的氧气而取得氮气，C.W.舍勒将其称为“浊气”、“乏空气”。C.W.舍勒对氮气的性质做了研究，指出“这种气体比空气轻；它能灭火，性质颇似‘固定空气’（当时对二氧化碳的称呼），不过灭火效力没有‘固定空气’显著。可从试验结果看出：蜡烛在洁净的空气中燃烧，可维持80秒之久；若放在空气与‘固定空气’之比为6：55的混合气体中，便立即熄灭；但在洁净空气与这种燃过的空气等比混合气体中大概可燃烧26秒左右。C.W.舍勒第一个认为氮气是空气的成分之一。D.卢瑟福研究了物质在空气中燃烧后剩余气体的性质。为了得到这种气体，他先将老鼠放在密闭容器中呼吸直至死亡，发现空气体积减少了十分之一；用碱液吸收后体积又减少十一分之一，而剩余气体仍可使蜡烛燃烧；再加入磷燃烧后所得得剩余气体已经不能助燃了，他把这部分空气称为“浊气”，在一篇题为《固定空气和浊气导论》的论文中发表了这一成果。但是，D.卢瑟福没有认识到氮气是一种元素和空气的一个组成部分，只认为是“被燃烧物质吸去燃素后的空气”。法国化学家拉瓦锡确定氮是一种新元素。氮的英文名称NITROGEN，来源于希腊文，原意是“硝石”。（8）原子序数为8的元素是氧[O]。氧是在1774年由英国的化学家J.普里斯特利首先公开宣布发现的。J.普里斯特利当时正在研究存在于各种固体物质中的不同“空气”，他用朋友送给它的一个直径为12英寸的大凸透镜，把阳光聚焦起来，加热他所收集和保存的各种固体物质，以求驱赶出存在于其中的各种“空气”。当他加热氧化汞时，看到有大量的气体冒出，并有汞珠出现，他用排水集气法收集了这种气体，并研究了这种气体的性质。他发现蜡烛在这种气体中以极强的火焰燃烧；老鼠在瓶中存活时间为相同容积的普通空气的两倍；他用玻璃管从放满这种气体的大瓶里吸取它，感到十分舒畅。普里斯特利是第一位详细叙述氧气各种性质的科学家。普里斯特利将氧气的制法和性质告诉了拉瓦锡，拉瓦锡经实验后指出氧在与其它元素结合时有形成酸的倾向。舍勒在1773年就分离出了氧气，舍勒将其称为“火空气”。他在给硝石的加热中得到了一种气体，这种气体能强烈地助燃，使点燃的蜡烛发出耀眼的光芒。他还在对硝酸镁、硝酸汞、氧化汞等物质的加热中得到了这种气体。1775年底写了《论空气与火》一书，介绍了他的发现，但该书在1777年才出版。氧气的发现在化学发展史占有重要地位，是气体化学的最大成果。氧的英文名称为OXYGENE，来源于希腊文，原意为“酸形成者”。（9）原子序数为9的元素是氟[F]。1768年，德国的马格拉夫发现了氢氟酸。1812年法国的安培曾指出氢氟酸与盐酸在组成相似，其中有一种新元素，但没有制出单质氟。将氟从其化合物中分离出来很难，事实上用化学方法不可能制得游离氟。没有任何别的元素可以做氧化剂将氟置换出来。氟的腐蚀性太强，并能同潮湿空气立即发生变化。有许多化学家为获得单质氟中毒或丧命。1768年，德国的马格拉夫发现了氢氟酸。1886年法国化学家H.穆瓦桑总结了前人的经验和教训，对三氟化磷和三氟化砷进行电解以提取氟，但屡遭失败，期间曾经四次因中毒而中断试验。H.穆瓦桑后来将干燥的氢氧化钾溶于无水的氢氟酸中以此作为电解质。在铂制U形管中，用铂铱合金作电极，用萤石做的螺旋帽盖紧管口，管内温度约200℃，管外用氯代甲烷作致冷剂（-23℃）以排除电解过程的热量。经过电解终于获得单质氟。H.穆瓦桑在分离氟的过程中，发明“穆瓦桑电炉”，并用它制备了许多新化合物。H.穆瓦桑详细研究了氟的化学性质，制得了一批氟化物。，当时氟被人称为“不可驯服的元素”。因为分离出单质氟，H.穆瓦桑获得1906年的诺贝尔化学奖。氟的英文名称FLUORITE，来源于氟的主要矿物萤石的英文名FLUORITE。（10）原子序数为10的元素是氖[Ne]。氖是在1898年由英国的拉姆奇与特拉弗斯发现的。他们在蒸发液态氩时，收集最先逸出的低沸点气体。对这部分气体用光谱分析法分析时发现了其中的一个新元素，命名为氖。氖的发现时间是1898年6月12日。氖的英文名称为NEON，来源于希腊文，原意为“新的”。（11）原子序数为11的元素是钠[Na]。钠是第二个被发现的碱金属元素。钠是在1807年由英国的化学家H.戴维在电解氢氧化钠时得到的。他是在电解出金属钾的几天后，就电解出了金属钠。钠的英文名称SODIUM，来源于希腊文，原意为“苏打碱”，因为钠来自苏打碱。（12）原子序数为12的元素是镁[Mg]。镁是在1808年由英国化学家H.戴维发现的。他电解氧化镁和氧化汞的混合物制得汞齐，蒸发出其中的汞后，得到了金属镁。1828年，法国的科比西用金属钾还原熔融的无水氯化镁得到纯镁。镁的英文名称为MAGNESIUM，来源于希腊文，原意为镁的发现地“美格尼西亚”。（13）原子序数为13的元素是铝[Al]。铝是在1825年由丹麦的H.C.奥斯忒用无水三氯化铝与钾汞齐作用，并蒸发掉汞以后得到金属铝。1854年H.S.C.德维尔用金属钠还原氯化钠与氯化铝的熔盐，制得金属铝。1886年年仅23岁的美国化学家C.M.霍尔和法国化学家P.L.埃鲁分别发明了电解氯化铝和冰晶石的熔盐制得金属铝的方法，使铝的成本大大降低，可以大规模生产，使铝成为可实用的金属。在这之前，铝属于贵重物质。法国皇帝在皇宫里用黄金餐具招待他的一般客人，而用铝制餐具招待尊贵客人。铝的英文名称为ALUMINIUM。（14）原子序数为14的元素是硅[Si]。硅是在1823年由瑞典化学家J.J.贝采利乌斯分离出来的。1811年，法国化学家J.L.盖?吕萨克就试图从四氟化硅中提取单质硅，但没有成功。1823年，J.J.贝采利乌斯把金属钾置于四氟化硅的气体中加热，获得了褐色粉末。然后把这种物质投入水中，则有氢气放出，这是由残余的金属钾引起的，与此同时，有深褐色粉末沉于水底。这是混有难溶的硅氟酸钾的单质硅，J.J.贝采利乌斯通过反复洗涤，终于得到了纯净的硅粉。硅的英文名称为SILICON，来源于拉丁文，原意为燧石。（15）原子序数为15的元素是磷[P]。磷是在1669年由德国的H.布兰德制得的。H.布兰德在一次实验中，将砂、木炭、石灰等和尿混合，加热蒸馏，得到了一种十分美丽的物质，色白质软，能在黑暗的地方放出闪烁的亮光，在历史上第一次制出了磷。作为一个炼金家，H.布兰德忠于炼金术的传统，对磷的制取方法严加保密，但后来磷的样品以及制造方法的暗语还是被他人获得。H.布兰德是化学史上第一个有名有姓的元素发现者。H.布兰德的这项发现非常重要，因为自古以来还没有什么元素被发现。英国化学家R.波义耳最早介绍了用尿制磷的方法，并发现了有关磷发光的主要事实。R.波义耳在所发表的《夜光气》（1680年）和《液光冰》（1681年）的两篇论文中，描述了关于磷发光的各种事实：同空气接触对于产生发光是必不可少的；发光发生在某些油液里而不是别的油液里；同磷及其烟接触过的水在蒸发时产生一种液体（磷酸）等等。磷的英文名称为PHOSPHORUS，来源于希腊文，原意为“发光物”。（16）原子序数为16的元素是硫[S]。对于硫，史前的人类就已经知晓和使用。公元二世纪初，中国东汉末年的魏伯阳在其所著的《周易参同契》一书中就已经生