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  卤族元素的发现           
卤族元素的发现
作者:佚名 文章来源:不详 更新时间:2007-4-10 0:07:05

卤族元素的发现


卤族由氟、氯、溴、碘、砹五种元素组成。其中人们最早发现的是氯。
1774年瑞典化学家舍勒(K.W.Scheele,1742——1786)在研究软锰矿时发现软锰矿不溶于稀硫酸或稀硝酸,但注入浓盐酸后,会立即产生一种有强烈刺激性气味的淡绿色气体,吸入该气体会引起咳嗽。这种气体微溶于水,水溶液有酸味并有漂白性,能使有色试纸、鲜花、绿叶变白,还能腐蚀金属。这种气体无可燃性和助燃性。另外,舍勒还指出它有毒性,把昆虫放在其中,昆虫会立即死亡。舍勒虽然发现了氯气,但他不知道氯是一种元素,认为它只是从盐酸中夺去燃素而生成的气体。直至1810年,英国化学家戴维(H.Davy,1778——1829)做了许多氯化物和氯气的实验后,才肯定氯是一种元素。
化学家发现卤族的第二个元素是碘。1811年的某一天,从事制硝酸钾的法国商人库特瓦(B.C0urt0is,1777——1838)正在做用海藻灰制取硝酸钾的实验。桌子上放有两瓶溶液,一瓶是海藻灰的酒精溶液,另一瓶是硫酸。突然,一只猫跳上实验桌,把这两瓶溶液打翻了。两种溶液被混在一起,顿时一缕紫色的烟雾冉冉升起,并且有一股使人窒息的气味弥漫整个房间。当这种紫色蒸汽凝结后,库特瓦发现它是暗黑色的晶体,并有金属光泽。于是库特瓦对它作了一系列研究,知道它不易跟非金属氧、碳等元素形成化合物,容易跟金属和氢生成化合物。两年后,经盖•吕萨克和戴维等化学家进一步研究才确定它是一种新元素,定名为碘,有美丽紫色的意思。
发现溴的是法国17岁的化学家巴拉尔(Balard,1802——1876),巴拉尔家乡有个蒙培利埃盐湖。1824年,他看到家乡人民在提取食盐后的母液里只回收其中芒硝,其余溶液都被废弃了,感到十分可惜,便下决心作一番研究。当他把氯气通入这种废液时,母液会变成棕黄色,以后他在海水和一些海藻灰溶液中也找到这种棕色物质。1826年巴拉尔在法国《物理和化学年报》中宣称:在海水中通入氯气使它饱和,就析出红棕色物质,用乙醚萃取出来,并用氢氧化钾处理,得到新元素和钾的化合物。再加入硫酸,跟二氧化锰共热,便可得到纯净的棕红色液体。经分析,它的沸点是47℃,蒸汽像氧化氮,密度约为3×103g/cm3,能与各种金属化合。当时巴拉尔给它取名为muride,因为它有恶臭,后来法国科学家决定把它改名为溴。
巴拉尔发表发现溴的论文后,有三个人也声称自己早就发现溴了。一个是德国海德堡大学的罗威,当他用氯气处理一种矿泉水时出现红色,后来正准备进一步研究时,巴拉尔论文发表了。另一个是德国著名化学家李比希,几年前一个厂商曾请他检验一瓶棕色液体,他在匆忙中未作研究就武断确定是氯化碘,直到他看到巴拉尔论文后才发现自己的错误。还有一个是德国化学家乔斯,他用岩盐跟硫酸作用制盐酸时竟出现红色,当时他认为是来自硫酸中的硒,直到看到巴拉尔论文时才如梦初醒。这三个人由于疏忽大意或未作进一步思考,使到手的发现溜走了。
自1764年德国化学家马格拉夫用硫酸跟萤石作用得到氢氟酸后,直到1886年穆瓦桑(M0issan,1852——1907)制得单质氟,前后经历了122年。
1810年8月25日法国科学家安培总结前人的一切研究工作,正式向英国皇家学会会长戴维提出氢氟酸中存在一种新元素,它正如盐酸中含的氯一样,并提议把它命名为氟。于是化学家便开展一场分离氟单质的竞赛。
1813年戴维电解发烟氢氟酸,不仅未成功而且中毒,被迫中断研究。1836年爱尔兰科学家诺克斯兄弟在制取氟时一个中毒死亡,另一个被迫住疗养院疗养。接着法国化学家尼克在制取氟时中毒死亡。著名化学家盖•吕萨克为了分离氟也几乎丧命。英国化学家高尔电解氢氟酸时发生爆炸。因此,氟有死亡元素的称号,许多人对它有谈虎色变之感。
最后获得成功的是法国化学家穆瓦桑,他总结前人失败的教训后得出两点结论:一是氟有毒;二是氟太活泼,尤其是第二个原因致使许多化学家都未能分离得到它。他巧妙地设计一个方案:在铂制的曲颈甑中蒸馏KHF2,制得无水氟化氢。然后在无水氟化氢中加入氟化钾,在U形的白金电解器中电解,以铂铱合金作电极,用氯仿作冷却剂,将上述溶液冷却到-23℃,配上萤石的塞子,通电后就得到单质氟。不久,穆瓦桑一举制得5升单质氟,并且合成氟代甲烷、氟代乙烷等化合物。一门崭新的学科氟化学从此登上历史舞台。
这一族最后一个元素砹是用人工方法得到的放射性元素。1941年意大利科学家谢格尔、马克肯西和科尔生等用32百万电子伏特的α粒子轰击铋得到它,取名Astarine(At)——拉丁文是不稳定的意思,我国音译为砹。经研究,砹有10多种同位素,都是短命的,其中寿命最长的210At只有8.3小时。在自然界中,砹只在铀、锕和钍等放射性元素裂变中短暂地出现,生成量极微,研究价值不大。
至此历经了167年,卤族元素总算全部被发现了。

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