认识元素的过程Word格式文档下载.docx
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1940年，人工合成地球上自然界中当时尚未找到的最初2种新元素（铀后元素）镎和钚。
1945-1955年，又合成了7个铀后元素镅、锔、锫、锎、锿、镄和钔，1955年以后，则合成了锘和铹，并初步预见到104-107号元素可能具有的某些特征。
从1741年至今的250年间，人类平均每10年发现的元素还不足4种，而从1937年以来，人类在天然条件下几乎没有发现过新的元素，而只是通过人工的方法，合成了约20种在自然条件下转瞬即逝的“人造元素”。
碱土金属的发现
人们对石灰的利用虽然很早，但它的组成是什么却知道得相当迟。
至于苦土（氧化镁）、锶土（氧化锶）、重土（氧化钡）的组成更不知道了。
由于当时没有办法使它们分解，证明它们是化合物，这种状况一直到１８世纪，大多数化学家都认为它们都是元素。
那时只有化学家拉瓦锡不以为然，他说：
“我们现在所认识的金属，大概只是自然界中所有金属的一部分，例如，凡对氧的亲合力较碳更大的金属，因为都不易还原成金属状态，所以我们只能找到它们的氧化物。
我们已往所认为是土质的重土，十之八九大概是一种氧化物，它所表现出来的性质与金属氧化物十分接近。
严格说来，我们现在称为土质的物质，恐怕都是我们现在的方法尚不能还原的金属氧化物。
”戴维同意拉瓦锡的看法，并提出了独特的预见：
“如果化学结合具有我曾经大胆设想过的那种特性，不管物体中的元素的天然电力（结合力）有多么强，但总不能没有限度，且我们人造的仪器的力量似乎是能够无限地增大，希望新的方法（指电解）能够使我们发现物体中真正的元素。
”戴维在拉瓦锡的启发下，决心在制得钠和钾的基础上，采用新的、强有力的电解方法来制取土质中所含的金属。
戴维先用类似制取钠、钾的方法进行实验，但都失败了。
后来他用金属钾做还原剂，把苦土、石灰、锶土、重土分别放入试管中，再往其中加入金属钾，然后加热，结果还是没有成功。
他又把那些干燥而不导电的苦土、石灰等分别与碳酸钾混合，加热熔化，再用石脑油把那些碱性混合物盖上，然后通电流，这时发现有金属颗粒浮在表面。
这些金属颗粒一旦接触空气就象金属钠一样，立即发光燃烧。
燃烧后的东西与原来的苦土、石灰的性质几乎完全一样，也未得到新的金属元素。
不久他又将石灰和氧化汞的混合物加以电解，由于所得汞齐量太少，不能说明问题。
好在１８０８年化学家贝采里乌斯写信告诉他：
瑞典医生蓬丁（Pontin,M.M.1781-1858）曾将石灰和水银的混合物加以电解，成功地分解了石灰，并且还用这样的方法电解重土取得了钡汞齐。
这个消息使戴维受到极大的鼓舞。
于是他立即动手实验，将潮湿的石灰与氧化汞混合起来进行电解，实验成功了。
戴维在关于他发现碱土金属元素的论文中有这样一段话：
“令那土质稍带潮气，并与三分之一的红氧化汞混合，再将混合物放在白金片上，这片上做有一个窝窑好接受重为五六十克的水银。
将全部器物用一薄层石脑油遮盖起来，以白金片为正极，水银为负极，与电池相连接。
”戴维用这种方法成功地制得取钙汞齐。
再将钙汞齐加热，蒸出其中的汞，就得到了银白色的金属钙。
紧接着戴维又用这种类似的方法制得了金属镁、金属锶和金属钡。
戴维进而研究了碱土金属的性质：
如物理性质上的状态、色泽、传导性、比重、加热时的变化等；
化学性质上的氧化，使水分解，使金属氧化物还原，与氯、硫、磷、汞的化合等。
由于人们掌握了钾、钠这类还原性极强的金属，不久后便用它们从一些氧化物中获得了一些新的单质。
１８０８年盖·
吕萨克和泰纳从硼酸中制得了硼；
１８２３年贝采里乌斯从四氧化硅中制得了硅；
１８２５年丹麦化学家奥斯特（Oersted.H.C.1777-1851）用钾汞齐还原氧化铝制得了金属铝。
核酸的发现和发展
核酸的发现已有１００多年的历史，但人们对它真正有所认识不过近６０年的事。
远在１８６８年瑞士化学家米歇尔（Miesher,F.1844－1895），首先从脓细胞分离出细胞核，用碱抽提再加入酸，得一种含氮和磷特别丰富的沉淀物质，当时曾叫它做核质。
１８７２年又从鲑鱼的精子细胞核中，发现了大量类似的酸性物质，随后有人在多种组织细胞中也发现了这类物质的存在。
因为这类物质都是从细胞核中提取出来的，而且都具有酸性，因此称为核酸。
过了多年以后，才有人从动物组织和酵母细胞分离出含蛋白质的核酸。
本世纪２０年代，德国生理学家柯塞尔（Kossel,A.1853-1927）和他的学生琼斯（Johnew,W.1865-1935）、列文（Levene,P.A.1896-1940）的研究结果，才搞清楚核酸的化学成分及其最简单的基本结构。
证实它是由四种不同的碱基，即腺嘌呤（Ａ）、鸟嘌呤（Ｇ）、胸腺嘧啶（Ｔ）和胞嘧啶（Ｃ）及核糖、磷酸等组成。
其最简单的单体结构是碱基－核糖－磷酸构成的核苷酸。
１９２９年又确定了核酸有两种，一种是脱氧核糖核酸（ＤＮＡ），另一种是核糖核酸（ＲＮＡ）。
核酸的分子量比较大，一般由几千到几十万个原子组成，分子量可达十一万至几百万以上，是一种生物大分子。
这种复杂的结构决定了它的特殊性质。
１９２８年生理学家格里菲斯（Griffith,J.），在研究肺炎球菌时发现肺炎双球菌有两种类型：
一种是Ｓ型双球菌，外包有荚膜，不能被白血球吞噬，具有强烈毒性；
另一种是Ｒ型双球菌，外无荚膜，容易被白血球吞噬，没有毒性。
格里菲斯取Ｒ型细菌少量，与大量已被高温杀死的有毒的Ｓ型细菌混在一起，注入小白鼠体内，照理应该没有问题。
但是出乎意料，小白鼠全部死亡。
检验它的血液，发现了许多Ｓ型活细菌。
活的Ｓ型细菌是从那里来的呢？
格里菲斯反复分析认为一定有一种什么物质，能够从死细胞中进行活的细胞中，改变了活细胞的遗传性状，把它变成了有毒细菌。
这种能转移的物质，格里菲斯把它叫做转化因子。
细菌学家艾弗里（Avery,O.T.1877－1955），认为这一工作很有意义，立刻研究这种转化因子的化学成分。
在１９４４年得到研究的结果，证明了转化因子就是核酸（ＤＮＡ），是ＤＮＡ将Ｒ型肺炎双球细菌转化为Ｓ型双球细菌的信息载体。
但是，这样重要的发现没有被当时的科学有所接受，主要原因是过去错误假说的影响。
以前科塞尔发现核酸时，文列等化学家曾错误地认为核酸是由四个含有不同碱基的核苷酸为基础的高分子化合物，其中四种碱基的含量为１：
１：
１。
在这个错误假说的影响下，对艾弗里的新发现提出了种种责难，怀疑他的实验是不严格的，很可能在做实验时带入了其它蛋白质，因而产生了与文列假说不符合的现象。
艾弗里在大量舆论的压力下，也不敢坚持他的正确结论，也采取了模棱两可的说法：
“可能不是核醋自有的性质，而是由于微量的、别的某些附着于核酸上的其它物质引起了遗传信息的作用。
”后来，美国生理学家德尔布吕克（Delbuck,M.1906－1981）发现噬菌体比细菌还小，只有ＤＮＡ和外壳蛋白，构造简单、繁殖快，是研究基因自我复制的最好材料。
于是组成噬菌体研究小组，开始选用大肠杆菌和它的噬菌体研究基因复制的工作。
１９５２年小组成员赫希尔（Heishey,A.D.1908－）和蔡斯（Chase,M.），用同位素标记法进行实验。
他们的实验进一步证明了ＤＮＡ就是遗传物质基础。
差不多与此同时，还有人观察到凡是分化旺盛或生长迅速的组织，如胚胎组织等，其蛋白质的合成都很活跃，ＲＮＡ的含量也特别丰富，这表明ＲＮＡ与蛋白质的生命合成之间存在着密切的关系。
由于核酸生物学功能的发展，进一步促进了核酸化学的发展。
尤其是本世纪的５０年代以来，用于核酸分析的各种先进技术不断的创造和使用，用于核酸的提取和分离方法的不断革新和完善，从而为研究核酸的结构和功能奠定了基础。
核酸分子中各个核苷酸之间的连接方式已有所认识，ＤＮＡ分子的双螺旋结构学说已经提出，有关核酸的代谢、核酸在遗传中以及在蛋白质生物合成中的作用机理，也都有了比较深入的认识。
近年来，遗传工程学的突起，在揭示生命现象的本质，用人工方法改变生物的性状和品种，以及在人工合成生命等方面都显示了核酸历史性的广阔远景。
铝的故事和发现
一、曾经当过金属中的贵族
有这么一个故事，传说在古罗马，一天，一个陌生人去拜见罗马皇帝泰比里厄斯（Tiberius），献上一只金属杯子，杯子象银子一样闪闪发光，但是分量很轻。
它是这个人从粘土中提炼出的新金属。
但这个皇帝表面上表示感谢，心里却害怕这种光彩夺目的新金属会使他的金银财宝贬值，就下令把这位发明家斩着。
从此，再也没有人动过提炼这种“危险金属”的念头，这种新金属就是现在大家非常熟悉的铝。
在１９世纪以前，铝被认为是一种希罕的贵金属，价格比黄金还要贵。
当一个欧洲君主买了一件有铝钮扣的衣服时，他就瞧不起那些买不起这种奢侈品的其它君主。
而没有铝钮扣衣服的君主，又是多么渴望有朝一日自己也能穿上这种带铝钮扣的衣服。
在法国拿破仑三世统治时期，就曾经发生过现在看来很好笑的一件事情。
在一个国王举办的盛宴上，只有王室成员和贵族来宾才能荣幸地用铝匙和铝叉用餐。
当然，被伤了脸面的客人们是无论如何吃不好这顿盛餐的了。
此外，为了让其他国王对自己产生羡慕和妨忌，他花了大量资金让他的警卫部队的卫士穿上铝胸甲，因备有铝铠甲的确太昂贵了，其他国王无能为力。
俄罗斯作家车尔尼雪夫斯基（Chernyshevsky）曾在他的小说《怎么办》（１８６３）年中写到：
终有一天，铝将代替木材，甚至可能代替石头。
看，这一切是多么奢侈，到处都是铝。
１８８９年，当门捷列夫在伦敦时，为了表彰他的伟大勋业，他被赠予一件贵重奖品──用金和铝制作的天平。
其实，这些都不足为奇，因为铝的价值贵贱，完全取决于炼铝工业的水平。
随着铝产量的增加，铝价也就下降。
１８５４年，１公斤铝需１２００卢布，而到了十九世纪末就降到１卢布。
显然，珠宝商人已经对铝完全失去了兴趣，但是，铝却立即吸引了整个工业界。
１９１９年，用铝合金造出了第一架飞机，从此以后，铝的命运就牢固地与飞机制造业联系在一起了。
铝被誉为“带翼的金属”。
二、铝的发现
古代，人们曾用一种称为明矾（意思是结合）的矿物作染色固定剂。
俄罗斯第一次生产明矾的年代可追溯到八至九世纪。
明矾用于染色业和用山羊皮鞣制皮革。
中世纪，在欧洲有好几家生产明矾的作坊。
１６世纪，德国医生兼自然科学历史学家帕拉塞斯（Parace/susP.A.T.1949-1541）在铝的历史上写下了新的一页。
他研究了许多物质和金属，其中也包括明矾（硫酸铝），证实它们是“某种矾土盐”。
这种矾土盐的一种成分是当时还不知道的一种金属氧化物，后来叫做氧化铝。
１７５４年，德国化学家马格拉夫（Marggraf.A.S.1709-1937）终于能够分离“矾土”了。
这正是帕拉塞提到过的那种物质。
但是，直到１８０７年，英国的戴维才把隐藏在明矾中的金属分离出来，用电解法发现了钾和钠，却没能够分解氧化铝。
瑞典化学家贝采尼乌斯进行了类似的实验，但是失败了。
不过，科学家还是给这种含糊不清的金属取了一个名字。
开始贝采尼乌斯称它为“铝土”。
后来，戴维又改称它为铝。
这是一个奇怪的现象，在没提炼出纯铝时，铝就有了自己的名字。
１８２５年，丹麦科学家奥斯特发表文章说，他提炼出一块金属，颜色和光泽有点象锡。
他是将氯气通过红热的木炭和铝土（氧化铝）的混合物，制得了氯化铝，然后让钾汞齐与氯化铝作用，得到了铝汞齐。
将铝汞齐中的汞在隔绝空气的情况下蒸掉，就得到了一种金属。
现在看来，他所得到的是一种不纯的金属铝。
因刊登文章的杂志不出名，奥斯特又忙于自己的电磁现象研究，这个实验就被忽视了。
二年后，提炼铝的荣誉就归于德国年青的化学家维勒（Wohler.F.1800-1882）。
奥斯特与维勒是朋友，他把制备金属铝的实验过程和结果告诉维勒，并说打算不再继续做提炼铝的实验。
而维勒却很感兴趣。
他开始重复奥斯特的实验，发现钾汞齐与氯化铝反应以后，能形成一种灰色的熔渣。
当将熔渣中所含的汞蒸去后，得到了一种与铁的颜色一样的金属块。
把这种金属块加热时，它还能产生钾燃烧时的烟雾。
维勒把这一切写信给了贝采里乌斯，告知重复了奥斯特的实验，但制不出金属铝，这不是一种制备金属铝的好方法。
于是，维勒从头做起，设计自己提炼铝的方法。
他将热的碳酸钾与沸腾的明矾溶液作用，将所得到的氢氧化铝经过洗涤和干燥以后，与木炭粉、糖、油等混合，并调成糊状，然后放在密闭的坩埚中加热，得到了氧化铝和木炭的烧结物。
将这种烧结物加热到红热的程度，通入干燥的氯气，就得到了无水氯化铝。
然后将少量金属钾放在铂坩埚中，在它的上面覆盖一层过量的无水氯化铝，并用坩埚盖将反应物盖住。
当坩埚加热后，很快就达到了白热的程度，等反应完成后，让坩埚冷却，把坩埚放入水中，就发现坩埚中的混合物并不与水发生反应，水溶液也不显碱性，可见坩埚中的反应物之一──金属钾已经完全作用完了。
剩下的混合物乃是一种灰色粉末，它就是金属铝。
１８２７年末，维勒发表文章介绍了自己提炼铝的方法。
当时，他提炼出来的铝是颗粒状的，大小没超过一个针头。
但他坚持把实验进行下去，终于提炼出了一块致密的铝块，这个实验用去了他十八年念头。
此外，他还用相同的方法制得了金属铍。
由于维勒是最初分离出金属铝的化学家。
在美国威斯汀豪斯实验室曾经铸了一个铝制的维勒挂像。
碱金属的发现
一、锂的发现
１８１７年，瑞典的化学家阿尔费德森（Arfvedson.J.A.1792－1841）在分析一种矿物时发现，得出的已知成分只有９６％，那么其余的４％到哪儿去了呢？
他经过反复试验，确信一定是矿物中含有一种至今还不知道的元素。
因这种元素是在矿物（名叫透理长石）中发现的，他就取名为“锂”（希腊文“岩石”之意）。
不久，阿尔费德森又在其它矿物中发现了这种元素。
另一位著名的瑞典化学家贝采里乌斯也在卡尔斯温泉和捷克的马里安温泉的矿泉水中发现了锂。
１８５５年，德国化学家本生（Bunsen.R.W.1811-1899）和英国化学家马提森（Matthiessen.A.1831－1870）用熔融的氯化锂电解出纯锂。
二、纳和钾的发现
１８０７年，英国化学家戴维用电解法发现了钠和钾元素。
１８０６年，戴维开始进行电化学研究。
他用２５０对金属板制成了当时最大的伏打电堆，以便产生强大的电流。
最初，他们碳酸钾的饱和溶液进行电解，但并未电解出金属钾，只是把水分解了。
１８０７年１０月６日，戴维决定改变做法，电解熔融的碳酸钾。
但是干燥的碳酸钾并不导电，所以必须将碳酸钾放在空气中暴露片刻，让这的表面上吸附少量的水分，它就有了导电能力，然后将表面湿润的碳酸钾放在铂制的小盘上，并用导线将铂制小盘与电池的阴极相连。
一条与电池阳极相连的铂丝则插在碳酸钾中，整个装置都暴露在空气中，通电以后，碳酸钾开始熔化，表面就沸腾了。
戴维发现阴极上有强光产生，阴极附近产生了带金属光泽的酷似水银的颗粒，有的颗粒在形成后立即燃烧起来产生光亮的火焰，甚至发生爆炸；
有的颗粒则被氧化，表面上形成了一层白色的薄膜。
戴维将电解池中的电流倒转过来，仍然在阴极上发现银白色的颗粒，也能燃烧和爆炸，戴维看到这一惊人发现，欣喜若狂。
他把这种金属颗粒投入水中，开始时它在水面上急速转动，发出嘶嘶的声音，然后燃烧放出淡紫色的火焰。
他确认自己发现了一种新的碱金属元素。
由于这种金属是从钾草碱（草木灰）中制取的，所以将它命名为“钾”。
接着，戴维采用同样的方法电解了苏打，获得了另一种新的碱金属元素，这就是“钠”。
连续六个星期的紧张实验，把戴维累得形容枯槁，两眼窝陷，脸色苍白。
１８０７年１１月１９日，他支撑着学术报告会上公布了发现钾、钠的经过。
暴风雨般的掌声和热烈的祝贺，使戴维感到自己的辛劳是值得的，心中充满了幸福。
三、铷和铯的发现
铷和铯是由本生和基尔霍夫（Kirchhoff.G.R.1824-1887）发现的。
⒈光谱分析法的发明者之一──本生
罗伯特·
威廉·
本生，１８１１年３月３１日出生于德国的哥廷根。
他父亲是哥廷根大学图书馆馆长，语言学教授，母亲是一位学识渊博的高级职员的女儿，有很好的文化素养。
本生是他们四个儿子中最小的一个。
他从小就受到良好的教育，学习成绩优异。
１８２８年，他毕业于霍茨明登大学预科，后进入哥廷根大学学习化学、物理学、矿物学和数学等。
他的化学教师是著名的化学家斯特罗迈尔（Str-ohmeyer.F.1776－1835）──“镉”元素的发现者。
１８３０年，本生获得物理学哲学博士学位。
本生获得博士学位后，因出色的研究工作得到了一笔补助金，得以到欧洲各地游学，结识了许多知名科学家，访问了一些知名的实验室、矿产地、化工厂等，这对他以后的学术研究产生了很大影响。
１８３３年，本生游学结束，先后在哥廷根等大学任教。
１８５１年，他作为化学教授到了布勒斯劳大学工作。
在那里，他结识了德国物理学家基尔霍夫。
此后，二人长期合作研究光谱学，发明了光谱分析法。
１８５２年，本生在海德堡大学任教，一直从事化学教学和研究，达３７年之久。
他在长期的教学生涯中，做出了许多出色的演示实验。
这使他发现了各种化学物质的颜色反应，成为他以后建立光谱分析法的机遇。
１８５３年，本生研制出实验煤气灯，这种灯一直到现在还有人使用，称之为本生灯。
此外他还制成了本生电池、水量热计、蒸气量热计、滤泵和热电堆等实验仪器。
本生对科学有着广泛兴趣，他早期研究过有机化学在进行氰化二甲胂实验时，还被炸瞎了右眼。
后来他专攻无机化学。
１８３４年是他的第一项研究成果问世的一年。
这是用氢氧化铁作砷中毒的有效解药。
直到现在，仍在采用这种方法解砷中毒。
１８５７年，《气体鉴定方法》一书出版，这汇集了本生对气体研究的成果。
他一生做的最重要的工作是进行无机分析。
他曾分析和鉴定过上千种无机物质，发展了无机分析和测量技术。
１８５９年，本生和基尔霍夫制成第一台光谱分析仪。
他们用自己创立的光谱分析法发现了新元素铯和铷。
另外本生还从熔融的氯化物中制出了金属钠和铝，用电解法制出锂、钡、钙、锶，甚至还提炼出铈、镧等稀土元素。
他们创造的光谱分析法，为以后的天体化学的研究打下了坚实的基础。
１８４２年，本生被选为伦敦化学会的外国会员；
１８５３年，任德国科学院的通讯院士；
１８８２年，被法国科学院聘为外国会员；
１８６０年，英国皇家不罕授予他荣誉奖章；
１８７７年，本生和基尔霍夫共同获得了戴维奖。
本生一生所获荣誉很多。
但他对此很是淡然，他讨厌政治性的社交，认为那是浪费时间。
１８９９年８月１６日，拥有几十项发明的科学家本生与世长辞，享年８８岁，但本生和基尔霍夫发明的光谱分析法，被称为“化学家的神奇眼睛”，一直到今天，它还在闪闪发亮。
⒉用光谱分析法发现铷和铯
１８５９年，本生和基尔霍夫开始共同探索通过辨别焰色进行化学分析的方法。
他们决定制造一架能辨别光谱的仪器。
于是，他们把一架直筒望远镜和三棱镜连在一起，设法让光线通过狭缝进入三棱镜分光，这就是第一台光谱分析法。
“光谱仪”安装好后，他们就合作系统地分析各种物质。
本生在接物镜一边灼烧各种化学物质，基尔霍夫在接目镜上边进行观察、鉴别和记录。
他们发现用这种方法可以准确地鉴别出各种物质的成分。
本生认为：
分析吸收光谱能够测定天体物质和地球上的物质的化学组成，还可以用来发现地壳中含量非常少的新元素。
于是，本生和基尔霍夫取来了狄克汤姆的矿泉水，将它浓缩后，再除去其中的钙、锶、镁、锂的盐，制成的母液用来进行光谱分析。
当他们将一滴试液滴在本生灯的火焰上，除了在分光镜中看到了钠、钾、锂的光谱线之外，还能看到两条显著的蓝线，他们进行查对，发现在当时已知元素中，没有一种元素能在光谱的这一部分显现出这两条蓝色，因此他们确定试液中含有一种新元素，它属于碱金属。
他们把它命名为铯。
即指它的光谱象天空的蓝色。
为了获得可供分析用的含铯的试液，他们要处理几吨的矿泉水。
发现铯的这天是１８６０年５月１０日。
１８６１年２月２３日，本生和基尔霍夫将处理云母矿所得的溶液，加入少量氯化铂，即产生大量沉淀，在分光镜上鉴定这种沉淀时，只看见钾的谱线。
后来，他们用沸水洗涤这种沉淀，每洗一次，就用分光镜检验一遍。
他们发现，随着洗涤次数地增加，从分光镜中观察到的钾的光谱线逐渐变弱，最后终于消失，同时又出现了另外两条深紫色的光谱线，它们逐渐加深，最后变得格外鲜明，出现了几条深红色、黄色、绿色的新谱线，它们不属于任何已知元素。
这又是一种新的元素。
因为它能发射强烈的深红色谱线，就命名为铷（rubidium）。
１８６２年，本生加热碳酸铷和焦炭的混合物，制得了金属铷。
此后，光谱分析法被广泛采用。
如门捷列夫预言且被证实的元素镓、钪、锗等都是用光谱分析法制得的。
四、钫的发现
钫是由帕雷伊（Perey.M.C.1909－1975）在铀的天然放射系中发现了。
帕雷伊是法国核化学家，一个工业家的女儿，毕业于巴黎理学院。
１９２９年
在巴黎的镭研究所作居里夫人的助手，且开始
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