PDF《揭开物质世界的面纱》

17 世纪中叶,亚里斯多德以来的 四元素 说(火、气、水、土)及当 时医药化学家们认为物质本原应有硫、汞、盐等元素的假说,长期束缚了化 学的发展. 年轻的波义耳怀疑这些见解,知道空谈性质的争论是无济于事的,他积 极筹建自己的实验室.1645 年底实验室建成,波义耳开始了化学、农业化学 等方面的研究工作. 园丁把深紫色的紫罗兰放在工作室里,波义耳欣赏着紫罗兰的妍丽和芬 芳,他取出一束花,带进了实验室.实验告一段落,波义耳拿起那束紫罗兰 回到工作室,这时他才发现有几滴盐酸沫溅到了紫罗兰上,并微微冒出白雾. 他把花束浸在水里,过了一段时间,瞧一眼紫罗兰,意外地看到紫罗兰变成 红花了. 真是奇迹!波义耳立即跑进实验室,用花瓣试验了几种酸溶液,又试了 几种碱溶液. 不畏疲劳的研究家波义耳采集了各种花朵,提取它们的浸出液;

后来又 大量收集了药草、地衣、五倍子、树皮和树根制备了各种颜色的浸出液.经 过他的努力,终于发现了石蕊酸碱指示剂,那是用石蕊地衣提取出来的紫色 浸出液,用这种浸出液加入不同比例的酸碱液,会显示出不同的颜色.因此, 可以用它标定不同溶液的酸碱度.至今酸碱指示剂仍广泛应用在化学实验 中. 一种元素的命名 居里夫人(法国物理学家、化学家.原籍波兰,1867~1934)在对沥青 铀矿和铜矿进行检查的时候,发现这两种矿物中,含有一种比铀或钍的放射 性强度更大的物质,她意识到:这是一种还没有被人认识的新元素. 她对丈夫说: 假使这种新元素的存在将来能够证明的话,我想叫它钋, 来纪念我的祖国――波兰. 玛丽・居里虽侨居国外,并同法国科学家皮埃尔・居里结了婚,但她从 小热爱祖国波兰,时时刻刻没有忘记被沙俄帝国侵占的祖国.她想用新元素 的命名来为祖国争得骄傲和光荣!寄托她那火一样的爱国热情. 好好! 皮埃尔・居里说, 波兰是你的祖国,也可以说是我的祖国! 紧张的工作开始了,淘汰,没日没夜地淘汰,研究的范围越来越小.

1897 年7月,他们果然在含铋的部分矿物中,分析出一种新的放射性元素,其化 学性质与铋相似,放射性比纯铀强

400 倍. 啊,新元素,钋,钋! 居里 夫人扑在丈夫的怀里,激动地高喊着: 钋,钋! 两行热泪洒在丈夫的胸 膛上. 钋,波兰!波兰,钋! 皮埃尔也从心底发出欢呼! 同时发现的一种元素

1813 年秋,法国著名化学家约瑟夫・路易・盖―吕萨克(1778~1850) 遇到另外两个法国化学家,问他们有什么新的发现.两位化学家告诉他,他 们在海草灰里发现了一种新元素.这种元素生成的化合物和目前已知元素的 任何化合物都毫无共同之处,只是暂时还没有将这种新元素分离出来.盖― 吕萨克很兴奋,马上就想到他们的实验室去,亲眼看一看这种新元素的化合 物.两位科学家却回答说: 非常抱歉,已经没有了.一星期前,享弗利・戴 维到我们的实验室来过.他对这种物质也挺感兴趣,我们把制的这种元素全 都给他了. 戴维是英国著名的化学家.盖―吕萨克一听这消息,立刻跳了起来,激 动地大声说: 不可原谅的错误!空前严重的错误!居然倾其所有,拱手送 给了外国人.戴维会发现这种元素,并把研究成果公之于世.这样,发现新 元素的荣誉就会属于英国,而不是属于我们法兰西了. 两位科学家这才如梦初醒,喃喃地说: 我们完全没有想到这一点. 无论如何要赶在戴维的前面!这个元素是法国科学家发现的,现在由 于意想不到的疏忽,发现它的荣誉竟要落到英国的头上了. 盖―吕萨克建 议两位化学家: 必须马上动手,昼夜不停地工作.维护祖国的荣誉是我们 应尽的职责. 在盖―吕萨克的带领下,他们立即行动,从头做起不分昼夜地连续工作, 紧张地忙碌了几天,终于将这种元素提取出来:小小的鳞片,有着金属的闪 闪光泽,遇热很快蒸发, 使烧瓶充满紫色蒸气. 他们将这种元素命名为 碘 . 在希腊文里, 碘 就是 紫色 的意思. 果然不出盖―吕萨克所料,戴维的研究结果和他们的论文同时发表了. 梦中的发现 德国的化学家凯库勒(1829~1896)是个勤学的人.有一天,他在紧张 工作之后,感到十分困倦,坐在一辆马车里昏昏睡去. 他并没有睡熟.这些天来,他聚精会神地研究苯分子的结构,大脑极度 疲乏.进入睡眠状态后,他的大脑中许多神经经过短暂的休息,便不由自主 地兴奋起来,睡梦中,他觉得碳分子都活了,在他面前翩然而舞,结成一条 长链,长链像蛇一样扭动着,突然一口咬住自己的尾巴,盘成一个圆圈. 这时,凯库勒从梦中惊醒,他忽有所悟,不禁大喊一声: 我找到答案 了,苯分子是一个环状结构. 阿佛加德罗定律及几个导出关系式 阿佛加德罗定律认为:在同温同压下,相同体积的气体含有相同数目的 分子.1811 年由意大利化学家阿佛加德罗提出假说,后来被科学界所承认. 这一定律揭示了气体反应的体积关系,用以说明气体分子的组成,为气体密 度法测定气态物质的分子量提供了依据.对于原子分子说的建立,也起了一 定的积极作用. 中学化学中,阿佛加德罗定律占有很重要的地位.它使用广泛,特别是 在求算气态物质分子式、分子量时,如果使用得法,解决问题很方便.下面 简介几个根据克拉伯龙方程式导出的关系式,以便更好地理解和使用阿佛加 德罗定律. 克拉伯龙方程式通常用下式表示:PV=nRT……① P 表示压强、V 表示气体体积、n 表示物质的量、T 表示绝对温度、R 表 示气体常数.所有气体 R 值均相同.如果压强、温度和体积都采用国际单位 (SI) , R=8.31 帕・ 米3/摩尔・ 度. 如果压强为大气压, 体积为升, 则R=0.082 大气压・升/摩尔・度. 因为 n=m/M、ρ=m/v(n―物质的量,m―物质的质量,M―物质的摩尔质 量,数值上等于物质的分子量,ρ―气态物质的密度),所以克拉伯龙方程 式也可写成以下两种形式: Pv=m/MRT……②和Pm=ρRT……③ 以A、B 两种气体来进行讨论. (1)在相同 T、P、V 时: 根据①式:nA=nB(即阿佛加德罗定律) 根据②式: (即两气态物质的摩尔质量之比 分子量之比 M M m m A B A B = = = 质量之比). 根据③式: ρ ρ ( 表示相对密度,此说明:两气态物质的 M M A B A B = = D D 摩尔质量之比=分子量之比=密度之比=相对密度).若mA=mB 则MA=MB. (2)在相同 T・P 时: 根据①式: (即两气体的体积之比 物质的量之 V V n n A B A B = = 比). 根据②式:若 ,则 或或(即:两气体的体 mA = mB = V V M M n n M M A B B A A B B A 积之比=摩尔质量的反比;