神奇的化學元素?綠寶石的璀璨光澤,其實源自于其中的稀有鈹元素。1798年,法國化學家沃克蘭的發(fā)現(xiàn),讓鈹與美麗的綠柱石和祖母綠緊密相連。自然界中,鈹主要存在于綠柱石、硅鈹石和金綠寶石礦中,這些寶石因其色彩斑斕和透明度而備受珍視。鈹?shù)纳衩厣什粌H限于寶石領(lǐng)域,它還以鈹青銅合金的形式,那么,神奇的化學元素?一起來了解一下吧。
鈧的特性
鈧(scandium)元素符號是Sc,原子序數(shù)是21,位于第4周期、第Ⅲ副族,原子質(zhì)量:44.96,是一種過渡金屬。
在元素化學里,鈧與釔、鑭系元素同屬稀土家族(共17種元素),是稀土家族中最輕的成員,密度低,延展性好、催化性能優(yōu)異。
化學特性
鈧化學性質(zhì)非常活潑,可以和熱水反應(yīng)生成氫氣。置于空氣中很容易與氧氣、二氧化碳、水相化合,因此要填充氬氣密封保存。鈧被空氣氧化時略帶淺黃色或粉紅色,容易風化。能在大多數(shù)稀酸中緩慢溶解,但是在強酸中表面易形成一個不滲透的鈍化層。
物理特性
鈧是一種柔軟質(zhì)輕、銀白色的過渡金屬,密度2.99 g/cm3,熔點1541℃(比鐵、鎳、稀土鑭、鈰、鐠及釹等還要高),沸點2831℃。
鈧的發(fā)現(xiàn)
鈧在地殼中的含量很少,約為0.0005%,在每一噸地殼物質(zhì)里面僅有5克鈧,含量比其他輕元素要低不少。1869年,門捷列夫給出了第一版元素周期表中留有一個原子量45的空位,將其暫時命名為類硼(Eka-Boron)。1879年,尼爾森正式公布了自己的研究成果,他用故鄉(xiāng)斯堪的納維亞半島給鈧命名為Scandium。鈧的發(fā)現(xiàn)再次證明了元素周期律的正確性和門捷列夫的遠見卓識。
鈧的用途
鈧因其自身特殊物理、化學性質(zhì),已用于制備鋁鈧合金、燃料電池、鈧鈉鹵燈、示蹤劑、激光晶體等產(chǎn)品,在特種鋼鐵、特種玻璃、有色合金、高性能陶瓷、催化劑等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用。
在元素周期表的第四周期,靜靜地隱藏著一種神奇的元素——鈹(Be)。它的沸點高達驚人的2470℃,熔點為1287℃,固態(tài)的它呈現(xiàn)出板巖灰色的外觀,如同一位冷峻的天才,隱藏著無盡的秘密。鈹,一種堿土金屬,卻擁有著異于尋常的硬度,它比鈣、鍶、鋇更難切割,仿佛擁有一種自我保護的魔力。這種獨特的特性讓鈹在空氣中形成了一層保護層,即使加熱至紅熱,也能保持穩(wěn)定,不溶于冷水,微溶于熱水,卻能在稀酸和氫氧化鉀溶液中釋放氫氣,顯示出其獨特的化學活性。綠寶石的璀璨光澤,其實源自于其中的稀有鈹元素。
1798年,法國化學家沃克蘭的發(fā)現(xiàn),讓鈹與美麗的綠柱石和祖母綠緊密相連。自然界中,鈹主要存在于綠柱石、硅鈹石和金綠寶石礦中,這些寶石因其色彩斑斕和透明度而備受珍視。鈹?shù)纳衩厣什粌H限于寶石領(lǐng)域,它還以鈹青銅合金的形式,在我們的日常生活中發(fā)揮著重要作用。
在航天工業(yè)中,鈹?shù)妮p質(zhì)和高熱穩(wěn)定性使其成為制造太空船、導彈和飛機的理想材料,同時,它也強化了青銅的性能,使其在海底電纜等高強度應(yīng)用中表現(xiàn)出色。然而,鈹?shù)奶觳胖幣c危險并存。它的粉末狀形態(tài)具有致命毒性,處理不慎可能導致急性中毒,甚至引發(fā)長期的健康問題。這種矛盾特性要求我們科學地認識和利用鈹,既要欣賞其在科技進步中的貢獻,也要警惕其潛在的危害。
西奧多·格雷,一位生活在美國伊利諾伊州尚佩恩-厄巴納市的化學家,以其對化學元素周期表的狂熱熱愛而聞名。他不僅是美國著名科普雜志《大眾科學》的專欄作者和探索頻道節(jié)目嘉賓,更是蘋果公司前CEO史蒂夫·喬布斯的好友。
格雷還是科學計算軟件公司沃爾夫勒姆研究公司的創(chuàng)始人之一,負責開發(fā)了世界領(lǐng)先的軟件系統(tǒng)Mathematica和wolfram Alpha TM。他對于化學元素周期表的狂熱不僅體現(xiàn)在他的職業(yè)生涯中,更體現(xiàn)在他對周期表的創(chuàng)新性創(chuàng)作上。他創(chuàng)辦了元素周期表網(wǎng)站,并創(chuàng)作了獨特的圖標式元素周期表,這些作品如今已廣泛出現(xiàn)在美國的學校和博物館中。
最令人矚目的是,格雷發(fā)明的元素周期表桌子,以其新穎獨特的設(shè)計,不僅贏得了2002年度搞笑諾貝爾獎,更使其名聲大噪。此外,他的另一本關(guān)于化學的科普杰作《瘋狂科學》已被人民郵電出版社翻譯出版,深受讀者喜愛。
西奧多·格雷通過他的作品和對化學元素周期表的創(chuàng)新性探索,不僅為科學教育做出了重要貢獻,也激發(fā)了公眾對化學這一學科的興趣。他的故事不僅是關(guān)于科學的探索,更是關(guān)于如何用創(chuàng)意和熱情激發(fā)對世界的好奇心。
擴展資料
《視覺之旅:神奇的化學元素》是一本以已發(fā)現(xiàn)的118種化學元素為題材的科普讀物。
碳元素,一種神奇的化學元素,擁有最多的化合物種類。
目前已知的物質(zhì)中,有機物超過3000萬種,這都是基于碳元素構(gòu)成的。碳元素不僅構(gòu)成有機物,還參與形成含碳的無機物如碳酸鹽和碳酸氫鹽。
碳元素可以形成最多化合物種類的原因在于,它擁有獨特的化學性質(zhì)。碳原子最外層有四個電子,可形成四個共用電子對,這使得碳原子可以與其他元素形成多種化學鍵。碳鏈可以增長,形成線性或環(huán)狀結(jié)構(gòu),并且還存在同分異構(gòu)現(xiàn)象,這為形成多種化合物提供了可能。
碳元素的獨特之處在于其擁有四個共價鍵,這賦予了碳原子與多種元素結(jié)合的能力。與其它元素相比,碳原子能夠形成更長的碳鏈分子,且在分子鏈上可添加各種其他元素或原子基團。這種獨特性使得碳元素能形成種類繁多的化合物。
在生命的演化中,碳元素扮演了極其重要的角色,因此被譽為“生命元素”。碳元素的廣泛使用和化學多樣性在科學研究和應(yīng)用中有著不可替代的作用。
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