元素是我們的好朋友。它們單獨(dú)或者組合在一起構(gòu)成物質(zhì),時(shí)刻陪伴在我們身邊。
如同人一樣,每個(gè)元素都有自己的性格,有自己的愛(ài)好和苦惱。元素家族的成員們經(jīng)常聚在一起,開場(chǎng)party、來(lái)次集體旅游,有時(shí)候,還會(huì)整出大事情。
這段時(shí)間,元素家族喜事不斷,如新成員加入到元素大本營(yíng)中并被命名、地核中的“第三元素”硅被發(fā)現(xiàn)以及價(jià)值被肯定,大家都樂(lè)翻天了。那我們化身為元素使者,走入元素王國(guó),也來(lái)感受下它們的快樂(lè),并深入了解這些時(shí)刻陪伴我們的小伙伴吧。
4個(gè)新元素——第118、115、113、117號(hào)元素陸續(xù)亮相,加入到元素家族中,補(bǔ)齊了元素周期表的第7行。這下,元素周期表更“豐滿”了。
這4個(gè)新元素不同于元素周期表中的前92位兄弟姐妹,它們都是科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室里合成的,放射性強(qiáng),還特別重。
2003年,第115號(hào)元素首次亮相。要知道,它的兩個(gè)鄰居——第114號(hào)元素和第116元素早就成為了元素周期表中的成員,它得緊跟鄰居的步伐啊。
它由美國(guó)和俄羅斯的科研人員合作合成,被命名為Moscovium,閃電般地出現(xiàn)后,不到一秒鐘就會(huì)衰變成其他元素。
它放射性很強(qiáng),小小的一部分足以置人于死地?,F(xiàn)在,科學(xué)家還不敢深入研究它,生怕它被人利用,給人類帶來(lái)毀滅性的災(zāi)難。
第113號(hào)元素很不穩(wěn)定,屬于弱金屬,穿著銀白色或者灰色的外衣,里面裝著一個(gè)巨大的原子核。
2004年,日本科學(xué)家第一次合成了第113號(hào)元素,之后,又成功合成過(guò)兩次。所以說(shuō),第113號(hào)元素是日本科學(xué)家最親密的朋友,國(guó)際化學(xué)機(jī)構(gòu)將它的命名權(quán)授予日本,一點(diǎn)也不奇怪。
日本科學(xué)家以日本國(guó)名Nihon將第113號(hào)元素命名為Nihonium,簡(jiǎn)稱Nh。元素周期表正式迎來(lái)了首個(gè)由非歐美國(guó)家命名的元素。
如果有一天,第113號(hào)元素被投入使用,那可能被用于核電或者武器領(lǐng)域。
第117號(hào)元素是由俄羅斯杜布納聯(lián)合核研究所為首的一個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)于2010年首次合成的。2012年,合成實(shí)驗(yàn)被成功重復(fù)了一次。2014年,一個(gè)國(guó)際科研小組用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了第117號(hào)元素的存在。
第117號(hào)元素Tennessee屬于鹵族元素,是個(gè)“大塊頭”,約比鉛元素重40%,很不穩(wěn)定,壽命相當(dāng)短暫。它或許跟第115號(hào)元素和第113元素有著某種聯(lián)系,出現(xiàn)后很快會(huì)衰變成第115號(hào)元素或第113號(hào)元素。
第118號(hào)元素Oganesson是目前最重的元素,排在氡元素下面,是一種稀有氣體元素。
它喜歡“變身”,產(chǎn)生后,僅存在0.9毫秒,便先衰變?yōu)榈?16號(hào)元素,再衰變?yōu)榈?14號(hào)元素,接著衰變?yōu)榈?12號(hào)元素,最后一分為二。
告訴你們哦,第115、113、117、118號(hào)這4個(gè)元素被合成的方式差不多,都是用一種元素撞擊另外一種元素而得到的。比如,第113號(hào)元素是由鋅元素和鉍元素連續(xù)撞擊數(shù)萬(wàn)億次而合成的。
雖然,目前這些重量級(jí)元素沒(méi)有什么實(shí)際用途,但可以肯定的是,它們可以幫助科學(xué)家制造出非常重、非常有用的元素。
第118號(hào)元素不是最后一種元素。第119號(hào)元素應(yīng)該很快就會(huì)與大家見(jiàn)面了吧。你們猜猜,科學(xué)家合成它時(shí),會(huì)選擇撞擊哪兩種元素呢?
元素家族成員那么多,如何區(qū)分它們呢?
聰明的人類想到了給它們?nèi)∶帧K鼈兺ㄓ玫拿质怯⑽拿?,在中?guó),它們還有自己的中文名字。
這名字可不是隨便取的,而被賦予了一定的含義。
根據(jù)元素的特性給元素命名,是人們用到的最多的命名方式。
人們或根據(jù)元素的樣子,或根據(jù)元素呈現(xiàn)的顏色,或根據(jù)元素構(gòu)成的物質(zhì)性質(zhì)而給它們命名。
代表成員:
氮,名字的含義為“生成硝石的元素”。
磷,名字取意“發(fā)光體”。
氯,因其單質(zhì)呈黃綠色而得名。
為了紀(jì)念一些有突出貢獻(xiàn)的科學(xué)家,很多元素被冠以這些科學(xué)家的名字。
代表成員:
锿,名字是為了紀(jì)念杰出的物理學(xué)家、相對(duì)論的創(chuàng)立者阿爾伯特·愛(ài)因斯坦。
鐨,名字是為了紀(jì)念美籍意大利著名物理學(xué)家、1938年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者恩利克·費(fèi)米。
鍆,名字是為了紀(jì)念俄羅斯化學(xué)家、化學(xué)元素周期律的發(fā)現(xiàn)者德米特里·門捷列夫。
和第113號(hào)元素一樣,一些元素的名字也是以國(guó)家的名字命名的,這讓那些國(guó)家的人民相當(dāng)自豪呢。
另外,人們會(huì)將一些地名作為元素的名字。這類元素不少,約占總數(shù)的1/4。
代表成員:
鎵,1875年,法國(guó)化學(xué)家德布瓦伯德蘭發(fā)現(xiàn)了第31號(hào)元素,將其命名為“鎵”,用來(lái)紀(jì)念他的祖國(guó)。“鎵”的拉丁文是法國(guó)古時(shí)候的名稱。
釙,1898年,居里夫婦發(fā)現(xiàn)了第84號(hào)元素,他們將其命名為“釙”,用來(lái)紀(jì)念居里夫人的祖國(guó)——波蘭?!搬暋钡姆ㄎ囊馑际恰安ㄌm”。
鍺,1885年,德國(guó)化學(xué)家克雷門斯·亞歷山大·溫克勒在希美爾卑斯特礦山發(fā)現(xiàn)了第32號(hào)元素,將其命名為“鍺”?!版N”就是“日耳曼”的意思,用來(lái)紀(jì)念他的祖國(guó)——德國(guó)。
錸,因自己的故鄉(xiāng)是德國(guó)的萊茵市,所以發(fā)現(xiàn)者將它命名為“錸”。
镅,1944年,美國(guó)化學(xué)家格倫·西奧多·西博格與喬索教授合作,制得第95號(hào)元素,將其命名為“镅”,用來(lái)紀(jì)念發(fā)現(xiàn)地點(diǎn)美洲。
星球和神話人物的名字一直非常受歡迎。人們有時(shí)極富創(chuàng)意,以星球或神話人物的名字給元素命名,讓元素具有浪漫或神秘色彩。
代表成員:
硒,意為“月亮”。
鉭,意為“旦塔勒斯”,是希臘神話中的英雄。
鈮,意為“尼奧婢”,即旦塔勒斯的女兒。
有趣的是,鉭和鈮這兩種元素性質(zhì)相似,在自然界中往往共生在一起,而鈮元素是從含鉭的礦石中分離出來(lái)的。所以,科學(xué)家分別用父、女的名字給它們命名,非常合適。
有些元素的名字來(lái)源于它們被發(fā)現(xiàn)前所待的礦石,或者被發(fā)現(xiàn)的方式。
代表成員:
鋰,由于是在一種稀有巖石中被發(fā)現(xiàn)的,所以取名“石頭”。
鎂,名字源于“白鎂氧”,因?yàn)榭茖W(xué)家用鉀還原白鎂氧而制得鎂。
在元素家族的合影中認(rèn)出每個(gè)元素,不是一件難事,因?yàn)樗鼈冃蜗蟾鳟?,個(gè)性也大不相同。
光頭鹵族元素、“三毛”氧族元素、超級(jí)獨(dú)立的稀有氣體元素……個(gè)性洋溢的元素兄弟們登場(chǎng)了,快來(lái)捧場(chǎng)!
身輕活潑的鋰
鋰是一種柔軟的銀白色金屬,模樣跟有些金屬差不多,但性格不同一般。
金屬在我們的印象里是沉甸甸的,比同樣大小的木柴、砂石重多了,然而鋰卻輕得出奇,是所有金屬中最輕的一個(gè)。即使把它扔到汽油里,它也會(huì)像軟木塞那樣浮起來(lái)。
除了體重輕,鋰還特別軟,富有延展性,可以切割成薄片,拉伸成絲。
鋰生性活潑,愛(ài)與其他物質(zhì)結(jié)交。比如它一接觸潮濕空氣,就會(huì)與空氣中的氧、氮等氣體迅速發(fā)生反應(yīng),生成一層淡黃色或黑色的薄膜覆蓋在表面。
如果我們將一小塊鋰放入玻璃器皿中,塞上磨砂塞,鋰會(huì)馬上與器皿里面的空氣反應(yīng),將空氣耗盡。這時(shí),你使上九牛二虎之力,也別想把磨砂塞拔出來(lái)。所以,對(duì)于鋰這個(gè)頑皮的家伙,我們要保存它十分困難?;瘜W(xué)家們只好把它強(qiáng)行捺入凡士林油或液體石蠟中,不許它亂交朋友。
鹵族家族中的小弟——氟很難聞,在常溫下是淡黃綠色的氣體。當(dāng)氣溫低于-188℃時(shí),它會(huì)變成黃色的液體,在-219.6℃時(shí)會(huì)變成黃色結(jié)晶體。
它很調(diào)皮,到處惹禍,所以哥哥、姐姐們總會(huì)派人看著它。它個(gè)性特別強(qiáng),動(dòng)不動(dòng)就和別人打架。它能把大多數(shù)金屬腐蝕掉,將堿金屬點(diǎn)燃,黃金受熱后,也會(huì)在氟氣中燃燒。非金屬同樣會(huì)在氟氣中燃燒。
氟最怕鉑,最喜歡和氫一起玩。氟和氫一見(jiàn)面就成了形影不離的朋友,兩個(gè)抱成團(tuán),在空氣中形成白霧,溶于水叫氫氟酸。
它們兩個(gè)在一起到處惹事,把植物變得枯黃,把動(dòng)物殺死,連主人也不放過(guò)。人們把氟和氫的化合物從其他物質(zhì)中提取出來(lái)時(shí),發(fā)生了一些悲痛的事情。例如,1836年,諾克斯兩兄弟在做提取實(shí)驗(yàn)時(shí),一個(gè)死了,另一個(gè)被迫停止工作。
最早利用氟的是德國(guó)藝術(shù)家斯萬(wàn)哈德,他發(fā)現(xiàn)含氟的化合物——螢石跟硫酸反應(yīng)制得的溶液能刻畫玻璃。
銻非常脆,易熔,最愛(ài)穿銀灰色的外衣。它分為灰銻、黃銻、黑銻和易爆炸的爆炸銻,外表為銀灰色的就是灰銻。
這幾種銻能夠相互轉(zhuǎn)換,前提是溫度變化或被外物撞擊。當(dāng)溫度高于-80℃時(shí),黃銻很快會(huì)變成黑銻,而黑銻加熱,會(huì)變成灰銻。爆炸銻被較硬的東西撞擊,會(huì)放出大量的熱量和火花,很快變成灰銻。
銻喜歡與鉛合作,和鉛熔在一起制成硬鉛。我們平時(shí)用到的很多東西,都是用硬鉛做的。例如鉛笛電池里的鉛板、耐強(qiáng)酸的鉛管。第一次世界大戰(zhàn)時(shí),人們?cè)糜层U制造榴霰彈。
一般的物體都是熱脹冷縮,而銻卻很反常,熱縮冷脹。液態(tài)的銻受冷凝固時(shí),體積反而膨脹,所以,人們?cè)谥圃煦U字時(shí),往鉛字合金里加入一些銻。熔化了的鉛字合金被澆入銅模,冷卻凝固時(shí),合金稍微膨脹,使每個(gè)字的筆劃都十分清晰地凸顯出來(lái)。
磷有兩種:白磷和紅磷。雖然它們都是磷,但脾氣差別很大。
白磷軟綿綿的,用小刀就能切開。它非?;顫?,放在空氣中,即使沒(méi)點(diǎn)火,也會(huì)自燃,冒出一股濃煙。所以,平時(shí)人們總是把白磷浸在煤油或水里,讓它跟空氣隔絕。紅磷比白磷老實(shí)得多,不會(huì)自燃。要想點(diǎn)燃它,得把它加熱到100℃以上。白磷有劇毒,紅磷沒(méi)有毒性。
白磷和紅磷可以相互轉(zhuǎn)換。如果隔絕空氣,把白磷加熱到250℃,白磷就會(huì)全部變成紅磷;如果把紅磷加熱到很高的溫度,它會(huì)變成蒸氣,遇冷凝結(jié)為白磷。
在特定的環(huán)境下,它們的兩個(gè)兄弟——紫磷和黑磷也會(huì)出現(xiàn)。黑磷是人們?cè)诟邏合掳寻琢渍魵饫淠玫降?,樣子很像石墨,能?dǎo)電。黑磷被加熱到125℃則會(huì)變成鋼藍(lán)色的紫磷。原來(lái)紫磷不是紫色的哦。
我們體內(nèi)也有不少磷,據(jù)測(cè)定,約有1千克。不過(guò),這磷既不是白磷,也不是紅磷,而是磷的化合物。其中骨頭中含磷最多。
夜里,人們有時(shí)在墳地或荒野會(huì)看見(jiàn)綠幽幽或淺藍(lán)色的“鬼火”,這種火與磷有關(guān)。當(dāng)尸體腐爛時(shí),人或動(dòng)物體內(nèi)的磷分解成一種氣體,這種氣體中有一種物體,像白磷一樣,在空氣中能自燃,發(fā)出淡綠或淺藍(lán)色的光。
氬是最早發(fā)現(xiàn)的惰性氣體,一點(diǎn)也不活潑,在家族里非常不合群,不愛(ài)說(shuō)話,不喜歡和其他元素玩——幾乎不與別的元素化合。因此,氬很容易被忽視。
在空氣中,氬的含量與其他的惰性氣體相比,算是多的了。
雖然它不喜歡湊熱鬧,但需要它時(shí),它還是會(huì)挺身而出。由于在電場(chǎng)激發(fā)下,能發(fā)出淺藍(lán)色的光,且導(dǎo)熱性差,它常被用來(lái)填充霓虹燈管和白熾燈泡。
人們焊接金屬時(shí),也找氬幫忙,將它作為保護(hù)氣體,焊接一些化學(xué)性質(zhì)非?;顫姷慕饘?,如鎂、鋁等,可防止這些金屬在高溫下氧化。
發(fā)明與創(chuàng)新·小學(xué)生2017年5期