化学元素的基本性质

1化学元素的基本性质--------------------------------------------------------------------------------1氢氢是元素周期表中的第一号元素，元素名来源于希腊文，原意是“水素”。氢是由英国化学家卡文迪许在1766年发现，称之为可燃空气，并证明它在空气中燃烧生成水。1787年法国化学家拉瓦锡证明氢是一种单质并命名。氢在地壳中的丰度很高，按原子组成占15.4%，但重量仅占1%。在宇宙中，氢是最丰富的元素。在地球上氢主要以化和态存在于水和有机物中。有三种同位素：氕、氘、氚。氢在通常条件下为无色、无味的气体；气体分子由双原子组成；熔点-259.14°C，沸点-252.8°C，临界温度33.19K，临界压力12.98大气压，气体密度0.0899克/升；水溶解度21.4厘米3/千克水（0°C），稍溶于有机溶剂。在常温下，氢比较不活泼，但可用合适的催化剂使之活化。在高温下，氢是高度活泼的。除稀有气体元素外，几乎所有的元素都能与氢生成化合物。非金属元素的氢化物通常称为某化氢，如卤化氢、硫化氢等；金属元素的氢化物称为金属氢化物，如氢化锂、氢化钙等。氢是重要的工业原料，又是未来的能源。--------------------------------------------------------------------------------3锂原子序数3，原子量6.941，是最轻的碱金属元素。元素名来源于希腊文，原意是“石头”。1817年由瑞典科学家阿弗韦聪在分析透锂长石矿时发现。自然界中主要的锂矿物为锂辉石、锂云母、透锂长石和磷铝石等。在人和动物机体、土壤和矿泉水、可可粉、烟叶、海藻中都能找到锂。天然锂有两种同位素：锂6和锂7。金属锂为一种银白色的轻金属；熔点为180.54°C，沸点1342°C，密度0.534克/厘米3，硬度0.6。金属锂可溶于液氨。锂与其它碱金属不同，在室温下与水反应比较慢，但能与氮气反应生成黑色的一氮化三锂晶体。锂的弱酸盐都难溶于水。在碱金属氯化物中，只有氯化锂易溶于有机溶剂。锂的挥发性盐的火焰呈深红色，可用此来鉴定锂。锂很容易与氧、氮、硫等化合，在冶金工业中可用做脱氧剂。锂也可以做铅基合金和铍、镁、铝等轻质合金的成分。锂在原子能工业中有重要用途。--------------------------------------------------------------------------------11钠原子序数11，原子量22.989768，是最常见的碱金属元素。元素名来源拉丁文，原意是“天然碱”。1807年英国化学家戴维首先用电解熔融的氢氧化钠的方法制得钠，并命名。在地壳中钠的含量为2.83%，居第六位，主要以钠盐的形式存在。钠是有银白色光泽的软金2属，用小刀就能很容易的切割。熔点97.81°C，沸点882.9°C，密度0.97克/厘米3。通常保存在煤油中。钠是一种活泼的金属。钠与水会产生激烈的反应，生成氢氧化钠和氢；钠还能与钾、锡、锑等金属生成和金；金属钠与汞反应生成汞齐，这种合金是一种活泼的还原剂，在许多时候比纯钠更适用。钠离子能使火焰呈黄色，可用来灵敏地检测钠的存在。以往金属钠主要用于制造车用汽油的抗暴剂，但由于会污染环境，已经日趋减少。金属钠还用来制取钛，及生产氢氧化钠、氨基钠、氰化钠等。熔融的金属钠在增值反应堆中可做热交换剂。--------------------------------------------------------------------------------钾原子序数19，原子量39.0983。元素名来源于拉丁文，原意是“碱”。1807年由英国化学家戴维首次用电解法从氢氧化钾熔体中制得金属钾，并定名。钾在地壳中的含量是2.59%，居第七位。重要的价矿物有钾石盐、钾硝石等；海水中含有氯化钾，其含量为氯化钠的1/40；土壤中的钾很容易进入植物组织，所以植物灰中都含有碳酸钾。钾有三种天然同位素：钾39、钾40和钾41。钾是一种轻而软的低熔点金属；熔点为63.25°C，沸点760°C，密度0.86可/厘米3。钾比钠活泼，金属钾与水或冰的反应，即使温度低到-100°C，也非常剧烈；与酸的水溶液反应更为剧烈。金属钾在空气中燃烧，易生成橘红色的超氧化钾。金属钾与氢气反应很慢，但在400°C时反应很快。金属钾与一氧化碳反应能生成一种爆炸性的羰基化合物。含钾的化合物能使火焰呈现紫色。钾盐是重要的肥料，是植物生长的三大营养元素之一。--------------------------------------------------------------------------------铷原子序数37，原子量85.4678，稀有碱金属元素。元素名来源于铷光谱上的两条明显的红线，拉丁文原意为“深红色”。1861年，德国化学家本生和基尔霍夫在研究锂云母样品的光谱时发现铷。铷是一种分散性元素，难以独立形成矿物，常与钾共生，主要矿物有锂云母和光卤石。如有两种天然同位素：铷85和铷87，其中铷87有放射性。铷是低熔点活泼轻金属，熔点38.89°C，沸点686°C，密度1.532克/厘米3。铷的化学性质与钾相似，但比钾活泼；挥发性铷盐的火焰成紫红色，可用来定性检验铷；金属铷可用钙、镁等还原氯化铷来制备。金属铷在光的作用下易放出电子，可制光电管。铯原子序数55，原子量132.90543，元素名来源于拉丁文，原意是“天蓝”。1860年德国化学家本生和基尔霍夫在研究矿泉水残渣的光谱时发现铯，因其光谱上有独特的蓝线而得名。铯在地壳中的含量为百万分之七，主要矿物为铯榴石。铯是软而轻、熔点很低的金属，纯净的金属铯呈金黄色；熔点28.4°C，沸点669.3°C，密度1.8785克/厘米3。铯的化学性质活泼，铯与水和-116°C的冰反应都很剧烈；碘化铯与三碘化铋反应能生成难溶的亮红色复盐，此反应用来定性和定量测定铯；铯的火焰成紫红色，可用来检验铯。3铯可产生突出的光电效应，极易电离而放出电子，是光电管的主要材料；近年来在离子火箭、磁流体发电机和热电换能器等方面也有新的应用。--------------------------------------------------------------------------------钫原子序数87，是一种天然放射性元素，化学符号源于发现者的祖国—法国的名字。1939年法国的佩雷在研究铀矿中锕227的衰变产物时发现钫。现已发现质量数201～230的钫的全部同位素，其中只有钫223、224是天然放射性同位素，其余都是通过人工核反应合成的。金属钫为体心立方晶格；熔点27°C，沸点677°C，密度2.48克/厘米3。钫的化学性质活泼，所有的钫盐都是水溶性的。--------------------------------------------------------------------------------铍原子序数4，原子量9.012182，是最轻的碱土金属元素。1798年由法国化学家沃克兰对绿柱石和祖母绿进行化学分析时发现。1828年德国化学家维勒和法国化学家比西分别用金属钾还原熔融的氯化铍得到纯铍。其英文名是维勒命名的。铍在地壳中含量为0.001%，主要矿物有绿柱石、硅铍石和金绿宝石。天然铍有三种同位素：铍7、铍8、铍10。铍是钢灰色金属；熔点1283°C，沸点2970°C，密度1.85克/厘米3，铍离子半径0.31埃，比其他金属小得多。铍的化学性质活泼，能形成致密的表面氧化保护层，即使在红热时，铍在空气中也很稳定。铍即能和稀酸反应，也能溶于强碱，表现出两性。铍的氧化物、卤化物都具有明显的共价性，铍的化合物在水中易分解，铍还能形成聚合物以及具有明显热稳定性的共价化合物。金属铍主要用作核反应堆的中子减速剂。铍铜合金被用于制造不发生火花的工具，如航空发动机的关键运动部件、精密仪器等。铍由于重量轻、弹性模数高和热稳定性好，已成为引人注目的飞机和导弹结构材料。铍化合物对人体有毒性，是严重的工业公害之一。--------------------------------------------------------------------------------镁原子序数12，原子量24.305，为碱土金属中最轻的结构金属。1808年英国化学家戴维通过电解氧华镁和氧化汞的混合物，制得镁汞齐，蒸出其中的汞后，析出金属镁。1828年法国科学家比西用金属钾还原熔融的无水氯化镁得到纯镁。镁在地壳中的含量约2.5%，是第8个最丰富的元素。镁的矿物主要有菱镁矿、橄榄石等。海水中也含有大量的镁。镁也存4在于人体和植物中，它是叶绿素的主要组分。镁为银白色金属；熔点648.8°C，沸点1107°C，密度1.74克/厘米3。镁具有优良的切削加工性能。金属镁能与大多数非金属和酸反应；在高压下能与氢直接合成氢化镁；镁能与卤化烃或卤化芳烃作用合成格利雅试剂，广泛应用于有机合成。镁具有生成配位化合物的明显倾向。镁是航空工业的重要材料，镁合金用于制造飞机及森、发动机零件等；镁还用来制造照相和光学仪器等；镁及其合金的非结构应用也很广；镁作为一种强还原剂，还用于钛、锆、铍、铀和铪的生产中。--------------------------------------------------------------------------------钙原子序数20，原子量40.078，是碱土金属中最活泼的元素。元素名来源于拉丁文，愿意为“石灰”。1808年英国化学家戴维在电解石灰和氧化汞的混合物时得到钙汞齐，然后蒸掉汞制得纯的金属钙。钙在地壳中的含量为3.64%，排第5位。钙以化合物的形式广泛存在于自然界中，钙的主要矿物有石灰石、方解石、大理石等。钙呈银白色；熔点839°C，沸点1484°C，密度1.54克/厘米3。钙的氧化态为+2，它能同空气中的氧和氮缓慢作用生成一层氧化物和氮化物保护膜；钙与冷水作用缓慢，在热水中发生剧烈反应放出氢；钙可与卤族元素直接反应，在加热下与硫、碳反应；钙与浓氨水形成六氨合钙，这是一种有金属光泽的高导电性固体。钙在生物体中是一种重要的元素。动物体内的钙不仅参加骨骼和牙齿的组成，而且参与新陈代谢。--------------------------------------------------------------------------------锶原子序数38，原子量87.62。元素名来源它的发现地的地名。1790年克劳福德在苏格兰斯特朗申得铅矿中第一次识别了自然界存在的碳酸锶；1792年霍普证实并分离了钡、锶、钙的化合物；1808年戴维利用汞阴极电解氢氧化锶，第一次得到纯的金属锶，并命名。锶在地壳中的含量为0.02%，主要矿石为天青石和菱锶矿，锶也在动、植物中与钙共存。锶有四个天然同位素。锶是一种活泼金属，熔点769°C，沸点1384°C，密度2.6克/厘米3。锶能与水直接反应，与酸猛烈反应；锶与卤素、氧和硫都能迅速反应；锶在空气中会很快生成保护性氧化膜；锶在空气中加热会燃烧；在一定条件下可与氮、碳、氢直接化合；由于锶很活泼，应保存在煤油中。金属锶的实际应用很少；锶的挥发性盐在火焰中呈现红色，可用作焰火、照明灯和曳光5弹的材料；放射性锶90可治疗骨癌。钡原子序数56，原子量137.327，是碱土金属中最活泼的元素，元素名来源于希腊文，原意是“重的”。1774年瑞典化学家舍勒在软锰矿中发现钡，1808年英国化学家戴维通过电离分解出金属钡。钡在地壳中的含量为0.05%，主要矿物有重晶石和毒重石。钡是银白色金属，熔点725°C，沸点1140°C，密度3.51克/厘米3。钡能与卤素和氧直接反应；钡粉在潮湿空气中能自燃，所以一般保存在煤油中；钡与水猛烈反应，生成氢氧化钡和氢；加热下能与氢、硫、氮、碳作用；除难溶的硫酸钡外，所有钡的化合物都有毒。金属钡在电子管、显像管中用作消气剂；钡镍合金用于电子管工业