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* * 元素发现史Discovery of chemical element 2010-10-28 第六章 光谱分析法与元素的发现 第一节 光谱分析法创立 第二节 碱金属铯铷的发现 第三节 金属铊(音它)铟的发现 古代人们通过实践生产发现的元素仅有9种； 17世纪近代实验科学兴起，一批伴随人类数千年的元素从各种化合物中显现出来，1789年，拉瓦锡元素表上已有元素23种； 18世纪末分析化学的发展，又有一些元素从新发现的矿石中现形，人类掌握的元素种类超过30种； 19世纪初，由于电化学方法的应用，化学元素的发现有一个激动人心的大跃进，1829年戴维去世时，元素数目升至53种； 1844年，钌被发现后，元素数目上升到57种。 古代 9 23 1789 53 1829 57 1844 ？ 1860 第一节 光谱分析法创立 利用光谱学的原理和实验方法以确定物质的结构和化学成分的分析方法称为光谱分析法(spectrum analysis)。 1858～1859年间，德国化学家本生和物理学家基尔霍夫奠定了一种新的化学分析方法—光谱分析法的基础，他们被公认为光谱分析法的创始人。 光谱分析的雏形---焰色实验 《旧唐书》中记载：武则天 赏赐黄金 → 凤阁侍郎 刘炜 → 逢人炫耀 →唐诜：药金（红铜和ZnCO3 →烧炼成黄灿灿的黄铜），燃烧，冒出五色火焰。 六世纪初，南北朝时医药炼丹大师陶弘景（456-536）能明确指出用火焰试法辨别硝酸钾“以火烧之，紫青烟起，云是真硝石也”，已经认识到硝酸钾在火焰中产生特有的紫色，可用来鉴定。 西方最早应用焰色试法的是德国马格拉夫，1758年注意到，在火焰上撒以钠盐，则火焰呈黄色，撒以钾盐，则火焰呈紫色。 后来不少科学家认识到，各种不同金属盐在火焰中呈现出不同的颜色. 焰色反应是某些金属或它们的化合物在无色火焰中灼烧时使火焰呈现特征的颜色的反应；在化学上，常用来测试某种金属是否存在在于化合物。 划时代的成就---牛顿开创了光谱学 牛顿（Newton, I.，1642～1727） 公元前一世纪，罗马哲学家塞内加最早指出彩虹的七种颜色和玻璃片的七种颜色是同一种道理。 1666年，牛顿揭开七色奥秘，开始进行光谱研究。 牛顿在1666年首先找到了把白光分解成各种颜色光的方法：利用棱镜展现了光谱。 让一束阳光通过简单的三棱镜 把太阳光谱上所有颜色画在一个圆木盘上，再让木盘绕着中心轴旋转，旋转着的木盘看上去几乎是白色。 1672 年，在伦敦皇家学会上发表的第一篇论文《光和色的新理论》中，牛顿将这种彩虹色带命名为光谱 (Spectrum)，并正确地解释了它的成因 。 太阳光是由不同折射率的光组成的；任何一种均匀的即频率相同的光都具有一定的与其折射率相对应的颜色；这种颜色在反射和折射的过程中是不会变化的，任何颜色都不能从白色和黑色混合而得到，光的数量不能改变颜色。 亚里士多德：光本来是就是白色的,颜色不过是它强弱的表现,所以各种颜色都是由白色和黑色混合而成;由于各种物质透明性不同,就呈现不同的颜色. 连续光谱 明线光谱 夫琅和费暗线 1802年，英国武拉斯顿在仔细观察太阳光谱时，注意到表面看来是连续的彩色光谱中，夹杂着不少垂直暗线，大约有7条。 他最初认为或许是颜色间界限，但实际上各色间的变化应该是连续的，各色间不应该出现条纹来区隔划分。 在无法解释的情况下，他只能把这些暗线的出现归咎于棱镜的缺陷。 1814年，德国物理学家夫琅和斐也发现了太阳光谱的黑线，并且这些黑线显示得更细致、更清晰。 他仔细数了一数所能辨认的暗线，其数目竟有576条，其中特别明显的暗线有8条，分别标记A、B、C、D、E、F、G、H。他发现这些暗线的位置均为一定，不管用任何玻璃制得的棱镜位置都不会发生变化。 夫琅和费进行太阳光谱和火焰光谱对比实验 将分光镜一器两用，将光线入口处分成两半，上半以阳光入射，下半以燃烧的钠焰入射，得到了上下平行的两行光谱。 发现发出强烈黄光的钠焰在光谱中有两条很接近的明亮黄线，恰巧与太阳光谱中标记为D的两条黑线在同一位置上。这两对线条的粗细和长短完全吻合。 太阳光谱中的暗线是怎样形成的？几乎各种火焰中都存在的明亮黄线都恰恰落在D暗线的位置上，这又意味着什么？这个现象引起科学家对光谱研究的更大兴趣…… 1825年，英国物理学家托尔包特(Talbot, W.H.F., 1800-1877) ，制造了一种研究火焰光谱的仪器，关于光谱的研究有了进一步突破. 重复马格拉夫实验，试验盐类广泛，他观察到能把火焰着上特殊颜色的现象相当普遍。通过火焰光谱弄清楚现象本质。 把一根灯芯先浸在被研究的盐溶液里