单质化合物及应用.PDFVIP

第6 章 单质 化合物及应用 内容提要： 本章应用物质结构等基本理论，分析、探讨金属元素单质、非金属元素 单质及其化合物的物理性质、化学性质及其递变规律，并介绍高分子化合物 的基本概念、结构和特性。 学习要求： （1 ）了解单质物理性质、化学性质的一般规律，并能利用物质结构基础知识 进行简单分析； （2 ）了解典型无机化合物基本性质的一般规律及特性； （3 ）了解高分子化合物的基本概念及基本性质。 ·220 · 第 6 章 单质 化合物及应用 6.1 单质(Simple Substance) 众所周知，大千世界的万物都是由化学元素 （chemical element）组成 的。虽然目前世界上已知物质的种类高达 2000多万种，但构成所有物质的化 学元素种类迄今为止却只有 115 种。单质即是由同种元素组成的物质，是元 素在自然界中的一种存在形式。在了解单质和化合物的性质之前，我们先回 顾一下元素的概念。 6.1.1 化学元素概述 元素这一概念早在远古就已经产生了，历经了世世代代的演绎，直到原 子结构理论完善，才使化学元素的概念与物质原子的概念联系起来，元素的 概念才更明确、更具有科学性。 早在我国战国时代就有以水、火、木、金、土为 5 种基本元素的“五行” 学说，认为多姿多彩的物质世界是由水、火、木、金、土这 5 种基本元素组 成的。 在古希腊，思想先进的学者也提出了类似的元素学说。先是泰勒斯 （Thales，约公元前 625 年～公元前 547 年）认为水是万物之源；阿那克西米 尼（Anaximenes ，约公元前 588—前 525 年）认为空气是万物之源；而赫拉克 利特（Heraclitus ，约公元前 540～前 470 ）认为火才是万物之源。恩培多克勒 则综合前人的几种说法，提出了四元素说。认为水、火、土、空气是组成世 间万物的 4 个基本元素。后来，亚里斯多德（Aristotle ，公元前 384~322 ）又 进一步提出了性质—元素学说，认为自然界存在着分成 2 对的 4 种基本性质： 冷和热、干和湿。这四种基本性质两两组合起来，可以得到 4 个基本元素。 湿和冷组合起来得到水，干和热组合起来得到火，干和冷两者组合成为土， 湿和热组合便是空气。亚里斯多德认为每一种元素只是某 2 个性质的体现， 改变一种元素的性质就可以把一种元素变成另外一种元素思想。亚里斯多德 的性质—元素学说对欧洲的炼金术产生了很大的影响，是后来的炼金术士们 梦想把碱金属变成黄金的理论基础。 6.1 单质 ·221 · 13~14 世纪，西方的炼金术士们认为一切物质由硫、汞、盐组成。这里的 硫不是今天所说的硫黄，而是指任何物质中可燃烧的部分，同样汞是指可蒸 馏的部分，盐是指留下的残渣部分。在此基础上，到 16 世纪，瑞士医生、化 学家帕拉塞尔苏斯（P.A.Paracelsus ，约 1793~1541）提出“三要素”论，即认 为世界上万物是由硫、汞、盐这 3 种元素组成的。他还把炼金术和医学结合 起来，形成了医疗化学，并认为化学的目的并不是炼制贵金属金和银，而是 为了制造药品，为医学服务。显然，他的三元素学说比亚里斯多德的四元素 说要具体得多，也更实际。虽然如此，他对“元素”这一概念还是没有明确 的定义。 直到 17 世纪中叶，著名的英国物理学家和化学家波义耳做了大量研究物 质组成的化学实验。通过实验研究，他认识到世上万物既不是由亚里斯多德 的“水、火、土、空气”四种元素组成的，也不是由帕拉塞尔苏斯提出的“硫、 汞、盐”3 种要素组成的。1661 年，波义耳在《怀疑派化学家》（The Sceptical Chemist ）一书中第 1 次对“化学元素”这一概念提出了明确的定义：“元素是 那些原始的、简单的或者丝毫没有混杂的物质；它们既不由任何其他物质造 成，也不由彼此相互造成，它们是这样一些物质，所有称之为混合物的物质 都是由它们直接化合而成，并且最终分解成为它们。”按照他提出的元素定义， 当时人们实际上已经认识了金、银、铜、碳、硫等 13 种元素。 随后在 18 世纪 70 年代，著名的法国化