零族的兄弟們

前言

　　后記　　一百多年來，有關(guān)零族兄弟們的種種信息，散見于成千上萬的各類書刊和專業(yè)報(bào)告中，并且更多的是外文讀物，這對(duì)一個(gè)非專業(yè)人士，或一個(gè)普通的學(xué)生，想要在較短時(shí)間內(nèi)對(duì)零族兄弟們有個(gè)概略的了解是不容易的?！　　　【帉懕緯某踔裕褪窍霝槟切?duì)科學(xué)知識(shí)有著濃厚興趣，想對(duì)零族兄弟們有所了解的讀者，提供一點(diǎn)方便?！　　　∮捎谒接邢蓿鎸?duì)的是文獻(xiàn)資料的大海洋，編者在材料的取舍中，掛一漏萬，以及對(duì)有些材料的理解有誤也是在所難免的，因此希望讀者和專家們的指正?！　【帉懼羞x用的資料，都散見于各類書刊，涉及的原作者眾多，這里雖不能一一注明，但編者心中對(duì)原作者將永懷感謝之情。　　　　最后，本書稿曾得廣州市科普作家協(xié)會(huì)龔行三先生全面審閱，并提出寶貴意見，特致衷心感謝！

內(nèi)容概要

　　一百多年來，有關(guān)零族兄弟們的種種信息，散見于成千上萬的各類書刊和專業(yè)報(bào)告中，并且更多的是外文讀物，這對(duì)一個(gè)非專業(yè)人士，或一個(gè)普通的學(xué)生，想要在較短時(shí)間內(nèi)對(duì)零族兄弟們有個(gè)概略的了解是不容易的。　　編寫本書的初衷，就是想為那些對(duì)科學(xué)知識(shí)有著濃厚興趣，想對(duì)零族兄弟們有所了解的讀者，提供一點(diǎn)方便。

書籍目錄

1 零族何許人1.1 讓科學(xué)家為難的一族1.2 零族在元素村——周期表中的家1.3 諾貝爾獎(jiǎng)得主至愛的一族1.4 “懶漢”成了“積極”分子2 漫長(zhǎng)、曲折歷史的回眸2.1 從燃素尋覓到卡文迪許的小氣泡之謎2.2 門捷列夫掀起的熱潮2.3 隱藏在第三位小數(shù)里的元素2.4 在地球上尋找“太陽公民”的人們2.5 “按圖索驥”的學(xué)問2.6 “老六”——氡何處尋3 零族“老大”——氦的風(fēng)采3.1 氦的液化和絕對(duì)零度3.2 液氦II自動(dòng)爬高的神奇表演3.3 從飛艇再生到“空中航母”的構(gòu)思3.4 氦空氣——深水潛水員的“護(hù)命符”3.5 轟擊原子核的重型炮彈——a粒子3.6 未來清潔能源的希望——氦的合成4 天上、地下和宇宙空間零族的蹤影4.1 在空氣大海洋中4.2 氦向宇宙空間“逃跑”了嗎？4.3 在大地深處4.4 邈邈太空中零族的由來5 各顯其能的零族兄弟們5.1 幸虧它是最最稀少的5.2 惰性保護(hù)傘的功勛5.3 五光十色的零族之光5.4 書寫化學(xué)新篇的氙后記

章節(jié)摘錄

　　1 零族何許人　　1.1 讓科學(xué)家為難的一族　每當(dāng)夜晚，城市處處閃耀著五光十色的霓虹之光，車站、碼頭、機(jī)場(chǎng)那炫目的紅色指示燈，忠實(shí)地為夜航的飛機(jī)和車船站崗導(dǎo)航。當(dāng)你看到這一切時(shí)，你是否會(huì)想到那是零族兄弟們?cè)诒M責(zé)地為人類服務(wù)呢？那些特別誘人的指示燈，為什么多是紅色的呢？也許你可以不假思索就回答說，紅色使人警覺，使人保持警惕?！　∵@個(gè)答案應(yīng)該不算錯(cuò)。但你是否還知道，零族成員氖的紅光，具有穿云破霧、能傳到很遠(yuǎn)地方的本領(lǐng)呢？這對(duì)信號(hào)燈、指示燈來說都是極為寶貴的特性呀?！　≡谌粘Ｉ钪校捕嘤辛阕宄蓡T的蹤跡。比如在醫(yī)院的理療室，我們可以看到各種各樣的氣體激光器，其中不少都有零族成員在發(fā)揮作用?！　×阕鍖?duì)于我們真可謂須臾不離，卻少有相知。其原因是多方面的，但經(jīng)歷了近一個(gè)世紀(jì)，科學(xué)家也未能給這一族定出一個(gè)恰如其分的名稱，恐怕是根本的原因吧?！　×阕迨且粋€(gè)化學(xué)元素的家族，可以說從它們一來到“世上”——即被發(fā)現(xiàn)之初，命名便是一件難事。科學(xué)家不得不為它們?nèi)×艘粋€(gè)不很雅的諢號(hào)，稱它們?yōu)椤盎瘜W(xué)的懶漢”，因此它們的學(xué)名就稱為“惰性氣體元素”了。之所以給它們這個(gè)稱謂是因?yàn)樗鼈儙仔值軓谋话l(fā)現(xiàn)之時(shí)起，化學(xué)家不論用什么樣的已知的方法，都不能使它們發(fā)生任何的化學(xué)反應(yīng)，真到了“天打五雷轟”都“巋然”不動(dòng)，并且獨(dú)善其身，與世無爭(zhēng)的地步了。也正因?yàn)樗鼈兊倪@種“氣質(zhì)”，有些國家的文獻(xiàn)還把它們與貴重的金、鉑等相比擬，稱為“貴重氣體”呢！　　在零族各成員被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)后的半個(gè)多世紀(jì)中，對(duì)“惰性氣體元素”這個(gè)稱謂的命名，科學(xué)家似乎也習(xí)慣了?！　≈敝?962年，在加拿大溫哥華不列顛哥倫比亞大學(xué)工作的英國青年化學(xué)家巴特列特，在從事無機(jī)氟化物研究時(shí)，在電離勢(shì)、電子親和力等理論的啟發(fā)下，終于合成了第一個(gè)惰性氣體成員的氙元素的化合物——六氟鉑酸氙?！　〈艘怀晒墓迹痼@了全球化學(xué)界，人為劃定的“惰性元素”的禁區(qū)終于被突破了?！　≡诎吞亓刑貙?shí)驗(yàn)成功的鼓舞下，美國著名的國家阿貢實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們也行動(dòng)了起來，并且成績(jī)斐然。巴特列特1962年6月制成氙化合物的消息宣布后僅兩個(gè)月，阿貢實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家于1962年8月，就制得了氙的另兩個(gè)二元化合物：二氟化氙（XeF2）和六氟化氙（XeF6）?！　≈链耍阕宄蓡T因“化學(xué)懶漢”而命名為“惰性氣體元素”的觀念被事實(shí)所動(dòng)搖了。從此，化學(xué)史上也就掀開了零族元素化學(xué)的篇章?！　∫惨虼?，1970年以后出版的新化學(xué)教科書中，科學(xué)家們?yōu)檫@族元素?fù)Q了一個(gè)新名稱——稀有氣體元素。其理由主要是因?yàn)樗鼈冊(cè)诖髿猓諝猓┲械暮坎皇且话愕纳?，其中大多?shù)成員是真正的稀少，而氡是最最稀少的?！　‰m然零族的大部分成員，在大氣中的含量的確是極稀少的，但也有人認(rèn)為就此而把它們稱為稀有氣體一族，也并不準(zhǔn)確。例如它們中的氬，不論按體積百分比或質(zhì)量百分比計(jì)，都占大氣的1％左右。氬是大氣成分中除氮和氧之外，第三位多的成分。氬在大氣中的總含量高達(dá)6．44×10億噸。若以噸計(jì)，這是個(gè)6字后面有23個(gè)零的數(shù)，真可謂是個(gè)天文數(shù)字了呢！就算大氣中含量相對(duì)稀少的氙，其總含量也有19．5億噸呢?！　〔浑y看出，把惰性氣體改稱為稀有氣體，對(duì)這族元素也不確切，只能是一種勉強(qiáng)的稱謂?！　∫虼?，為這族元素取一個(gè)更科學(xué)的族名，使得科學(xué)家們感到左右為難?！　∥覀冎?，除零族之外，所有已知的氣體元素的分子都是由兩個(gè)原子構(gòu)成的，而零族現(xiàn)有6兄弟——氦、氖、氬、氪、氙、氡的分子卻都是只由一個(gè)原子構(gòu)成的，即所謂的單原子分子，一個(gè)原子就是一個(gè)分子。這是零族元素的共性，也是它們與其他氣體分子最大的不同之處。因此，有人按零族單原子的共性，建議將它們這族稱為“單原子氣體”或簡(jiǎn)稱“單氣素”。如果這個(gè)建議能被廣大化學(xué)界人士所接受和采用，相信屆時(shí)，新的化學(xué)教科書中，稀有氣體一族就會(huì)以新的族名出現(xiàn)了。不過這是將來的事，現(xiàn)在只是建議罷了。　　1-2零族在元素村——周期表中的家　　零族是怎樣遷居進(jìn)入元素周期表這一苑地的呢？這是一個(gè)事故引發(fā)的，我們將在談?wù)摿阕灏l(fā)現(xiàn)史的第二章里做一些較詳盡的介紹?，F(xiàn)在只是造訪一下零族在元素村的家，進(jìn)行一些初步的接觸吧?！　』瘜W(xué)元素周期表是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要“工具”，門捷列夫正是想為了他的學(xué)生們學(xué)習(xí)的方便，才下決心去研究尋找有效的學(xué)習(xí)化學(xué)的方法，從而發(fā)現(xiàn)了周期律并編制出第一張化學(xué)元素周期表的。　　圖1一l是一張現(xiàn)在使用最廣泛的化學(xué)元素周期表。它與門捷列夫的第一張周期表最明顯的不同是，這張周期表的橫行正好是門氏周期表中的豎行，豎行則相當(dāng)于門氏周期表的橫行。　　從圖1-1可見，現(xiàn)在的周期表有7個(gè)橫行，稱為7個(gè)周期，在行的開頭用阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)記；有9個(gè)豎行，開頭處用羅馬數(shù)字標(biāo)記，因?yàn)槊恳回Q行中的元素，其化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)相近、相似，所以稱為同一族元素，而族號(hào)的羅馬數(shù)字成為族的標(biāo)記?！　￠T捷列夫在發(fā)表第一張周期表時(shí)把它稱為“按原子量及物理和化學(xué)性質(zhì)相似試排的周期表”。按照這一原則，周期表中每一族元素就具有最相近、最相似的化學(xué)性質(zhì)?！　≡陂T捷列夫編制周期表時(shí)，除將當(dāng)時(shí)已知的63種元素安排了位置之外，他果斷地按化學(xué)性質(zhì)相近、相似的原則，為那些尚未發(fā)現(xiàn)的元素，在表中預(yù)留了相應(yīng)的位置，并且這些為未知元素所留下的位置，現(xiàn)在都已被后來陸續(xù)發(fā)現(xiàn)的元素所占據(jù)。但在這個(gè)元素周期表中，門捷列夫唯獨(dú)沒有為零族元素留出位置。其原因很明顯，零族元素雖然后來被發(fā)現(xiàn)了，但因長(zhǎng)期未能發(fā)現(xiàn)它們的化學(xué)性質(zhì)而被忽略了，直到零族6個(gè)成員都已發(fā)現(xiàn)后，1900年門氏訪問倫敦時(shí)與其發(fā)現(xiàn)者拉姆齊商討之后，才決定在周期表中為這一族安個(gè)“家”?！　≡瓉淼闹芷诒硪延辛?個(gè)族（有的族還分為A、B兩個(gè)亞族），那么新來的這一族應(yīng)排在什么地方呢？是否要稱它們?yōu)榈?族呢？因?yàn)橹芷诒碇忻孔逶匦蛱?hào)是與這族元素的主要化合價(jià)相一致的，即I族元素為+1價(jià)；II族為+2價(jià)等類推，而從化學(xué)角度看，化合價(jià)還沒有+9價(jià)的，新來的這族元素既然是化學(xué)惰性的（即不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)），其化合價(jià)應(yīng)視為“O”，就這樣，在周期表中為這族取了個(gè)“0”的族序號(hào)，這就是零族稱謂的由來了?！　　?/pre>








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