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破译化学密码

时间:2019-09-29    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大

破译化学密码


早在周期表发展的初期,化学密码的破译就在预言和寻找新元素的工作

中发挥了惊人的威力。

20 世纪以来,科学家们甚至根据科学和生产上的需要,直接根据元素周

期表,也就是那些化学密码进行了不少成功的工作。

这里举几个真实的例子讲一讲。

1925 年以前,由于电气工业的迅速发展,很需要一种金属作特殊灯丝材

料,这种新金属应该比钨更优良才好。科学家按照这种金属应该具有的性质,


推测出了它在周期表上应该“坐”的位置,就是和钨处在邻居地位的第 75

号那个未知元素。人们又返过来用这个位置上的密码推测了可能发现它的途

径和方法,终于在 1925 年找到了它。这就是金属元素铼。

铼是在 1925 年几乎同时被两组科学家发现的。前一组是 3 位德国科学

家,他们注意到在铂矿和一种叫铌铁矿的矿石中存在着 72~74 号元素及 76~

79 号元素。根据元素周期律,他们判断,未知的 75 号元素可能会在其中存

在。经过长时间的工作,铼的确被他们在这些矿石中发现了。新元素的名称

就是以德国著名的河流莱茵河的名字命名的。

另一组从事寻找 75 号元素的,是几位捷克斯洛伐克科学家。他们根据同

族元素性质相似这个规律推断,含有锰的矿物,也会含有铼。而且由于性质

上的相似,锰和铼必然很难分离,这就有可能使锰的化合物中常常带有微量

的铼。于是,他们采用一种当时新发明的用来测定微量物质的方法——极谱

分析法分析了许多种锰矿,终于找到了铼的踪迹,并分离出了铼。

周期表上的密码,不仅可以用来发现新的元素,也可以用来寻找新的化

合物。在这方面,一个很好的例子,就是新的冷冻剂的发现。

早期致冷机中常用的冷冻剂是氨和二氧化硫等物质。它们因为有强烈的

刺激性臭味和较为严重的毒性,并且对于冷冻机械有强烈的腐蚀性,早就不

受人们的欢迎了。可是,新的怜冻剂又该从哪儿去寻找呢?

为了寻找新的冷冻剂,人们也来请周期表帮忙了。

人们已经知道,同一周期里的元素,非金属性越强,它的气态化合物的

稳定性也会越大。而在同一主族中,却是非金属性越强,化合物的毒性越小。

根据这种规律,科学家们展开了用氟化物作为冷冻剂的研究。因为氟在

第 2 周期中是最强的非金属,所以它的气态化合物是稳定的,它在第 7 主族

中是非金属性最强的,因此毒性应该是最小的,或者说,氟化物应该是最理

想的冷冻剂。根据这个推测,人们很快就发现了一个理想的含氟冷冻剂——

氟利昂,学名叫二氟二氯甲烷。试验表明,它既稳定而又无毒性,同时,冷

冻效率又很高。这个发现给工业上解决了一个大难题。

同族元素具有相似性质这个规律,在许多科学部门里发挥了作用。例如,

人们在寻找新的药物时,它帮了大忙。

人们早就知道砷化合物是一种毒剂,常用的毒药砒霜就是三氧化二砷。

但是,砷的化合物也有不少缺点。人们需要寻找一些新的毒剂来代替它,以

便能更有效地杀灭对人类有害的动物和昆虫。应该到哪里去寻找新的毒剂

呢?

从周期表上看,和砷处于同一主族的元素,上有磷,下有锑,它们的化

合物也应该具有毒性而又和砷化物不完全相同。对含磷化合物和含锑化合物

的研究,使人们得到了一批又一批全新的农药。

在矿物的勘探上,周期表也大有用处。

地质学家们发现,性质相似的金属,往往藏在同一种矿物中,例如铜矿

中常常含有银和金,钡盐矿物中也常常是既有锶也有钙……

铜、银、金、钙、锶、钡,不都是同族元素吗!这个事实启发了地质学

家,他们想到,对于那些稀有的和难于找到的金属,首先应该看看它们在周

期表中的位置,看看它们的同族元素以及在邻近的位置上是些什么元素。如

果这些元素的矿物中,有些是富矿或是容易得到的矿物,那就应该仔细查查

这些矿物,说不定那些难于找到的稀有金属就藏在这些矿物当中呢!应用这


种方法,地质学家们曾不止一次地找到了他们要寻找的稀有金属。

还有,在发展无线电电子学方面,周期表也曾建立过卓著的功勋。人们

就是在周期表上从铝到砹那一条斜线上,找到了一个又一个介于金属和非金

属之间的两性元素,它们都是良好的半导体。

不仅如此,周期表还帮助人们发展了新的学科。例如,具有重要军事意

义的有机硅化学,就是在同族元素性能相似这个规律启发下,以含碳有机物

为“模板”发展起来的。

应用周期表在各门学科中解决难题的事例,应用周期表发展了新学科的

事例,还有很多很多,在这里就不再一一列举了。

   

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