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破译化学密码

  • 日期:2009-10-21 08:59
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  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, 由於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, 终於在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.而且由於性质上的相似, 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.於是, 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, 终於找到了铼的踪迹, 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, 并且对於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, 和砷处於同一主族的元素, 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, 对於那些稀有的和难於找到的金属, 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, 说不定那些难於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於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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