化學(xué)勵(lì)志故事.doc

1、 單質(zhì)氟的發(fā)現(xiàn)歷程。從發(fā)現(xiàn)氫氟酸開始，到制取氟單質(zhì)，歷時(shí)共76年。在這段時(shí)期，許多化學(xué)工作者相繼倒下，輕則損害了自身的健康，重則丟了性命。1670年，在玻璃工廠里發(fā)現(xiàn)了氟化氫，它有侵蝕玻璃的功能。從這以后，許多人開始研究氟這種元素。 1768年馬格拉夫發(fā)現(xiàn)螢石與石膏和重晶石不同，判斷它不是一種硫酸鹽。他用濃硫酸處理螢石得到了氟化氫。 1771年化學(xué)家舍勒用曲頸甑加熱螢石和濃硫酸的混合物，曾發(fā)現(xiàn)玻璃瓶?jī)?nèi)壁被腐蝕。 1813年戴維用電解氟化物的方法制取單質(zhì)氟，用白金做容器，結(jié)果陽極的白金被腐蝕了，還是沒有游離出氟。他后來改用螢石做容器，腐蝕問題雖解決了，但也得不到氟。而戴維則因氟化氫的毒害而患病，“出師未捷身先病”，不得不停止了實(shí)驗(yàn)。 與此同時(shí)，英國化學(xué)家哥爾也用電解法分解氟化氫，但是在實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)生了爆炸，顯然是產(chǎn)生的少量氟氣與氫氣發(fā)生了劇烈的反應(yīng)。他還試驗(yàn)過各種電極材料，如碳、金、鈀、鉑，但是在電解時(shí)碳電極被粉碎，金、鈀、鉑也不同程度地被腐蝕。 這么多化學(xué)家的努力，雖然都沒有制得單質(zhì)氟，但是他們的心血沒有白費(fèi)。他們從失敗中獲得了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，為后來莫瓦桑制得氟氣摸索了道路。 莫瓦桑用氟化鉛與磷化銅反應(yīng)，得到了氣體的三氟化磷。他把三氟化磷和氧的混合物通過電火花，雖然也發(fā)生了爆炸反應(yīng)，但得到的并非單質(zhì)的氟，而是氟氧化磷。 一段時(shí)間后，他想，如果把裝置上的玻璃零件都換成不能與氟發(fā)生反應(yīng)的材料，那就可以制得單體的氟了。熒石不與氟起作用，用它來試試吧，于是他用熒石制成試驗(yàn)用的器皿。莫瓦桑把盛有液體氟化氫的U型鉑管浸入制冷劑中，用熒石制的螺旋帽蓋緊管口，再進(jìn)行電解。 多少年來化學(xué)家夢(mèng)寐以求的理想終于實(shí)現(xiàn)了！1886年6月26日，莫瓦桑第一次制得了單質(zhì)的氟氣！硅遇到這種氣體立即著火，遇到水即生成氧氣和臭氧，與氯化鉀反應(yīng)置換出氯氣。通過幾次化學(xué)反應(yīng)，莫瓦桑發(fā)現(xiàn)氟氣確實(shí)具有驚人的活潑性。 他將研究成果寫成了氟及其化合物一書，這是一本研究氟的制備及其氟化物性質(zhì)的開山之作。1906年莫瓦桑獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。此外他還發(fā)明了“莫瓦桑電爐”，并用它制備了很多新化合物。 諾貝爾獎(jiǎng)令世人仰慕，卻不能給莫瓦桑的生命以更多的時(shí)間。1907年2月6日，莫瓦桑得了闌尾炎。手術(shù)很成功，但他的心臟病卻加劇了。他終于認(rèn)識(shí)到多年以來一直沒有關(guān)心自己的身體健康。莫瓦桑不得不承認(rèn)：“氟奪走了我十年的生命”。2月30日，這位在化學(xué)實(shí)驗(yàn)科學(xué)上閃爍著光芒的化學(xué)家永遠(yuǎn)地隕落了。 這時(shí)，莫瓦桑還不到55歲。2、 元素周期表的發(fā)現(xiàn) 1789年，拉瓦錫出版的化學(xué)大綱中發(fā)表了人類歷史上第一張?jiān)乇恚谶@張表中，他將當(dāng)時(shí)已知的33種元素分四類。 1829年，德貝萊納在對(duì)當(dāng)時(shí)已知的54種元素進(jìn)行了系統(tǒng)的分析研究之后，提出了元素的三元素組規(guī)則。他發(fā)現(xiàn)了幾組元素，每組都有三個(gè)化學(xué)性質(zhì)相似的成員。并且，在每組中，居中的元素的原子量，近似于兩端元素原子量的平均值。1862年，法國化學(xué)家尚古多創(chuàng)建了螺旋圖，他創(chuàng)造性地將當(dāng)時(shí)的62種元素，按各元素原子量的大小為序，標(biāo)志著繞著圓柱一升的螺旋線上。他意外地發(fā)現(xiàn)，化學(xué)性質(zhì)相似的元素，都出現(xiàn)在同一條母線上。 1863年，英國化學(xué)家歐德林發(fā)表了原子量和元素符號(hào)表，共列出49個(gè)元素，并留有9個(gè)空位。 上述各位科學(xué)家以及他們所做的研究，在一定程度上只能說是一個(gè)前期的準(zhǔn)備，但是這些準(zhǔn)備工作是不可缺少的。而俄國化學(xué)家門捷列夫、德國化學(xué)家邁爾和英國化學(xué)家紐蘭茲在元素周期律的發(fā)現(xiàn)過程中起了決定性的作用。 1865年，紐蘭茲正在獨(dú)立地進(jìn)行化學(xué)元素的分類研究，在研究中他發(fā)現(xiàn)了一個(gè)很有趣的現(xiàn)象。當(dāng)元素按原子量遞增的順序排列起來時(shí)，每隔8個(gè)元素，元素的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)就會(huì)重復(fù)出現(xiàn)。由此他將各種元素按著原子量遞增的順序排列起來，形成了若干族系的周期。紐蘭茲稱這一規(guī)律為“八音律”。 1867年，擔(dān)任教授的門捷列夫?yàn)榱讼到y(tǒng)地講好無機(jī)化學(xué)課程中，正在著手著述一本普通化學(xué)教科書化學(xué)原理。在著書過程中，他遇到一個(gè)難題，即用一種怎樣的合乎邏輯的方式來組織當(dāng)時(shí)已知的63種元素。 門捷列夫仔細(xì)研究了63種元素的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，又經(jīng)過幾次并不滿意的開頭之后，他想到了一個(gè)很好的方法對(duì)元素進(jìn)行系統(tǒng)的分類。 1869年3月1日這一天，門捷列夫仍然在對(duì)著這些卡片苦苦思索。他先把常見的元素族按照原子量遞增的順序拼在一起，之后是那些不常見的元素，最后只剩下稀土元素沒有全部“入座”，門捷列夫無奈地將它放在邊上。從頭至尾看一遍排出的“牌陣”，門捷列夫驚喜地發(fā)現(xiàn)，所有的已知元素都已按原子量遞增的順序排列起來，并且相似元素依一定的間隔出現(xiàn)。第二天，門捷列夫?qū)⑺贸龅慕Y(jié)果制成一張表，這是人類歷史上第一張化學(xué)元素周期表。在這個(gè)表中，周期是橫行，族是縱行。在門捷列夫的周期表中，他大膽地為尚待發(fā)現(xiàn)的元素留出了位置，并且在其關(guān)于周期表的發(fā)現(xiàn)的論文中指出：按著原子量由小到大的順序排列各種元素，在原子量跳躍過大的地方會(huì)有新元素被發(fā)現(xiàn)，因此周期律可以預(yù)言尚待發(fā)現(xiàn)的元素。 1871年12月，門捷列夫在第一張?jiān)刂芷诒淼幕A(chǔ)上進(jìn)行增益，發(fā)表了第二張表。在該表中，改豎排為橫排，使用一族元素處于同一豎行中，更突出了元素性質(zhì)的周期性。至此，化學(xué)元素周期律的發(fā)現(xiàn)工作已圓滿完成。 客觀上來說，邁爾和門捷列夫都曾獨(dú)自發(fā)現(xiàn)了元素的周期律，但是由于門捷列夫?qū)υ刂芷诼傻难芯孔顬閺氐?，故而在化學(xué)界通常將周期律稱為門捷列夫周期律。 3、 苯環(huán)的發(fā)現(xiàn)1865 年凱庫勒提出了以苯為基團(tuán)的芳香族化合物的設(shè)想，并曾用多種圖式來表示苯的分子結(jié)構(gòu)，最后確定為正六邊形圖式，也就是我們現(xiàn)在學(xué)化學(xué)時(shí)常用的苯的結(jié)構(gòu)式。早些時(shí)候，凱庫勒在研究有機(jī)化合物的分子組成過程中，于1857 年提出了“原子數(shù)”的概念，指出：氫、氯、溴、鉀為“一原子的”，氧和硫是“二原子的”，氮、磷、砷是“三原子的”，而碳是“四原子的”。這是化合價(jià)的早期說法，也就是說，這些元素分別是一價(jià)、二價(jià)、三價(jià)和四價(jià)。在這一基礎(chǔ)上，凱庫勒認(rèn)為有機(jī)化合物中，碳原子之間可以連成鏈狀，但是苯（C6H6）分子的出現(xiàn)，讓凱庫勒等一直認(rèn)為碳原子能夠連成鏈條的人，為難了好久，實(shí)驗(yàn)的事實(shí)證明，苯分子中六個(gè)碳原子、六個(gè)氫原了的性質(zhì)分別完全相同，即它們分別以相同的關(guān)系，處在相同的位置上，如果這6 個(gè)碳連成一個(gè)有頭有尾的鏈條，而且又性質(zhì)完全相同，若用碳四價(jià)的理論，是根本解釋不通的。一天晚上，凱庫勒坐馬車回家。也許是由于近日來過度用腦，他在搖搖晃晃的馬車上睡著了。在半夢(mèng)半醒之間，凱庫勒發(fā)現(xiàn)碳原子和氫原子在眼前飛動(dòng)，變幻著各種各樣的花樣。忽然，原子變成了他和李比希教授出庭作證時(shí)伯爵夫人戒指（一樁失竊案的證物）上的那條白蛇，這條蛇扭動(dòng)著、搖擺著，最后咬住了自己的尾巴，變成了一個(gè)環(huán) 先生，您到家了!馬車夫大聲叫醒了睡眠中的凱庫勒。他揉揉眼睛，白蛇不見了，環(huán)不見了，原子也不見了。原來是南柯一夢(mèng)!清醒過來的凱庫勒馬上想起苯的結(jié)構(gòu)，對(duì) !它一定像白蛇那樣頭尾相接，構(gòu)成環(huán)狀結(jié)構(gòu)! 凱庫勒立即奔向書房，迫不及待地抓起筆在紙上畫了起來。一個(gè)首尾相接的環(huán)狀分子結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了。經(jīng)過進(jìn)一步論證，凱庫勒終于第一個(gè)提出了苯的環(huán)狀結(jié)構(gòu)式，解決了有機(jī)化學(xué)上長(zhǎng)期懸而未決的一個(gè)難題。 心理學(xué)告訴我們，日有所思才會(huì)夜有所夢(mèng)。凱庫勒受到夢(mèng)境的啟示，發(fā)現(xiàn)苯的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，從表面上看，是一種偶然，但實(shí)際上這正是他連續(xù)幾個(gè)月來日夜思考而導(dǎo)致的必然。4、 鋁的歷史 在幾百年前，鋁曾經(jīng)被作為一種“貴族金屬”而成為身份的象征。法國皇帝拿破侖二世，三世都是愛慕虛榮的皇帝。為了體現(xiàn)自己的身份與地位，他們?cè)谠O(shè)宴時(shí)，賓客使用的都是銀碗，而他們自己卻使用鋁碗。此外為了炫耀軍功，他們還將軍旗上的金星改為鋁星。無獨(dú)有偶，當(dāng)年門捷列夫發(fā)現(xiàn)了元素周期律，制作了世界第一張?jiān)刂芷诒?，俄國沙皇為表彰他的功?jī)，獎(jiǎng)給他一只紀(jì)念杯，這只象征著至高榮譽(yù)的獎(jiǎng)杯，不是金杯，而是鋁杯。也許我們會(huì)覺得這很可笑，但當(dāng)時(shí)，鋁的冶煉技術(shù)十分落后，為了制取鋁，必須用鈉，鉀做還原劑，成本比生產(chǎn)黃金高出好幾倍。直到1827年，美國化學(xué)家奧斯特與維勒聯(lián)手，發(fā)明了電解制鋁的新途徑，這才使鋁的使用開始普及。5、 因黃金而登上總統(tǒng)寶座的人胡佛畢業(yè)于斯坦福大學(xué)的地質(zhì)學(xué)學(xué)士胡佛，于1897年被總部設(shè)在倫敦的貝維克莫林采礦公司錄用為工程師，派往澳大利亞工作。一年后，公司派他到中國工作。大約一個(gè)星期后，胡佛帶著隨行的探險(xiǎn)隊(duì)到達(dá)了礦山，迎面遇上一群人，看起來有數(shù)千人之多。胡佛擔(dān)心的是會(huì)不會(huì)發(fā)生暴力沖突，所以急忙去問他的翻譯。翻譯告訴他說眼睛能穿透土地，找到黃金。此時(shí)的胡佛家境并不寬裕。幾乎快窮途末路的他，希望能通過黃金來改變自己的命運(yùn)。由于歷史原因，他得到的當(dāng)時(shí)有名的“開平煤礦”，在此之后，他先請(qǐng)人用氰化鈉的稀溶液處理礦砂，使黃金與之發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成絡(luò)合物而溶解，接著，再請(qǐng)人用鋅粒與濾液作用，這樣，純凈的黃金就被提取出來了。而這種冶金方法，當(dāng)時(shí)是較為先進(jìn)的。通過這一途徑，使成色較好的黃金源源不斷進(jìn)入胡佛的腰包，不久他成了富翁。1902年，胡佛離開中國，26年后當(dāng)選為美國總統(tǒng)。6、 合成氨工藝的發(fā)展史1898年，德國A.弗蘭克等人發(fā)現(xiàn)空氣中的氮能被碳化鈣固定而生成氰氨化鈣（又稱石灰氮），進(jìn)一步與過熱水蒸氣反應(yīng)即可獲得氨： CaCN23H2O2NH3CaCO3此法為世界上最早的合成氨的方法。1905年，德國氮肥公司建成世界上第一座生產(chǎn)氰氨化鈣的工廠，這種制氨方法稱為氰化法。第一次世界大戰(zhàn)期間，德國、美國主要采用該法生產(chǎn)氨，滿足了軍工生產(chǎn)的需要。氰化法固定每噸氮的總能耗為153GJ,由于成本過高，到30年代被淘汰。直至1909年,德國物理化學(xué)家F.哈伯用鋨催化劑將氮?dú)馀c氫氣在17.520MPa和500600下直接合成，反應(yīng)器出口得到6的氨,并于卡爾斯魯厄大學(xué)建立一個(gè)每小時(shí)80g合成氨的試驗(yàn)裝置。但是,在高壓、高溫及催化劑存在的條件下,氮?dú)浠旌蠚饷看瓮ㄟ^反應(yīng)器僅有一小部分轉(zhuǎn)化為氨。為此，哈伯又提出將未參與反應(yīng)的氣體返回反應(yīng)器的循環(huán)方法。這一工藝被德國巴登苯胺純堿公司所接受和采用。由于金屬鋨稀少、價(jià)格昂貴，問題又轉(zhuǎn)向?qū)ふ液线m的催化劑。該公司在德國化學(xué)家A.米塔斯提議下，于1912年用2500種不同的催化劑進(jìn)行了6500次試驗(yàn)，并終于研制成功含有鉀、鋁氧化物作助催化劑的價(jià)廉易得的鐵催化劑。人們稱這種合成氨法為哈伯博施法，它標(biāo)志著工業(yè)上實(shí)現(xiàn)高壓催化反應(yīng)的第一個(gè)里程碑。其他國家根據(jù)德國發(fā)表的論文也進(jìn)行了研究，并在哈伯博施法的基礎(chǔ)上作了一些改進(jìn)，先后開發(fā)了合成壓力從低壓到高壓的很多其他方法（表1）。 合成氨工業(yè)發(fā)展史 合成氨工業(yè)發(fā)展史到30年代初合成氨成為廣泛采用的制氨方法（表2）。70年代以來，合成氨的生產(chǎn)不僅促進(jìn)了如高壓、低溫、原料氣制造、氣體凈化、特殊金屬冶煉以及催化劑研制等方面的發(fā)展，還對(duì)一些化學(xué)合成工業(yè)，如尿素、甲醇和高級(jí)醇、石油加氫精制、高壓聚合等起了巨大的推動(dòng)作用。7、 著名的奇怪化學(xué)家-舍勒 舍勒的研究涉及到化學(xué)的各個(gè)分支，在無機(jī)化學(xué)、礦物化學(xué)、分析化學(xué)、甚至有機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)等諸多方面，他都做出了出色貢獻(xiàn)。舍勒除了發(fā)現(xiàn)了氧、氮等以外，還發(fā)現(xiàn)了砷酸、鋁酸、鎢酸、亞硝酸，他研究過從骨骼中提取磷的辦法，還合成過氰化物，還曾研究過許多礦物，如石墨礦、二硫化銅礦等，提出了有效地鑒別礦物的方法。他在研究螢石礦時(shí)，發(fā)現(xiàn)了氫氟酸。同時(shí)探索了氟化硅的性質(zhì)。他還測(cè)定過軟錳礦（二氧化錳）的性質(zhì)。為了證實(shí)這一猜想，他把濃鹽酸和軟錳礦共熱，結(jié)果他制得了一種黃綠色氣體：二氧化錳+濃鹽酸一種黃綠色氣體+氯化錳+水 可舍勒有一個(gè)奇怪的習(xí)慣：只要制取了一種新物質(zhì)，他一定要親自品嘗一次。因此，他聞了聞氯氣的味道。雖然他被嗆得十分難受，一度腹痛腹脹，但這并不影響他探究的信念。他發(fā)現(xiàn)這種氣體能使有色物質(zhì)永久性褪色，并能使淀粉碘化鉀溶液變成藍(lán)色等奇特性質(zhì)，為此他認(rèn)為自己發(fā)現(xiàn)了一種新元素，并取名為“綠氣”，后改名為“氯氣”。在此之后，他又發(fā)現(xiàn)了氫氰酸，令人驚訝的是他也沒有因此而中毒。但“常在河邊走，哪能不濕鞋”，他不會(huì)總這么走運(yùn)。終于他還是死于汞中毒。為了表示對(duì)他的紀(jì)念，在他150200年誕辰時(shí)，人們給他舉行了隆重的紀(jì)念會(huì)，也就成為化學(xué)家的學(xué)術(shù)交流會(huì)議。8、 誰錯(cuò)了在論文“元素的自然體系和屬性”中，門捷列夫把所附的“元素周期表”看成是對(duì)未知元素屬性的預(yù)言，他寫道：“我下定決心這樣做，是為了隨著我所預(yù)言的某種元素被發(fā)現(xiàn)，有機(jī)會(huì)徹底說服自己、也說服其他化學(xué)家相信我提出的規(guī)律的正確性。對(duì)于我而言，自從根據(jù)周期律對(duì)元素屬性所作的假設(shè)得到證實(shí)，這些預(yù)言在我心中就生了根。我所有研究的根據(jù)都是周期律。”當(dāng)時(shí)法國化學(xué)家布瓦邦德朗利用光譜分析發(fā)覺到，在鋁族中，在鋁和銦之間缺少一個(gè)元 素。從1865年開始，他用分光鏡尋找這個(gè)元素，分析了許多礦物，但是都沒有成功。直到1875年9月，布瓦邦德朗在法國化學(xué)家們面前表演了一組實(shí)驗(yàn)，證明新元素的存在。然而在測(cè)定這種新元素的比重時(shí)，卻發(fā)生了一段小插曲。布瓦邦德朗在發(fā)現(xiàn)了鎵之后，測(cè)定了它的密度，為4.70.當(dāng)時(shí)他對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)很有信心，覺得無懈可擊。直到有一天傳到了門捷列夫的耳中，給他寫了一封信，信中說“尊敬的布瓦邦德朗先生，您說的鎵就是我所四年前預(yù)言的的類鋁，它的比重應(yīng)為5.9-6之間，而并非您說的4.70。”由于當(dāng)時(shí)元素周期律并未得到所有人的認(rèn)可，因此布瓦邦德朗對(duì)此半信半疑。但仍然懷著學(xué)者應(yīng)有的審慎態(tài)度重新進(jìn)行了測(cè)定，果然新結(jié)果為5.96，與門捷列夫的預(yù)言絲毫不差。從此，他對(duì)門捷列夫佩服得五體投地，更對(duì)元素周期表肅然起敬。9、 無機(jī)化學(xué)之父戴維戴維，歐洲近代化學(xué)家，開拓了電解法制取金屬與非金屬單質(zhì)的新領(lǐng)域，一生中發(fā)現(xiàn)了十六種元素的無機(jī)化學(xué)之父。首先，戴維試圖通過電解氫氧化鉀的飽和溶液來制取鉀。他將氫氧化鉀的飽和溶液置于電解池中，通以伏打電堆。一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)陰極得到了氫氣，陽極得到了氧氣。證明水被電解，而氫氧化鉀未被電解。接著，他把氫氧化鉀固體置于電解池中，發(fā)現(xiàn)固體氫氧化鉀不導(dǎo)電，需覆蓋少量水才可導(dǎo)電。于是，他把一表面濕潤(rùn)的氫氧化鉀固體置于一鉑制器皿中，通以電流，陽極仍然產(chǎn)生氧氣，陰極有許多酷似水銀的顆粒生成，這些顆粒遇水上浮，劇烈燃燒，甚至發(fā)生爆炸。戴維看到后，興奮得跳了起來，喊道：“重要實(shí)驗(yàn)，鉀堿被分解了！”之后，戴維又從對(duì)應(yīng)的氫氧化物中制得了鈉，鎂，鍶，鈣等元素的單質(zhì)。由此揭開了電解原理制取（非）金屬單質(zhì)的序幕。10、一位高考考生自述2006年秋季高考中，我化學(xué)科目取得了148分的高分，作為過來人，我想為即將參加高考的高三畢業(yè)生提供一些心得：注重基礎(chǔ)，回歸課本。自己從課本中找出重點(diǎn)，親自進(jìn)行歸納效果好，一來印象更深刻，二來歸納知識(shí)點(diǎn)是一種很好的復(fù)習(xí)方法，可以加深理解。在最后的復(fù)習(xí)階段，我把高中三年的化學(xué)課本都仔仔細(xì)細(xì)地看了一遍，尤其是重要的知識(shí)點(diǎn)要爛熟