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【元素宗族-连载198】翻开稀土元素的四道门(下)

来源:企鹅电竞官网    发布时间:2024-02-12 09:09:54

  门捷列夫提出元素周期律之后,化学家们企图将这些新发现的稀土元素排到周期表里,但不管怎么排都有些疑问,要么是空格太多,要么就要将许多元素放到同一个格子里。所以有化学家提出,或许还有更多的类似元素没有被发掘出来。那个年代,本生和基尔霍夫创造的光谱分析现已家喻户晓了,得到分光镜这种利器的化学家如虎添翼,将目光从头投向稀土这些元素宝库:“稀土元素们,查身份证了!”

  1879年,法国化学家布瓦博朗德研讨了从褐钇铌矿中提取的钅笛元素,发现了几条新谱线,从中提取出一种新元素,他用褐钇铌矿的另一称号“萨尔马斯矿”来命名它:Samarium(Sa),翻译成中文是钐。

  次年,瑞士化学家马里尼亚克持续研讨萨尔马斯矿,从中别离出两种新元素,别离命名为γα和γβ。通过光谱分析,γβ便是钐,γα肯定是一种新元素。他用钇的发现者、翻开稀土元素榜首扇门的芬兰矿物学家加多林来命名它Gadolinium(Gd),翻译成中文是钆。

  1885年,奥地利化学家威尔斯巴赫持续研讨氧化钅笛,从中除掉氧化钐,发现剩余的钅笛也不是纯洁物,而是由两种新元素组成的混合物,他命名为praseodidymium(绿钅笛)和neodidymium(新钅笛),这姓名太长了,后来这两个元素被简化成:praseodymium(Pr)和neodymium(Nd),对应中文的是镨和钕。而钅笛元素从此被忘记在前史中,导致我连这个字都打不出来。

  另一方面,莫桑德尔从钇中提取出的铽和铒也引起了化学家的激烈注重。1878年,马里尼亚克从铒土中别离出一种新元素的氧化物,他依然用于特比来命名:Ytterbium(肯定不能和钇Yttrium搞混哦),译成中文是镱。

  相同来自瑞典的化学家克莱夫以为剩余的镱中仍有问题,他持续别离,又得到两种新元素的氧化物,一种用瑞典首都斯德哥尔摩的古称Holmia来命名:Holmium(钬),另一种用斯堪的纳维亚半岛的古称Thulia来命名:Thulium(铥)。

  1886年,布瓦博朗德发现钬的问题也很大,又从中别离出一种新元素,他用希腊文中的dysprositos(难以获得)来命名:Dysprosium(镝)。

  小结3:光谱分析协助化学家们翻开了稀土元素的第三道门,这道门分为钅笛和铒这两扇门,每扇门给咱们咱们带来四种新元素,钅笛元素沦为回忆。

  看起来如同很顺畅嘛,横竖便是一扇一扇门的开呗。我现在把化学家的成功故事串在一同,如同很过瘾的姿态,但是,一将功成万骨枯,在这些成功的背面,是更多化学家的辛勤劳动乃至一生的汗水。有记载的“发现”过稀土元素的就有好几十位,但大多数都被证明是搞错了,仅仅已有的老面孔。还有一些化学家,仅仅晚了一两年,乃至只晚了一两个月,就失去了将自己姓名写在元素周期表上的时机。

  尽管如此,仍是有很多化学家前赴后继,自取灭亡般的扑向新元素的发现,仅仅由于:真理就在那里,元素周期表上还有空白。

  1887年,英国物理学家克鲁克斯从钇中发现一种新元素,他命名为S delta。

  1892年,布瓦博朗德持续研讨钐元素,发现两种新元素,别离命名为:Z epsilon和Z zeta,后来他证明Z zeta和克鲁克斯发现的S delta十分类似。

  1896年,法国化学家德玛尔赛证明S delta、Z epsilon和Z zeta都是同一种元素,他用欧洲(Europe)来命名这种元素:Europium(Eu),译成中文是铕。现在较公认的说法是克鲁克斯和德玛尔赛是铕元素的发现者,不知道是否由于布瓦博朗德有其他功劳,所以被人选择性无视了。

  1907年,法国化学家于尔班从镱中发现了一种新元素,他用巴黎的古称Lutetia来命名:Lutetium(Lu),译成中文是镥。尽管威尔斯巴赫几个月今后也发现了这个元素,并命名为鉲,但科学史只记载冠军,“镥”被留了下来。

  小结4:跟着铕和镥的发现,稀土元素的第四道门被翻开,自然界中存在的一切稀土元素总算被一扫而光了。从钇元素到镥元素,化学家们花费了一百多年才将这帮兄弟完全分隔,搞清楚它们的真面目。

  这儿不得不插一句,为何稀土元素如此爱扎堆,总是寸步不离,让化学家费尽含辛茹苦?

  元素周期表上的每一行代表一个周期,每个周期从左到右,原子半径逐步减小。主族元素间,原子序数添加1,原子半径均匀减小10 pm;过渡元素间,原子序数添加1,原子半径均匀减小5 pm;而镧系元素(从57号元素镧到71号元素镥)里,原子序数添加1,原子半径均匀只要1pm的减小,从镧到镥原子半径共减小了14.3 pm,这在化学上被称为“镧系缩短”。

  原子半径如此类似,形成这些镧系元素化学性质极端类似,成矿经常常会呈现在一同,也真难为了化学家们。钇离子和钬离子、铒离子的半径差不多,所以跟他们一同并称为稀土元素。(有一些时分,还将钪元素也包含在内。)

  理论上,锕系元素也会有这样的现象,但锕系元素多为放射性元素,化学性质忽略不计了。

  另一方面,“镧系缩短”还形成第三过渡系的铪、钽、钨原子半径和第二过渡系的锆、铌、钼差不多,形成这三组元素难以别离。乃至咱们立刻要说到的贵金属宗族,黄金的化学性质如此不生动也跟“镧系缩短”有关,这些故事咱们就后边再说了。

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