元素发现史(3)

大约同时卢氏，瑞典洛克药房的舍勒取得氮气 大约同时卢氏，瑞典洛克药房的舍勒取得氮气 舍勒
燃烧的空气消失1/5， 燃烧的空气消失 ，称剩下来的 空气“用过的空气” 废气” 空气“用过的空气”，或“废气”
磷、硫磺、 硫磺、 酒精
舍勒仔细研究发现： 舍勒仔细研究发现：该气体比空 气轻，能使火熄灭， 气轻，能使火熄灭，灭火效力没有固 定气体显著；如玻璃罩内贮放空气， 定气体显著；如玻璃罩内贮放空气， 蜡烛燃烧约80秒 蜡烛燃烧约 秒，如罩内贮放空气和 废弃各半混合气，能点燃约26秒 废弃各半混合气，能点燃约 秒。
《固定空气及浊气导论》 固定空气及浊气导论》 卢塞福不认为”浊气”是空气的一种成分,更没认识到是一种元素； 卢塞福不认为”浊气”是空气的一种成分,更没认识到是一种元素； 认为空气中没有燃素，之所以能助燃是因为其能从可燃物中吸取燃素， 认为空气中没有燃素，之所以能助燃是因为其能从可燃物中吸取燃素， 当空气中所含燃素增加，助燃能力就减弱，当被燃素饱和， 当空气中所含燃素增加，助燃能力就减弱，当被燃素饱和，就不再具有 助燃能力； 助燃能力； “浊气”是“被燃素完全饱和了的空气”，而不是空气的成分。 浊气” 被燃素完全饱和了的空气” 而不是空气的成分。
独立发现氮气
法国科学家拉瓦锡确定氮是一种元素，并取名“ 无益于生命） 法国科学家拉瓦锡确定氮是一种元素，并取名“azote”（氮，无益于生命） （ 氮是组成动植物体内蛋白质的重要成分
起 大气 大气 。 这 “ ”。
金属
煅 烧
锻灰百度文库+ 燃素
燃 烧
锻灰 + 木炭 石灰石 + 煤炭 苛性石灰
金属 苛性石灰
煅烧
空气中
石灰石 + 燃素
物质中燃素含量越多，燃烧越猛烈：炭黑，硫磺， 物质中燃素含量越多，燃烧越猛烈：炭黑，硫磺，白磷 不含燃素不会燃烧：石头， 不含燃素不会燃烧：石头，木灰
燃素学说的贡献： 燃素学说的贡献
1772年，普利斯特里用同样方法取得氮气； 1772年前，收到卡文迪许的一封信：
空气反复通过红热的木炭，几次之后， 空气反复通过红热的木炭，几次之后，经苛性钾液洗涤洗 所剩气体不能维持木炭燃烧，此种气体比空气轻。 涤，所剩气体不能维持木炭燃烧，此种气体比空气轻。
命名 燃素化了的空气” “燃素化了的空气”
氮气第一次的人工制取
1774年 使电火花通过氨气，发现氨分解成两种气体： 1774年，普利特斯里 使电火花通过氨气，发现氨分解成两种气体： 可燃气体和燃素化空气；分解后的气体中燃素化空气占1/4. 可燃气体和燃素化空气；分解后的气体中燃素化空气占1/4. 2NH3
卢塞福 卡文迪许 舍勒 电火花
N2 + 3H2
发现 氧、氟、氯、锰、钼、钨， 为 多 科学家 科学 发现 学 学 矿、 。 ， 。 铜矿
学
药剂师包赫 Bauch） （Bauch）的学徒
研究过21种 果 浆果 21种 过蛋 质、蛋黄、各种动 研究过许多矿 ， 过许多 等， 鉴别矿
第二节 氢元素的发现
氢
气 --- 可燃气体
原子序数 符号 原子量
德国Halle大学的医学与化学教授 德国Halle大学的医学与化学教授 Halle 施塔尔（Stahl,GE,1660-1734） 施塔尔（Stahl,GE,1660-1734）
1703年 1703年，系统 学说 18 纪， 都归结为 学变 都归结为 过 。 数极 。大 ， 热 种 构 泼
学说” “ 学说”，该 与 烧 关 与 构 实
普利斯特里（ 1733-1804） 普利斯特里（Priestley, J., 1733-1804） 英国著名的化学家，1766年被推荐为英国 英国著名的化学家，1766年被推荐为英国 皇家学会的会员。 同年， 皇家学会的会员。 同年，偶遇美国富兰克 林，受其启示，决心终生致力于科研。 受其启示，决心终生致力于科研。
1 H 1.007
◇ 在元素周期表中位于第一位， 其原子是所有原子中最小的；
◇ 氢通常的单质形态是氢气，无色、 无味，极易燃烧，氢气是最轻的气体; ◇ 是宇宙中含量最高的物质,元素在太 阳中的含量75%.
十六、十七世纪有关氢气的接触
1. 交， 拉 纪 交， 医 时， 气 产 ， 纪 ， 义 2 记录： 记录：“ 铁 样腾空 起.” 风 样腾空 起.”
元素发现史
2010-9-19
第三章 空气和水的元素发现 ----- 氢、氮、氧
第一节 第二节 第三节 第四节 燃素学说 氢元素的发现 氮元素的发现 氧元素的发现和燃烧理论
空气组成：
氮气78%, 氮气78%, 氧气21%, 氧气21%, 稀有气体0.94%, 稀有气体0.94%, 二氧化炭0.03%, 二氧化炭0.03%, 其它气体和杂质占0.03% 其它气体和杂质占0.03%
十七世纪：曾用“微素” 解释物质的性质。
烧
1673年 1673年， 国 学家 义
“
”概念。
当加热时， 当加热时，火焰中超 等微小的“火微粒” 等微小的“火微粒” 散发出来， 散发出来，钻到金属 增加重量。 里，增加重量。
金属大火煅烧 金属质量增加
火是实实在在，由具有重量的的“火微粒”所构成的。 火是实实在在，由具有重量的的“火微粒”所构成的。 金属+火微粒= 金属+火微粒=锻灰
学领 ， ˆ☺€µ•Ó 《电学 》 书；
学领 ， 对空气发 兴 ，发现 氧 氮、氯 氨气、 亚氮、 硅等气 氢、 氧 、氨气、 氧 碳、氧 亚氮、 氟 硅等气 氧气 发现； 发现； ， 碳 饮 苏 ˆ-†Þ„C学 ˆ-†Þ„C学代 释》。 创 《 质 ； 研究》 《 学 学说
舍勒(C.W. Scheele,1742-1786) 瑞典化学家，氧、氯的发现者，1775年当选为 瑞典科学院成员。
1781年，在英国伯明翰的普利斯特里
燃素学说惹的祸
可燃空气 与空气混 合物
水露珠
1784年，普利斯特里制得纯氧后，卡文迪许用纯氧代替 空气实验，证明两气爆鸣后生成了水，而且反应时两份 体积的氢与一份体积的氧（201.5:100）相化合。
顽固地认为 种 ，氧 去 。。。。。
氢元素的确认
1782 1782年，拉 锡 复 气”， 结论： 结论： 实验，次年分解出“ 实验，次年分解出“可燃空 种 ， 氢 氧 。
Nitrogenium ”生成硝石” 生成硝石” 生成硝石
原子序数 符号 原子量
7 N 14.007
氮气为
、
气 ，
-209.86°C， 209.86° -195.8°C， 195.8° 气 氮 壳 度1.25046克 度1.25046克/ 1.25046 为0.0046%; 氮 单质 大气 (78%)。 大气 (78%)。
三位对理解空气最有贡献的人
卡文迪许（英国） 普利斯特里（英国） 舍勒（瑞典）
学 ，
学
亨利·卡文迪许 Cavendish,1731～1810） 亨利 卡文迪许 （Henry Cavendish,1731～1810） 英国化学家、物理学家；1760年 英国化学家、物理学家；1760年，卡文迪许被选 为伦敦皇家学会成员，1803年 为伦敦皇家学会成员，1803年，又被选为法国研 究院的18名外籍会员之一。 18名外籍会员之一 究院的18名外籍会员之一。 化学领域的成就 研究了空气的组成，发现普通空气中氮占五分之四、氧占五分之一； 研究了空气的组成，发现普通空气中氮占五分之四、氧占五分之一； 确定了水的成分，肯定了它不是元素而是化合物；发现了硝酸。 确定了水的成分，肯定了它不是元素而是化合物；发现了硝酸。 物理领域的成就 卡文迪许生前在物理学方面发表的论文为数极少， 卡文迪许生前在物理学方面发表的论文为数极少，直到麦克斯韦审 阅整理并出版了他的手稿后， 阅整理并出版了他的手稿后，人们才知道他在电学方面作出了很多重 要发现。最主要的成就是通过扭秤实验验证了牛顿的万有引力定律， 要发现。最主要的成就是通过扭秤实验验证了牛顿的万有引力定律， 确定了引力常数和地球平均密度。 确定了引力常数和地球平均密度。
单质N 在常况下异常稳定. 单质N2在常况下异常稳定.
‡À…G界绝大 界绝 界
氮气
英国化学家、 英国化学家、医生 布拉克 1728(Black, J., 1728-1799) 1755年 研究、发现了“固定空气”二氧化碳： √ 1755年，研究、发现了“固定空气”二氧化碳： 石灰石、 石灰石、镁石
原始大气是以一氧化碳、二氧化碳、甲烷和氨为主的。 原始大气是以一氧化碳、二氧化碳、甲烷和氨为主的。
氢、氮、氧的发现是十八世纪下半叶化学领 域最重要的事件。 气体元素可能被发现的时代条件： 气体元素可能被发现的时代条件：
燃烧现象的深入研究； 燃烧现象的深入研究； “燃素理论”的形成； 燃素理论”的形成； 收集气体新方法的发明---排水集气法、棑水银集气法。 收集气体新方法的发明---排水集气法、棑水银集气法。 ---排水集气法
2.
到氢气； 到氢气； 氢气 过气 。
3. 1674年， 1674年
在大瓶中放好稀硫酸， 在大瓶中放好稀硫酸，再在一个小长 颈瓶中装满硫酸， 颈瓶中装满硫酸，然后倒立在大瓶液 体里，当把铁粒投到大瓶底部时， 体里，当把铁粒投到大瓶底部时，反 应产生的气泡就升到小瓶里。 应产生的气泡就升到小瓶里。
1766年，英国皇家学会收到卡文迪许的论文 《关于人造空气的实验》 论文中提到的两种“人造空气” 论文中提到的两种“人造空气”：
第一节 燃素学说
十七世纪以后对燃烧现象的深入认识
1603年，法国医生雷伊（Rey,J.1583～1630） 现 象：金属铅和锡经加热煅烧后重量增加 解 释：空气凝结到了铅和锡中的缘故，就像干燥的沙 土吸收了水分变得更重。
英国医生梅猷（Mayow, J. 1635～1679 ） 1674年，认为燃烧助燃成分---“燃气精”
1787年 空气 1787年，拉 锡给 “可 空气” 是“ ” 发现氢元素 卡文迪许
为“hydrogene”(氢)， hydrogene”(氢
发现和证明水是氢和氧的化合物， 发现和证明水是氢和氧的化合物，而非元素
第三节 氮元素的发现
氮
饱和了燃素的空气” 气 --- “饱和了燃素的空气” 饱和了燃素的空气
1、大理石 + 酸 二氧化碳（固定气体）
排水集气法收集
☺ 2、锡、铁、锌 + 稀盐酸/稀硫酸 第二种人造空气 + 空气
氢气 (可燃空气）
发出强烈的爆鸣声
这种空气与已知其他气体不属于同种， 这种空气与已知其他气体不属于同种， 称为“可燃空气” 称为“可燃空气”
卡文迪许认为氢气是燃素 ？！
定量的锌/铁投到充足但不 同量的盐酸/稀硫酸中，所 产生的气体量不变，与所用 酸的种类无关，与酸的浓度 也无关。
可燃气体原存在于金 属中，被酸赶了出来
按照燃素说，金属是含有燃素的， 按照燃素说，金属是含有燃素的， 金属溶解在酸中时，所含燃素就释放出来。 金属溶解在酸中时，所含燃素就释放出来。
卡文迪许通过膀胱收集气体、称量，算出氢是空气中重量的9% 卡文迪许通过膀胱收集气体、称量，算出氢是空气中重量的9%
合成水的发现
硝石
水下火药燃烧实验
蜡烛燃烧试验 解释： 解释：空气被燃烧消耗
解释： 解释：硝石中大概也 存在那种空气中的助 燃剂—燃气精 燃剂 燃气精
“燃气精”设想验证 燃气精” 燃气精
硝酸处理锑粉，得到了一些白色的沉淀，烘干后的白色 粉末，比原锑粉加重了，更重要的是这种白色粉末与 燃烧锑粉所得到的灰烬竟然是同一种物质。 卓越的结论：金属被煅烧于空气中时，这种燃气精即 与之化合。 空气是单一的纯物质，燃气精附着在空气微粒上；同 时，也没有能够从空气里把燃气精提取出来。
煅烧 或经酸处理
（固定）气体 固定）
同于木炭 燃烧产生 的气体
√
1772年 1772年，发现未知气体
苛性钾液 大量 未知 气体 剩余
木炭燃烧
(Rutherford,D.,1749卢塞福 (Rutherford,D.,1749-1819)
1772年，在密闭器皿中燃烧白磷，以去除空气里的助燃成分；剩余 气体完全不能维持老鼠、麻雀的生命，卢塞福为其取名为“浊气”
燃素从一种物质向另一种物质转移，利用这种转移的概 念解释了大量的化学现象和反应，把大量的化学事实统一 在一个概念之下，这在一定程度上促进了化学的发展。 在燃素学说流行的长达一百年间，化学家为了解释各种 现象，积累了相当丰富的感性材料，拉瓦锡等化学家在一 定程度上利用了燃素学说信奉者所做过的实验，推翻了燃 素学说，建立了正确的燃烧理论。