从简单土质物质到现代化学元素：钙元素的发现及其概念的发展

18世纪末,法国化学家拉瓦锡预言石灰等土质不是简单物质。19世纪初,英国化学家戴维利用电化学技术从石灰中制得一种新的金属,并将其命名为“钙”(calcium),钙元素概念初步形成。随后,原子论的提出与钙原子量的测定使钙元素概念得到发展。到了20世纪,钙元素同位素的发现使人们对钙元素概念有了新的认识。总之,钙元素概念的发展史不仅是元素概念的发展史,也是科学思想、科学方法的演变史。     

钾元素概念的发展史及其意义

通过对钾元素概念的发展史考证分析可知,钾是电化学兴起后最先发现的活泼金属。19世纪初,随着科学思想和实验条件的发展,通过电解法首次制取到钾的单质,但并未确定为元素。19世纪中期,对钾元素性质的实验验证和原子论的发展,使得钾元素的概念被确认。20世纪20年代,钾元素同位素的发现,形成了现代的钾元素概念。钾元素概念的发展史不仅是元素概念的发展史,也是科学方法的发展史与科学思想的演变史。     

从软锰矿到锰同位素：锰元素的发现及其概念的发展

1771年，瑞典化学家托伯恩·伯格曼明确提出软锰矿中含有新元素的假说，并将之初步命名为manganese(锰)。1774年，瑞典矿物学家甘恩首次制取出锰单质，锰元素假说得以验证。同年，瑞典化学家舍勒对锰单质的性质进行了表征，并确认manganese(锰)一词为该元素命名，锰元素的概念正式形成。同位素化学兴起后，1923年至今共发现25种锰的同位素，锰元素被明确定义为质子数为25的所有原子的总称。锰元素的发现浓缩了19世纪初系统分析法形成以前早期分析化学的发展，其概念的演变渗透出系统分析法的形成以及同位素化学的兴起，在定性到定量的研究过程中体现了科学思想和方法的进步。     

原子量之"变"

原子量是最为基础的科学概念之一,"国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)"之"同位素丰度和原子量委员会(CIAAW)"每两年会修订并发布一次原子量。自2009年起,IUPAC宣布某些元素的原子量不再是常数,这些元素的标准原子量为区间值。为方便使用,对于这些元素,给出一个合理的单一数值,称为常规原子量。何为标准原子量?何为常规原子量?为何某些元素的原子量出现区间值?依据原子量数值的特性,元素可以分为几大类?本文在介绍最新元素周期表中原子量的特点之后,简述原子量测定、标准确定、概念演变的发展历史,讨论原子量的修订与变化等问题。     

原子量测定发展史与原子量基准的国际化历程

从古代思辨的原子论到近代科学的原子-分子论,原子量的测定是其从定性到定量发展的关键。原子量为化学家们研究物质提供了新的思路。原子量内涵的相对性,决定了原子量基准的重要性。原子量最终取代了测定与传播都早于它的当量,并走向了国际化,这个过程不仅可让我们认识到科学发展的曲折艰辛,也让人们理解了科学交流的重要性。     

钨元素的发现及其概念的发展

1781年,瑞典化学家舍勒在白钨矿中发现了钨酸,预测其中一定含有一种新金属元素,并将其命名为钨(Tungsten)。1783年,西班牙化学家德鲁亚尔兄弟从黑钨矿中成功提取出了舍勒所说的新金属单质,将其命名为钨(Wolfram)。1803年,英国化学家道尔顿原子论的提出,赋予钨元素新的含义:具有一定质量的钨原子。1930年以后,钨同位素的发现使人们对钨元素有了新认识,并逐渐形成了现代钨元素的概念。关于钨元素的认识经历了从假说到客观存在、从定性到定量、从宏观到微观的发展历程。钨元素概念的演变体现了科学思想和科学方法的进步。     

高速动车用某新型铝合金中镉的测定

采用电感耦合等离子体发射光谱(ICP–AES)法对高速动车用某新型铝合金中镉元素进行分析。用HCl–HNO3溶解样品,通过选择合适的分析谱线和基体匹配的方法消除干扰,建立了最佳工作条件。方法的检出限为0.012 mg/L,样品测定结果的相对标准偏差为0.15%(n=10),标准加入回收率为96.6%~100.5%。该方法准确、快速、简便,适合于铝合金中镉元素含量的测定。     

钛元素的发现及其概念发展

1791年,英国矿物学家格雷戈尔发现钛矿石并意识到一种新元素的存在。至1795年,普鲁士化学家克拉普罗特进一步预言了该元素,并将之正式命名为钛(Titanium)。1910,美国化学家亨特制取了纯净的钛单质,钛元素的概念正式形成。20世纪20年代以后,钛同位素的发现使人们对钛元素概念有了新认识,并逐渐形成现代钛元素概念。钛元素概念的发展使人们在科学认知上发生了转变,促进了化学元素观的演进。     

硼元素概念的发展史

通过对硼元素概念的发展史考证分析可知,硼元素概念的发展大致可划分为3个时期,即硼元素假说的形成、硼元素概念的形成与发展、现代硼元素概念的建立。18世纪,拉瓦锡预言了硼元素的存在。19世纪初,硼单质的制取成功标志着硼元素概念正式形成。20世纪,随着原子结构理论的建立和同位素的发现,人们对硼元素有了新的认识。硼元素概念的发展过程,是一个从提出假说到验证假说并不断深入认识的发展过程,也是科学技术不断进步、科学理论逐渐成熟、科学思想演变发展的过程。     

氢键概念的形成和发展

1902年,瑞士化学家维尔纳对氯化铵结构的解释为氢键概念的形成奠定了基础。1920年,美国化学家拉提麦尔和罗德布什首先认识了水中的氢键：2个八隅体所持的氢核构成的“弱键(weak bond)”。1928年,美国化学家鲍林在解释[FHF]^-的结构时首次使用“氢键(hydrogen bond)”一词,但并未对氢键的概念进行明确定义。1939年,鲍林在《化学键的本质》中明确提出了氢键的概念,并解释了氢键的性质,自此,氢键的概念正式形成。近年来,科学家经过深入研究发现了氢键的新类型：π型氢键、双氢键、金属氢键和单电子氢键。随着科学思想和科学技术的发展,关于氢键的认识也会越来越深入。     

碘元素概念发展史及其教育价值

通过对碘元素概念发展历程的考证可知,1813年,盖·吕萨克首次提出碘元素概念,但当时碘元素和碘单质概念界定不清。至道尔顿提出原子论,赋予碘元素新的含义,首次将碘原子和碘元素结合在一起。20世纪40年代,碘同位素的发现完善了碘元素概念,形成现代碘元素观念。在化学教育中,须让学生认识到碘元素概念的发展史不仅是元素概念的发展史,也是科学思想的演进史和科学方法的发展史。     

校正质谱法测定原子量

化学元素的原子量是自然科学中的基本常数 ,原子量的概念对化学学科的发展起着基础性的推进作用 .化学发展的两个里程碑 :原子 分子学说和周期率 ,都是以原子量为基础 ,而且一切化学反应、合成、分析以及化学物质的生产 ,都要用原子量计算 .原子量是某元素一个原子的平均质量与一个12 Ｃ原子质量的 1/ 12之比 .原子量的测定已有180多年的历史 .测定原子量主要有化学方法和物理方法 (质谱法 ) .现代原子量几乎都是由质谱法测定的 .它是根据公式 :Ａｒ(Ｅ) =∑ｎｉ=1ｍｉｆｉｏ设元素Ｅ含有ｉ种同位素 ,ｆｉ 为ｉ同位素的摩尔分数 ,Ｍｉ 是其…     

锆元素概念的形成和发展

1789年,普鲁士分析化学家克拉普罗特提出黄锆石中含有一种新土质,并将其命名为“锆土”,锆元素假说正式形成。随后,锆的原子重量的测定以及锆元素在元素表中位置的确定,促进了锆元素假说的发展。1914年,荷兰工程师勒利和汉布格首次制得纯度较高的金属锆,这使得锆元素假说得以证实,锆元素概念正式形成。从1924年至2020年,锆同位素的发现使人们对锆元素有了新认识,促使了现代锆元素概念的形成。锆元素概念的形成和发展的过程既是元素的发现史,也是化学思想和化学方法的演进史。     

从类铝到镓同位素:镓元素的发现及其概念的历史演变

1871年门捷列夫基于元素周期律预见“类铝”,1875年布瓦邦德朗基于实证研究分离出镓单质,直至20世纪镓同位素的发现,镓元素概念的发展经历了假说、形成和新的认识等3个时期。伴随着科学思想的演变与科学技术的进步,镓元素的概念不断发展。人们对镓元素的认识也经历了从宏观现象到微观本质,从假说到客观实在的发展过程。镓元素的发现过程体现了科学方法的重要性。镓元素的发现也促进了周期律思想的传播。     

硅元素的发现及其概念的发展

通过对硅元素发现历程的考证分析可知,17、18世纪随着科学实验的兴起以及元素观的发展,科学家以实践为基础,运用逻辑思维和直觉思维预见了硅元素的存在;19世纪随着电化学和分析化学的发展,科学家们成功制取无定形硅和晶体硅;20世纪30年代,硅同位素的发现使人们对硅元素的概念有了新认识。总之,随着科学思想的演进和科学方法的发展,硅元素概念的内涵也在不断发展变化。     

湖泊沉积物中镉的测定及环境意义研究

建立了氢化物发生-原子荧光光谱法测定湖泊沉积物中镉的分析方法.优化了沉积物中镉的提取条件和测定条件,研究了Cu元素对测定镉的干扰及消除方法.以武汉市涨渡湖为例,通过对总镉和有效态镉的测定揭示了涨渡湖近百年来镉的各形态垂直分布特征.结果表明:自上世纪50年代以来,涨渡湖沉积物中的总镉由深层到表层呈上升趋势,有效态镉变化不大但其含量维持在较高水平.镉的潜在风险性较大.     

从原子量概念的准确性和测定技术的发展看科学进步*

原子量概念的准确性和测定技术的发展一直是化学和物理学科的关注点之一。依据文献系统地阐述了原子量的定义、标准原子量值测定和确定的依据。详述了原子量测定技术发展的3个重要方法,即化学法、质谱法和校准质谱法;分析了测定技术发展的驱动力,指出这一过程对“修订国际单位制(SI)”和化学教育的影响。重点介绍了我国科学家对世界原子量测定工作的贡献。     

从铂矿残渣到钌同位素：钌元素的发现及其概念发展

从1828年到1931年，经过化学家的百年探索，现代钌元素的概念逐渐形成。主要分为3个阶段：从钌铂矿残渣分离出不纯的钌元素样品，钌单质的成功制备以及钌同位素的发现。在钌元素概念形成和发展的过程中，创造性的直觉思维发挥了重要作用，严谨求实的科学态度和批判质疑的科学精神也功不可没。     

氟元素的发现:从假说到客观实在

通过从科学认识论、科学方法论、化学思想等方面对氟元素的发现历程考证分析可知,氟元素的发现不是先发现元素物质,后形成元素概念,而是一个从假说到客观实在的验证过程。科学家以实践为基础,运用逻辑思维和直觉思维预见了氟元素的存在,并不断探索、创新研究方法、自制实验仪器,最终证实了氟元素假说,同时也验证了元素周期律,使卤族元素概念走向成熟,使化学元素观得以演进。     

煤中Se、Cd在焦化过程中迁移规律的研究

利用现代分析测定仪器和实验室模拟手段,以煤及固相(焦炭)、液相焦化产物(焦油、氨水)、气相焦化产物(煤气)中有害微量元素镉(Cd)、硒(Se)为研究对象。通过测定,比较不同煤化度煤种微量元素的含量,并归纳探讨了配合煤中Cd、Se元素在焦化过程中的迁移规律。发现煤化度不同的煤中,镉元素随着煤变质程度升高而减少;硒元素含量对比:QFFM,JM和SM中含量相差不大。在模拟焦化温度1 000℃环境下,分别有45%的硒和48%的镉元素转移到焦炭中,2%的硒和7%的镉转移到氨水中,12%的硒和15%的镉转移到焦油中,并通过物料衡算,发现有41%的硒和30%的镉释放到煤气中。