石英、水晶早为古代人认识,古埃及以石英砂为制造玻璃的原料。1807年瑞典化学家贝采里乌斯将硅土、铁和碳的混合物烧至高温获得硅化铁,加盐酸,硅化铁分解产生沉淀,此时产生的氢气较纯铁分出的多,于是他证明其中必含有别种元素。16年后即1823年,贝采里乌斯用金属还原分离法将四氟化硅与金属钾或氟硅酸钾与钾共热首次制得粉状单质硅。
“燧石”在英语中称为“flint”,在拉丁语中则为“Silex”,因此,早期化学家把燧石及类似的岩石称为硅石,贝采里乌斯在硅石中发现新元素时,简单地在该词后加上一个供非金属用的后缀on,结果就是“Silicon”,汉语称为“硅”。
15.磷的发现
公元17世纪,德国有位汉堡商人布兰德,是个炼金术士,他曾听传说从尿里可以制得黄金,于是抱着图谋发财的目的,使用尿作了大量实验。大约在1669年一次实验中,他将砂、木炭、石灰等和尿混合,加热蒸馏,虽然没有得到黄金,却意外地分离出像蜡那样的色白质软的物质,它在黑暗中能放出闪烁的亮光,于是布兰德给它取了个名字叫“冷光”。
磷的命名在希腊语中就是“晨星”,晨星是光的“产婆”,因为在它出现之后不久,太阳就要升起了。在早晨,金星比太阳早到达东方地平线,因而在太阳升起之前,它已闪烁在东方的天空,它就是“晨星”。在汉语中称它为“磷”,曾用“燐”。
16.硫的发现
由于硫在自然界有天然存在,因此,古代在有历史记载以前,人们就发现了硫。《本草经》中说:“石硫磺……能化金银铜铁,奇物。”说明我国古代学者早已对硫的性质有所研究。
硫的基本性质早在1777年就为拉瓦锡所认识。
硫的命名起源于远古时代,中国《本草纲目》中称“石硫磺”,拉丁文称“Sulfur”,在英国写作“Sulphur”。欧洲中世纪炼金术士曾用“ω”符号表示硫。
17.氯的发现
早在13世纪,人们就可能注意到氯和它的常见酸衍生物——盐酸,中世纪时已有王水。
1658年,德国化学家格劳拜尔用硫酸处理普通的盐,得到一种溶液,该溶液能发出一种窒息性的蒸气,即氯化氢,他把该物质称为“盐精”。
由于“盐精”是由盐制得的,且其溶液呈酸性,而盐又最容易从海水中制取,所以这种新物质又被命名为“Marineacid”或“Muriaticacid”,在拉丁语中,“maie”意为“海”,而“muria”意为“海水”,所以将“muriatieacid”直译为“海酸”,即盐酸。现代化学中,“muriatic”一词的含义是“氯化物”。
所谓“海酸”正好是一种无氧酸,但在18世纪后期关于酸的理论认为所有的酸一定都含有氧,所以认为“海酸”分子一定是由氧原子和一些未知元素组成的。这种错误理论导致了一些化学家误入歧途。1774年,瑞典化学家舍勒在用二氧化锰处理“海酸”时,获得一种令人窒息、气味难闻的黄绿色气体,同加热后的王水相仿,化学性质活泼,但舍勒并没有认识到自己发现了一种新元素,而只是把它看作一种从二氧化锰获得了附加的氧的“海酸”,认为氯是“脱燃素的酸”。1785年法国化学家贝托雷提议把这种黄绿色气体叫做“Oxymuriaticacid”意为“过氧海酸”。而另一些人则提议将它命名为“muriumoxide”,意为“海水物质的氧化物”。
以后的许多化学家们想尽各种办法,诸如利用金属、红热木炭、磷,或任何一种著名的吸氧剂,都没有能从“过氧海酸”中分解出氧来,在这一系列失败之后,直至1810年英国的年轻化学家戴维曾企图分解氯气制取氧的实验也告失败,这时他认识到只有认为“过氧海酸”是一种元素,那么所有有关的试验才能得到合理解释。因此他大胆得出结论:“海酸”中不含氧,且断定那种黄绿色的令人窒息的气体是一种新元素,推翻了所有以前采用过的容易使人误入歧途的名称,开始称它为“Chlorine”即“氯”。以后的化学发展新实验也证实了这一结论的正确性,那种关于“一切酸中皆含有氧”的见解也得到了纠正。而“海酸”现在通常称为“盐酸”或“氢氯酸”。我国清末翻译家徐寿,最初把它译为“绿气”。
18.氩的发现
1785年英国科学家卡文迪许曾将一份大气氮试样在氧存在下经过反复放电,由此生成的氮的氧化物以水溶出,仍有占总体积1%的气泡不能被水溶解。此后100多年,这方面的工作毫无进展。直到1892年在剑桥Cavendish实验室工作的英国物理学教授瑞利发现,由空气除去氧后制备的氮的密度要比通过亚硝酸铵分解而制备的氮的密度高约05%。
1894年,苏格兰化学家拉姆赛把空气通入热的铜而除氧,再用烧红的镁将空气中的氮除去,将余下的这种较重的杂质从大气氮中分离出来。从这种杂质的发射光谱研究中,他发现有红色、绿色的200多条是已知的谱线中未见到的。他鉴定出这是一种新元素,即氩。
19.钾的发现
公元前16世纪,埃及人用钾与苏打制造玻璃,又把植物灰的浸出液用作有效的洗涤剂。
1807年英国化学家戴维用电解熔融的钾碱K2CO3的方法制得金属钾。他电解熔融钾碱,发现在阴极有强光发生,在其表面出现高度金属光泽的似水银滴的粒状物,有的颗粒一经形成即燃烧,把这些小颗粒放到水中发出嗞嗞声音,并产生紫色火光,这种新金属从水中放出氢气。
钾碱从草木灰的浸出液中可以得到,古代人类将草木灰放入水中搅拌,将溶有钾碱的水溶液注入一口大锅中蒸发至干,剩下的残渣形成粉末状物质,该物质在英语中称为“Potash”,其意思是由“pot”和“ash”合起来形成的,可译作为“锅灰”,汉语一般译作“钾碱”。
由于钾出现在钾碱中,所以戴维赋予它一个具有拉丁语发音的名称:钾,意思是含在植物灰中。
20.钙的发现
钙的化合物如碳酸盐、石灰石、石膏等都为古代所用的建筑材料。
1808年英国化学家戴维在取得钾、钠之后,继续用电解方法分解石灰,得到钙。在此之前,18世纪,大多数化学家都认为石灰和重土是元素,但拉瓦锡却相信这两种物质是氧化物。戴维同意这种见解,他先后采用了强力电解法、用钾还原法、用石灰与碳酸钾混合熔化再电解的方法、用石灰与氧化物混合再电解的方法等,但都未制得钙。后来,瑞典化学家贝采里乌斯写信告诉他,瑞典医生蓬丁曾将石灰和水银的混合物加以电解成功地分解了石灰。戴维受到极大启发,他将潮湿的石灰与氧化汞按3:1混合,放在白金片上,并且在混合物中央挖个洞,放入水银,再用石脑油将混合物盖上,以白金为阳极,以汞为阴极进行电解,成功地制得了钙汞齐。再蒸出其中的汞,就得到银白色的金属钙。
在拉丁语中,用来表示“石头”的词之一为“Calx”,英语中称为“Chalk”。这种石头的最美丽的形式称为“大理石”,该词源自希腊词“marmaros”,意为“闪光的石头”。盎格鲁—撒克逊语中大理石的名称为,即“石灰石”。当它加热时会放出CO2,剩下的部分叫做“石灰”。但当戴维首次从石灰中取得钙时,他重新采用了拉丁语为它命名。他在“Calx”词后加上通常用于金属的后缀“-ium”,而将新元素命名为“钙”,意为“从石灰中得到的金属”。
21.钪的发现
1869年,门捷列夫曾预言“类硼”元素的存在。
1879年瑞典化学家尼尔逊分析出一种从斯堪的那维亚半岛采集来的矿样——硅铍钇矿和黑稀金矿时,发现一种新的土质氧化物,进一步研究这种氧化物时,发现其中含有一种新元素,它的特征几乎与门捷列夫预言的第21号元素——“类硼”完全符合。
为了纪念他的祖国,尼尔逊将“类硼”命名为“钪”,用来纪念矿产地斯堪的那维亚半岛。
22.钛的发现
1791年英国牧师格列高尔在研究黑色磁性砂时,用分析方法得到一种棕红色矿灰,溶解于硫酸后成黄色溶液。用锌、锡或铁还原变成紫色,将粉末矿灰与炭粉共熔得紫色的熔渣。他根据这种矿物具有的特性认为它一定含有一种新的金属。但是他没有继续研究下去。4年后即1795年,德国分析化学家克拉普罗特在分析匈牙利产的金红石时也发现了这种元素,并证明格列高尔发现的是同一种元素。根据产地,以古希腊神话中的希腊神“泰坦”的名字将钛命名为“Titanium”,意思是神话中的“地球的儿子”。
这里要顺便指出,从钛的发现到1910年亨脱尔用钠还原四氯化钛,第一次制得纯度达99.9%的金属钛,大约经过了120年。而到工业生产可锻性钛,则又经历了40年之久,可见其提炼之难。
23.钒的发现
1801年,墨西哥矿物学家德里奥由铅矿中发现了黄色的钒的化合物,从而发现了一种新元素,且命名为“erythronium”,但是他未能把它和铬区别开来,他甚至怀疑这是不纯的铬酸铅。
1830年,瑞典化学家塞夫斯特勒姆在研究考察一种特别柔软而富有韧性名叫马兰铁矿的铁渣时,发现一种“特异的物质”,其性质与已知的各种物质完全不同,他将铁渣溶解到盐酸里,发现其溶解较快。仔细研究后,知道其中含有氧化硅、铁、氧化铝、石灰、铜和铀等物质。然后经多次实验,用比较分析法证明“特异的物质”既不是铬,也不是铀,而是从氧化程度低的氧化物中发现了一种新物质,其化合物液体色泽很美。从而肯定了钒作为一个新元素的存在,他给这个元素命名为钒,意思是瑞典斯堪的纳维亚的美丽女神“Vandis”,因为钒盐有各种美丽的颜色。同年,德国人沃勒证明“erythronium”和钒是同一个元素。1867年,英国化学家罗斯特第一次制得纯净的金属钒。
24.铬的发现
1797年,法国分析化学家沃奎林在分析俄国出产的“西伯利亚红铅矿”时,首先分离出来一种像银似的金属,从而发现了铬。当时,他为了解决同俄国矿物学家宾特海姆在分析同一种矿石时所得出的不同结论,重新分析了该矿石标本。分析时,他用这种矿物粉末和K2CO3溶液同煮,结果除获得PbCO3以外,还生成一种黄色的溶液,其中含有一种性质不明的酸类的钾盐。当往这种黄色溶液加入高汞盐的溶液时,就有一种美丽的红色沉淀物发生。如加入铅盐溶液,即有黄色的沉淀物出现。后来,沃奎林又把这种新酸分出,加入SnCl2,则此溶液又恢复为绿色。第二年,沃奎林果然从这种矿石中分出一种金属。他的实验方法是:将盐酸加入矿石粉末中,把铝沉淀为氯化铝,然后过滤,蒸干后就得到新金属的氧化物Cr2O3,再加入木炭粉,放入碳制坩埚中加高温,冷却后得到一种灰色针状的金属。
因为这种新金属能够形成红、黄、绿等多种颜色的化合物,根据这种特性,法国化学家孚克劳、霍伊把它取名为“铬”。该词源自希腊词“Chroma”,意为“颜色”。汉语译为“铬”。应该指出,在我国发现,秦始皇兵马俑坑中秦俑所佩带的兵刃和剑上,就镀有金属铬。说明我国在2000年前就掌握了镀铬的工艺,而美国人发明镀铬的工艺则是1937年。
25.锰的发现
古代炼金术常用黑锰矿做漂白玻璃的材料。当时人们分不清黑苦土与黑锰矿的区别。18世纪70年代以后,冶金工业的发展促使人们对各种矿物进行研究,其中包括软锰矿。瑞典著名化学家、矿物学家贝格曼曾对软锰矿进行研究,他认为锰不是存在于碱土族化合物的苦土矿中,并指出软锰矿中含有一种新金属的氧化物,但未把这种新金属还原出来。继后,舍勒化了三年功夫,做了种种试验,于1774年确定软锰矿中含有一种新金属的氧化物。并为该新金属定名为“锰”。这些试验资料为后来的甘恩从软锰矿中制取金属锰打下了基础。
1774年瑞典矿物学家甘恩,将一只坩埚盛满潮湿的木炭粉,再把油调过的软锰矿放在木炭正中,用泥密封加热一小时,发现一纽扣大的锰粒。
26.铁的发现
人类最早发现和使用的铁,是天空中落下的陨石。在埃及、西南亚等一些文明古国发现的最早的铁器,都是由陨铁加工而成的。在埃及的第四王朝的齐奥普斯大金字塔中发现有不含镍的铁器。在我国也曾发现约公元前1400年商代的铁刃青铜钺。该铁刃就是将陨铁经加热锻打后,和钺体嵌锻在一起的。
冶铁技术发明于原始社会的末期,即野蛮时代的高级阶段是从“铁矿的冶炼”开始。早期的冶铁技术,大多采用“固体还原法”,即冶铁时,将铁矿石和木炭一层夹一层地放在炼炉中,点火焙烧,在650℃~1000℃下,利用炭的不完全燃烧,产生CO,遂使铁矿中的氧化铁被还原成铁。
世界上许多民族都先后掌握了冶铁技术。居住在亚美尼亚山地的基兹温达部落在公元前2000年时,就发明了一种冶铁的有效方法。小亚细亚的赫梯人在公元前1400年左右也掌握了冶铁技术。两河流域北部的亚述人在公元前1300年已进入铁器时代。
我国是世界上最早发明冶炼铸铁的国家。我国考古工作者曾发现公元前5世纪的铁器。从许多考古发掘的实物推断,我国劳动人民早在近3000年前的周代,已会冶炼铸铁了。到了公元前3~4世纪,我国铁器的使用便普遍起来。这说明我国使用铸铁的时间要比欧洲早出1600年。
在西亚古苏美尔语中,铁被叫做“安巴尔”,意思是“天降之火”。古埃及人把铁叫做“天石”。在古人类发现铁时,由于其坚硬的特性,被命名为“Iron”,该词源于拉丁语,意为“坚固”、“刚强”的意思。铁的元素符号“Fe”,源自拉丁文“Ferrum”,意指“铁”。
27.钴的发现
1735年,瑞典矿物学家布朗特在煅烧钴矿时发现了新元素钴。
早在约16世纪时,萨克森的矿工们发现德国的银矿山有一种和普通矿石的性质不同的矿石,它不能用通常的方法去冶炼,因而糟蹋了大批的普通矿石。很长时间,这种矿石使人们感到困惑不解,此矿石与铜相似,遇酸变为深蓝色溶液。而矿工们就认为这是地里的妖精为了迷惑人们施展的魔法。因此称这种矿石为“精灵”。“科波尔得”一词源自原始的日耳曼神话,在希腊语中表示“淘气的人”,英语中的“koblin”也源于此。后来人们又发现这种矿石可使玻璃具有深绿色。1735年,瑞典的化学家布朗特确认钴矿里含有一种遇酸可变成蓝色溶液的新金属,用高温煅烧后提出金属钴。布朗特采用了过去矿工们的称呼,把新元素命名为“Cobalt”,意为“精灵”。汉语译为“钴”,而在德语中就叫做“Kobalt”。
28.镍的发现