校本課程(趣味化學(xué)史)(共42頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 校本課程趣味化學(xué)史課程開發(fā)負(fù)責(zé)人參編老師開設(shè)年段高一課程目標(biāo)本著遵循學(xué)生認(rèn)知的客觀規(guī)律，針對高中生對生活中化學(xué)現(xiàn)象認(rèn)識的特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的精神和用科學(xué)的方法解決生活中的一些科學(xué)現(xiàn)象。培養(yǎng)學(xué)生對高中化學(xué)的興趣，為學(xué)生在高二階段的選科作提供參考依據(jù)。課程內(nèi)容第一章第1課 貝采利烏斯的“惡作劇”第2課 稀有氣體的發(fā)現(xiàn)第二章第3課 光譜的應(yīng)用第4 課 碘的發(fā)現(xiàn)第三章第5課 碲和硒的發(fā)現(xiàn)第6課 從草木灰中發(fā)現(xiàn)鉀第 7課 元素周期表的故事第四章第 8課 布朗運(yùn)動(dòng)的來歷第9課 放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)第10課 原子模型是怎樣提出來的第11課 苯環(huán)的結(jié)構(gòu)第12課 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識第五章

2、第13課 半導(dǎo)體工業(yè)的原料鍺第14課 材料科學(xué)記憶Ni-Ti合金第15課 合成氨的誕生第16課 笑氣的得名第17課 關(guān)于氯化鈉的電離第六章第18課 啞泉的秘密第19課 “生命力”論的破滅第20課 放在手中便熔化的金屬鎵第七章第21課 古德意與橡膠第22課 電木的來歷第23課 氦-3的超流體第八章第24課 檢驗(yàn)石材放射性的高手第25課 新型螯合劑第26課 微晶玻璃第27課 質(zhì)子膜燃料電池第九章第28課 新型磁性蓄冷材料第29課 光化學(xué)煙霧第30課 阿伏加德羅和分子學(xué)說第31課 侯氏聯(lián)合制堿法第32課 C60第十章第33課 玻璃“家族”第34課 用焰色反應(yīng)鑒定黃金的純度第35課 水 華課程實(shí)施將化

3、學(xué)史知識以趣味故事的形式與現(xiàn)階段的學(xué)生已有知識聯(lián)系起來，在多個(gè)教師的合作前提下下編寫教材。2. 注重學(xué)以致用，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力和積極向上的學(xué)習(xí)的興趣。課程評價(jià)l將本課程納入課程計(jì)劃，供學(xué)生自主選擇。每周1課時(shí)，一學(xué)期共18課時(shí)，考核合格可得到2個(gè)學(xué)分。2本課程主要由化學(xué)教研組負(fù)責(zé)實(shí)施，并配備了一名化學(xué)教師。教師認(rèn)真?zhèn)湔n、上課，確保達(dá)成預(yù)期的課程目標(biāo)。第1課 貝采利烏斯的“惡作劇”一天，被譽(yù)為瑞典化學(xué)泰斗的貝采利烏斯神采奕奕地站在講臺前，向新人學(xué)的大學(xué)生們介紹實(shí)驗(yàn)觀察的重要性。“同學(xué)們，化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。沒有卓越的實(shí)驗(yàn)觀察力，就無法研究化學(xué)。有些同學(xué)想當(dāng)化學(xué)家，卻又不愿意在

4、這方面下功夫，”“老師，觀察實(shí)驗(yàn)難道比走鋼絲還難嗎？”一個(gè)學(xué)生有點(diǎn)不服氣，打斷了他還不太熟悉的貝采和烏斯教授的講話，“您可以考一考我們，看看我們將來配不配當(dāng)一名化學(xué)家。”教授沉思了一下。答應(yīng)了這個(gè)要求。他把一只只盛有溶液的試劑瓶發(fā)給在座的學(xué)生，然后說道。貝采利烏斯“我這里的一瓶溶液和大家面前放的那瓶完全一樣都是幾經(jīng)煮沸的無毒溶液。一會兒，我要求大家模仿我所用的方法來鑒別一下，這是一種什么樣的溶液?！闭f完，教授把手指伸進(jìn)試劑瓶的溶液里，然后將手指拿出來并用舌頭舔了一下。通過教授的神態(tài)，大家猜想這溶液或是甜的，或是咸的，至少是沒有什么味道的。隨著教授一聲令下，“考試”開始了。為了能最先報(bào)出鑒定結(jié)果

5、以證實(shí)自己的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，學(xué)生們爭先恐后地把手指伸進(jìn)試劑瓶里，并迫不及待地嘗了一下?！鞍。≡趺催@么苦”“苦死了！苦死了！”嘗了溶液的味道后，學(xué)生們個(gè)個(gè)哭喪著臉大聲地埋怨著。一個(gè)學(xué)生甚至有點(diǎn)惱火了：“老師，嘗了這么苦的溶液。您為什么裝得若無其事呢？”“我真的嘗了嗎？”貝采利烏斯邊笑邊向他的學(xué)生們問道。咦！明明看著教授把手指放到了舌頭上。怎么能說沒嘗呢？大家一時(shí)摸不著頭腦。聰明的讀者，你知道貝采利烏斯的“惡作劇”是怎么“演”的嗎？ 第2課 稀有氣體的發(fā)現(xiàn)第三位小數(shù)的疑問英國劍橋大學(xué)教授雷利對氣體的密度特別感興趣，從1882年開始陸續(xù)測定起各種氣體的密度來。他做事歷來十分嚴(yán)謹(jǐn)、一絲不茍，因此在測定每種氣

6、體的密度時(shí)，總是通過不同的途徑取得這種氣體，并對其密度反復(fù)測量，以盡量減少誤差。氣體的密度一個(gè)個(gè)測了出來。但在測定氮?dú)饷芏葧r(shí)，他卻遇到了一件令人費(fèi)解的事。他把空氣通過燒得通紅的裝滿銅屑的管子除去氧氣，然后又通過一只只“化學(xué)搜捕器”除去二氧化碳和水蒸氣，最后得到了氮?dú)?。然后?0C、1大氣壓的條件下，一次又一次地測量所得氮?dú)獾拿芏?，其結(jié)果皆為1.2572克升。像對待其它氣體一樣，他又用另一種方法分解氨氣獲得氮?dú)猓y定所得氮?dú)獾拿芏?，但其結(jié)果卻是1.2505克/升。都是氮?dú)獾拿芏?，為什么在小?shù)點(diǎn)后第三位上卻出現(xiàn)了差異？雷利雙眉緊蹙，思索著產(chǎn)生這0.0067克差異的原因?！斑@種誤差可能是某一步實(shí)驗(yàn)

7、操作出現(xiàn)了疏忽造成的。”于是他認(rèn)真地檢查了實(shí)驗(yàn)裝置，并一遍又一遍地重復(fù)著實(shí)驗(yàn)，結(jié)果還是如此?！耙苍S是用分解氨氣的方法制得的氮?dú)饫锘煊袣錃?，所以密度才小了一點(diǎn)?！睘榇耍指挠闷渌镔|(zhì)，分別從笑氣（一氧化二氮）、一氧化氮、尿素等物質(zhì)制取氮?dú)?，結(jié)果仍然差那么一丁點(diǎn)兒。這0.0067克的差異把雷利折騰了2年，甚至弄得他徹夜難眠，但他一直不能忽略這微乎其微的差異，不愿使自已的判斷有絲毫的草率。終于，雷利在其他科學(xué)家的協(xié)助下揭開了其中的秘密，并完成了一個(gè)震驚科學(xué)界的重大發(fā)現(xiàn)！說說看，通過這第三位小數(shù)的疑問，雷利等科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了什么？第3課 光譜的應(yīng)用太陽元素現(xiàn)在問大家，光輝燦爛的太陽是用什么組成的？有

8、的同學(xué)也許會脫口而出，圓滿地做出回答。但在過去，這可一直是個(gè)謎。太陽離地球有1.5億公里之遙，它的表面溫度又有55000C之高，人根本就無法接近它。既然這樣，又怎么去探討太陽的組成呢？不過，照射到地球上的陽光倒是太陽發(fā)來的一種“密碼”，它給我們帶來了太陽的信息。關(guān)鍵是怎樣識譯這些“密碼”，弄清太陽的信息。1859年德國化學(xué)家本生和物理學(xué)家基爾霍夫創(chuàng)制了分光鏡，給太陽光“密碼”的識譯帶來了希望。他們發(fā)現(xiàn)。不同的元素在高溫下會發(fā)出不同顏色的光；光通過分光鏡就分解了，并在鏡后的屏幕上形成特定的彩色線條。例如，鈉蒸氣總是產(chǎn)生兩條緊靠在一起的黃色線條。反過來說，只要通過分光鏡看到了這兩條黃色線條，就證明

9、發(fā)光的物質(zhì)中一定含有鈉元素。用這種方法，人們終于知道太陽大氣中有60多種元素。且最多的是氫元素。1868年8月18日，對天文學(xué)家和研究太陽的學(xué)者來說是一個(gè)好日子，因?yàn)檫@一天將出現(xiàn)一次幾載難逢的日全食。這時(shí)，太陽光不太耀眼。人們利用肉眼，就可以觀察到太陽表面噴射的火舌。不過。這次日全食只能在印度看到。畢生從事太陽研究的法國天文學(xué)家儒爾冉遜不遠(yuǎn)萬里趕到印度東海岸的廣都爾城，去進(jìn)行一次難得的幾分鐘的觀察。日全食開始了。太陽被月亮遮住，從黑色月亮的背面噴射出太陽的紅色火舌，那情景美麗極了。冉遜無心顧及這一切，他把分光鏡對準(zhǔn)了太陽，仔細(xì)觀察著屏幕上出現(xiàn)的彩色線條。在那彩虹似的線條中，一條橙黃色的線條吸引

10、住冉遜。這可是過去從未見過的線條呀！次日凌晨。他再次把分光鏡對向剛剛升起的太陽，橙黃色線條又頑皮地出現(xiàn)了?！八窃鯓赢a(chǎn)生的呢？”冉遜苦苦地思索著。1868年10月26日，巴黎科學(xué)院同時(shí)收到兩封來信。一封是冉遜寫的，另一封是英國的天文學(xué)家洛克耶寫的。信中所談之事竟完全相同，這使正在舉行的巴黎科學(xué)院會議的與會代表們大為震驚。就這樣，一種新元素誕生了，它被稱為“氦”希臘文里是太陽的意思。這種元素是至今唯一不是在地球上首先發(fā)現(xiàn)的元素。第4課 碘的發(fā)現(xiàn)偶然發(fā)現(xiàn)的元素19世紀(jì)初，法國的拿破侖發(fā)動(dòng)了一場大戰(zhàn)，戰(zhàn)火燒遍了整個(gè)歐洲。戰(zhàn)爭需要大量的黑火藥。用于制造這種火藥的硫磺和炭粉并不稀罕。而硝酸鉀就來之不易了

11、。于是，化學(xué)家、火藥商們便研究起硝酸鉀的制取來，以便生產(chǎn)更多的黑火藥。研究結(jié)果表明，海邊漂浮起來的海藻，曬干燒成灰后，用水浸泡便可提取出硝酸鉀。法國的火藥商兼化學(xué)家?guī)鞝柼赝咭矃⒓恿酥迫∠跛徕浀男辛校矣猛瑯拥脑系玫降南跛徕浛偙葎e人多。但他并沒有為此而沾沾自喜。經(jīng)過一段思索，他漸漸地把注意力轉(zhuǎn)向浸泡海藻灰后倒掉的廢水上，心想：“說不定這廢水里還有寶貝呢！”一天，庫爾特瓦在家中簡陋的實(shí)驗(yàn)室里做實(shí)驗(yàn)。一只淘氣的小花貓?jiān)谝慌蕴鴣肀娜?。忽然，有兩只瓶子被小花貓碰倒了。瓶子里分別裝著的海藻灰溶液和濃硫酸流了一地。庫爾特瓦正要“處置”心愛的小花貓，卻被眼前的奇異現(xiàn)象吸引住了，流了一地的混合液體冒出一種有

12、難聞氣味但卻十分美麗的紫色蒸氣，蒸氣冷凝后并不形成液體，卻變成紫黑色的帶有金屬光澤的晶體。沒想到小花貓竟干出這么一番“事業(yè)”：庫爾特瓦根據(jù)這一奇特現(xiàn)象，在自己的小實(shí)驗(yàn)室里又做了許多實(shí)驗(yàn)，終于弄明白了這種紫色氣體是由一種未被發(fā)現(xiàn)的元素組成的。后來，科學(xué)界朋友的鑒定也證實(shí)了這一點(diǎn)。庫爾特瓦高興極了，對那只淘氣的小花貓也就更疼愛了。那么，小花貓幫助庫爾特瓦發(fā)現(xiàn)的究竟是什么元素呢？第5課 碲和硒的發(fā)現(xiàn)“地球”和“月亮”元素碲的拉丁文原意是“地球”，元素硒的拉丁文原意是“月亮”。這兩種元素真有點(diǎn)像孿生姊妹，它們的發(fā)現(xiàn)也頗為有趣。18世紀(jì)的后半葉，人們在奧地利的七座山發(fā)現(xiàn)了一種奇異的淺藍(lán)色礦石。不少人推測

13、這種礦石里含有金子，便把它叫做“奇異金”、“可疑金”。1782年，采礦工程師牟勒從這種礦石里提取出一種貌似“金屬”的熔塊。左看右看，不像是金子，倒像一塊金屬銻?？蛇M(jìn)一步的分析研究，又否定了是金屬銻的看法。究竟是一種什么物質(zhì)呢？他實(shí)在拿不準(zhǔn)，便求教于著名的瑞典化學(xué)家貝格曼教授?？上麕サ臉悠诽倭耍惛衤仓荒茏C明它不是銻，而無法拿出更明確的結(jié)論。一個(gè)還有“一步之遙”的發(fā)現(xiàn)，就這樣被擱下了。一擱就是15年，在這15年中沒有任何人提起過牟勒的發(fā)現(xiàn)。直到1798年1月25日，德國著名的礦物學(xué)家、化學(xué)教授克拉普羅茲在柏林科學(xué)院宣讀的一篇論文中又提到這件事，并確定牟勒發(fā)現(xiàn)的是一種新元素?？死樟_茲把這

14、種元素叫做“碲”。這樣，“碲”才重見了天日。硒也是化學(xué)家們很早就遇到過的一種元素。由于它“躲藏”在硫和碲里，一直未被發(fā)現(xiàn)。1817年，瑞典化學(xué)家貝采利烏斯和他的助手甘恩在研究一種生產(chǎn)硫酸的方法。一次，他們在焙燒從一個(gè)礦區(qū)運(yùn)來的黃銅礦時(shí)，得到了一種紅色殘泥，這是一種意想不到的產(chǎn)物。紅色殘泥是什么物質(zhì)呢？他們饒有興趣地研究起來。當(dāng)加熱這種殘泥時(shí)，一股好像爛蘿卜發(fā)出的臭味撲鼻而來，這使他們想到了發(fā)現(xiàn)不久的新元素：碲。因?yàn)檫@氣味是碲的一種特征氣味。貝采利烏斯十分高興，以為產(chǎn)生紅色殘泥的黃銅礦是一種含碲礦物。于是，他和甘恩收集了大量殘泥，想從中提煉出碲來。役想到，連碲的痕跡也沒找到，得到的卻是一種莫名其

15、妙的物質(zhì)。既然來到了眼前，那就好好研究研究吧。經(jīng)過反復(fù)探討，貝采利烏斯斷定這是一種新元素，便仿照“碲”，把它叫做“硒”。硒（Se）、碲（Te）的化學(xué)性質(zhì)與硫類似，例如，在加熱時(shí)都能與氫氣反應(yīng)，生成一種類似硫化氫的有臭味的氣體。你能寫出硫、硒、碲分別跟氫氣反應(yīng)的化學(xué)方程式嗎？第6課 從草木灰中發(fā)現(xiàn)鉀電解創(chuàng)出的奇跡1807年的一天，戴維和他的堂兄埃德蒙得一大早就來到了皇家學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室，開始實(shí)施他們策劃已久的實(shí)驗(yàn)方案。原來戴維對電池的電解作用產(chǎn)生了極大的興趣。當(dāng)時(shí)有很多物質(zhì)被認(rèn)為是不可分解的，可戴維想：“不管物質(zhì)中元素的天然電力（結(jié)合力）有多么強(qiáng)，總不能沒有個(gè)限度。我們?nèi)嗽靸x器的力量似乎是能夠無限增

16、大的，電解一定能把物質(zhì)中的元素分開?！彼麖碾娔軐⑺纸獬蓺浜脱踔惺艿搅藛l(fā)，決心用電來分解各種物質(zhì)以發(fā)現(xiàn)新元素。他首先選擇了常見的草木灰。為此，他和埃德蒙得把當(dāng)時(shí)皇家學(xué)院所有的電池統(tǒng)統(tǒng)集中起來，這個(gè)“電池大軍”包括24個(gè)大電池、100個(gè)中等電池和150個(gè)小電池。站在這支“電池大軍”旁，戴維信心十足：“我一定要把草木灰分個(gè)一清二楚！”戴維和埃德蒙得將草木灰配成飽和溶液，然后將那龐大電池組的兩根導(dǎo)線插入溶液。頓時(shí)，溶液中氣泡大作，他們高興極了，連忙將兩根導(dǎo)線旁跑出的氣體分別收集起來檢驗(yàn)。結(jié)果使他們十分掃興，跑出來的氣體是氫氣和氧氣。也就是說，被分解的只是溶液中的水，草木灰原封未動(dòng)！“水攻”不成，改

17、為“火攻”。他們將草木灰放在一只白金勺里，用酒精燈將它熔化，然后把電池的一根導(dǎo)線接在白金勺上，另一根導(dǎo)線插入熔融的草木灰中?！翱炜?，埃德蒙得，它出來了！”戴維大叫起來。“什么出來了？”埃德蒙得趕緊湊了過來?！澳憧?，這火！這淡紫色的火！”戴維興奮地說。看到白金勺里與草木灰接觸的導(dǎo)線旁出現(xiàn)的閃爍著紫光的小火舌，埃德蒙得也高興萬分?？刹灰粫帧皼觥绷讼聛?，說：“怎么收集產(chǎn)生這種火苗的東西呢？”這一問，戴維也犯了愁?？磥硎怯行略禺a(chǎn)生了，但它極易燃燒，在這么高的溫度下，一分解出來就著火了。水攻不行，火攻也不行！原來計(jì)劃拿著發(fā)現(xiàn)的新元素去參加皇家學(xué)院一年一度的貝開爾報(bào)告會，現(xiàn)在只有40天了，幾十種方

18、案又都不見效，怎么辦呢？又焦焦慮慮地苦思了十幾天的戴維，突生一計(jì)：把草木灰稍稍打濕，使它剛剛能導(dǎo)電，這樣既沒有溶液，也沒有高溫，不就行了嗎？真是車到山前必有路：戴維趕忙叫來了埃德蒙得。他們用一鉑制的小盤盛了些草木灰，在空氣中放置片刻，因吸濕草木灰的表面變得潮乎乎的。這時(shí)，他們用導(dǎo)線將鉑制小盤與電池的負(fù)極相連，將一條與電池正極相連的鉑絲插到草木灰中。他們緊張地觀察著。忽聽“啪”的一聲，鉑絲周圍的草木灰逐漸熔融，并且越來越猛烈。它終究經(jīng)不起這數(shù)百個(gè)電池電流的“錐擊”，開始分解了：負(fù)極鉑盤周圍有強(qiáng)光產(chǎn)生，出現(xiàn)了帶金屬光澤的、酷似水銀的顆粒。有的顆粒剛一形成，立即燃燒起來，發(fā)出美麗光亮的紫色火焰；有的

19、顆粒僥幸保存下來，卻很快失去光澤，蒙上了一層白膜。看到這里，戴維猛地離開實(shí)驗(yàn)臺，如醉如狂地跳起舞來，嘴里念道著：“好極了！成功了！”他瘋瘋顛顛地轉(zhuǎn)了五六分鐘，帶倒了三角架，打落了燒杯、試管，碰翻了墨水瓶，才勉強(qiáng)鎮(zhèn)靜下來。埃德蒙得也樂得在一旁鼓掌助興。戴維真的成功了：他發(fā)現(xiàn)了一種新的金屬。開報(bào)告會的日子到了，戴維拿著盛有自己辛苦制得的、泡在煤油里的新金屬的瓶子，來到皇家學(xué)院的報(bào)告廳。在講臺上，他從瓶里取出一小塊金屬，擦干后用小刀輕輕地劃下小小的一塊，扔進(jìn)一個(gè)盛滿水的玻璃缸里。只見那塊金屬帶著咝咝咝的響聲，伴著紫色的火焰，在水面上著了魔似地亂竄，且體積越來越小，慢慢地消失在水里這一切把臺下的人都驚

20、呆了這真是一種神奇的金屬！一種新元素誕生了。故事講到這里，你大概已知道這種元素的名字了吧？第7課 元素周期表的故事門捷列夫玩“紙牌”門捷列夫是俄國彼得堡大學(xué)的化學(xué)教授。他身材修長、眉清目秀，一看就是那種才華橫溢、精力過人的青年學(xué)者。他的化學(xué)課講得妙極了。精彩的實(shí)驗(yàn)、生動(dòng)的表述、恰當(dāng)?shù)氖謩?，聽他講課，簡直是一種高級的藝術(shù)享受，學(xué)生們對他佩服得五體投地。但是，他們也發(fā)現(xiàn)這位受人尊敬的老師有一個(gè)很古怪的愛好把自己關(guān)在書房里玩紙牌，而且，從不邀牌友。門捷列夫真的在玩紙牌嗎？不是！他是在研究元素的分類。原來在19世紀(jì)，化學(xué)領(lǐng)域捷報(bào)頻傳，化學(xué)元素陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)。但元素越多，化學(xué)就越混亂。因?yàn)槊恳环N元素就是一個(gè)

21、“獨(dú)立王國”，元素間好像沒什么聯(lián)系。這樣，無論是在課堂上講這些元素，還是在實(shí)驗(yàn)室里研究它們的性質(zhì)，都得一個(gè)一個(gè)地來，十分麻煩。雖然有些科學(xué)家想按類來研究這些元素，但由于沒找到科學(xué)的分類方法，眾多的元素仍像一團(tuán)亂麻，理不出頭緒。門捷列夫很想理清這團(tuán)亂麻，找出化學(xué)元素間的內(nèi)在聯(lián)系。于是，他一頭鉆進(jìn)了“元素堆”里?？嗫嗟乃妓鳎顾制v。有一次，他伏在辦公桌上睡著了，并很快進(jìn)入了夢鄉(xiāng)。他夢見自己在打牌，但手里拿著的不是撲克牌，而是一張張紙片，每張紙片上寫著一種元素。玩了一會兒，竟把元素分成類，并制成一張?jiān)胤诸惐?。他高興得笑了起來。這時(shí)，他醒了，只見一大堆口水把眼前的稿紙都弄濕了。這會兒，他真的笑

22、了，并真的找來了63張紙片，每一張上寫一種元素的名稱、性質(zhì)、原子量有了紙牌，他研究元素的分類、尋求元素間的聯(lián)系就方便多了。他根據(jù)元素的金屬性、非金屬性排列紙牌，不行；收起牌來，再按元素的活潑性排列，還不行；又收起牌來，再按化合價(jià)排列，仍然不滿意就這樣，一連玩了幾個(gè)月的牌，也沒搞出什么名堂來。門捷列夫有一股韌勁，不達(dá)目的，他是不會善罷甘休的。經(jīng)過反復(fù)地思考，他把著眼點(diǎn)又放在原子量上。他根據(jù)原子量由小到大的順序排列著紙牌，尋找著規(guī)律。盡管當(dāng)時(shí)聽發(fā)現(xiàn)的63種元素的原子量，有很多測得不夠準(zhǔn)確，甚至有錯(cuò)誤，但他在“玩”牌中還是發(fā)現(xiàn)了“元素的性質(zhì)與原子量呈周期性關(guān)系”的秘密。也就是說，當(dāng)按照原子量由小到大

23、的順序排列元素時(shí)，在每一種元素之后，每隔7種元素，便會出現(xiàn)與該元素性質(zhì)十分相近的元素。這使門捷列夫高興萬分，并把所發(fā)現(xiàn)的“按照原子量的大小排列起來的元素，在性質(zhì)上呈現(xiàn)明顯規(guī)律”用一張表形象地表示出來。門捷列夫的發(fā)現(xiàn)轟動(dòng)了整個(gè)科學(xué)界！“玩牌”給他帶來了好運(yùn)：他所發(fā)現(xiàn)的規(guī)律，被稱為元素周期律；他所排成的表，被稱為元素周期表；他在這方面的論文被譽(yù)為“化學(xué)史上劃時(shí)代的文獻(xiàn)”！現(xiàn)在我們知道，元素的性質(zhì)不是由原子量，而是由與原子量有著密切關(guān)系的元素的核電荷數(shù)（核內(nèi)質(zhì)子數(shù)）來決定的，且與原子最外層的電子數(shù)有著密切的關(guān)系。那么，你能根據(jù)120號元素原子最外層的電于數(shù)，來說明元素周期律產(chǎn)生的原因嗎？第8課 布朗

24、運(yùn)動(dòng)的來歷花粉與分子1827年夏天，著名的植物學(xué)家羅伯特布朗正在探討花粉在植物受精過程中的功能。布朗從一朵碩大的鮮花中，小心翼翼地取下花粉。為了不讓花粉吹散，他把花粉浸泡在水中，然后放到顯微鏡下觀察。顯微鏡下花粉分裂出的微粒中，有些是圓筒形的。布朗覺得這些圓筒形的微?？赡芘c植物受精有關(guān)，便注視著它們，以便弄清受精的秘密?！斑?！這些微粒怎么全在顫抖、運(yùn)動(dòng)？”布朗對這一現(xiàn)象迷惑不解。為了搞清這究竟是怎么一回事，布朗又將熟透的花粉囊中的花粉取出來，把它們浸泡在水中，放在顯微鏡下觀察。這一次觀察到的現(xiàn)象使他更為驚奇：比圓筒狀微粒更小的圓形微粒，運(yùn)動(dòng)得更為劇烈！意外的發(fā)現(xiàn)使布朗把研究方向轉(zhuǎn)向花粉微粒的奇

25、異運(yùn)動(dòng)。“其它微粒也能發(fā)生這種現(xiàn)象嗎？”布朗產(chǎn)生了這樣的疑問。他把苔類的葉子弄碎，泡在水里，在顯微鏡下同樣看到了微粒的運(yùn)動(dòng)。他又把可以取得的有機(jī)物都作為觀察的對象，結(jié)果還是一樣。這使布朗十分興奮?！坝袡C(jī)物是這樣，那無機(jī)物也不會例外吧？”布朗推想著。他把玻璃片弄碎，把一些巖石磨成細(xì)粉，又取來石墨等，將它們分別懸浮在水中，一一放在顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)所有微粒在水中都在雜亂無章地運(yùn)動(dòng)著。布朗的發(fā)現(xiàn)震動(dòng)了科學(xué)界，微粒在水中的運(yùn)動(dòng)被稱為“布朗運(yùn)動(dòng)”。當(dāng)然，受當(dāng)時(shí)科學(xué)水平的限制，這一現(xiàn)象是無法解釋的，但它卻吸引著科學(xué)家們?nèi)ヌ接懫渲械膴W秘。功夫不負(fù)有心人。36年后德國科學(xué)家維納指出布朗運(yùn)動(dòng)與水分子的存在有關(guān)。

26、這使科學(xué)家們研究的興趣更加濃厚。就連愛因斯坦這樣著名的科學(xué)家也參與了關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)的研究。1908年，法國物理學(xué)家佩林根據(jù)愛因斯坦的研究成果，算出了水分子的大小，并因此而獲得1926年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)金。人們終于跨過“布朗運(yùn)動(dòng)”所架起的“宏觀”與“微觀”之間的橋梁，證實(shí)了分子的存在?；ǚ鄣倪\(yùn)動(dòng)竟打開了微觀世界的大門！那么，花粉等微粒為何會做“布朗運(yùn)動(dòng)”呢？這與水分于的存在又有何關(guān)系呢？第9課 放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)底片怎么感光了人們早就發(fā)現(xiàn)，不少物質(zhì)在陽光的照射下會發(fā)出“磷光”。許多科學(xué)家都研究過這種現(xiàn)象，但佼佼者之一卻是法國的科學(xué)家安東尼亨利貝克勒爾。他通過對“磷光”的研究，成為世界上第一個(gè)發(fā)現(xiàn)自發(fā)放

27、射現(xiàn)象的人。在眾多的“磷光”物質(zhì)中，貝克勒爾選中了氧化鈾作為主要研究對象。為了實(shí)驗(yàn)鈾的化合物在陽光下所產(chǎn)生的“磷光”能否使照像底片感光，他用黑紙把一張感光底片包嚴(yán)，在包有感光底片的黑紙上放幾塊含鈾化合物的晶體，中間還夾放了一枚銀元。不過天不作美，一連幾天烏云密布，不見太陽露臉。滿心不高興的貝克勒爾只好把準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)的東西，原封不動(dòng)地放進(jìn)抽屜里。天總算放晴了，實(shí)驗(yàn)可以繼續(xù)進(jìn)行了。貝克勒爾是個(gè)非常細(xì)心的人，他并沒有馬上把實(shí)驗(yàn)材料放在陽光下，而是先檢查一下，放了幾天的感光底片會不會有什么變化。他小心翼翼地打開包著感光底片的黑紙包。奇跡出現(xiàn)了，密封的感光底片竟然已經(jīng)感光，而且留下的影像不是別的，恰恰是那幾

28、塊含鈾化合物晶體的影像。貝克勒爾驚喜萬分。善于思索的貝克勒爾對這一奇異的現(xiàn)象窮追不舍，終于取得了劃時(shí)代的杰出成就?，F(xiàn)在大家來想一想，感光底片是密封的，沒有陽光照射，抽屜里又是暗暗的，底片怎么會感光呢？第10課 原子模型是怎樣提出來的？原子探秘自公元前450年左右古希臘的德漠克利特提出“原子”的概念之后，科學(xué)家們一直在捕捉關(guān)于這種神秘莫測的微粒的信息。道爾頓、阿佛加德羅、康尼扎羅等可謂研究原子的大師，但他們也只是說明了原子的存在，對原子的內(nèi)部奧秘仍不清楚。直到1900年，科學(xué)家們才發(fā)現(xiàn)原子并不是一種簡單的、不可分割的粒子，它至少含有一種亞原子粒子，那就是英國物理學(xué)家湯姆遜識別出的電子。原子是電中

29、性的，電子是帶負(fù)電荷的，由此看來，原子中一定還有帶正電荷的部分。于是，富于想象的湯姆遜提出了一個(gè)“西瓜模型”：帶負(fù)電荷的電子像西瓜籽似地鑲嵌在帶正電荷的西瓜瓤里。這種模型似乎很有道理，但與好多事實(shí)相悻，當(dāng)然不能成立。那么，原子內(nèi)部到底是什么樣呢？湯姆遜有一個(gè)學(xué)生叫盧瑟福，他想用一種特殊的“子彈”去打擊原子，以此來探索原子的結(jié)構(gòu)。他所選用的子彈是a粒子。這種粒子帶2個(gè)單位正電荷，質(zhì)量為氫原子質(zhì)量的4倍，能高速飛行，有一定的穿透能力。實(shí)驗(yàn)開始了，盧瑟福用a粒子轟擊一塊金屬箔。這時(shí)他發(fā)現(xiàn)，大部分a粒子順利通過了，但有少數(shù)a粒子發(fā)生了角度較大的偏折，個(gè)別的好像碰到了堅(jiān)硬的、不可穿透的東西，完全被彈了回

30、來。盧瑟福對此十分驚奇：“這是多么難以置信的事實(shí)！正好像用15英寸的槍射擊一張薄紙，而槍彈居然被反彈了回來，然后把你打中了一樣?！彼槐楸榈貙?shí)驗(yàn)著，眼睛緊緊盯住那被反彈回來的a粒子，冥思苦想著噢，原來是這樣：他終于想象出原子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)情況，并由此建立起著名的原子結(jié)構(gòu)模型。他的這一成就震動(dòng)了當(dāng)時(shí)的科學(xué)界。關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的情況，大家知道的當(dāng)然要比當(dāng)年盧瑟福知道的多得多。那么，你能解釋一下，用a粒子轟擊金屬箔時(shí)所發(fā)生的現(xiàn)象嗎？第11課 苯環(huán)的結(jié)構(gòu)夢中的發(fā)現(xiàn)1825年，法國科學(xué)家法拉第用蒸餾法從煤氣鋼筒底部的油狀凝聚物里，分離出一種芳香四溢的碳?xì)浠衔锉健：髞?，日拉爾又推測出苯的分子式是C6H6。沒想到

31、，化學(xué)家們在探討苯的分子結(jié)構(gòu)方面遇到了麻煩。順便說一句，所謂分子結(jié)構(gòu)，就是分子里原子間的排列順序。碳的化合價(jià)是4價(jià)，氫的化合價(jià)是1價(jià)。甲烷的分子結(jié)構(gòu)可用 式子表示，乙炔的分子結(jié)構(gòu)可用 式子表示。這些式子中，直接與碳原于連接的短線有4條，直接與氫原子連接的短線有1條。也就是說，這些式子都滿足了碳和氫的化合價(jià)的要求。那么，6個(gè)碳原子和6個(gè)氫原子是怎樣結(jié)合成苯分子的呢？化學(xué)家們百思而不得其解。德國化學(xué)家凱庫勒決心攻克這個(gè)難關(guān)。他曾先后考慮過幾十種6個(gè)碳原子和6個(gè)氫原子結(jié)合的方式，還經(jīng)常閉上眼睛想象在碳原子組成的長鏈上添加或去掉原子后一個(gè)分子奇妙地變成另一個(gè)分子的圖象，但仔細(xì)推敲后又摒棄了它們。凱庫勒

32、被這種思考弄得疲憊不堪。一天夜晚，他執(zhí)筆寫化學(xué)教程，但思維總是不斷地轉(zhuǎn)向，寫得很不順利。他擱下寫滿宇的厚厚的一疊紙，把安樂椅移近壁爐，想休息一下。這時(shí)他感到周身暖洋洋的，便朦朧地入睡了，并漸漸進(jìn)入夢鄉(xiāng)。在夢中他看到一群原子旋轉(zhuǎn)起來。碳原子形成的長列像一群蛇一樣，互相纏繞，邊旋轉(zhuǎn)邊運(yùn)動(dòng)。突然間，一條“蛇”像被什么東西激怒似的，狠狠咬住自己的尾巴，后來便銜住尾巴不動(dòng)了。這幅圖象在凱庫勒的眼前嘲弄般地旋轉(zhuǎn)不停。他哆嗦了一下，蘇醒過來。盡管夢只一瞬間，但是個(gè)多么有趣離奇的夢??！凱庫勒記住了夢中看到的“蛇”中各原子的結(jié)合順序，并匆匆記在紙上。這樣，苯的環(huán)狀分子結(jié)構(gòu)終于被他弄清了。夢中的發(fā)現(xiàn)使他在科學(xué)界一

33、舉成名。請根據(jù)苯的分子中的某些原子結(jié)合成環(huán)的特點(diǎn)，參考表示甲烷和乙炔分子結(jié)構(gòu)的式子，寫出當(dāng)時(shí)凱庫勒用以表示苯分子結(jié)構(gòu)的式子。再提醒一句，式子中每個(gè)碳原子都有4條短線與其相連，每個(gè)氫原子只有1條短線與其相連。第12課 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體大家知道，在日常生活和生產(chǎn)實(shí)踐中，銀、銅、鋁、鐵等金屬材料是很容易導(dǎo)電的，它們叫做導(dǎo)體；而塑料、陶瓷、橡皮、玻璃等都很不容易導(dǎo)電，盡管加很高的電壓，仍然基本上沒有電流，所以通常稱為絕緣體。半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能則介于導(dǎo)體和絕緣體之間。物質(zhì)的導(dǎo)電性為什么有這樣的差異呢？根本原因在于物質(zhì)內(nèi)部原子和原子的結(jié)合方式和原子本身的結(jié)構(gòu)。我們知道，原子是由帶正電的原

34、子核和帶負(fù)電的電子組成的，而電子又分成幾層圍繞著原子核不停地運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)體。比較起來，金屬材料的外層電子受原子核的束縛力很小，有大量電子能夠掙脫原子核的束縛而成為自由電子。這些自由電子就成為運(yùn)載電荷的載流子，它們在外電場的作用下作定向運(yùn)動(dòng)，從而形成電流。所以金屬的導(dǎo)電性能很好。絕緣體。絕緣材料中，原子的外層電子受原子核的束縛力很大，很不容易掙脫出來，因此形成自由電子的機(jī)會非常少，所以導(dǎo)電性能很差。半導(dǎo)體。半導(dǎo)體材料的原子結(jié)構(gòu)比較特殊。其外層電子不象導(dǎo)體那樣容易掙脫。也不象絕緣體束縛得很緊，這就決定了它的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間。純凈半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。在本征半導(dǎo)體中，不僅有電子載流子，而且還有

35、一種叫做空穴的載流子。為了弄清什么叫空穴，首先讓我們看看半導(dǎo)體材料鍺和硅的原子結(jié)構(gòu)，如圖所示，它們共同的特點(diǎn)是最外層的電子都是四個(gè)，一股，原子的外層電子叫價(jià)電子，有幾個(gè)價(jià)電子就叫幾價(jià)元素，所以鍺和硅都是四價(jià)元素。硅 鍺當(dāng)把硅、鍺等半導(dǎo)體材料制成單晶體時(shí)，其原子排列就由雜亂無章的狀態(tài)變成了非常整齊的狀態(tài)。其中，原子之間的距離都是相等的，約為2.3510-4m。每個(gè)原子最外層的四個(gè)電子，不僅受自身原子核的束縛，而且還與周圍相鄰的四個(gè)原子發(fā)生聯(lián)系每兩個(gè)相鄰原子之間共有一對電子。電子對中間任何一個(gè)電子，一方面圍繞自身原子核運(yùn)動(dòng)，另一方面也時(shí)常出現(xiàn)在相鄰原子所屬的軌道上，這樣的組合叫做共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)，如圖所

36、示。硅晶體結(jié)構(gòu)的共價(jià)鍵示意圖 本征半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu)示意圖在一定溫度下，由于熱運(yùn)動(dòng)，少數(shù)共有電子會掙脫原子核的束縛而成為自由電子電子載流子。值得注意的是，共有電子掙脫束縛成為自由電子后，同時(shí)就留下一個(gè)空穴，見右圖。有了這樣一個(gè)空穴，附近的共有電子就很容易移過來進(jìn)行填補(bǔ)，從而形成共有電子的運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)，無論是效果上還是現(xiàn)象上，都好象一個(gè)帶正電荷的空位子在移動(dòng)，為了區(qū)別于自由電子的運(yùn)動(dòng)，就把這種運(yùn)動(dòng)叫做空穴運(yùn)動(dòng)，空位子叫做“空穴”。由此可見，空穴也是一種載流子。當(dāng)在半導(dǎo)體上加電壓時(shí)，通過半導(dǎo)體的電流可看作是由兩部分組成：一部分是自由電子定向運(yùn)動(dòng)形成的電子電流；另一部分是共有電子遞補(bǔ)空穴所形成的空穴電

37、流。兩者的區(qū)別是，由于電子電流是帶負(fù)電的電子的定向運(yùn)動(dòng)，空穴（它的運(yùn)動(dòng)方向和電子相反）電流是帶正電的空穴的定向運(yùn)動(dòng)。所以，在半導(dǎo)體中，不僅有電子載流子，而且還有空穴載流子，這是半導(dǎo)體導(dǎo)電的一個(gè)重要特征。由于物質(zhì)總是在不停地運(yùn)動(dòng)著，這就使得半導(dǎo)體里因?yàn)闊徇\(yùn)動(dòng)而不斷產(chǎn)生自由電子，同時(shí)也出現(xiàn)相應(yīng)數(shù)量的空穴。因此，自由電子和空穴總是相伴而生、成對出現(xiàn)的。我們稱之為電子一空穴對。另一方面，自由電子在運(yùn)動(dòng)中又會與空穴重新結(jié)合而消失，這是一種相反的過程，叫做復(fù)合。電子一空穴對又產(chǎn)生、又復(fù)合，在一定溫度條件下，實(shí)現(xiàn)相對平衡，這時(shí)，產(chǎn)生與復(fù)合的過程雖然仍在不斷地進(jìn)行，但電子一空穴對卻維持一定的數(shù)目。雜質(zhì)半導(dǎo)體申

38、的導(dǎo)電情況上面分析的是純單晶半導(dǎo)體。在這種半導(dǎo)體中，雖然多了一種空穴載流子，但是，載流子的總數(shù)仍然很少，導(dǎo)電能力較差，所以本身的用處不大。然而人們能夠利用在單晶半導(dǎo)體中摻入有用雜質(zhì)的方法，精確地控制半導(dǎo)體的電學(xué)特性。例如，硅單晶中摻入少量的硼，就能使半導(dǎo)體中空穴載流子的數(shù)目劇增，導(dǎo)電能力大大加強(qiáng)。因此半導(dǎo)體獲得了極為重要的用途。P型半導(dǎo)體。圖a所示，是在硅單晶中摻入硼原子后，由硼原子和硅原子組成的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)的示意圖。由于硼原子的數(shù)目比硅原子要少得多，因此整個(gè)晶體結(jié)構(gòu)基本不變。我們知道硼是三價(jià)元素，外層只有三個(gè)電子，所以當(dāng)它與硅原子組成共價(jià)鍵時(shí)，就會形成空穴，摻入的硼雜質(zhì)，每一個(gè)原子都能夠提供一

39、個(gè)空穴，從而使硅單晶中空穴載流子的數(shù)目大大增加。在這種半導(dǎo)體中幾乎沒有自由，主要靠空穴導(dǎo)電，所以叫須知空穴半導(dǎo)體，簡稱為P 型半導(dǎo)體。在這種半導(dǎo)體中空穴很多很多，自由電子很少很少，空穴濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自由電子的濃度，所以把空穴叫做多數(shù)載流子，把電子叫做少數(shù)載流子。N型半導(dǎo)體。如果硅單晶中摻入的是磷、鋅等五價(jià)元素，那么情況就又不一樣了。硅原子和磷原子組成共價(jià)鍵后，磷原子外層的五個(gè)電子中，四個(gè)電子組成了共價(jià)鍵，多出的一個(gè)電子受原子核的束縛很小，因此很容易成為自由電子。所以，在這種半導(dǎo)體中，電子載流子的數(shù)目很多，是多數(shù)載流子，空穴載流子的數(shù)目很少，是少數(shù)載流子，主要靠電子導(dǎo)電，故叫做電子半導(dǎo)體，簡稱N型

40、半導(dǎo)體，如圖b所示。a b第13課 半導(dǎo)體工業(yè)的原料鍺鍺，是德國化學(xué)家文克列爾在1885年用光譜分析法發(fā)現(xiàn)的也就是門捷列夫在1871年所預(yù)言的元素“亞娃”。不過，直到1942年，人們才發(fā)現(xiàn)鍺是優(yōu)秀的半導(dǎo)體材料，可以用來代替真空管，鍺這才有了工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)，成了半導(dǎo)體工業(yè)的重要原料。鍺在周期表上的位置，正好夾在金屬與非金屬之間。鍺雖屬于金屬，但卻具有許多類似與非金屬的性質(zhì)，在化學(xué)上稱為“半金屬”。就其導(dǎo)電的本領(lǐng)而言，優(yōu)于一般非金屬，劣于一般金屬，在物理學(xué)上稱為“半導(dǎo)體。鍺是淺灰色的金屬。據(jù)X射線的研究證明，鍺晶體里的原子排列與金剛石差不多。結(jié)構(gòu)決定性能，所以鍺與金剛石一樣，硬而且脆。鍺在地殼中的

41、含量為一百萬之七，比之于氧、硅等常見元素當(dāng)然是少，但是，卻比砷、鈾、汞、碘、銀、金等元素都多。然而，鍺卻非常分散，幾乎沒有比較集中的鍺礦，因此，被人們稱為”稀散金屬“。現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)的鍺礦有硫銀鍺礦（含57%）、鍺石（含鍺10%），硫銅鐵鍺礦（含鍺7%）。另外鍺還常夾雜在許多鉛礦、銅礦、鐵礦、銀礦中，就連普通的煤中，一般也含有十萬分之一左右的鍺，也就是說，一噸煤中含有10克左右鍺。在普通的泥土、巖石和一些泉水中，也含有微量鍺。由于鍺非常分散，這就給提煉鍺帶來很大的困難。不過，人們仔細(xì)研究，卻發(fā)現(xiàn)一個(gè)重要的秘密在煙道灰中，竟然含有較多的鍺 。這是怎么回事呢？原來，煤里所含的微量鍺，是以氧化鍺或硫化鍺

42、的形式存在。煤燃燒時(shí)，這些鍺化合物一受熱，便揮發(fā)了，而進(jìn)入煙道或，卻又受冷凝結(jié)與煙道灰中。據(jù)測定，煙道灰中的含鍺量可達(dá)千分之一，有的甚至可達(dá)1-2%，比煤中含鍺量高一百倍到一千倍?，F(xiàn)在，我國在各工廠普遍推廣煙道除塵技術(shù)，一方面可以變冒黑煙為冒白煙，凈化空氣，清潔環(huán)境；另一方面又可以從煙道灰中提取鍺。我國每年產(chǎn)煤幾億噸，從中可提取幾千噸鍺！北京、上海以及在東北的不少工廠，現(xiàn)在都已從墨黑的煙道灰中，提煉出銀灰色的鍺錠。另外，我國的一些鉛鋅礦、銅礦中也含鍺，在提煉鉛、鋅、銅的同時(shí)，也從“雜質(zhì)”中提取鍺。從煤灰或各種金屬礦中提取的鍺，一般是氧化鍺或硫化鍺。用碳、氫或鎂進(jìn)行還原，即可制得金屬鍺。不過，用

43、作半導(dǎo)體材料的鍺，必須非常純凈。一般的物質(zhì)如果純度達(dá)到99.9%，已算夠純的了，而用作半導(dǎo)體的鍺的純度，必須在99.999%以上?，F(xiàn)在，用于制造收音機(jī)的半導(dǎo)體鍺，純度高達(dá)99.%99.%，也就是八個(gè)“9”到九個(gè)“9”的純度。最近，人們還甚至制得純度高達(dá)十一個(gè)“9”的純鍺，其中雜質(zhì)含量只有一千億分之一。這樣少的雜質(zhì)，用一般的光譜分析還查不出來，要用催化蒸發(fā)發(fā)光譜分析或其他超純分析方法，才能進(jìn)行測定。在工業(yè)上，是用區(qū)域熔融法來制取純鍺把鍺錠放在石墨舟（或石英舟）里，裝進(jìn)石英管，抽成真空，然后用電爐在管外從這端逐漸從溶液中結(jié)晶出來，而雜質(zhì)逐漸集中到鍺錠的末端。這樣，便可制的3幾個(gè)“9”的純鍺。近三十

44、年來，純鍺大量地用來制造晶體整流管（即二極管）和晶體放大管（即三極管）。這種鍺晶體管很小，構(gòu)造簡單，耐震，耐撞，比電子管的壽命長，耗電量小，成本低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在全世界年產(chǎn)的鍺晶體管已超過五億個(gè)。由于溫度改變時(shí)，鍺的電阻也立即隨之發(fā)生靈敏的變化，所以鍺又用來制造“敏電阻”，即利用鍺的電阻隨溫度升降的變化，來測定溫度的高低。它甚至可覺察一公里外人體所射出的紅外線。此外，鍺還被涂在玻璃上、石英上，制成電阻，用于制造光電管、熱電偶等。由于半導(dǎo)體鍺的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，開辟了電子微型化的道路，是無線電技術(shù)發(fā)展中的一大進(jìn)步。二氧化鍺，用來制造某些折射率很強(qiáng)的玻璃。在醫(yī)學(xué)上，由于鍺能刺激紅血球的生成，所以鍺的化合物

45、可用來治療貧血病與嗜眠癥。第14課 材料科學(xué)記憶Ni-Ti合金神奇的金屬20世紀(jì)60年代，美國的一個(gè)海軍研究所正在研制一種新式裝備。試驗(yàn)需要一些鎳鈦合金絲，一位研究人員便去倉庫領(lǐng)取?？伤I(lǐng)回來的合金絲都是彎彎曲曲的，使用起來很不方便。于是，研究人員們把這些合金絲一根一根地拉直，然后安裝在試驗(yàn)裝置上。試驗(yàn)開始了，裝置的溫度不斷上升。突然，被拉直的鎳鈦合金絲全部恢復(fù)到原來彎彎曲曲的形狀，而且一絲不差。這使研究人員大為驚奇，決心探討一下這一奇異現(xiàn)象。多次試驗(yàn)的結(jié)果證明，被拉直或做成其它形狀的鎳鈦合金絲，只要遇到一定的溫度，便立即恢復(fù)到原來那彎彎曲曲的樣子。也就是說，鎳鈦合金絲能“記住”自己原來的模樣

46、。后來，他們又發(fā)現(xiàn)，很多合金都有這種奇特的本領(lǐng)。這可是個(gè)了不起的發(fā)現(xiàn)！科學(xué)家們將這種現(xiàn)象叫做“形狀記憶效應(yīng)”，將具有“形狀記憶效應(yīng)”的合金叫做“形狀記憶合金”。這類合金一被發(fā)現(xiàn)，立即被派上用場。你看一天，一輛小轎車在一條平展寬闊的公路上飛駛。開車的是一位年輕小伙子，他手握方向盤，輕松地吹著口哨，眼睛還不時(shí)地望著路兩旁那迷人的景色。好不愜意：突然，前面出現(xiàn)了一個(gè)急轉(zhuǎn)彎，小伙子猛一打方向盤，沒想到接著又是一個(gè)急轉(zhuǎn)彎，他立即再打方向盤，但為時(shí)已晚，小轎車直向路旁的一棵梧桐樹沖去。車熄火了，小伙子下車一看，車的前擋板和前外殼被撞扁了一大塊，漂亮的小轎車剎時(shí)變得十分難看。小伙子好像并不傷心，又輕松地吹起

47、口哨。只見他從駕駛室里取出一個(gè)大熱水瓶，拔下瓶塞，把熱水澆到被撞扁的地方。隨著水蒸氣的消失，伴著小伙子的口哨聲，奇跡出現(xiàn)了：被撞扁的地方慢慢地向外凸出，不一會，就恢復(fù)了原狀。小伙子用布擦了一下前擋板和前外殼上的水，回到駕駛室，又上路了。這一切就像一場精彩的魔術(shù)表演！我想，你不應(yīng)該被這個(gè)“魔術(shù)”迷惑住，是嗎？第15課 合成氨的誕生氮肥和氮?dú)饪諝庵械摹半[身人”氮?dú)獗话l(fā)現(xiàn)了，使人們對空氣組成的認(rèn)識大大前進(jìn)了一步?？伤直豢闯墒恰安荒芫S持生命”的東西，這實(shí)在又有點(diǎn)冤枉。你想想，構(gòu)成生命的蛋白質(zhì)，除了含碳、氫、氧外，一般都含16.5的氮元素。沒有氮就沒有蛋白質(zhì)，又怎能談得上生命呢？可在19世紀(jì)40年代以

48、前，還沒有人知道這以點(diǎn)。1840年，杰出的德國化學(xué)家李比希發(fā)現(xiàn)，氮元素是動(dòng)植物生命所必需的元素；植物每年從土壤中帶走大量氮素，使歐洲的土地正在一年年貧瘠下去。怎么辦呢？為了解決這一問題，李比希親自從南美洲的智利運(yùn)來了硝石。可是，他的作法并役有得到人們的支持，誰也不愿意花錢買“石頭”撒到地里。因此，第一批運(yùn)來的硝石只好倒入海中。難道土壤里的氮不需要補(bǔ)充？不是的！事實(shí)教訓(xùn)了人們，要奪高產(chǎn)必須施用氮肥。于是，硝石又成了搶手貨。“空氣中不是有很多氮?dú)鈫幔趺磿l(fā)生氮荒呢？”使用了一段硝石后，人們又把注意力轉(zhuǎn)向空氣里的氮。的確，空氣里含有大量的氮，其總量為41015噸，也就是說，每平方公里地面的上空就有

49、1000萬噸氮。但遺憾的是，除了有根瘤的植物外，絕大多數(shù)植物無法直接吸收利用氮?dú)?。于是，把氮?dú)庾兂煽杀恢参镏苯游绽玫牡摹肮?jiān)戰(zhàn)”開始了。人們很快把目標(biāo)集中到氮?dú)夂蜌錃獾姆磻?yīng)上。1900年，法國化學(xué)家勒夏特里根據(jù)理論推算，認(rèn)為這一反應(yīng)能在高溫下進(jìn)行，但在實(shí)驗(yàn)中，發(fā)生了爆炸，便草率地停止了這種“冒險(xiǎn)”行為。德國化學(xué)家能斯特雖注意到氮?dú)狻錃夥磻?yīng)能生成氨氣，但通過計(jì)算，又認(rèn)為這個(gè)反應(yīng)沒有多大前途，使氨的合成反應(yīng)又遭夭折。德國化學(xué)家哈伯和他的學(xué)生卻是氨合成反應(yīng)的執(zhí)著探索者。經(jīng)過艱苦的試驗(yàn)和復(fù)雜的計(jì)算他們發(fā)現(xiàn)，在175200個(gè)大氣壓和500600時(shí)，氮?dú)夂蜌錃夥磻?yīng)，可獲得濃度高于60%的氨；鋨和鈉

50、對這一反應(yīng)有較好的催化活性。德國巴登苯胺和蘇打公司對哈伯的研究工作十分感興趣，決心不惜耗巨資并投入強(qiáng)大的技術(shù)力量，將這個(gè)研究成果付諸于工業(yè)生產(chǎn)?；瘜W(xué)工程專家波施受命繼續(xù)試驗(yàn)。他花了整整5年時(shí)間，經(jīng)過20000多次嘗試，終于找到更有效的催化劑含有鎂、鋁促進(jìn)劑的鐵。氨的工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了。但人們并不甘心花費(fèi)這么高的代價(jià)。在這一點(diǎn)上，人們是多么羨慕根瘤菌啊，它們在常溫、常壓極其溫和的條件下，就能把空氣里的氮?dú)庾兂砂保∈畮啄昵?，英國著名生物化學(xué)家瓦丁頓博士曾對他的老朋友瑞典斯德哥爾摩微生物應(yīng)用技術(shù)研究所海登博士，半開玩笑地說：“如果我有幸遇到一位有求必應(yīng)的仙女，我將以全人類的名義向她祈求利用生物酶合成日前

51、難以合成的化合物，也能像大豆的根瘤那樣，以取之不盡、用之不竭的空氣為原料，源源不斷地生產(chǎn)出可以作為肥料和化工原料的合成氨?！憋@然，他的“玩笑”一旦實(shí)現(xiàn)，整個(gè)“氮肥世界”就會發(fā)生一場劃時(shí)代的革命。目前，化學(xué)家和生物學(xué)家們正在攜手合作，尋找“人工模擬固氮”的方法，但困難畢竟不小。氮?dú)馊绱恕邦B固不化”，你知道其中的原因嗎？第16課 笑氣的得名有趣的氣體這是一個(gè)關(guān)于氣體的有趣故事。由于這段故事，這種氣體得到了一個(gè)有趣的名字，也被派上了一個(gè)重要用場。故事發(fā)生在1799年。那時(shí)，被稱為“小化學(xué)家”的、年僅21歲的戴維正在托馬斯貝爾茲醫(yī)生的醫(yī)用氣體研究所里工作。這個(gè)研究所的主要任務(wù)是研究化學(xué)家們相繼發(fā)現(xiàn)的各

52、種氣體是否也能應(yīng)用在醫(yī)療上。戴維首先研究的是一氧化二氮?dú)怏w。他很快制得了這種氣體。但人們對這種氣體的看法不一，有的說有害，有的說無害，究竟怎樣試驗(yàn)它對人的生理的影響，始終拿不出方案。因此，制得的一氧化二氮只好裝在玻璃瓶里備用。一天，貝爾茲來到實(shí)驗(yàn)室，看到戴維制得那么多一氧化二氮，十分高興，夸獎(jiǎng)地說：“干得不錯(cuò)，小伙子！”不料，貝爾茲一轉(zhuǎn)身，用手將一只盛有一氧化二氮?dú)怏w的玻璃瓶打碎了。且玻璃片劃破了他的手指。“不要緊吧？貝爾茲先生。”戴維趕忙扶住貝爾茲的胳膊。“不要緊！您看，哈哈哈哈”貝爾茲話還沒說完，卻大聲笑了起來，“哈哈哈哈我的手指一點(diǎn)也不痛”“哈哈哈哈”剛才還被貝爾茲醫(yī)生的反常表情弄得驚慌

53、失措的戴維，這時(shí)也不由自主地大笑起來。兩位科學(xué)家的笑聲，驚動(dòng)了隔壁房間的人，他們跑過來想看個(gè)究竟，不想進(jìn)屋不一會，也身不由己地大笑起來。一陣狂笑之后，大家才漸漸平靜下來。戴維認(rèn)識到，剛才這一切，都是一氧化二氮在作怪。事隔不久，戴維到醫(yī)院拔牙。那時(shí)根本沒有什么麻醉藥，醫(yī)生硬是把壞牙拉了下來，疼得戴維渾身冒汗。這時(shí)，他又想到了一氧化二氮，便急忙到實(shí)驗(yàn)室拿過裝有一氧化二氮的瓶子連吸了幾口。果然，他的牙不痛了，但又哈哈大笑了一番。這一消息很快傳遍了歐洲。外科醫(yī)生們紛紛用一氧化二氮做麻醉藥，來解除做手術(shù)病人的痛苦。當(dāng)然，隨之而來的是，笑聲代替了刺耳的叫喊聲。就在這一片笑聲中，使用麻醉藥的新時(shí)代開始了。你

54、看，一氧化二氮這種氣體多么有趣。那么。你能根據(jù)上面的故事，給一氧化二氮起個(gè)“別名”嗎？比比看，誰起的名字最形象。第17課 關(guān)于氯化鈉的電離向傳統(tǒng)觀念的挑戰(zhàn)瑞典化學(xué)家阿累尼烏斯自幼就顯示出非凡的才華和孜孜以求的品質(zhì)。17歲他考入烏普沙拉大學(xué)后對化學(xué)產(chǎn)生了極大的興趣。當(dāng)時(shí)，化學(xué)界對電解質(zhì)電離的認(rèn)識，停留在法拉第的理論上。法拉第這位化學(xué)大師在研究電解反應(yīng)時(shí)。把電解以前未被分解的物質(zhì)叫做電解質(zhì)，意思是這種物質(zhì)是可以用電流分解的，它們在溶液里受到外加電壓的作用會分解成正、負(fù)離子。可是，他的理論也受到了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)：在溶液中加入水，溶液變稀了，照理，溶液的導(dǎo)電能力應(yīng)該變差了，可實(shí)際上溶液的導(dǎo)電能力反而增強(qiáng)了

55、。這究竟是怎么一回事？正在攻讀博士學(xué)位的阿累尼烏斯決心弄個(gè)明白。他在測定了多種鹽、酸、堿等的稀溶液的導(dǎo)電度并反復(fù)研究后，突發(fā)一種大膽的想法：電解質(zhì)在溶液中，即使外部不給電壓，其中相當(dāng)部分也已分解成離子了；這些離子在溶液中像分子一樣，是可以自由移動(dòng)的。他自信已找到解決問題的鑰匙，因此興奮得徹夜難眠，并就此寫成一篇論文。阿累尼烏斯懷著激動(dòng)的心情來到他的老師克利夫教授那里?！敖淌谙壬?，我有一種新的看法，能夠解釋溶液的導(dǎo)電度問題。”阿累尼烏斯有點(diǎn)喜形于色?！笆菃?？”慣于墨守成規(guī)、對阿里尼烏斯早有反感的克利夫教授冷冷地吐出兩個(gè)字。還沒等阿累尼烏斯講出自己的看法，便揮了揮手說：“再見！”阿累尼烏斯吃了閉門

56、羹，但卻沒有心灰意冷。“決心抱定了。就用這篇論文作博士學(xué)位的答辯論文！”為此，他做好了一切準(zhǔn)備。1884年5月的一天，論文答辯開始了。那是一場激烈的論戰(zhàn)?！凹兇馐强障?！無法想象氯化鈉在水中會自行分解。鈉在溶液中能存在嗎？不會的！它遇水就會發(fā)生猛烈的反應(yīng)。氯呢？它是種淡綠色的有毒氣體，可氯化鈉溶液、既無色又無毒，其中又怎么會有氯呢？”克利夫教授的質(zhì)問咄咄逼人。阿累尼烏斯耐心地做著解釋，但克利夫教授根本聽不進(jìn)去，其他人對這種認(rèn)識也一時(shí)難以接受。阿累尼烏斯的論文艱難地通過了，級別當(dāng)然不高，烏普沙拉大學(xué)也未授予他渴望已久的物理學(xué)講師一職。但深信論文價(jià)值的阿累尼烏斯，自然沒有失望。他將這篇論文分送給有判

57、斷能力的各國權(quán)威學(xué)者，請他們審閱。真理總歸是真理：阿累尼烏斯的電離學(xué)說終于得到科學(xué)界的承認(rèn)。他也因此而榮獲1903年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。第18課 啞泉的秘密諸葛亮四釋孟獲后，孟獲逃至禿龍洞。禿龍大王對孟獲夸下?？?，要借用四個(gè)毒泉來消滅漢軍。這四個(gè)毒泉中有一個(gè)是啞泉，這泉里的水“人若飲之，則不能言，不過旬日必死”。不久，漢軍先鋒王平率數(shù)百軍士探路來到啞泉邊。因天氣炎熱，軍士們口干舌燥，便爭先恐后地喝起泉水來。涼絲絲的泉水既解渴又消暑，軍士們個(gè)個(gè)喝了個(gè)痛快?；氐酱鬆I，軍士們漸漸腹痛起來，而且越來越厲害，欲言而無聲，治療又無法。眼看著軍士們個(gè)個(gè)危在旦夕，諸葛亮心亂加麻，不知如何是好。正在這危難之時(shí)，遇到了一個(gè)老叟。經(jīng)老人家的指點(diǎn)。眾軍士又飲安溪安樂泉的水，“隨即吐出惡涎，便能言語”。后來，又找到一種薤葉蕓香”草，每人口含一葉，這才“瘴氣不侵”，終于轉(zhuǎn)危為安。啞泉水為何能使人啞語得??？安樂泉水和“薤葉蕓香”草又為何能使人轉(zhuǎn)危為安？這一直是個(gè)謎。直到當(dāng)代的化學(xué)工作者實(shí)地考察及分析研究后，才揭開了其中的奧秘。原來，啞泉水中含有大量的硫酸銅，安樂泉水中含有較多的減，“薤葉蕓香”草中含有較多的生物堿。第19課 “生命力