過渡金屬元素的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用

過渡金屬元素的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用第1頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鐵中國(guó)古代兵器鐵鐵紅第2頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鐵的發(fā)現(xiàn)鐵是古代就已知的金屬之一。鐵礦石是地殼主要組成成分之一，鐵在自然界中分布極為廣泛，但人類發(fā)現(xiàn)和利用鐵卻比黃金和銅要遲。首先是由于天然的單質(zhì)狀態(tài)的鐵在地球上非常稀少，而且它容易氧化生銹，加上它的熔點(diǎn)（1812K）又比銅（1356K）高得多，就使得它比銅難于熔煉。人類最早發(fā)現(xiàn)的鐵是從天空落下來的隕石，隕石中含鐵的百分比很高，是鐵和鎳、鈷等金屬的混合物，在融化鐵礦石的方法尚未問世，人類不可能大量獲得生鐵的時(shí)候，鐵一直被視為一種帶有神秘性的最珍貴的金屬。

我國(guó)是發(fā)現(xiàn)和掌握煉鐵技術(shù)最早的國(guó)家。1973年在我國(guó)河北省出土了一件商代鐵刃青銅鉞，表明我國(guó)勞動(dòng)人民早在3300多年以前就認(rèn)識(shí)了鐵，熟悉了鐵的鍛造性能，識(shí)別了鐵與青銅在性質(zhì)上的差別，把鐵鑄在銅兵器的刃部，加強(qiáng)銅的堅(jiān)韌性。經(jīng)科學(xué)鑒定，證明鐵刃是用隕鐵鍛成的。第3頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鐵的用途它的最大用途是用于煉鋼；也大量用來制造鑄鐵和煅鐵。在我們的生活里，鐵可以算得上是最有用、最價(jià)廉、最豐富金屬了。工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，鐵是最重要的基本結(jié)構(gòu)材料，鐵合金用途廣泛；國(guó)防和戰(zhàn)爭(zhēng)更是鋼鐵的較量，鋼鐵的年產(chǎn)量代表一個(gè)國(guó)家的現(xiàn)代化水平。鐵和其化合物還用作磁鐵、染料（墨水、藍(lán)曬圖紙、胭脂顏料）和磨料（紅鐵粉）。還原鐵粉大量用于冶金。第4頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鈷的發(fā)現(xiàn)鈷的拉丁文原意就是“地下惡魔”。數(shù)百年前，德國(guó)薩克森州有一個(gè)規(guī)模很大的銀銅多金屬礦床開采中心，礦工們發(fā)現(xiàn)一種外表似銀的礦石，并試驗(yàn)煉出有價(jià)金屬，結(jié)果十分糟糕，不但未能提煉出值錢的金屬，而且使工人二氧化硫等毒氣中毒。人們把這件事說成是“地下惡魔”作祟。在教堂里誦讀祈禱文，為工人解脫“地下惡魔”迫害。這個(gè)“地下惡魔”其實(shí)是輝鈷礦。1753年，瑞典化學(xué)家格·波朗特（G.Brandt）從輝鈷礦中分離出淺玫色的灰色金屬，制出金屬鈷。1780年瑞典化學(xué)家伯格曼（T.Bergman）確定鈷為元素第5頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鈷的應(yīng)用金屬鈷主要用于制取合金。鈷基合金是鈷和鉻、鎢、鐵、鎳組中的一種或幾種制成的合金的總稱。含有一定量鈷的刀具鋼可以顯著地提高鋼的耐磨性和切削性能。鈷基合金的耐熱性是因?yàn)樾纬闪穗y熔的碳化物，這些碳化物不易轉(zhuǎn)為固體溶體，擴(kuò)散活動(dòng)性小，在溫度在1038℃以上時(shí)，鈷基合金的優(yōu)越性就顯示無(wú)遺。這對(duì)于制造高效率的高溫發(fā)動(dòng)機(jī)，鈷基合金就恰到好處。在航空渦輪機(jī)的結(jié)構(gòu)材料使用含20%-27%鉻的鈷基合金，可以不要保護(hù)覆層就能使材料達(dá)高抗氧化性。鈷金屬在電鍍、玻璃、染色、醫(yī)藥醫(yī)療等方面也有廣泛應(yīng)用。用碳酸鋰與氧化鈷制成的鈷酸鋰是現(xiàn)代應(yīng)用最普遍的高能電池正極材料。鈷還可能用來制造核武器，一種理論上的原子彈或氫彈，裝于鈷殼內(nèi)，爆炸后可使鈷變成致命的放射性塵埃。第6頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月奇妙的晴雨花----鈷在晴天，它是藍(lán)色的；即將下雨時(shí)，它變成了紫色；到了下雨天，又變成了玫瑰色。這奇妙的晴雨花，并不是真正的花，而是用濾紙做的；人們把濾紙浸在二氯化鈷的溶液中，晾干，做成花的形狀。二氯化鈷有這樣一個(gè)古怪的脾氣：在無(wú)水狀態(tài)時(shí)，它顯出來的是藍(lán)色，而一旦吸水，形成含水的晶體，就變成了玫瑰紅色。人們利用它這個(gè)怪脾氣，制成了晴雨花。在晴天時(shí)，空氣中的水分少，二氯化鈷保持無(wú)水狀態(tài)，所以顯藍(lán)色；即將下雨時(shí)，空氣中水分增多，部分二氯化鈷變成了含水化合物，紅色與藍(lán)色相混，顯出來的是紫色；到了下雨時(shí)，空氣中水份很多，絕大部分二氯化鈷都成了含水化合物，于是，便顯出了玫瑰紅色。第7頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鎳鎳鎘電池銅鎳合金鑄幣第8頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鎳的發(fā)現(xiàn)鎳由科朗斯達(dá)德（AxelCronstedt）在1751年于瑞典發(fā)現(xiàn)。跟鈷一樣，鎳的外語(yǔ)名字（nickel）帶有迷信色彩，解作“小妖精”（可參考英文中魔鬼的別稱"OldNick"）。nickel原為德文Kupfernickel（銅妖）的簡(jiǎn)稱，鎳礦看似銅礦，卻無(wú)法冶煉出銅來，從前被看作是魔鬼搞的惡作劇。第9頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鎳的應(yīng)用鎳多用于鑄幣，首個(gè)純鎳幣于1881年出廠。合金鋼(如鉻鎳鋼)、鎳鋼及各種有色金屬合金；不銹鋼(含鎳成分較高的銅鎳合金，不易腐蝕)等。鎳用于電鍍和制造堿性蓄電池，如鎳鎘電池。在化工中作為催化劑，比如制造環(huán)己烷時(shí)，就要用紅熱（約250°C）的鎳催化苯蒸氣和氫氣的加成反應(yīng)。第10頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鎳合金的記憶功能對(duì)一般人來說，合金是一種異常堅(jiān)硬的、能傳熱善導(dǎo)電的物質(zhì)。可是，令人不可思議的是，鎳和鈦的合金居然跟人一樣，具有記憶功能。而且它的記憶力很強(qiáng)，經(jīng)過很長(zhǎng)時(shí)間，重復(fù)上萬(wàn)次都準(zhǔn)確無(wú)誤。人們是怎么發(fā)現(xiàn)鎳鈦合金的這個(gè)“特異功能”的呢？在１９５８年時(shí)，美國(guó)的海軍軍需實(shí)驗(yàn)室要進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中需要一種鎳鈦合金材料；于是科學(xué)家們找到了一根彎彎曲曲的鎳鈦纜繩，他們先把纜繩加熱，然后冷卻下來，把它拉成直線，做成需要的合金材料。然而，奇怪的是，在實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)人們給這種鎳鈦合金材料加熱時(shí)，它又變得彎彎曲曲的，跟它原來的形狀一模一樣。這引起了人們的興趣，這次人們先把纜繩彎成了圓形，變冷后又把它拉成直線，再次加熱，它又自動(dòng)地變成了圓形。人們這才知道鎳鈦合金還有這么好的記憶功能。第11頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鎳合金的記憶功能鎳鈦合金的這種記憶功能有很多用途。比如，用它制成的機(jī)器人的胳膊會(huì)隨著溫度的變化，上下左右轉(zhuǎn)動(dòng)，顯得十分逼真，就好像機(jī)器人真有感覺似的。鎳鈦合金在醫(yī)療上也有想象不出的作用。例如，把鎳鈦合金絲制成直徑很小的彈簧形，使它在體溫條件下，把自己的外形記住。然后再把它拉直，通過一根小導(dǎo)管，在X光照射的情況下，慢饅插入動(dòng)脈內(nèi)。導(dǎo)管中的鎳鈦合金絲在體溫的刺激下，慢慢地會(huì)變成彈簧形，就像在動(dòng)脈血管的內(nèi)壁形成了一層襯套，從而能防止動(dòng)脈內(nèi)壁過薄而帶來的危險(xiǎn)。第12頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月釕的發(fā)現(xiàn)釕是鉑系元素中在地殼中含量最少的一個(gè)，也是鉑系元素中最后被發(fā)現(xiàn)的一個(gè)。它在鉑被發(fā)現(xiàn)100多年后，比其余鉑系元素晚40年才被發(fā)現(xiàn)。不過，它的名字早在1828年就被提出來了。當(dāng)時(shí)俄國(guó)人在烏拉爾發(fā)現(xiàn)了鉑的礦藏，塔爾圖大學(xué)化學(xué)教授奧桑首先研究了它，認(rèn)為其中除了鉑外，還有三個(gè)新元素。奧桑把他分離出的新元素樣品寄給了貝齊里烏斯，貝齊里烏斯認(rèn)為其中只有pluranium一個(gè)是新金屬元素，其余的分別是硅石和鈦、鋯以及銥的氧化物的混合物。第13頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月釕的發(fā)現(xiàn)1844年，喀山大學(xué)化學(xué)教授克勞斯重新研究了奧桑的分析工作，肯定了鉑礦在殘?jiān)写_實(shí)有一種新金屬存在，就用奧桑為紀(jì)念他的祖國(guó)俄羅斯而命名的ruthenium命名它，元素符號(hào)定為Ru。我們譯成釕?？藙谒谷〉眯陆饘籴懞?，也將樣品寄給貝齊里烏斯，請(qǐng)求指教。貝齊里烏斯認(rèn)為它是不純的銥?？墒强藙谒购蛫W桑不同，沒有理睬貝齊里烏斯的意見，敢于向權(quán)威挑戰(zhàn)，繼續(xù)進(jìn)行自己的研究，并且將每次制得的樣品連同詳細(xì)的說明逐一寄給貝齊里烏斯。最后事實(shí)迫使貝齊里烏斯在1845年發(fā)表文章，承認(rèn)釕是一個(gè)新元素。在俄羅斯，由科學(xué)院的幾位院士們組成一個(gè)專門委員會(huì)，審查克勞斯得到的結(jié)果，確認(rèn)了他的發(fā)現(xiàn)。第14頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月釕的應(yīng)用純金屬釕用途很少。釕是鉑和鈀的有效硬化劑，使用它不會(huì)降低鉑和鈀的抗腐蝕性。含有較大百分?jǐn)?shù)（30%-70%）的釕的合金，包含有其它貴重金屬或堿金屬，可用在電氣觸點(diǎn)上和需要抗磨和抗腐蝕的地方，如鋼筆尖和工具樞軸上。二氧化釕導(dǎo)電，在有機(jī)介質(zhì)中以粉末狀與玻璃料相混合，可用作非金屬襯底制成電阻元件。第15頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月銠的發(fā)現(xiàn)1803到1804年，在武拉斯頓發(fā)現(xiàn)鈀不久，他將天然鉑礦溶解在王水中，加入氫氧化鈉溶液，中和過剩的酸，再加入氯化銨（NH4Cl），使鉑沉淀為鉑氯化銨（(NH4)2[PtCl4]），再加入氰化汞，使鈀沉淀為氰化鈀，濾去沉淀后，往濾液中加入鹽酸，除去過量的氰化汞，并把溶液蒸發(fā)至干，出現(xiàn)一種暗紅色沉淀，分析證明是由一種新金屬和鈉的氯化物形成的鹽Na3RhCl6?18H2O。因這種新金屬的具有玫瑰的艷紅色，就以希臘文中玫瑰rhodon命名它為rhodium。

第16頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月銠的應(yīng)用銠的主要用途是用作高質(zhì)量科學(xué)儀器的防磨涂料和催化劑，銠鉑合金用于生產(chǎn)熱電偶。也用于鍍?cè)谲嚽盁舴瓷溏R，電話中繼器，鋼筆尖等。汽車制造業(yè)是銠的最大用戶。目前汽車制造業(yè)中銠的主要用途是汽車尾氣催化劑。其它消耗銠的工業(yè)部門是玻璃制造業(yè)，鑲牙合金制造業(yè)，珠寶制品業(yè)。而隨著燃料電池技術(shù)的不斷發(fā)展和燃料電池汽車技術(shù)的逐步成熟，汽車工業(yè)的用銠量將持續(xù)增加。

珍珠母貝鍍銠戒指第17頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鈀的發(fā)現(xiàn)1803年，英國(guó)化學(xué)家武拉斯頓從鉑礦中又發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新元素。他將天然鉑礦溶解

天然鉑鈀礦在王水中，除去酸后，滴加氰化汞（Hg(CN)2）溶液，獲得黃色沉淀。將硫磺、硼砂和這個(gè)沉淀物共同加熱，得到光亮的金屬顆粒。他稱它為palladium（鈀），元素符號(hào)定為Pd。這一詞來自當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)的小行星Pallas，源自希臘神話中司智慧的女神巴拉斯Pallas。武拉斯頓發(fā)現(xiàn)鈀重要的一步是選用氰化汞。盡管氰化汞溶液中幾乎不含有氰離子（CN-），但是當(dāng)鈀的離子（Pd+）與它相遇時(shí)，卻立即生成淡黃色的氰化鈀（Pd(CN)2）沉淀，而其他鉑系元素是不會(huì)形成這種氰化物沉淀的。第18頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鈀的應(yīng)用鈀是航天、航空、航海、兵器和核能等高科技領(lǐng)域以及汽車制造業(yè)不可缺少的關(guān)鍵材料，也是國(guó)際貴金屬投資市場(chǎng)上的不容忽略的投資品種。氯化鈀還用于電鍍；氯化鈀及其有關(guān)的氯化物用于循環(huán)精煉并作為熱分解法制造純海綿鈀的來源。一氧化鈀（PdO）和氫氧化鈀[Pd(OH)2]可作鈀催化劑的來源。四硝基鈀酸鈉[Na2Pd（NO3）4]和其它絡(luò)鹽用作電鍍液的主要成分。鈀在化學(xué)中主要做催化劑；鈀與釕、銥、銀、金、銅等熔成合金,可提高鈀的電阻率、硬度和強(qiáng)度,用于制造精密電阻、珠寶飾物等。而最常見和最有市場(chǎng)價(jià)值鈀金首飾的合金是鈀金．第19頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鈀金鈀金具有極佳的物理與化學(xué)性能，耐高溫、耐腐蝕、耐磨損和具有極強(qiáng)的伸展性，在純度、稀有度及耐久度上，都可與鉑金互相替代，無(wú)論單獨(dú)制作首飾還是鑲嵌寶石，堪稱最理想的材質(zhì)。鈀金為什么是首飾中最有魅力的金屬－珍貴、純凈、永恒！鈀金是世界上最稀有的貴金屬之一，地殼中的含量約為一億分之一，比黃金要稀少很多。世界上只有俄羅斯和南非等少數(shù)國(guó)家出產(chǎn)，每年總產(chǎn)量不到黃金的5‰。比鉑金還稀有。鈀金異常堅(jiān)韌，鈀金制成的首飾不僅具有鉑金般自然天成的迷人光彩，而且經(jīng)得住歲月的磨礪，歷久如新。鈀金幾乎沒有雜質(zhì)，純度極高，閃耀著潔白的光芒。鈀金的純度還十分適合肌膚，不會(huì)造成皮膚過敏。鈀金首飾第20頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鋨的發(fā)現(xiàn)鋨粉發(fā)現(xiàn)人：臺(tái)奈特（Tennant）發(fā)現(xiàn)年代：1803年發(fā)現(xiàn)過程：1803年，由英國(guó)臺(tái)奈特（Tennant）發(fā)現(xiàn)。1803年，法國(guó)化學(xué)家科勒德士戈蒂等人研究了鉑系礦石溶于王水后的渣子。他們宣布?xì)堅(jiān)杏袃煞N不同于鉑的新金屬存在，它們不溶于王水。1804年，泰納爾發(fā)現(xiàn)并命名了它們。其中一個(gè)曾被命名為ptenium，后來改為osmium（鋨），元素符號(hào)定為Os。ptenium來自希臘文中“易揮發(fā)”，osmium來自希臘文osme，原意是“臭味”。這是由于四氧化鋨OsO4的熔點(diǎn)只有41℃，易揮發(fā)，有惡臭。它的蒸氣對(duì)人的眼睛特別有害。鋨是處于元素周期表中ⅧB族中能生成8價(jià)化合物的兩個(gè)元素之一。第21頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鋨的應(yīng)用用來制造超高硬度的合金。鋨同銠、釕、銥或鉑的合金，用作電唱機(jī)、自來水筆尖及鐘表和儀器中的軸承。第22頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月銥的發(fā)現(xiàn)1803年，法國(guó)化學(xué)家科勒德士戈蒂等人研究了鉑系礦石溶于王水后的渣子。他們宣布?xì)堅(jiān)杏袃煞N不同于鉑的新金屬存在，它們不溶于王水。1804年，泰納爾發(fā)現(xiàn)并命名了它們。其中一個(gè)命名為irdium（銥），元素符號(hào)定為Ir。這一詞來自希臘文iris，原意是“虹”。這可能是由于二氧化銥的水合物IrO2·2H2O或Ir(OH)4，從溶液中析出沉淀時(shí)，顏色或青、或紫、或深藍(lán)、或黑，隨著沉淀的情況而改變。第23頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月銥的用途純銥專門用在飛機(jī)火花塞中，多用于制作科學(xué)儀器、熱電偶、電