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利用电解法制得单质氟 莫瓦桑一生中所获得的最大成就是利用电解法制得单质氟,解决了一个非常难的问题。早在十六世纪,人们就开始利用氟化物了,1529年阿格里柯拉就描述过利用萤石(氟化钙)作为熔矿的熔剂, 它能使矿石在熔融时变得更加容易流动。1670年,著名的玻璃加工工业施万哈德家族发现,利用萤石与硫酸的反应所产生的气体能腐蚀玻璃,从而创造了一种不用金刚石或其他磨料来刻蚀玻璃的方法,能在玻璃上刻蚀出人物、动物、花卉等图案。1768年马格拉夫德对萤石进行了研究,发现它与石膏和重晶石不同,指出了萤石并不是一种硫酸盐。 1771年舍勒在玻璃曲颈甑内加热萤石和硫酸的混合物时,发现玻璃的内壁被腐蚀了。1810年安培法根据氢氟酸的性质,指出其中可能含有一种与氯相似的元素,戴维也得出了同样的结论。 德国化学家许村贝格认为氢氟酸中所含的这种元素是一切元素中最活泼的,所以要将这种元素从它的化合物中离析出来将是一件非常困难的事情。1813年戴维曾经尝试利用电解氟化物的方法制取单质氟。一开始,他用金和铂做容器,但它们都被腐蚀了。后来他改用萤石制成的容器进行电解,腐蚀的问题虽然解决了,但是也得不到氟,后因身患严重疾病而停止了实验。 接着,乔治·诺克斯和托马斯·诺克斯弟兄二人利用干燥的氯气处理干燥的氟化汞,他们将一片金箔放在玻璃接受器的顶部。实验结果证明金变成了氟化金,于是他们推断反应中产生了氟,但是他们始终收集不到单质氟,也就无法确证他们已经制得了氟,而且两人都严重中毒。 继诺克斯兄弟之后, 鲁耶特也对制备氟进行了长期的研究,最后竟因中毒太深而献出了自己的生命。不久,法国化学家尼克雷也遭到了同样的命运。 莫瓦桑的老师弗雷米也是一位研究制备氟的化学家。弗雷米曾经电解熔融的无水氟化钙、氟化钾和氟化银,虽然在阴极上能析出这些金属,阳极上也产生了少量气体,但是即使他想尽了一切办法,始终未能收集到氟。看来,在如此高的温度下进行电解,产生的氟会立即与电解的容器和电极发生反应而消失。他又试验电解无水氟化氢,但发现它并不导电,只有电解吸潮的氟化氢液体时,才会有电流通过,但是电解的结果却只能收集到氢、氧和臭氧,并未收集到氟。看来,即使产生了氟,也已经与水蒸气发生反应了。 与此同时,英国化学家哥尔英也用电解法分解氟化氢,但是在实验时发生了爆炸,显然是产生的少量氟与氢气发生了化学反应。他还试验过各种电极材料,如碳、金、钯、铂,但是碳电极在电解时立即被粉碎,铂、金、钯也遭受不同程度的腐蚀。这么多的化学家的努力虽然都失败了,但是他们的心血并没有白费,而是从失败中获得了许多教训和经验,为后来制取出氟创造了有利的条件。 年轻的莫瓦桑看到制备单质氟这个研究课题难倒了这么多的化学家,不但没有气馁,反而下了很大的决心要攻克这一难关。戴维曾经预言过:磷与氧之间有极大的亲和力, 如果在萤石制成的容器中将氧与氟化磷发生反应,将会获得单质氟。但是戴维本人并未完成这一实验,因为当时他还不知道氟化磷的制法。莫瓦桑用氟化铅与磷化铜在一起加热的方法制得了氟化磷PF3,它是一种气体。然后让氧气和氟化磷的混合物通过电火花,虽然也发生了爆炸反应,但是并没有获得预期的结果,得到的不是单质氟,而是氟氧化磷POF3。 弗雷米曾经指出电解可能是制取单质氟的最有效的方法,莫瓦桑认为电解金属氟化物如果在高温下进行,不仅存在着许多技术上的困难,而且即使在高温下生成了氟,它也会全部与电解容器、电极材料发生反应。因此他深信只能采用低温电解的方法,而且要用非金属氟化物代替金属氟化物。 莫瓦桑开始用三氟化砷进行电解,三氟化砷在室温下是一种液体,为了使它导电,他往三氟化砷中加入氟化钾。但是电解了一段时间以后,就发现电流停止了。经过检查,发现在阴极上沉积了一层单质砷,使导电能力显著减弱。后来,莫瓦桑虽然使用了很强的电源,也没有制出氟,而他本人却因为砷中毒,严重地影响了健康,不得已把实验暂时停顿下来。 过了不久,莫瓦桑的健康状况有了好转,他又开始致力于制取单质氟了。现在,唯一的方案只有电解氟化氢。莫瓦桑按照弗雷米的方法,在铂制的曲颈甑中蒸馏氟氢酸钾KHF2以制取无水氟化氢。他用铂制的U形管做电解容器;用铂铱合金做电极,并用氯仿做冷却剂将无水氟化氢冷却到-23℃进行电解。在阴极上产生了许多氢气,但是在阳极并未产生氟。经过检查,发现装电极的塞子被腐蚀了。莫瓦桑推测,电解时一定产生了氟,但是它立即与塞子发生了反应,以致未能收集到氟。于是,他改用萤石做成的塞子。最后,许多年以来化学家梦寐以求的理想终于达到了,1886年6月26日莫瓦桑在电解氟化氢时,在阳极部分产生了一种气体,它遇到单质硅能立即着火,收集到的氟与水发生反应产生臭氧;与氯化钾发生反应产生氯气。通过各种化学反应,发现氟具有惊人的活泼性。 由于莫瓦桑不是法国科学院院士,所以他的论文只能请德布雷代为申请,1886年6月28日德布雷给法国科学院写了一份简短的报告,介绍了莫瓦桑的发现,并指出:严格的裁判决不会使莫瓦桑的光辉成就稍有逊色。法国科学院为了确认这一发现的真实性,指定了一个审查委员会,委员会的成员包括贝特罗法、德布雷20000060_0280_1法、弗雷米。当然,莫瓦桑以最细心的准备工作来迎接这一次审查。但是在委员会开会时,他的那套电解装置竟然出现了前所未有的故障,电解装置中既没有电流通过,也不曾制得一点氟气。贝特罗安慰了这位年轻的科学家以后,这三位化学界的前辈就匆匆地离开了会场。 莫瓦桑并不因此而灰心,因为他已经亲手制出过氟,他对自己的发现是深信不疑的。经过几天的努力,他终于找到了这一次实验失败的原因,失误发生在纯制氟化氢的过程。在此以前的实验中,他蒸馏过的氟化氢中含有氟化钾,残留的氟化钾使氟化氢能够导电。在这一次实验中,莫瓦桑仔细将无水氟化氢提纯到很高的纯度,其中不含氟化钾,所以不能导电。在弄清了原因之后,莫瓦桑再一次试验成功,委员会终于确认了莫瓦桑的发现。
碱与酚酞反应的化学小故事有哪些
在很久很久以前,有两座相连着的山,两山上各有一个城。东边的叫做金属城。这个城中住着的都是金属,有金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)……其中,他们尊敬的把金称为王,因为他最伟大,不怕外来的任何侵袭,他领导着金属城的子民安居乐业,繁荣富强。
西边的叫做非金属城。这个城里的子民和金属城有着很大的区别:他们都是非金属,而不是金属,组成他们绝大多数不是像前者一样的原子,而是离子或分子。所以他们非常好斗,经常在街上两个人碰一下就开始拼个你死我活,搞得不是一分为二就是合二为一。其中最好斗的就是氧气(O2),他在城中“打遍天下无敌手”,不是让磷(P)烧起来了就是让氢气(H2)爆炸了,城里的人都怕他,都奉他为王。
有一天,氧气托人给金带了个话:汞在常温下是液态的,显然不是你们金属城的人,他应该是我们非金属城的人。金很有礼貌的回绝氧气:对不起,你可能搞错了,汞虽然在常温下是液态的,但是他是由原子组成,他的化合价显正价……
氧气听了非常生气,不顾其他人的反对,组织的一大批军队,浩浩荡荡得向金属城开战了。金属城得到情报后,也开战了。
在两山中间,两军相遇了,由于金属这边准备仓促,很快便陷入苦战。走在最前面的钾(K)钙(Ca)钠(Na)三个师团很快硫酸军打地全军覆没。镁(Mg)铝(Ag)也伤亡惨重,只剩下千疮百孔的铁师团坚持在前线战斗,但也不能坚持多久了。
此时,金正站在皇宫中撩望着山谷中的战场,他看见充满光泽的部队渐渐变的荤暗,再也看不下去了,马上率领着他王室中的铜将军,银将军和铂将军,直奔战场。
战场上的士兵见的他们的王来了,都欢呼起来,坚持得站起来继续战斗,来袭的硫酸军和盐酸军见了,非常吃惊:为什么后来来的金属不怕酸。
在他们惊愕的片刻,金率领着部队大反攻,赶走了杀来的敌人。
氧气见了败回来的军队,大声得训斥了他们一翻,硫酸,盐酸军官灰溜溜的走开了。这时,军师碳(C)上前一步对氧气说:尊敬的王,我有一个很完美的计划,不知您是否满意?
什么计划? 氧气收起怒气问碳。
这一次失败的原因是因为我们没有完全了解金属,不知道还有一批金属不怕酸,但是,他们还有一个致命的缺点,而且能克服这个缺点的金属非常少。 碳神秘的说。
哦?什么缺点?氧气走下来扶起跪着的碳。
那就是……高温!
高温?
对,就是高温,他们虽然很硬,但是,在高温下,他们就像汞一样呈液态,我们就可以不费吹灰之力就打退他们。
好,就采纳这个计划!
只是…… 碳为难的说。
只是什么?
如果要释放大量的热,就要使用燃烧,可是燃烧需要您……
没问题,我会亲自出马,为我的士兵助燃! 氧气爽快的答应了。
与此同时,金属城也在争论着:
金在圆桌上对其他金属说:虽然我们取得的胜利,但是,我们伤亡的太多,我们必须想办法克服怕酸的弱点。
大家马上陷入暝思苦想中。
这时,一个声音传来:他们非金属可以互相组合,我们也应该可以! 是镍。
对啊,金一拍大腿说。我们可以把怕酸的与不怕酸的金属融合啊,我们怎么就没想到啊!
于是,大家又有了干劲,开始研究这个了。
最终,金属中诞生出了新兄弟:黄铜,青铜,马口铁,铂金……大家高兴极了,全城狂欢了三天三夜,并且,把这些新兄弟称为合金。
但是,就在这时,氧气带着一军队的人来了。
大家赶紧整理好行装,趾高起昂得来到了战场。这一次,金和氧气相遇了。
你好啊,敬爱的王。氧气面带奸笑的说。
恩,你又来了,这次我让你败得更惨! 金高傲得回答。
这时,只见氧气后方冲出一团火焰,带着热浪冲向了金属人马,将他们团团围住。金被这股热浪冲得头翁翁得响。等待他会过神来看自己的军队,天那!那些合金早就化得只有一滩水了,然后是锡,铝开始融化,慢慢瘫在地上……
金大喊:大家挺住!坚持住!
但是,融化的金属越来越多,连金自己都开始浑身无力,身子一倾站不住了。 恍惚之中,他感觉有人扶着他,他用尽最后的力说:撤!快……
他听见扶他的金属大喊:撤!快! 他想:是哪个金属这么有能耐?他想睁开眼睛看看,但是,他马上完全失去了知觉。
他醒来时,发现他正躺在床上,旁边站着的是他的部下。
对不起,我们战败了。银低着头说。
没关系,金起身说,大家都在就好。他们走了吗?
对,他们也因为高温过不来。
是谁将我抱回来的?金忽然想起了什么,说。
哦,是钛,他是个良才啊,我们都是他救的。
快,快让我见见他,金激动得说。
王宫中,金见到了容光换发的钛,金细细端详着钛,问道:你是钛?我们怎么以前没见到你过?
钛从容的回答道:尊敬的王,我的家族的人很少,而且很难开采,所以在人群中很难见我一面。最近两场仗我都参加了。
金惊讶地望着钛,问道:这两次仗我们伤亡都非常惨重,好多金属都吃不消,怎么你身上毫发无损?你真的这么厉害?
钛回答到:不敢当,我只不过能耐酸碱,熔点高些罢了。
金听了后,说:向你这样的人才简直太少见了,连我都自愧不如啊,你就当我们整个军队的统帅吧。 周围响起了热烈的掌声,于是,钛当上了统帅。
钛当上统帅后,不仅改进了队伍的阵法,而且创造出一种新的抵抗高温的方法:将铜披在怕硫酸的金属身上,让他们不再怕硫酸。而且当铁和硫酸反应之后,叫铝、锌再去与他们反应,将铁换出来……
这样,钛和金带着新的部队来到了非金属的城门口。
这时,氧气正和大臣们在享乐,忽然听见士兵禀报,吓得酒杯掉在了底上。
他慌张得换上战服出城战斗,还带上了充足的双氧水,二氧化锰,高锰酸钾,碳,氢气,还有……他让自己的部队有充足的供应。
钛将这一切看在眼里,有了一个完美的计划。 他派一小队人马潜入氧气的后面,在氢气燃烧时,从后面一把将二氧化锰,高锰酸钾,碳,推进了火中,高锰酸钾受热分解出了二氧化锰,与原先的二氧化锰一起被碳和氢气在高温下还原成了锰。
氧气被火中“长”出的锰吓坏了,一屁股坐在了底上。钛和金冲进了火焰,一把抓住氧气的脖子,氧气只好投降。
最后,两个城之间的战役结束了,在钛的领导下,他们开始团结相处,诞生出今天万千多彩的物质世界。
就是有点长!!
化学小故事如下:
从前有一个聪明的化学老师,他想要让学生们知道酸和碱的区别。于是他拿出一瓶酚酞溶液,并将其滴入一杯中性的水中,水的颜色变成了粉红色,这说明酚酞是一种酸碱指示剂,它可以用来测试溶液的酸碱性。
老师接着拿出一瓶氢氧化钠溶液,把它慢慢地滴入粉红色的水中。随着氢氧化钠的滴加,水的颜色开始逐渐变深,直到变成了深红色,这说明氢氧化钠是一种碱性物质,可以中和酸性物质,改变了溶液的酸碱性质。
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