化学元素简介.doc

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1、化学元素介绍氢(qng)H原子序数1，元素名来源于希腊文，原意是“水素”。氢是由英国化学家卡文迪许在1766年发现，称之为可燃空气，并证明它在空气中燃烧生成水。1787年法国化学家拉瓦锡证明氢是一种单质并命名。氢在地壳中的丰度很高，按原子组成占15.4%，但重量仅占1%。在宇宙中，氢是最丰富的元素。在地球上氢主要以化和态存在于水和有机物中。有三种同位素：氕、氘、氚。 氢在通常条件下为无色、无味的气体；气体分子由双原子组成；熔点-259.14C，沸点-252.8C，临界温度33.19K，临界压力12.98大气压，气体密度0.0899克/升；水溶解度21.4厘米/千克水（0C），稍溶于有机溶剂。

2、在常温下，氢比较不活泼，但可用合适的催化剂使之活化。在高温下，氢是高度活泼的。除稀有气体元素外，几乎所有的元素都能与氢生成化合物。非金属元素的氢化物通常称为某化氢，如卤化氢、硫化氢等；金属元素的氢化物称为金属氢化物，如氢化锂、氢化钙等。氢是重要的工业原料，又是未来的能源。氦(hi)He，原子序数2，原子量4.002602，为稀有气体的一种。元素名来源于希腊文，原意是“太阳”。1868年有人利用分光镜观察太阳表面，发现一条新的黄色谱线，并认为是属于太阳上的某个未知元素，故名氦。后有人用无机酸处理沥青铀矿时得到一种不活泼气体，1895年英国科学家拉姆赛用光谱证明就是氦。以后又陆续从其他矿石、空气和

3、天然气中发现了氦。氦在地壳中的含量极少，在整个宇宙中按质量计占23%，仅次于氢。氦在空气中的含量为0.0005%。氦有两种天然同位素：氦3、氦4，自然界中存在的氦基本上全是氦4。 氦在通常情况下为无色、无味的气体；熔点-272.2C(25个大气压)，沸点-268.9C；密度0.1785克/升，临界温度-267.8C，临界压力2.26大气压；水中溶解度8.61厘米/千克水。氦是唯一不能在标准大气压下固化的物质。液态氦在温度下降至2.18K时，性质发生突变，成为一种超流体，能沿容器壁向上流动，热传导性为铜的800倍，并变成超导体；其比热容、表面张力、压缩性都是反常的。氦是最不活泼的元素，基本上不形

4、成什么化合物。氦的应用主要是作为保护气体、气冷式核反应堆的工作流体和超低温冷冻剂等等。锂(l)Li，原子序数3，原子量6.941，是最轻的碱金属元素。元素名来源于希腊文，原意是“石头”。1817年由瑞典科学家阿弗韦聪在分析透锂长石矿时发现。自然界中主要的锂矿物为锂辉石、锂云母、透锂长石和磷铝石等。在人和动物机体、土壤和矿泉水、可可粉、烟叶、海藻中都能找到锂。天然锂有两种同位素：锂6和锂7。 金属锂为一种银白色的轻金属；熔点为180.54C，沸点1342C，密度0.534克/厘米，硬度0.6。金属锂可溶于液氨。 锂与其它碱金属不同，在室温下与水反应比较慢，但能与氮气反应生成黑色的一氮化三锂晶体。

5、锂的弱酸盐都难溶于水。在碱金属氯化物中，只有氯化锂易溶于有机溶剂。锂的挥发性盐的火焰呈深红色，可用此来鉴定锂。 锂很容易与氧、氮、硫等化合，在冶金工业中可用做脱氧剂。锂也可以做铅基合金和铍、镁、铝等轻质合金的成分。锂在原子能工业中有重要用途。铍(p)Be，原子序数4，原子量9.012182，是最轻的碱土金属元素。1798年由法国化学家沃克兰对绿柱石和祖母绿进行化学分析时发现。1828年德国化学家维勒和法国化学家比西分别用金属钾还原熔融的氯化铍得到纯铍。其英文名是维勒命名的。铍在地壳中含量为0.001%，主要矿物有绿柱石、硅铍石和金绿宝石。天然铍有三种同位素：铍7、铍8、铍10。 铍是钢灰色金属

6、；熔点1283C，沸点2970C，密度1.85克/厘米，铍离子半径0.31埃，比其他金属小得多。 铍的化学性质活泼，能形成致密的表面氧化保护层，即使在红热时，铍在空气中也很稳定。铍即能和稀酸反应，也能溶于强碱，表现出两性。铍的氧化物、卤化物都具有明显的共价性，铍的化合物在水中易分解，铍还能形成聚合物以及具有明显热稳定性的共价化合物。 金属铍主要用作核反应堆的中子减速剂。铍铜合金被用于制造不发生火花的工具，如航空发动机的关键运动部件、精密仪器等。铍由于重量轻、弹性模数高和热稳定性好，已成为引人注目的飞机和导弹结构材料。铍化合物对人体有毒性，是严重的工业公害之一。硼(png)B，原子序数5，原子量

7、10.811。约公元前200年，古埃及、罗马、巴比伦曾用硼沙制造玻璃和焊接黄金。1808年法国化学家盖吕萨克和泰纳尔分别用金属钾还原硼酸制得单质硼。硼在地壳中的含量为0.001%。天然硼有2种同位素：硼10和硼11，其中硼10最重要。 硼为黑色或银灰色固体。晶体硼为黑色，熔点约2300C，沸点2550C，密度2.34克/厘米，硬度仅次于金刚石，较脆。 硼在室温下比较稳定，即使在盐酸或氢氟酸中长期煮沸也不起作用。硼能和卤组元素直接化合，形成卤化硼。硼在6001000C可与硫、锡、磷、砷反应；在10001400C与氮、碳、硅作用，高温下硼还与许多金属和金属氧化物反应，形成金属硼化物。这些化合物通常

8、是高硬度、耐熔、高电导率和化学惰性的物质，常具有特殊的性质。硼的应用比较广泛。硼与塑料或铝合金结合，是有效的中子屏蔽材料；硼钢在反应堆中用作控制棒；硼纤维用于制造复合材料等。碳(tn)C,原子序数6,原子量12.011。元素名来源拉丁文，愿意是“炭”。碳是自然界中分布很广的元素之一，在地壳中的含量约0.027%。碳的存在形式是多种多样的，有晶态单质碳如金刚石、石墨；有无定形碳如煤；有复杂的有机化合物如动植物等；碳酸盐如大理石等。 单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构。高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨晶体结构不同，各有各的外观、密度、熔点等。常温下单质碳的化学性质比较稳定，不溶于水、稀酸、稀碱

9、和有机溶剂；不同高温下与氧反应，生成二氧化碳或一氧化碳；在卤素中只有氟能与单质碳直接反应；在加热下，单质碳较易被酸氧化；在高温下，碳还能与许多金属反应，生成金属碳化物。氮(dn)N，原子序数7，原子量为14.006747。元素名来源于希腊文，原意是“硝石”。1772年由瑞典药剂师舍勒和英国化学家卢瑟福同时发现，后由法国科学家拉瓦锡确定是一种元素。氮在地壳中的含量为0.0046%，自然界绝大部分的氮是以单质分子氮气的形式存在于大气中，氮气占空气体积的78%。氮的最重要的矿物是硝酸盐。氮有两种天然同位素：氮14和氮15，其中氮14的丰度为99.625%。 氮为无色、无味的气体，熔点-209.86C

10、，沸点-195.8C，气体密度1.25046克/升，临界温度-146.95C，临界压力33.54大气压。 氮分子是由两个氮原子组成，特别稳定，它对许多反应试剂是惰性的。在高温、高压并有催化剂存在的情况下，氮和氢作用生成氨。空气中的单质氮和氧在雷电的作用下，可生成氧化氮。锂和氮在常温下即可反应，过渡金属在高温下也可和氮反应，生成氮化物。 氮是组成动植物体内蛋白质的重要成分，但高等动物及大多数植物不能直接吸收氮。氮主要用来制造氨，其次是制备氮化物、氰化物、硝酸及其盐类等。此外，还可用作保护性气体、泡沫塑料中的发泡剂，液氮可用于冷凝剂。 物；氧化铋用于玻璃、陶瓷工业中。氧(yng)O，原子序数8，原

11、子量为15.9994，元素名来源于希腊文，原意为“酸形成者”。1774年英国科学家普里斯特利用透镜把太阳光聚焦在氧化汞上，发现一种能强烈帮助燃烧的气体。拉瓦锡研究了此种气体，并正确解释了这种气体在燃烧中的作用。氧是地壳中最丰富、分布最广的元素，在地壳的含量为48.6%。单质氧在大气中占23%。氧有三种稳定同位素：氧16、氧17和氧18，其中氧16的含量最高。 在常温常压下，氧为无色、无味的气体；熔点-218.4C，沸点-182.962C，气体密度1.429克/升。 除了惰性气体、卤素及一些不活泼的金属需要间接才能与氧化合外，其他所有的金属和非金属都能和氧直接作用，生成氧化物。最丰富的氧化物是水

12、和二氧化硅。氧还能与活泼金属形成过氧化物和超氧化物。 氧不但是动物维持生命过程和燃烧过程中不可缺少的物质，而且在现代工业生产中也十分重要。硫S，原子序数16，原子量32.066，俗称硫磺，元素名来源于拉丁文，原意是鲜黄色。史前时期，硫就被人们知晓和使用，是古代炼丹家常用的元素之一。18世纪法国化学家拉瓦锡确定了硫的不可分割性，认为它是一种元素。硫在地壳中的含量为0.048%。 硫为黄色晶状固体，主要的硫变体是正交硫和单斜硫。其熔点分别是112.8C(正交硫)和119C(单斜硫)，沸点444.674C，密度2.07克/厘米(正交硫)和1.96克/厘米(单斜硫)。固体硫具有多种晶型，正交硫是室温下

13、唯一稳定的硫的存在形式。 硫是一个很活泼的元素，在适宜的条件下能与除惰性气体、碘、分子氮以外的元素直接反应硫容易得到或与其他元素共用两个电子，形成氧化态位-2、+6、+4、+2、+1的化合物。-2价的硫具有较强的还原性。 世界上每年消耗大量的硫，其中一部分用于制造硫酸，另一部分用于橡胶制品、纸张、硫酸盐、硫化物等的生产，还有一部分硫用于农业和漂染、医药等。氟(f)F，原子序数9，原子量18.9984032，元素名来源于其主要矿物萤石的英文名。1812年法国科学家安培指出氢氟酸中含有一种新元素，但自由状态的氟一直没有制得。直到1886年，法国化学家穆瓦桑将氟化钾溶解在无水氢氟酸中进行电解，才制得

14、单质氟。由于氟非常活泼，所以自然界中不存在游离状态的氟。氟在地壳中的含量为0.072%，重要的矿物有萤石、氟磷酸钙等。氟的天然同位素只有氟19。 常温下，氟为淡黄色气体，有刺激性臭味；熔点-219.62C，沸点-188.14C，密度1.69克/升。 氟是化学性质最活泼、氧化性最强的物质，除氦、氖、氩外，氟能同所有其他元素化合；氟与溴、碘、硫、磷、碳、硅等物质在低温下就能猛烈化合；氟离子体积小，容易与许多正离子形成稳定的配位化合物；氟与烃类会发生难以控制的快速反应。 单质氟主要用作氟化剂，以制取各种有用的氟化物。氟化物通常具有比较良好的性质。单质氟对人体具有较强刺激性。氖(ni)Ne，原子序数1

15、0，原子量为20.1797，是一种稀有的惰性气体。1898年由英国科学家拉母赛和特拉弗斯发现。在大气中的含量按体积算为0.001818%。有三种同位素：氖20、氖21和氖22。其中氖20占90.92%。 氖在通常条件下为无色、无味的气体；熔点-248.67C，沸点-245.9C，气体密度0.9002克/升；水中溶解度10.5微升/千克水。氖在一般情况下不与其他物质发生反应。在放电时发出橘红色辉光，主要用于霓虹灯。氖大量用于高能物理研究方面。氩Ar，原子序数18，原子量39.948，是一种稀有气体。1894年由英国化学家瑞利和拉姆赛发现。氩在大气中的含量为0.934%，有三种同位素：氩40、氩3

16、6、氩38，其中氩40占99.6%。 氩在通常条件下位无色、无味气体；熔点-189.2C，沸点-185.7C，气体密度1.784克/升。水中溶解度33.6厘米/千克水。 氩与水、对苯二酚和苯酚可形成弱键包和物，但不形成任何化合物。 氩放电时发出紫色辉光，可用于霓虹灯。氩还常用做惰性保护气体。氪，原子序数36，原子量83.80，是一种稀有气体。1898年由英国化学家拉姆赛和特拉弗斯发现。氪主要存在于地球大气中，占大气体积的0.000114%；有六种稳定同位素：氪78、氪80、氪82、氪83、氪84、氪86，都没有放射性。 氪为无色、无味气体；熔点-156.6C，沸点-152.3C，密度3.736

17、克/升；水中溶解度59.4厘米/千克水。在室温下，至今尚未合成稳定的氪化合物。在放电时，氪发出黄绿色辉光，可用于高效灯泡中作惰性保护气体。钠(n)Na，原子序数11，原子量22.989768，是最常见的碱金属元素。元素名来源拉丁文，原意是“天然碱”。1807年英国化学家戴维首先用电解熔融的氢氧化钠的方法制得钠，并命名。在地壳中钠的含量为2.83%，居第六位，主要以钠盐的形式存在。 钠是有银白色光泽的软金属，用小刀就能很容易的切割。熔点97.81C，沸点882.9C，密度0.97克/厘米。通常保存在煤油中。 钠是一种活泼的金属。钠与水会产生激烈的反应，生成氢氧化钠和氢；钠还能与钾、锡、锑等金属生

18、成和金；金属钠与汞反应生成汞齐，这种合金是一种活泼的还原剂，在许多时候比纯钠更适用。钠离子能使火焰呈黄色，可用来灵敏地检测钠的存在。 以往金属钠主要用于制造车用汽油的抗暴剂，但由于会污染环境，已经日趋减少。金属钠还用来制取钛，及生产氢氧化钠、氨基钠、氰化钠等。熔融的金属钠在增值反应堆中可做热交换剂。 镁(mi)Mg，原子序数12，原子量24.305，为碱土金属中最轻的结构金属。1808年英国化学家戴维通过电解氧华镁和氧化汞的混合物，制得镁汞齐，蒸出其中的汞后，析出金属镁。1828年法国科学家比西用金属钾还原熔融的无水氯化镁得到纯镁。镁在地壳中的含量约2.5%，是第8个最丰富的元素。镁的矿物主要

19、有菱镁矿、橄榄石等。海水中也含有大量的镁。镁也存在于人体和植物中，它是叶绿素的主要组分。 镁为银白色金属；熔点648.8C，沸点1107C，密度1.74克/厘米。镁具有优良的切削加工性能。 金属镁能与大多数非金属和酸反应；在高压下能与氢直接合成氢化镁；镁能与卤化烃或卤化芳烃作用合成格利雅试剂，广泛应用于有机合成。镁具有生成配位化合物的明显倾向。 镁是航空工业的重要材料，镁合金用于制造飞机及森、发动机零件等；镁还用来制造照相和光学仪器等；镁及其合金的非结构应用也很广；镁作为一种强还原剂，还用于钛、锆、铍、铀和铪的生产中。铝(l)Al,原子序数13，原子量26.981539。1825年丹麦科学家奥

20、斯特用无水三氯化铝与钾汞齐作用，并蒸掉汞后得到铝；1854年德维尔用金属钠还原氯化钠和氯化铝的熔盐，制得金属铝，并在1855年的巴黎博览会上展示；1886年霍尔和埃鲁分别发明了电解氧化铝和冰晶石的熔盐制铝法，使铝成为可供实用的金属。铝在地壳中的含量为8%，仅次于氧和硅。它广泛分布于岩石、泥土和动、植物体内。 铝是银白色的轻金属，熔点660.37C，沸点2467C，密度2.702克/厘米。铝为面心立方结构，有较好的导电性和导热性；纯铝较软。 铝是活泼金属，在干燥空气中铝的表面立即形成厚约50埃的致密氧化膜，使铝不会进一步氧化并能耐水；但铝的粉末与空气混合则极易燃烧；熔融的铝能与水猛烈反应；高温下

21、能将许多金属氧化物还原为相应的金属；铝是两性的，即易溶于强碱，也能溶于稀酸。 铝的应用极为广泛。 硅(gu)Si，原子序数14，原子量28.0855，元素名来源于拉丁文，原意是“燧石”。1823年瑞典化学家贝采利乌斯首先分离和描述硅元素。硅约占地壳总重量的27.72%，仅次于氧。自然界中的硅都以含氧化合物的形式存在。常见的有石英、水晶、沙子等。 硅有晶态和无定形两种形式。晶态硅具有金刚石晶格，硬而脆，熔点1410C，沸点2355C，密度2.322.34克/厘米,硬度为7。无定形硅是一种灰黑色粉末，实际是微晶体。晶态硅的电导率不及金属，且随温度升高而增加，具有明显的半导体性质。 硅在常温下不活泼

22、，与空气、水和酸等没有明显作用；在加热下，能与卤素反应生成四卤化硅；650C，时硅开始与氧完全反应；硅单质在高温下还能与碳、氮、硫等非金属单质反应；硅可间接生成一系列硅的氢化物；硅还能与钙、镁、铁等化合，生成金属硅化物。 超纯的单晶硅可作半导体材料。粗的单晶硅及其金属互化物组成的合金，常被用来增强铝、镁、铜等金属的强度。 磷(ln)P,原子序数15,原子量30.973762,元素名来自希腊文，原意是“发光物”。1669年德国科学家布兰德从尿中制得。磷在地壳中的含量为0.118%。自然界中含磷的矿物有磷酸钙、磷辉石等，磷还存在于细胞、蛋白质、骨骼中。天然的磷有一种稳定同位素：磷31。 磷有白磷、

23、红磷、黑磷三种同素异构体。白磷又叫黄磷为白色至黄色蜡性固体，熔点44.1C，沸点280C，密度1.82克/厘米。白磷活性很高，必须储存在水里，人吸入0.1克白磷就会中毒死亡。白磷在没有空气的条件下，加热到250C或在光照下就会转变成红磷。红磷无毒，加热到400C以上才着火。在高压下，白磷可转变为黑磷，它具有层状网络结构，能导电，是磷的同素异形体中最稳定的。 如果氧气不足，在潮湿情况下，白磷氧化很慢，并伴随有磷光现象。白磷可溶于热的浓碱溶液，生成磷化氢和次磷酸二氢盐；干燥的氯气与过量的磷反应生成三氯化磷，过量的氯气与磷反应生成五氯化磷。磷在充足的空气中燃烧可生成五氧化二磷，如果空气不足则生成三氧

24、化二磷。约三分之二的磷用于磷肥。磷还用于制造磷酸、烟火、燃烧弹、杀虫剂等。三聚磷酸盐用于合成洗涤剂。 氯(l)Cl，原子序数17，原子量35.4527，元素名来源于希腊文，原意是“黄绿色”。1774年瑞典化学架舍勒通过盐酸与二氧化锰的反应制得氯，但他错误的认为是氯的含氧酸，还定名为“氧盐酸”。1810年，英国化学家戴维证明氧盐酸是一种新的元素，并定名。氯在地壳中的含量为0.031%，自然界的氯大多以氯离子形式存在于化合物中，氯的最大来源是海水。天然氯有两种稳定同位素：氯35和氯37。 氯单质为黄绿色气体，有窒息性臭味；熔点-100.98C，沸点-34.6C，气体密度3.214克/升，20C时1

25、体积水可溶解2.15体积氯气。 氯相当活泼，湿的氯气比干的还活泼，具有强氧化性。除了氟、氧、氮、碳和惰性气体外，氯能与所有元素直接化合生成氯化物；氯还能与许多化合物反应，例如与许多有机化合物进行取代反应或加成反应。氯的产量是工业发展的一个重要标志。氯主要用于化学工业尤其是有机合成工业上，以生产塑料、合成橡胶、染料及其他化学制品或中间体，还用于漂白剂、消毒剂、合成药物等。氯气具有毒性，每升大气中含有2.5毫克的氯气时，即可在几分钟内使人死亡。 钾(ji)Ka，原子序数19，原子量39.0983。元素名来源于拉丁文，原意是“碱”。1807年由英国化学家戴维首次用电解法从氢氧化钾熔体中制得金属钾，并

26、定名。钾在地壳中的含量是2.59%，居第七位。重要的价矿物有钾石盐、钾硝石等；海水中含有氯化钾，其含量为氯化钠的1/40；土壤中的钾很容易进入植物组织，所以植物灰中都含有碳酸钾。钾有三种天然同位素：钾39、钾40和钾41。 钾是一种轻而软的低熔点金属；熔点为63.25C，沸点760C，密度0.86可/厘米。 钾比钠活泼，金属钾与水或冰的反应，即使温度低到-100C，也非常剧烈；与酸的水溶液反应更为剧烈。金属钾在空气中燃烧，易生成橘红色的超氧化钾。金属钾与氢气反应很慢，但在400C时反应很快。金属钾与一氧化碳反应能生成一种爆炸性的羰基化合物。含钾的化合物能使火焰呈现紫色。 钾盐是重要的肥料，是植

27、物生长的三大营养元素之一。钙(gi)Ca，原子序数20，原子量40.078，是碱土金属中最活泼的元素。元素名来源于拉丁文，愿意为“石灰”。1808年英国化学家戴维在电解石灰和氧化汞的混合物时得到钙汞齐，然后蒸掉汞制得纯的金属钙。钙在地壳中的含量为3.64%，排第5位。钙以化合物的形式广泛存在于自然界中，钙的主要矿物有石灰石、方解石、大理石等。 钙呈银白色；熔点839C，沸点1484C，密度1.54克/厘米。 钙的氧化态为+2，它能同空气中的氧和氮缓慢作用生成一层氧化物和氮化物保护膜；钙与冷水作用缓慢，在热水中发生剧烈反应放出氢；钙可与卤族元素直接反应，在加热下与硫、碳反应；钙与浓氨水形成六氨合

28、钙，这是一种有金属光泽的高导电性固体。 钙在生物体中是一种重要的元素。动物体内的钙不仅参加骨骼和牙齿的组成，而且参与新陈代谢。钪(kng)Sc，原子序数21，原子量44.95591，为稀土元素之一。1817年门捷列夫根据他的元素周期律，预言“类硼”的存在和性质；1879年瑞典的尼尔森从硅铍钇矿和黑稀金矿中分离出钪的氧化物；瑞典的克莱夫在研究钪的性质后，确认就是门捷列夫语言的“类硼”。钪在地壳中的含量约为0.0005%，主要矿物为钪钇石，钪也存在于核裂变产物中，自然界存在的钪全部为稳定同位素钪45。 钪为银白色金属，质较软；熔点1541C，沸点2831C，密度2.989克/厘米。晶体结构有六方密

29、堆积(1335C以下)和体心立方。 钪在空气中比较稳定；氧化钪为白色粉末，易溶于酸中生成相应的盐；钪的离子半径较小，形成配位化合物的能力较强；钪能与多种氨羧络合剂生成稳定的螯合物；钪能与茜素和苯胂酸等有机试剂生成有色配合物，这个性质被用于钪的比色分析和光谱分析。 钪可用于制造高光效的金属卤素灯；钪的化合物在有机合成中可作催化剂；在锆氧陶瓷中掺入氧化钪，可防止晶形转变时发生龟裂。 钛(ti)Ti，原子序数22，原子量47.88。元素名来源于希腊神话中大地之子的名字，表示金属钛所具有的天然强度。1791年英国化学兼矿物学家格雷格尔首先在钛铁矿中发现钛的氧化物；1795年德国科学家克拉普罗特在研究金

30、红石矿石时再次发现钛，并命名。1910年美国冶金学家亨特用金属钠还原四氯化钛，制得金属钛。钛在地壳中的含量为0.6%，居第九位。钛广泛存在于许多岩石中，特别是砂石和粘土。含钛量较大的矿物有金红石、钛铁矿等。钛在自然界中有5种稳定同位素：钛46、钛47、钛48、钛49、钛50。 钛为银灰色金属，质软有延展性；熔点1660C，沸点3287C，密度4.5克/厘米；钛有顺磁性，导电和导热性较差。 钛有优异的抗酸碱腐蚀性；常温时钛在空气中稳定；高温下钛能与大多数非金属单质直接化合；强热下，钛能使水蒸气分解。 因为钛具有密度小、耐高温、耐腐蚀等优良的特性，钛合金强度高，大量用于军事机械的机构部件。钒(fn

31、)V，原子序数23，原子量50.9415,元素名来源于斯堪的纳维亚女神之名，表示钒的化合物在溶液中所呈现的美丽颜色。1801年西班牙矿物学家里奥在钒铅矿中首次发现，但他错认为是已发现的铬；1830年瑞典化学家塞夫斯特穆在冶炼泰贝格铁矿时再次发现，并命名；1927年，美国化学家马登和里奇制得纯度为99.7%的金属钒。钒在地壳中的含量在0.02%0.03%之间，居第22位。钒广泛分布于许多矿藏中，主要的有绿硫钒矿、钒云母等，在恒星也已发现钒。自然界存在两种钒的稳定同位素：钒50和钒51，其中钒51的含量为99.76%。 金属钒有淡灰色光泽，有韧性；熔点1890C，沸点3380C，密度5.96克/厘

32、米；金属钒为体心立方晶格；能与多种金属形成合金。 金属钒在常温下有较好的抗蚀性；易溶于浓硫酸、浓硝酸和氢氟酸中；高温下能与多种非金属直接化合；钒的水溶液比较复杂。 金属钒主要用于制造合金钢；五氧化二钒和钒酸盐广泛用作催化剂；还用于制造彩色玻璃和陶瓷，以及油漆和墨水的催干剂。铬(g)Cr，原子序数24，原子量51.9961。元素名来源于希腊文，原意为“颜色”，因为铬的化合物都有颜色。1797年法国化学家沃克兰从铬铅矿中发现。铬在地壳中的含量为0.01%，居第17位。自然界不存在游离状态的铬，主要含铬矿石是铬铁矿。铬有四种天然稳定同位素：铬50、铬52、铬53、铬54，其中以铬52丰度最高。 铬是

33、钢灰色，有光泽，有延展性，含杂质时硬而脆；熔点1857C，沸点2672C，密度单晶为7.22克/厘米，多晶为7.14克/厘米。 金属铬的还原能力相当强，能溶于盐酸、硫酸和高氯酸；但在其他酸中会形成保护性氧化膜，连王水也不能溶解它；高温下能被强碱侵蚀；800C，时能与磷反应；850C，时能与氨形成氮化物；1000C，能被一氧化碳氧化，高温下还能与水蒸气和氮气反应。 铬合金具有高强度和抗腐蚀性，与铁和镍组成的合金俗称不锈钢。常用于切削工具；用喷镀、沉积和高温扩散等方法在钢或铁的表面形成抗腐蚀合金层；重铬酸钾和重铬酸钠是有机合成和石油工业中的强氧化剂；铬黄、铬橙、铬绿等可用作无机颜料。锰(mng)M

34、n，原子序数25，原子量54.93805。元素名来源于意大利文，原意是“镁氧矿”。1774年瑞典化学家舍勒首先确定锰是一种元素，同年他的合作者甘恩从软锰矿中获得金属锰；1856年英国的穆舍特将锰用于炼钢中，制得锰钢。锰在地壳中得含量为0.085%，锰的矿石主要有软锰矿、黑锰矿等。生物细胞中含有及微量的锰，是与生命有关的重要微量元素。天然稳定同位素只有锰55。 锰为钢灰色有光泽的硬脆性金属；熔点1244C，沸点1962C，密度7.2克/厘米，有三种同素异形体。 锰的化学性质与铁相似。金属锰在空气中易被氧化；在加热时可与氟、氯、溴反应；熔融的金属锰能溶解碳；易溶于稀酸。 锰与铁形成的合金有广泛的用

35、途；锰还参与植物光合作用的释氧过程；锰是核酸结构中的成分，能促进胆固醇的合成。铁(ti)Fe，原子序数26，原子量55.847。人类最早发现和使用铁是陨铁；在约公元前1500年左右，埃及和美索不达米亚开始有炼铁业。铁在地壳中的含量约5%，排第四位，在金属中仅次于铝；因为地球球心主要由铁组成，所以在整个地球中是丰度最高的元素。地壳中的铁通常以化合物的形式存在，含铁的矿物有几百种，主要的有赤铁矿、褐铁矿、磁铁矿等，生物体中也含有铁。 铁为银白色金属；熔点1535C，沸点2750C，密度7.86克/厘米；磁化和去磁快；有延展性，是可锻金属中除钴、镍外最坚韧的。 铁的化学性质活泼，为强还原剂，在室温下

36、可缓慢地从水中置换出氢；在干燥空气中很难与氧作用，但在潮湿空气中很易腐蚀；铁易溶于酸，但在浓硝酸或冷的浓硫酸中会形成氧化薄膜而钝化；铁与氯在加热时反应剧烈，也可与硫、磷、硅、碳直接化合。 铁是应用得最广的金属。大部分制成钢来应用，钢是含少量碳的铁合金的通称；铁也大量用来制造铸铁和煅铁；纯铁可作催化剂和发电机、电动机的铁芯；钴(g)Co，原子序数27，原子量58.9332。元素名来源于德文，原意是妖魔。1735年瑞典化学家布兰特发现并分离出钴。钴在自然界分布很广，但在地壳中的含量仅为0.0023%，占第34位。钴矿主要有辉钴矿、方钴矿等，海洋底的锰结核中钴的含量也很大，天然水、泥土和动植物中都有

37、钴。自然界存在的稳定同位素只有钴59。 钴为有光泽的银灰色金属；熔点1495C，沸点2870C，密度8.9克/厘米；钴具有铁磁性和延展性，机械性能比铁优良。 钴的化学性质与铁、镍相似，在常温下与水和空气都不起作用；在300C以上发生氧化作用，极细粉末状钴会自动燃烧；钴能溶于稀酸中，在浓硝酸中会形成氧化薄膜而被钝化；在加热时能于氧、硫、氯、溴发生剧烈反应。钴产量的80%用于生产各种合金，它们在耐热性、耐磨损、抗腐蚀等方面有比较好的性质；钴用来生产永磁性和软磁性合金；人工放射性同位素钴60可代替X射线，也用来治疗癌症；钴化合物用于颜料、催干剂、催化剂和陶瓷釉料等；维生素B12就是一种钴化物。镍(n

38、i)Ni，原子序数28，原子量58.69。元素名来源于德文，原意是“假铜”。1751年由瑞典化学和矿物学家克龙斯泰德发现并分离出来。镍是一种相当丰富的元素，在地中壳中约0.018%，占第23位；重要的镍矿有镍黄铁矿、针镍矿等。镍有5种天然同位素：镍58、镍60、镍61、镍62、镍64；其中镍58含量最高。 镍为银白色的金属；熔点1455C，沸点2730C，密度8.9克/厘米。镍比铁硬和坚韧，有铁磁性和延展性，能导电和导热。 镍的化学性质和铁、钴相似，在常温下与水和空气不起作用，能抗碱性腐蚀；镍能缓慢地溶于稀延酸、硫酸和硝酸中，放出氢气；细粉末状的金属镍在加热时可吸收相当量的氢气；加热时与氧、硫

39、、氯、溴等发生剧烈反应。 工业上大部分镍用于制不锈钢和其它抗腐蚀合金；镍还用于镀镍、陶瓷制品、电池、聚丙烯着色；在化学中主要作加氢催化剂。铜(tng)Cu，原子序数29，原子量63.546。铜在古代即已发现，埃及在公元前5000年开始利用自然铜，公元前3500年会制青铜。铜在地壳中含量居第22位；自然界的铜矿有三种形式：自然铜、硫化矿、氧化矿。铜有两种天然稳定同位素：铜63和铜65。 铜是淡红色金属，质地坚韧、有延展性；热导率和电导率都很高；熔点1083.4C，沸点2567C，密度8.92克/厘米；有顺磁性。 铜的化学性质不活泼，在干燥空气和水中无反应；与含有二氧化碳湿空气接触是表面逐渐形成绿

40、色的铜锈；在空气中加热时表面形成黑色氧化铜；铜在常温下与卤族元素有反应；铜与盐酸和稀硫酸不反应，与氧化性强的硝酸或热浓硫酸有反应。铜主要用于电气工业中；铜具有耐腐蚀性，可用于电镀；不同的铜合金具有不同的机械性能；碱式碳酸铜和氧化铜可作颜料，前者还有杀虫灭菌性能；氯化亚铜和氯化铜是化学工业和石油工业常用的催化剂。锌(xn)Zn，原子序数30，原子量65.39。13史记印度最早冶炼出纯锌，16世纪中国已经大规模生产，1740年英国出现商品锌。锌在地壳中的含量约0.005%0.02%，主要以闪锌矿、红锌矿等形式存在；还常与方铅矿共生，称为铅锌矿。大多数食物中都含有锌，人体中平均含锌约2克。锌的天然稳

41、定同位素有5种：锌64、锌66、锌67、锌68和锌70。 纯锌为有光泽蓝白色金属；熔点419.58C，沸点907C，密度7.14克/厘米，硬度2.5。纯锌有延展性，少量杂质会使它变脆。 锌是较活泼的金属，锌粉在空气中能着火然，产生蓝绿色火焰；纯锌不能与稀酸反应，但杂质锌易与酸反应，放出氢气；锌也能溶解在强碱性溶液中。重要的锌化合物有：氯化锌、氧化锌、硫化锌、硫酸锌等。 锌主要用于制造合金和做其它金属的保护层；还用于干电池等；锌是许多化学反应的催化剂和还原剂。还原铁粉可用于粉末冶金；铁及其化合物还可制造磁铁和颜料等。镓(ji)Ga，原子序数31，原子量69.723。1875年法国化学家布瓦博德朗

42、在闪锌矿中离析出几克性质与门捷列夫预言的“类铝”相同的元素，并命名。元素名来源于他的祖国，愿意为“法国的”。镓是化学史上第一个先从理论预言，后在自然界中被发现验证的化学元素。镓在地壳中的含量约0.001%，含量最富的锗石中也只含0.5%左右。 固体镓为蓝灰色，液体镓为银白色；熔点29.78C，沸点2403C，固体密度5.907克/厘米。镓与钒、铌、锆形成的合金具有超导性。 镓的化学活性低于铝，在常温下几乎不受氧和水的侵蚀，只在高温下才被氧化；它与稀酸作用缓慢，可溶于热的强酸及强碱中，分别形成镓盐或镓酸盐；卤素与镓反应生成三卤化镓或一卤化镓；镓在高温下能与硫、硒、碲、磷、砷、锑反应，生成的化合物

43、都有半导体性质；镓的氧化和氢氧化物都是两性的，可溶于酸和碱中。镓可用作高温温度计和真空装置中的密封液；镓的最重要的应用是在制造半导体器件方面；镓还用来制造阴极蒸汽灯等。锗(zh)Ge，原子序数32，原子量72.61。1871年门捷列夫根据新排出的周期表预言了锗的存在和性质。1886年德国化学家温克勒尔从一种硫银锗矿中分离出锗，并命名。元素名来源于他的祖国，原意是“德国的”。锗地壳中的含量约0.0007%，大量的锗以分散状态存在于各种金属的硅酸盐矿、硫化物矿以及各种类型的煤中。 锗为银灰色晶体；熔点937.4C，沸点2830C，密度5.35克/厘米，硬度66.5；室温下晶体锗质脆；有明显的非金属

44、性质。 室温下，单质锗与氧、水不起作用；加热到700C以上时与氧反应；加热时能与卤素或硫反应；锗能溶于热的浓硫酸、硝酸；易溶于硝酸和氢氟酸的混合液；在空气存在下，易溶于熔融的苛性钠。 高纯单晶锗是制造晶体管和二极管的半导体材料；掺镓的单晶硅克用于制造低温温度计和辐射热测量计。砷(shn)As，原子序数33,原子量74.92159。约公元317年，中国炼丹家葛洪从雄黄、松脂、硝石三物合炼得到砷；1250年德国的马格努斯用雌黄与肥皂共热制得砷，后经拉瓦锡确定是一种元素。砷在地壳中的含量约0.0005%,主要以硫化物的形式存在,天然稳定同位素只有砷75。 砷有三种同素异形体：黄砷、黑砷、灰砷。熔点8

45、17C，613C时升华。黄砷由砷蒸汽骤冷而成，不稳定，密度2.026克/厘米；黑砷可由加热砷化氢制得，密度4.7克/厘米；灰砷能稳定存在，有金属性，密度5.727克/厘米。 砷在干燥空气中稳定，在潮湿空气中生成黑色氧化膜；砷与水、碱和非氧化酸不起作用，能与硝酸、浓硫酸反应。单质砷在高温时能与许多非金属作用；砷的化合物以砷化氢比较重要，其为无色有大蒜味的剧毒气体；所有金属的砷酸盐都有毒。 砷主要与铜、铅及其他金属形成合金；三氧化二砷、砷酸盐可作杀虫剂，木材防腐剂；高纯砷还用于半导体和激光技术中。硒(x)Se，原子序数34，原子量78.96，元素名来源于希腊文，原意是“月亮”。1817年有瑞典化学

46、家贝采力乌斯从硫酸厂的铅室泥中发现。硒在地壳中的含量为0.0009%，广泛分布于硫化物矿中，独立矿物由硒铜矿、硒铜银矿等。 硒为有金属光泽的固体；熔点217C，沸点684.9C，密度4.81克/厘米；能导电、导热；电导率能随光照的强弱而急剧变化，是光导材料；硒有六种同素异形体；硒剧毒。 硒的金属性介于硫和碲之间；硒能与氢气、卤素、金属直接反应。硒具有光电性，可用于制造光电管；高纯度硒用于高效整流器；硒也用作塑料、油漆、搪瓷、陶瓷和墨水的颜料等。溴(xi)Br，原子序数35，原子量79.904。元素名来源于希腊文，原意是“臭味”。1824年法国化学家巴拉尔将氯气通入盐湖的苦卤母液，制得溴。但当时误认为是氯和碘的化合物，试图进行分解，1826年断定是一种新元素。溴在地壳中的含量为0.00025%，均以溴化物的形式存在。海水中平均含溴65ppm。溴有两种天然稳定同位素：溴79和溴81。 在常温常压下，溴是唯一的液态非金属元素；有恶臭；熔点-7.2C，沸点58.78C，密度3.119克/厘米；气态溴为红棕色，液态溴为暗红色，固态溴几乎为黑色；溴在水中的溶解度较小，在非极性溶剂(如四氯化碳、二硫化碳)中的溶解度较大。 溴是中等强度的氧化剂；能与除个别贵金属外的所有金属化合；溴能分解水，也能与一些