分光镜下发现的金属铯和金属铷

分光镜下发现的金属铯和金属铷


发布日期: 2016-10-24 更新日期: 2016-12-13 编辑:xuzhiping 浏览次数: 5595

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摘要: 铯和铷是德国科学家本生(1811~1899)和基尔霍夫(1824~1887)应用分光镜发现的两种碱金属元素。 1855年,德国化学家本生在海德堡大学任教期间,曾发明了一种在实验室里加热用的新型煤气灯。它能够发出纯洁的火焰、不冒烟,使用又安全,因此深受师生们的欢...

铯和铷是德国科学家本生(1811~1899)和基尔霍夫(1824~1887)应用分光镜发现的两种碱金属元素

1855年,德国化学家本生在海德堡大学任教期间,曾发明了一种在实验室里加热用的新型煤气灯。它能够发出纯洁的火焰、不冒烟,使用又安全,因此深受师生们的欢迎,大家喜欢称它为“本生灯”。

本生应用这种煤气灯进行过不少的化学实验,并发现一些金属及其盐的碎屑一旦落入灯焰上,本来无色的灯焰就会染上美丽的颜色。例如,食盐(NaCl)和苏打在火焰上灼烧可呈现黄色;钡盐可使火焰呈绿色;钙盐则使火焰呈现砖红色等等。

本生的好友基尔霍夫是一位物理学家,他知道了这件事以后,立即找来了一块透明的棱镜,将它放在“本生灯”火焰的前面,这样用眼睛透过棱镜观察灯焰时,便可看到一条条的光谱线,并且还能够利用光谱的不同来识别灯焰上灼烧的物质。这就是本生和基尔霍夫首创的“分光镜”。这种仪器看起来十分简单,它的灵敏度却很高。比如,用手摸一下白金丝,然后将白金丝放在灯焰上灼烧,尽管白金丝上沾染的汗液中的钠盐仅为三百万分之一毫克,但应用分光镜即可将其检出。

1860年5月,本生和基尔霍夫听说杜尔汉有一种矿泉水又苦又咸,因此想用分光镜来检测一下其中的奥秘。他们将矿泉水浓缩以后,送到分光镜上进行检测,结果除检测到钠、钾、钙、锂、锶等多种元素的光谱以外,还发现有两条陌生的浅蓝色谱线。本生断定这是一种新的化学元素,并建议将它取名为Caesium(CS,铯),该词根的原意是“天蓝色”。

后来,本生委托一家制造苏打的化工厂浓缩了440吨的“杜尔汉矿泉水”,最后从中提取到7克铯盐。更有趣的是,本生在提取铯盐的过程中,用分光镜观察浓缩的杜尔汉矿泉水时,又发现了几条新的暗红色的谱线。原来它就是蕴藏在杜尔汉矿泉水中的另外一种新元素,它被取名为Rubidium(Ru,铷),词根的原意是“深红色”。在杜尔汉矿泉水中铷的含量要比铯多。

自从本生和基尔霍夫发现了铯和铷两种新元素以后,人们一直在期望尽快得到金属铯和铷。19世纪80年代,俄罗斯化学家贝凯托夫首先应用金属镁在氢气流中还原铝酸铯,成功地制得了金属铯。

而现代工业上炼制金属铯(铷)的一般方法是:先制取氯化铯(铷),然后用金属钙还原氯化铯(铷)。

铯和铷在地壳中的含量都比较稀少,含铯的主要矿物是铯榴石,含铷的主要矿物是鱗云母(又名红云母,含铷3%左右)。全世界每年金属铯和铷的产量仅为数十千克。我国则有比较丰富的铯榴石矿藏。

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