元素中不安分的三兄弟(下)——溴、碘

主題:元素中不安分的三兄弟(下)——溴、碘

作者:歷史學的還不錯 糖衣化學系列——同時歡迎志同道合的朋友加入我們。

書接上回——

正是因為氯氣的不安分,自然界中沒有遊離態的氯氣,但是自從氯元素被人們認識以後它在我們的生產和生活中的用途越來越廣泛。海水中所蘊藏的巨大含量的氯元素就成為了人們獲得氯氣的主要來源。

然而海水中除了含有豐富的氯元素以外還含有很多種元素,鹵素中的另兩種也蘊藏在海水中。

元素中不安分的三兄弟(下)——溴、碘

庫特瓦在父親的耳濡目染下對化學實驗由衷的熱愛。這個與硝石几乎相伴一生的人,經常從海邊撿拾一些海生的藻類植物做實驗。他把這些藻類植物曬乾後燒成灰,浸取、過濾得到"海藻鹽汁",蒸發濃縮後氯化鈉因溶解度小先結晶析出,其次可以得到氯化鉀和硫酸鉀。有一天庫特瓦把濃硫酸加入到容器中,此時一種宛若紫色雲彩的蒸氣從容器中冒了出來,這種令人窒息的氣體遇到冷的物體會冷凝成一種紫黑色有金屬光澤的晶體。庫特瓦認為他獲得了一種新元素的單質。科特瓦通過實驗進一步發現,這種紫黑色的固體,能與氫氣化合,還能與幾種金屬直接化合。為了證實他的發現,他邀請法國的另外兩位科學家進一步進行研究,一直到1814年,這一種元素被定名為"碘"。庫特瓦提取碘的實驗被改良後依然存在於目前高中的化學教材中。

碘的化學性質與氯類似,只是碘的氧化性比氯氣弱一些。正如庫特瓦驗證的那樣碘可以與氫氣、金屬化合,也可以與水、鹼反應,因為碘的氧化性較弱,所以與變價金屬反應時一般生成的是較低價態的金屬碘化物。碘也可以用於製藥,平常所用的碘酒就是用碘製成的。碘還具有非常重要的生理作用,如果人體中缺碘就容易形成甲狀腺腫瘤,即我們常說的大脖子病。為了消除碘缺乏病,我國政府規定在食用鹽中必須加入一定量的碘酸鉀,以確保人體對碘的攝入量。

時光流轉到1824年,藥學院的巴拉爾正在研究他從地中海岸邊採集的黑角菜,燃燒成灰,浸取,加入氯水和澱粉,溶液分成了兩層,下層因為澱粉和溶液中的碘生成加合物而顯藍色,上層顯棕黃色,這是巴拉爾從沒有見過的現象。巴拉爾通過實驗後分析猜測這是一種與氯和碘有類似化學性質的新單質。巴拉爾用乙醚將棕黃色溶液中的新物質萃取了出來,再加入氫氧化鉀溶液,黃色退去了,剩下的溶液蒸乾後得到了酷似氯化鉀的物質,再用濃硫酸和二氧化錳共熱,結果得到了一種紅棕色有惡臭的氣體,冷凝後有得到了深紅棕色、易揮發、易溶於水的液體。1826年法國科學院在孚克勞、泰納、蓋▪呂薩克的主持下審查通過了巴拉爾的新發現——一種新的單質"溴"。

元素中不安分的三兄弟(下)——溴、碘

溴的發現給巴拉爾帶來的盛大的榮譽,但是另一位化學大師卻把它當作一個終生的警示。早在巴拉爾之前一家工廠給德國著名化學家李比希送來一瓶液體,請他研究是什麼物質,這瓶溴單質被他武斷的認為是氯化碘,當他聽到了巴拉爾的發現後,李比希特地把這瓶液體放到了一個被他成為"錯誤之櫃"的箱子裡,永遠的警示著自己。

溴單質的氧化性介於氯氣和碘單質的氧化性之間,因此海水提溴選用氯氣做氧化劑。一般通過海水曬鹽濃縮得到苦鹵,用氯氣氧化,再利用溴的揮發性將溴分離出來。在工業上,溴大量地用來製造燃料的抗爆劑,見光易分解的溴化銀可以用作感光材料;農業上,常常使用含溴的殺蟲劑;醫學上,溴化鈉和溴化鉀常被用作鎮靜劑。

元素中不安分的三兄弟(下)——溴、碘

現在我們把氯、溴、碘都歸為鹵族元素,他們的單質氧化性都比較強,容易得電子錶現較強的氧化性,它們的不安分也正是因為這個原因。鹵素中的氟則更加的活潑,也正是因為這個很難得到它的單質,一些化學家在製備氟的過程甚至付出了生命的代價。正所謂:

氟氯溴碘稱鹵族,全是典型非金屬;

外層電子都是七,結構相同性活潑;

化性活潑首推氟,氯次溴三碘最末;

變化一三五和七,負一無正惟獨氟。

鹵素單質的不安分是因為其氧化性強,在得電子的道路上一往無前,氟更是無往而不利。還有另外一群不安分的元素,容易"被欺負"——易失電子,表現出很強的還原性。請關注下集《鈉雖樸素,但絕不平凡!》。

未完待續……

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