镍、钨、铀元素的发现过程与发现者
从石器时代认识金开始,到18世纪中期,人类在长期的生产生活实践中已经发现了当时并不认为是元素单质的16种物质:金、银、铜、铅、锡、铁、汞、锑、铋、锌、铂、钴、硫、碳、磷、砷。随着化学分析方法和技术的发展以及化学元素学说的确立,人类才开始有意识地寻找新元素。我们来了解一下三种有代表性的金属元素的发现。
镍是由瑞典化学家克龙斯泰特借助瑞典所蕴藏的丰富的稀有矿石,以及他作为矿务局冶金技师,能够一直参与矿物冶炼的“便利”,于1751年发现的。
镍的发现源于一种被称为“假铜”的矿石,这种矿石很重,表面呈红棕色,带有绿颜色的斑点。克龙斯泰特将这种矿石在酸中溶解,溶液呈绿色,与一般铜盐溶液的颜色一样,他于是以为这种矿石应该是铜矿石。当他将铁块投进该溶液中后,预计会析出的铜却丝毫不见。难道这种矿石里的物质不是铜,而是一种新物质?于是,他将矿石表面呈绿色的部分(NiCO 3 )与木炭共热,结果产生了黑色的块渣。这些黑色物质经过化学处理后生成了一种粗金属,表面呈淡黄色,而切面则呈现出莹白的光彩,质硬而脆,能被磁石吸引。将其溶于硝酸、王水和盐酸中,可以得到绿色的溶液。这些性质显示,这种物质与当时已经发现的所有金属都不相同,克龙斯泰特确认这是一种新的金属。他将这种金属命名为“nickel”(镍),即“小鬼”的意思。那种“假铜”也被相应叫做“红镍矿”。
实际上,在克龙斯泰特发现镍之前2000年左右(约公元前3—4世纪),中国已经掌握了用铜矿和镍矿炼制洁白如银、坚硬的“白铜”的方法,中国是世界上最早知道使用镍的国家。直到现在,波斯语、阿拉伯语中还把白铜称作为“中国石”。
钨是由瑞典化学家舍勒于1781年从白钨矿中发现的一种新元素。舍勒在对瑞典出产的一种当时被误认为锡矿和铁矿的白色矿石进行分析时发现,这种矿石并不含锡,也不含铁,只含有石灰和另一种特殊的固体物质。舍勒称此物质为钨酸,并且认为,将钨酸还原,有获得一种新金属的可能,舍勒给这种新金属取名为“tungsten”(钨),意思是“重石”。1783年,西班牙化学家德鲁亚尔兄弟从瑞典的一种黑褐色的矿石中,也得到了已被舍勒发现的钨酸。于是他们将钨酸和木炭粉末的混合物密闭灼烧,发现生成了一种黑褐色固体。在放大镜中观察,其中含有金属光泽的颗粒,这便是金属钨的颗粒。不过,纯净的钨单质是在舍勒发现钨元素后67年才获得的。
钨的中国名字则是在1911年由湖南高等工业学校的李国钦所起。他在矿物考察时发现了一种当时国内还未见到的黑色矿砂,他将其命名为“钨”。这也是中国首次发现的钨矿。标准大气压下钨的熔点是3415℃,为所有金属中最高。钨是重要的战略资源。
铀是于1789年由德国化学家克拉普罗特发现的一种放射性元素。克拉普罗特将一种黑色的矿石(沥青铀矿石)加硝酸溶解后,再加碳酸钾中和,得到一种黄色沉淀物,接着他将这种黄色沉淀用木炭高温还原,得到有金属光泽的黑色粉末,他断定其中必有一种新元素存在。他就用1781年新发现的一颗行星的名字——天王星(Uranus),将其命名为“uranium”,元素符号定为U。1841年,法国化学家佩利戈特证实克拉普罗特提取的是铀的氧化物(UO 2 )。于是他将钾与无水氧化铀置于白金坩埚中,密闭加热还原,制取了黑色金属粉末铀。之后,人类又发现了铀的放射性和核裂变现象,于是铀由废变为宝,成为了主要的核原料。