过渡金属元素的发现与应用幻灯片.ppt

过渡金属元素的发现与应用 铁 中国古代兵器铁 铁红 铁的发现 铁是古代就已知的金属之一。铁矿石是地壳主要组成成分之一，铁在自然界中分布极为广泛，但人类发现和利用铁却比黄金和铜要迟。首先是由于天然的单质状态的铁在地球上非常稀少，而且它容易氧化生锈，加上它的熔点（1812K）又比铜（1356K）高得多，就使得它比铜难于熔炼。人类最早发现的铁是从天空落下来的陨石，陨石中含铁的百分比很高，是铁和镍、钴等金属的混合物，在融化铁矿石的方法尚未问世，人类不可能大量获得生铁的时候，铁一直被视为一种带有神秘性的最珍贵的金属。 我国是发现和掌握炼铁技术最早的国家。1973年在我国河北省出土了一件商代铁刃青铜钺，表明我国劳动人民早在3300多年以前就认识了铁，熟悉了铁的锻造性能，识别了铁与青铜在性质上的差别，把铁铸在铜兵器的刃部，加强铜的坚韧性。经科学鉴定，证明铁刃是用陨铁锻成的。 铁的用途 它的最大用途是用于炼钢；也大量用来制造铸铁和煅铁。在我们的生活里，铁可以算得上是最有用、最价廉、最丰富金属了。工农业生产中，铁是最重要的基本结构材料，铁合金用途广泛；国防和战争更是钢铁的较量，钢铁的年产量代表一个国家的现代化水平。 铁和其化合物还用作磁铁、染料（墨水、蓝晒图纸、胭脂颜料）和磨料（红铁粉）。还原铁粉大量用于冶金。 钴的发现 钴的拉丁文原意就是“地下恶魔”。数百年前，德国萨克森州有一个规模很大的银铜多金属矿床开采中心，矿工们发现一种外表似银的矿石，并试验炼出有价金属，结果十分糟糕，不但未能提炼出值钱的金属，而且使工人二氧化硫等毒气中毒。人们把这件事说成是“地下恶魔”作祟。在教堂里诵读祈祷文，为工人解脱“地下恶魔”迫害。这个“地下恶魔”其实是辉钴矿。 1753年，瑞典化学家格·波朗特（G.Brandt）从辉钴矿中分离出浅玫色的灰色金属，制出金属钴。1780年瑞典化学家伯格曼（T.Bergman）确定钴为元素 钴的应用 金属钴主要用于制取合金。钴基合金是钴和铬、钨、铁、镍组中的一种或几种制成的合金的总称。含有一定量钴的刀具钢可以显著地提高钢的耐磨性和切削性能。 钴基合金的耐热性是因为形成了难熔的碳化物，这些碳化物不易转为固体溶体，扩散活动性小，在温度在1038℃以上时，钴基合金的优越性就显示无遗。这对于制造 高效率的高温发动机，钴基合金就恰到好处。 在航空涡轮机的结构材料使用含20%-27%铬的钴基合金，可以不要保护覆层就能使材料达高抗氧化性。 钴金属在电镀、玻璃、染色、医药医疗等方面也有广泛应用。用碳酸锂与氧化钴制成的钴酸锂是现代应用最普遍的高能电池正极材料。钴还可能用来制造核武器，一种理论上的原子弹或氢弹，装于钴壳内，爆炸后可使钴变成致命的放射性尘埃。 奇妙的晴雨花----钴 在晴天，它是蓝色的；即将下雨时，它变成了紫色；到了下雨天，又变成了玫瑰色。 这奇妙的晴雨花，并不是真正的花，而是用滤纸做的；人们把滤纸浸在二氯化钴的溶液中，晾干，做成花的形状。 二氯化钴有这样一个古怪的脾气：在无水状态时，它显出来的是蓝色，而一旦吸水，形成含水的晶体，就变成了玫瑰红色。人们利用它这个怪脾气，制成了晴雨花。在晴天时，空气中的水分少，二氯化钴保持无水状态，所以显蓝色；即将下雨时，空气中水分增多，部分二氯化钴变成了含水化合物，红色与蓝色相混，显出来的是紫色；到了下雨时，空气中水份很多，绝大部分二氯化钴都成了含水化合物，于是，便显出了玫瑰红色。 镍 镍镉电池 铜镍合金铸币 镍的发现 镍由科朗斯达德（Axel Cronstedt）在1751年于瑞典发现。跟钴一样，镍的外语名字（nickel）带有迷信色彩，解作“小妖精”（可参考英文中魔鬼的别称Old Nick）。nickel原为德文Kupfernickel（铜妖）的简称，镍矿看似铜矿，却无法冶炼出铜来，从前被看作是魔鬼搞的恶作剧。 镍的应用 镍多用于铸币，首个纯镍币于1881年出厂。 合金钢(如铬镍钢)、镍钢及各种有色金属合金；不锈钢(含镍成分较高的铜镍合金，不易腐蚀)等。 镍用于电镀和制造碱性蓄电池，如镍镉电池。 在化工中作为催化剂，比如制造环己烷时，就要用红热（约250°C）的镍催化苯蒸气和氢气的加成反应。 镍合金的记忆功能 对一般人来说，合金是一种异常坚硬的、能传热善导电的物质。可是，令人不可思议的是，镍和钛的合金居然跟人一样，具有记忆功能。而且它的记忆力很强，经过很长时间，重复上万次都准确无误。 人们是怎么发现镍钛合金的这个“特异功能”的呢？在１９５８年时，美国的海军军需实验室要进行一次实验，实验中需要一种镍钛合金材料；于是科学家们找到了一根弯弯曲曲