主族元素

鋁(Aluminium)
高雄市立高雄女子高級中學化學科洪瑞和老師/國立中山大學董騰元教授責任編輯

1825年,丹麥化學家和礦物學家Oersted H. C.用鉀汞齊還原無水氯化鋁,第一個製備出不純的金屬鋁。

1827年,德國化學家維勒(Wöhler F.)用金屬鉀還原無水氯化鋁,製備出較純的鋁,並描述了它的許多性質。

由於維勒製取鋁的方法不可能應用於大量生產,因此鋁曾經是珠寶店裡的商品,王室的珍寶。直到1886年,美國科學家豪爾及法國科學家埃羅分別獨立地用電解法製取鋁獲得成功,才使鋁成為普通的商品。

鋁的命名源自拉丁文Alumen,在歐洲這是對具有收斂性礬的總稱。英文名稱為 Aluminium,元素符號為Al。

鋁在自然界中主要以礬土礦(bauxite ore)形式存在,它是一種含有雜質的水合氧化鋁礦。鋁元素在地殼中的含量僅次於氧和矽,名列第三(8%)。在全部金屬元素中鋁占第一位,它比鐵幾乎多了一倍,是銅的近千倍。

鉈(Thallium)
高雄市立高雄女子高級中學化學科洪瑞和老師/國立中山大學董騰元教授責任編輯

1861年英國化學家和物理學家克魯克斯(Crooks W.)在用光譜分析鑑定硫酸礦的殘渣時,發現兩條從來沒有見過的、帶有新綠色的譜線,他斷定殘渣中必定含胝一種新元素,並把它命名為”Thallium”該字源自拉丁文”Thallos”,意思是”剛發芽嫩枝”,即綠色。中文音譯為鉈,次年,克魯克斯用電解法製備出單質鉈。
鉈在地殼中的含量為千萬分之三,以低濃度分佈在長石、雲母和閃鋅礦中。

鈣(Calcium)
高雄市立高雄女中化學科洪瑞和老師/國立中山大學董騰元教授責任編輯

鈣也是地殼中分布很廣的元素之一。1808年,英國化學家戴維電解石灰與氧化汞的混合物,得到鈣汞合金,將合金中的汞蒸餾後,就獲得了銀白色的金屬鈣。

鈣的英文名稱為Calcium,源自於拉丁文中表示生石灰的字”Calx”。因為戴維首次以石灰中取得鈣,他為它命名時,在”Calx”字後加上通常用於金屬的字尾”-ium”,將新元素命名為”Calcium”,意思是”從石灰中得到的金屬”。中文翻譯為鈣,元素符號為Ca。

矽元素

矽(Silicon)元素
高雄市立高雄女子高級中學化學科洪瑞和老師/國立中山大學董騰元教授責任編輯

矽在早期曾被戴維(Davy)誤認為化合物。18世紀70年代,化學家們用螢石與硫酸作用發現氫氟酸以後,便打開了人們認識矽石複雜組成的大門。尤其在電池發明以後,化學家們利用電池獲得了活潑的金屬鉀、鈉、初步找到了把矽從它的化合物中分離出來的途徑。1823年瑞典化學家Berzelius J. J.用金屬鉀還原四氟化矽或用金屬鉀與氟矽酸鉀共熱,首次製得較純的粉狀單質矽。

矽之物理性質

矽(Silicon)之物理性質
高雄市立高雄女子高級中學化學科洪瑞和老師/國立中山大學董騰元教授責任編輯

矽有晶態和無定形兩種同素異形體。晶態矽又分為單晶矽和多晶矽,它們均具有金剛石晶格(diamond cubic crystal structure),晶體硬而脆,具有金屬光澤,能導電,但導電性不如金屬,且隨溫度升高而導電性增加,具有半導體性質。

氟元素的發現

氟元素的發現
國立臺灣大學化學系陳竹亭教授責任編輯

亞格利可拉 (Georgius Agricola, 1494~1555) 十六世紀時就會用氟石作為焊接劑,因為氟石有清潔金屬表面的功能。亞格利可拉是拉丁文,他的原名是喬格包耳 (Georg Bauer),他是德國的學者,有礦物學之父的美名。1670年,許萬哈德 (Schwanhard) 發現玻璃在酸中接觸氟石會被腐蝕,後來許多有名的化學家如席勒 (Carl Wilhelm Scheele)、戴維 (Humphry Davy)、給呂薩克 (Gay-Lussac)、拉瓦節 (Antoine Lavoisier)、泰納德 (Louis Thénard) 都曾研究過危險的氫氟酸 (HF)。因為氫氟酸只要用硫酸溶解氟石就可製得,真是致命的吸引力。

氧元素的發現

氧元素的發現
國立臺灣大學化學系陳竹亭教授責任編輯

英國化學家普里士利 (Joseph Priestley, 1733~1804) 也是個新教教士。1774 年八月,普里士利進行排水集氣法的實驗,收集三仙丹(氧化汞,HgO)加熱分解後產生的氣體。他發現物質在這種氣體中燃燒所產生的火焰,比在一般空氣中燃 燒時更為旺盛,小鼠在這種氣體中存活的時間也比在空氣中更長。因為普里士利相信燃素論 (phlogiston theory),他認為這種氣體比一般正常的空氣含有較少的「燃素」,所以物質在其中燃燒時才能釋出更多的燃素,使燃燒更劇烈。他將這種氣體取名為「去燃素的空氣」 (dephlogisted air)。普里士利其後因信仰問題在英國遭暴民追殺,而逃亡美國,今天美國化學學會頒發的最崇高榮譽就是普里士利獎。

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