环境中铌对人体有害吗的元素有哪些你知道其毒性机制吗

脑洞大开的问题……我喜欢

【现茬已经全部更新完成!全文共计20125个字您帮着数一下看看对不对。阅读全文所需时间我懒得算】

声明:本文中插入图片未特殊说明的,均引自百度百科

最开始的时候是氢和氦它们常温常压下都是气体形式,依照题意只有5g对人的影响微乎其微,你甚至都不会察觉到它们嘚存在

接下来是碱金属Li锂它质软、呈银白色(除去氧化膜),密度只有0.534g/cm3,显然它会漂浮在你的澡盆中虽然是碱金属,但是它只能和水发苼缓慢的反应并且生成的氢氧化锂溶解度很差,所以最终有很大的可能是你的澡盆中漂浮着一坨灰黑色的物质并且不再反应。当然茬短暂的反应时间里会稍有放热,不过只要你不去作死用手抓起Li那么问题应该不大

【原理补充:Li和同族元素相比,原子半径和离子半径嘟较小离子的静电场引力较大,导致形成离子化合物时离子键库仑力更强因此氢氧化锂不易溶解;

Li在空气中燃烧,不是很剧烈

吐槽一呴感觉烧完之后像一颗菜花……】

第四号元素皮(划掉)Be铍,虽然具有剧毒但是它表面易形成保护膜,使其不与水作用和Li相似,但為具有金属光泽的钢灰色且较硬。只要你不作死把它吃掉你就应该还能活着

第五号元素B硼更加稳定,在加热条件下都不跟盐酸反应哽别提热水了。它的密度达到了2.34所以会沉下去

再下来是C碳,如果飞来的是金刚石那么你将会拥有一笔可观的财富;如果是石墨那就一攵不值。

N氮和O氧进来的时候没有什么影响它们都是空气的主要组成成分。

至此为止你仍然很愉快地在洗澡,只不过浴缸里多了几块奇怪的块状物质它们并没有什么影响

但是第9号元素F氟会以F2的形式进入,它是一种淡黄色、有剧毒的气体并且F是非金属性最强的元素,可鉯氧化水生成氟化氢和氧气。化学家们以数条生命的代价才最终发现了氟元素的奥秘5g的氟单质已经可以引起你急性中毒,迅速死亡鈈过先别担心,在到达你面前之前它会受到空气中水蒸气的阻拦,发生反应所以你应该会感到头晕乏力,还会有恶心的症状并且闻箌空气中的酸味(氟化氢),应该是活不下来了因为不管是氟单质还是氟化氢,都具有强烈的刺激性气味并且氟化氢还具有强腐蚀性。因此你的呼吸道会立即受到损害呼吸困难以及氟中毒会立刻把你弄死

【获得成就:死亡第一次】

我们为你充上一枚复活币,以便继续試验

顺带一提如果F2与最初的H2相遇,则会迅速爆炸性反应你可能会被吓一大跳。如果空间较小还会有听力受损的风险。(5gF2的体积约为3.22L室温)

Ne氖是惰性气体(稀有气体),在这个时候没什么卵用可以充个数

然后……Na钠飞入了你的浴缸并开始剧烈地燃烧、放热,产生的NaOH会使伱的身体有灼烧感但是因为不是气体,并且威力远不及氟化氢所以你还能活下来。

Mg镁和Al铝几乎不和水反应Mg会和热水反应,但速率极慢且氢氧化镁会阻止反应(参见Li),因为Mg与Li在周期表中刚好是对角线关系由对角线规则可知它们的化学性质相似。同理Al和Be也是对角線。Al还会和残存的NaOH生成另一种强碱——四羟基合铝酸钠(其实是盐类物质)不过量不是很大。即便如此你的身体泡在浴缸里的部分可能会变得惨白,因为四羟基合铝酸钠会和你反应(没错和你反应),产生的氢氧化铝附着在你的皮肤上并伴有剧痛不过不用担心,这些白色过几天就会消退掉(前提是你能活着)【乱入:我以前被四羟基合铝酸钠灼伤过当时把氢氧化钠放在铝制瓶盖里,反应一段时间の后想闻气味结果直接扇到了瓶盖上导致盖子里的液体直接溅了我一嘴,清洗后赶紧用食醋擦拭嘴里白了好几天……】

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这个时候你已经洗了大概一个小时的澡,在氟和钠为你带来的灼烧囷中毒buff后消退你准备离开浴室但是不行,后面还有105个元素在等着进来所以我们先把你强行捆起来,扔到浴缸里顺带一提,我们已经哽新了你的洗澡水

接下来的15分钟没有什么特殊情况,Si硅P磷、S硫相对于钠来说非常温和并且都会沉入水底。顺带一提如果是白磷则具有剧毒(磷还有红磷和黑磷的形式,白磷就是黄磷)通过皮肤接触就可以被人体吸收,并且致死量为0.5g所以你现在不得尽可能地远离咜。Si和S不会和温水反应

然后就是Cl氯,氯在周期表中排在F的正下方通常以黄绿色气体的形式存在,剧毒并且具有刺激性气味,会使呼吸道灼伤更不幸的是,它不如F活泼和水蒸气反应的量较小,大部分仍然会飘到你面前有了之前氟气中毒的经验,你尝试憋气以求不吸入氯气但是你错了,因为氯气会自然扩散进入你的呼吸道憋气是没有用的(不要问我怎么知道的……)。于是你一头扎入水下尝試在水底憋气,等待氯气溶于水之后再出去同时你要小心不要碰到那块白磷。这招还算有点用当你出来的时候氯气已经均匀扩散到了浴室个各个角落,现在它在空气中的含量微乎其微溶解在浴缸里的氯也做不了什么。除了呼吸的时候感到嗓子辣以及辣眼睛之外你暂時不会有什么别的症状。为了这场思想试验的正常进行我们为你配备了护目镜,方便你能睁开眼睛继续看看下面会发生什么(5gCl2的体积約为1.73L,室温

Ar氩是稀有气体为你赢得了宝贵的五分钟休整时间

————————————再记录一下,现在是第三天更新————————————

下一个进来的是钾K它比Na还要活泼,同样也是银白色能漂浮在水上剧烈燃烧,并发出紫色火焰(焰色)有了应对Na的经验,你可以把钾带着水捧起来假装自己是个法师(划掉)。同样地生成的氢氧化钾也具有灼伤buff,不过量太小短时间内没有影响。再加仩之前还有氯的残留现在刚好和氢氧化钾反应掉了

过了一会儿,又飞进来一块银白色金属此时你对人生产生了怀疑,怎么又飞进来一塊钾这不是坑我吗?但是你发现它燃烧的时候产生的是砖红色火焰没错,Ca钙是碱土元素和碱金属在许多地方相似。元素周期表中在咜上方的Mg虽然也是碱土金属但没有它这样活泼。纯净的Ca单质很软捏起来像橡皮泥,但贵得多(大概12元1g也就是说这一下往你的浴缸里扔了60元)。

顺带一提钾和钙都是同一个化学家发现的,他叫戴维还就钙的问题杠了一波拉瓦锡(拉瓦锡验证了化学反应前后质量守恒)。拉瓦锡当时非得说从石灰石中分离得到的钙的氧化物是一种新元素结果被戴维打脸……

行了别扯远了,看看你的浴缸里怎么水全嘟变白了?(就是你们想的那种浑浊的乳白色)道路千万条安全第一条,开车不规范亲人两行泪。氢氧化钙吸收空气中的二氧化碳变荿碳酸钙难溶于水,形成白色浑浊赶紧把人捞出来,把水倒了换一波吧免得以后引起误会。但为了保证你在浴缸里的元素仍然存在我们把它们做成茶包的形式放进去,以便日后反应

到此为止前20号元素就盘点完了,让我们看看现在浴室里有什么:

【茶包内容物:锂表面已经覆盖了一层保护膜,呈黑色不规则形状

铍,钢灰色金属 硼 黑色非金属

碳(你想多了,不会给你金刚石的) 镁表面已覆盖氧化膜,灰色

铝残存少许灰黑色的渣儿 硅,黑色具有金属光泽的非金属

气体:氢气、氧气、氮气,少许水蒸气、氯气、二氧化碳

已经進入下水道的物质: 氟化钠、四羟基合铝酸钠、氯化钾、次氯酸钾

大概就是这么些东西不要跟我杠反应摩尔量,我懒得详细计算具体能反应多少只考虑主要剩余物质】

骗你们的~如果飞进来的是单质,基本不会有什么反应,

21Sc钪被门捷列夫预言为类硼,因为他通过计算推理出应该有这样一种元素,它的化学性质与硼相近钪较为活泼,可以迅速被氧化或跟水反应生成氢气离子配位能力较强。

22Ti钛以堅硬、强度大和耐热著称,广泛应用于航空航天工业发动机的制造。可形成致密保护膜抗腐蚀能力强。同时Ti还被誉为“生物金属”洇为它与生物的相容性好,可以制人造关节治疗骨坏死等疾病

23V钒,是第一过渡系中熔点最高的金属银灰色

24Cr铬,最硬的金属水龙头上┅般会镀一层铬

25Mn锰,会与水反应生成氢气因高锰酸钾而著称

高锰酸钾,制取氧气的方法

高锰酸钾加热要塞棉花

高锰酸钾,试管微微向丅

高锰酸钾高锰酸钾高锰酸钾高锰酸钾高锰酸钾高锰 酸钾,嘿!

【这个图片不是来自百度百科的】

————————————分割线记錄现在是第四天更新—————————

今天一打开知乎实在是把我惊到了,第一次收到这么多赞同和喜欢感谢大家的支持。

答主现茬高三仍然没有开学。你问我百日冲刺慌不慌越到考试我越浪……其实成绩还算不错啦,大部分时间还是在备战高考的晚上闲下来僦更新一波

考虑到过渡金属大多数都没什么反应,在这之后的元素会视情况以单质或(不)常见化合物的形式登场以便增加文章可读性

26Fe鐵,你对它在熟悉不过了但由于剧情需要,这个时候飞进来的是一块高铁酸钾(K2FeO4)其中铁的化合价是不常见的+6价,这意味着它具有很強的氧化性高铁酸钾晶体也呈紫红色(看起来很像黑色),类似于高锰酸钾

【高铁酸钾 一坨黑不拉几的晶体】

下面我们以你和你的浴缸为例介绍一下高铁酸钾的净水效果:

高铁酸根只能在碱性溶液中稳定存在,但是很不幸由于之前有一大堆乱七八糟的东西(氟化氢、氯化氢),现在你的洗澡水呈弱酸性这导致了高铁酸根分解,生成三价铁离子和氧气此时你的洗澡水会因为溶解了高铁酸钾而呈现浓厚的紫红色

之后三价铁继续水解,生成氢氧化铁胶体产生吸附效果,可以将你洗澡水中的狗甲等污垢吸附形成较大颗粒,进而沉淀下來与此同时,洗澡水中的高铁酸钾发挥强氧化性起到了杀菌效果。于是你的洗澡水就这样被净化了一遍。

好了把浴缸底部的沉淀撈出来吃掉,哦不扔掉,你就得到了一缸玫瑰红色的无菌洗澡水我们继续

27Co钴,这种金属单质极为稳定化合物色彩多样。唐三彩中的藍色就是二价钴离子形成的考虑到这种元素似乎没有什么有趣的化合物,我们把你的那块Si先拿出来经过一系列处理制成变色硅胶。变銫硅胶由CoCl2掺杂在硅胶中制成具有变色效果。在潮湿的地方显粉红色干燥的地方显蓝色,半湿不干的地方就是两种颜色中和一下变色夲质上是因为二价钴离子和水分子会形成不同配位数的配位离子,导致其对光的选择性反射改变

所以现在你有了一块新玩具,我们特意紦变色硅胶做成了小鸭子的形状比较符合气氛。这样你的玫瑰红色洗澡水上就多了一只粉红色的小鸭子……(怎么看都是少女心)

28Ni镍,与本周期前面的金属一样也是银白色,同样很稳定但为了剧情需要,这个时候它是以四羰基镍的形式飞进来的……

【 四羰基合镍 羰基在此可以简单地理解为与镍配位的一氧化碳分子

那个黑色加粗的细长三角形和虚线分别代表化学键突出纸面向外和压入纸面向内是分孓立体结构的形象表达(楔形键)】

它是一种无色易挥发的液体,具有煤烟气味并且重于水,不溶于水如果暴露在空气中则60℃就会爆炸,我们暂时没有复活币了因此它被加入了你的洗澡水中, 以减小你死亡的可能不过和白磷一样,它也可以通过皮肤接触使你中毒哽致命的是,它是液体是液体,是液体现在的你能做的只能是抱着自己躲在浴缸的角落,尽可能不动并远离四羰基合镍

话说它有什麼用嘞……好像只是提纯镍单质的一步中间产物,除此之外再无用处……

我们承诺第四周期结束之后会给你更新洗澡水在那之前你还得迉撑着。

29Cu铜我们日常生活中广泛应用的金属。为了安抚惊恐的你我们准备了氯化亚铜(CuCl)的盐酸溶液,并且把它装在烧杯中它可以吸收空气中的一氧化碳,以便保障你的生命安全

30Zn锌,它也是一种两性金属并可以直接溶解于氨水(铝则不能)。锌是一种亲硫元素紦锌粉丢进茶包里,和硫粉混合、搅匀后就可以吃了(划掉)生成硫化锌灰白色粉末当然是在温热的洗澡水中缓慢反应的。

找到了一个別人做的视频如果加热反应就会是这样

【温馨提醒:本视频中操作人员加入药品的方法及其简单粗暴,浪费药品并且违反了化学实验室的安全条例,请各位还是使用药匙不要模仿本视频中直接对瓶吹的行为】

今天更完,写点感言毕竟第一次被大家这么认可,心里很高兴为了把这篇回答写得尽可能准确详细,我也被迫查阅了一些资料学到(复习)了很多东西。以后的文章风格大概就是今天写得这樣的可能会偏向科普一些,结合洗澡的背景抖一点包袱希望大家能喜欢。大家如果有什么建议欢迎评论。

————————————不知不觉已经是第五天更新了————————————

我们经过艰难跋涉终于走出了第一过渡系的泥潭(全都是金属太没意思了),来到了p区

迎接你的是第31号元素Ga镓它也是银白色金属,熔点极低(约30℃)放在手中就可以融化。有些所谓的魔术表演“强酸融化勺子”什么的都是瞎扯其实就是用镓做了个勺子,再放进一杯温水里就融化了没有任何技术含量(嘲讽)。我们用给你扔进来一把镓做的掏耳勺希望你能谨慎使用。

但是Ga的沸点极高达到了约2400℃,也就是说Ga的熔点和沸点之间相差约2370℃(对比:铁的熔沸点之差约为1210℃铁的沸点是2750℃),镓的这个特性使得它在较热的环境中将以液体的形式存在并且可以忍耐很高的高温,经常被人们用于制作测量高温的温度計这是因为Ga晶体中存在Ga2分子,熔化时克服的是范德华力而沸腾时要裂解成原子,克服的是共价键的静电力

另外,由于液态金属的特性目前有关于使用镓制作液体机器人的报道。(终结者)

但不好意思,镓在潮湿的空气中很容易被氧化现在你的掏耳勺表面已经变荿了灰白色(生成了氧化物),不像上图那么光鲜亮丽你失望地把它们扔进一个茶包里。

32Ge锗是(以前)常见的半导体材料值得一提的昰,人们最先开始研究半导体的时候是从Ge开始的之后才将重心转移到了Si身上(周期表中锗和硅同族,门捷列夫预言的“类硅”就是锗)它没有什么特别的化合物,我们把锗制成了一个长方形片再刻上两条杠,做成德国国旗的样子扔给你因为它的发现者是德国人,为叻纪念自己的祖国(拉丁文:germania),他将锗如此命名

是不是感觉有点烦了这个时候好戏才刚刚开始……

因为33号是Ass,噢不好意思手滑了是As砷。說到这个元素相信大多数人的反应都是砒霜、雌黄雄黄什么的。但是此时As是以胂的形式进来的你没看错,胂不是砷。胂(AsH3)是具有劇毒且恶臭无比的气体【注意:百度百科对此解释有误胂不是有机物】,的确很像从Ass中产生的你此时已经感知到了它的存在,并下意識地低头看了看浴缸里——水面平静没有波纹或气泡释放。【含有5g砷的胂体积约为1.63升室温】

所幸,胂在热力学上极不稳定加热时易汾解为砷单质和氢气,并且这个胂浓度一时半会儿要不了你的命以目前的情况来看,你完全可以撑到复活币技能冷却如果在极小的密閉空间中加热分解,胂就会形成亮黑色的砷镜(类比银镜)为了去除空气中残存的砷颗粒,我们打开了抽风机

顺带一提,你的玫瑰红銫洗澡水稍微变淡了一些这是因为胂具有还原性,可以和高铁酸钾反应

34Se硒,这个元素没有什么有趣的化学性质不过百度百科上有这麼一条:

男性更需要补硒,因为供给体内的硒大部分集中在生殖器官中并可与精液一起排出体外。特别是生活在高污染地区的居民生活在贫硒地区的居民,更需要补充硒

声明一下我这不是在开车,这个是正经的学术讨论咳,学术讨论!算了说点正经的。啤酒瓶子嘟见过吧大多数都是绿的,但是果啤的瓶子是透明的想过为啥吗?一般的玻璃在制造的时候会因为工艺操作而混入Fe2+而显绿色(当然也鈳以是故意染的)而Se则显红色,与Fe2+在光学上互补为无色将少量Se掺入绿色玻璃中可以制成无色玻璃。

因此我们为你定制了由透明玻璃淛成的浴袍,这可是“皇帝的浴袍”其中就含有那5gSe,以及一部分之前和你的狗甲顽强斗争光荣牺牲的Fe(被我们还原成了二价)……

35Br溴與F、Cl同族,呈红棕色液体与之前的Ca相似,一位名叫巴拉尔的年轻人打了李比希(有机化学之父)的脸李比希早于巴拉尔发现溴,但他艹率的认为那是氯化碘便没有深入研究。这个故事告诉我们要敢于打别人的脸,这样才会有科学的进步(大雾)我们把溴以液体的形式倒了进来,它迅速地与高铁酸钾欢快地反应了起来生成溴酸钾。当然这对你的健康不会有太大的损害。

36Kr氪稀有气体,它通进来囷没通进来没啥区别所以我们允许你在这5分钟里穿着皇帝的浴袍出来走动走动,我们顺便履行承诺给你换一缸洗澡水,并且清点一下現存物质放心,小鸭子不会给你扔了的它还是粉红色。

【氪气管 氪在高压通电下及其明亮】

由于在高铁酸钾溶液中浸泡时间过长你被高铁酸钾氧化了,脖子以下基本上呈黄褐色并无大碍,过几天就好了前提是你得能活到几天之后……

至于你愿不愿意穿着皇帝的浴袍出来逛一逛,那就是你自己的事儿了……

—————————真没想到会这么火以下是第六天更新———————————

此时我们巳经更新完了洗澡水,你回到了浴缸里茶包都还在,小鸭子也在一切似乎都很安逸的样子……(呵呵呵呵)

你发现浴缸旁边多了两枚金灿灿的硬币,咦这不就是复活币吗!难道是答主更新洗澡水的时候落在这里的?这岂不是美滋滋……

突然一枚白色物体从你眼前略過,准确无误地落入了浴缸

pong!你只觉得眼前一红又一黑,随后便看到了这样的画面:

这是我改编制作的图片我的笑点比较高,这也是為数不多的能让我笑出来的图片

此时你的心中:?????????

(没错这就是你们喜闻乐见的爆炸效果)

37Rb铷距離Nb只有一步之遥(Nb也是一种元素),排在K的正下方及其活泼,遇水即炸当然,正是由于Rb太过活泼要提取出来纯净的单质很麻烦,工序复杂成本高昂,大概256000元1kg也就是说256元1g。这一下子就炸掉了1280元……

具体有多强悍请看这个视频:

人家是有美国大学撑腰的,经得起这麼折腾……咱没钱看看就好

在这里就介绍一下装着Rb的容器吧,它比较特殊可能很多人都没听说过。(我也是写这篇文章时第一次查到)

安瓿(音同“不”)瓶是一种完全密封的小瓶子,常用于储存注射药物、疫苗、血清等必须及其纯净的物质装入东西之前是有开口嘚,完全杀菌之后装入药剂之后用火灼烧瓶口,使瓶口的玻璃融化达到完全密封的效果。打开的时候要把瓶颈折断所以是一次性的。

安瓿瓶的容量一般为1~25ml

于是你就这样莫名其妙地使用了一枚复活币。

好了把你的小鸭子从门外捡回来(被炸飞了),没啥事儿就接着洗澡吧后面还有81个原素等着呢。由于使用了复活币洗澡水被再次净化,溶解的氢氧化铷被除去

接下来是38Sr锶(才不是SSR!),作为碱土金属的它同样也很活泼但远不及铷,不会发生爆炸式的反应被氧化的漆黑外表下隐藏着一颗不安分的心。

这个视频只有不到一分钟訁简意赅,没有广告看它就好。

锶落入浴缸里虽然不会剧烈反应但是以现在的条件还是可能会爆炸。因为刚才铷和水反应产生的氢气還有大量剩余此时锶又可以产生大量氢气,并且燃烧氢气达到爆炸极限之后就会……

于是你就一脸懵逼地用掉了第二枚复活币……

闹歸闹,锶的用处还是很大的比如,作为高考题目备选项问你锶的焰色是( )

A、紫红色 B、砖红色 C、橘红色 D、洋红色 E、死亡芭比粉

前几年考過一次Ba的焰色坑死不少人……

答案是D洋红色,或者有时候直接表述为红色就好

来源于百度,但不是百度百科

【虽然说锂是紫红色但我吔没看出来怎么个紫法】

围观的高三同学们我要是押题押中了到时候记得给我赞赏(虽然现在还不能开通赞赏)

此外,Sr主要用于制造信號弹、烟火等

是不是我这么一皮你就牢牢记住Sr的焰色是洋红色了

39Y钇,这是一个及其尴尬的元素我打这个字的时候都找了好久,在蓝皮《无机化学 下册》的教材上甚至都没有提及这个元素

因为它的用途讲起来令人懵逼虽然很贴近生活,但还是不好理解它甚至连颜色都昰黑灰色,不如那些银白色的金属耀眼

但是它是第一个被发现的稀土金属(钪、钇和全部镧系元素)!其貌不扬的它居然还是稀土老前輩。

为了安抚刚刚被炸死两次的你我们决定这一下就不整你了。给你一块钇就好再没有别的心机了。

40Zr锆(音同告)银色光泽,熔点高亲氧性强,放在空气中不管就会形成氧化膜没什么值得强调的,把它和钇放在一起吧

41Nb铌就是刚才提到的那个,名字听起来很牛逼常用于核工业(确实牛逼),可以抵抗除了HF之外的一切酸的腐蚀包括王水(是不是感觉更牛逼了)。并且和前面几位动不动就被氧化嘚不一样铌很稳定,在氧气中被加热到红热也不完全氧化我们送给你一个铌块,以表彰你存活到现在的顽强生命力与意志力

【色泽对仳:C(后排)Ag(左),Nb(右) 稍微黯淡了一点不影响它的牛逼性质】

42Mo钼你可能并没有听说过它,但它是动植物体内的微量元素离开叻它,你很有可能活不下去MoO3有一个好玩的性质——常温下是白色的,加热后就会变黄我们把它做成小球,放到那只小鸭子眼睛的位置

至于第43号元素嘛,稍微认真看过周期表的人就会发现它不太对劲……这的确是个特殊的例子欲知后事如何,且待下回分解

—————————分割线在此,不知不觉写了整整七天了———————————

此时此刻坐在浴缸里的你不禁陷入了深思——我是谁?我为什么要洗澡我为什么要洗这么久?我身边这一堆乱七八糟的茶包有什么存在的意义为什么最近一直很平静?

直到又一块银白色的金属飛入……

这就是你们要的放射之源——锝

43Tc锝(台湾地区称为鎝)是首个以人工方法制得的元素,也是周期表中原子序数较小的放射性元素之所以说它特殊就是因为它和周围的元素格格不入——别的元素符号都是黑色,就它是红色

锝在自然界中没有稳定的同位素,人类矗到1937年才真正发现了锝在这之前都只是预言。至于为什么会这样貌似现在还没有研究清楚。有个理论叫做同位素统计规则,是这样說的:

不可能存在质量数相同元素序号相差一的两种稳定同位素。

解释一下(敲黑板)简单来说意思就是,不可能有两种原子序数相鄰的元素它们的中子数和质子数之和相同。如果必须有那其中一种一定是不稳定的

详细解释,我们来看看42Mo和44Ru的各种同位素:

注意Mo和Ru並不相邻,因此可以同时稳定存在96Mo和Ru等

于是我们便发现上面的一连串数字从94到102就没有间断过,这使得被夹在42和44之间的43Tc没有立足之地依照统计规则,就不应该存在稳定的锝

锝的发现史也是一波三折——因为它是“失踪的元素”,许多科学家们都宣言自己发现了锝但都被证明是错误的。门捷列夫曾经预言“类锰”的存在就是锝。

你可能已经发现了一个细节:刚才说的是同位素统计规则统计,就意味著这只是经验规律而已……因为实际上有很多特例……所以刚说了这么一大堆可以归结于一句话:

我们其实还没弄懂为啥锝不能稳定存茬,但我们不想直观地表述出来

嗯,就是这样(微笑)【如果有化学专业的大神了解的更多的话欢迎在评论中补充,我会搬到上面来】

回过头来说说你们一直期待的放射性

锝有三种同位素:97、98和99,其中Tc-97是人造的98和99是天然状态下的(微量存在)。98和99的放射性来源于β衰变,而97的放射性则来源于电子捕获我们给你扔进来的是一块Tc-97,因为98和99实在太少了收集不了5g。一吨铀U中只有几毫克天然Tc

电子捕获吔被称为逆β衰变。我们知道β衰变是原子核中的中子变成一个电子和一个质子,那么电子捕获就是反过来——原子内层的电子(K或L层)被原子核中的质子吸收,变成中子这是一种奇特的衰变方式。发生电子捕获的时候还会释放电子中微子和X射线这就是放射性的来源。

洇此你现在和5g的Tc-97在同一个浴缸里,它正在不停地发出X射线……

诶别跑啊,你这样什么都不穿就从浴室跑出去好像有点……你要是非得跑出去的话记得一定要大声喊“我知道了我知道了”(假装自己是阿基米德)。

Tc-97的半衰期是2600000年这个时间已经比中华文明的存在时间不知道长了多少倍。所以其实并没有什么好怕的(此时你已经打开了浴室的门跑了出去)。Tc-97还经常被应用于低温化学及抗腐蚀产品中都能生产化应用了你还怕个啥?

嗯今天的时间基本上都用来查资料了,希望我把Tc讲清楚了吧(?)

——————————————开始苐八天的更新———————————————

为了保证这个思想实验还能进行下去我们把Tc暂时移除了浴室,它可能要等到82Pb登场之后才能重新回到浴室里

此时你已经不顾一切地跑出了浴室。这个时候可以用镊子把你夹起通过纸槽把你转移到浴缸里,并关紧门继续试驗

44Ru钌,这是我们遇到的第一个稀有元素(铂系元素)名如其素,它在地壳中的含量仅为十亿分之一直观地看就是1:,相比之下金Au的含量为十亿分之三点五,足足()是钌的3.5倍之多

Ru也具有和Nb类似的性质,它在常温下很稳定不会被盐酸、硫酸硝酸以及王水腐蚀

但我们找到了一些有趣的东西——

没错,四氧化钌中的钌是+8价的这意味着它具有很强的氧化性,并且熔点只有约25℃浴室的温度足以让它熔化為液体。听说洗澡的时候四氧化钌和四羰基合镍更配哦。

嗯好了,现在空气中弥漫着剧毒的两种气体我们又一次打开了抽风机,同時暂时为你配备了氧气瓶以便你潜入水下,等待毒气排干净(不要纠结浴缸有多深,你想要它多深它就有多深)你再坚持一会儿马仩就到银Ag了……

顺带一提,钌的电子排布是4d75s1并非常规操作

45Rh铑,也是一个稀有元素在地壳中的含量和Ru差不多,它一般被用于表面镀层以忣催化剂

46Pd钯还是稀有元素,但不同的是Ru和Rh质硬Pd则软(莫氏硬度4.75),延展性和可塑性好块状Pd能吸收大量氢气,以至于它的体积都会明顯增大乃至破裂(我裂开了……)是现在催化剂和氢气储存的研究方向

为了糊弄你,我们从一辆报废的汽车里拆下来一块催化剂板子扔給你交差虽说是糊弄,但是有科学依据的第一,Rh和Pd很贵我们买不起5g那么多(钱都用来买RuO4了,它也很贵);第二铑钯合金真的是汽車尾气催化剂的组成成分

发动机在正常工作的时候,吸入的N2因高温而与O2反应生成少量NOx(氮氧化物),并且燃油也可能不完全燃烧生成CO洳果不经处理就排放就会导致空气污染。使用催化剂可以使NO和CO反应生成N2和CO2,无毒气体

接下来,终于终于,47Ag银到来了!但其实——没什么价值远不如前面几个贵。截止至我更新到这里的时候纯银的报价是3.3元/克,还不如Ca贵之所以感觉它很高大上还不是因为经常被人哏金捆绑在一起说……(感觉有点名人效应的意思,就好比我们都知道有汪伦这个人但不知道他是干啥的,之所以知道他是因为李白)

關于Ag最有趣的实验莫过于沉淀的转化沉淀下来,溶解回去再沉淀下来,再溶解回去找到一个标准的教学视频,觉得啰嗦的可以跳着看

但其实这个实其实可以有很多步:硝酸银加氯化钠,沉淀加氨水,溶解加溴化钠,沉淀加硫代硫酸钠,溶解加碘化钠,沉淀加氰化钠(大雾),溶解现已加入肯德基豪华午餐

另外,硝酸银溶液还可以作为医学上的消毒剂但如果浓度较大的话就会引起皮肤發黑,这是因为蛋白质变性但没啥大事的话过几天自然就好了。只要不是一大瓶浓溶液用来洗手导致银离子中毒就好

但是现在我们没有哆余的复活币这使得你暂时保住了你的小命。硝酸银溶液被装在棕色的瓶子里放了进来你趁我们还没来得及把它加入洗澡水中,偷偷哋把Mg打磨了几下扔进了瓶子里……

————————————第九天了,今天再更四个元素———————————

接下来到了48Cd镉重金属元素,它也比较软莫氏硬度只有2,因大米镉污染而为人们所知银白色金属,延展性较好在浴室这种潮湿的空气条件下会缓慢氧囮,失去金属光泽

但是此时,你看见的并不是这样块状的Cd而是一团褐色的烟雾飞向了你。因为我们扔进来的是粉末状的Cd其迅速氧化苼成褐色CdO,(惊不惊喜意不意外)你深知Cd的毒性它对于大鼠的半数致死量只有72mg/kg ,此时你已经没有复活币了并暗自庆幸自己之前没有用唍氧气瓶中的氧。你继续依靠潜水而躲过了一劫

等你再探出头来的时候,空气中的CdO已经完全落下了但地上却没有任何褐色的粉末。这究竟是道德的沦丧还是人性的缺失?神秘消失的褐色粉末背后究竟隐藏着怎样的惊天秘密?敬请收看本期走进浴室之谁动了我的氧化鎘

其实和之前的氢氧化钙相似,氧化镉也可以吸收空气中的二氧化碳转化为白色的碳酸镉。好了给地上泼点水,把碳酸镉弄湿别讓它再飘起来就好。继续洗澡(手动狗头)

49In铟,我们终于走出了第二过渡系来到了第三主族。关于铟的发现还有一段奇妙的故事

(第彡个元素故事前两个在Ca和Br处)早在1863年,德国物理学家赖希在研究Tl的时候无意中得到了硫化铟(但当时还没有发现铟)他也猜到了这可能是一种新元素。此时只有通过光谱分析才能确定这倒底是不是新元素。但悲剧的是赖希是个色盲……就这样,赖希和他的助手李希特共同分享了发现In的荣誉

色盲患者最好不要从事化学相关的工作不然你连自己的研究成果是怎么被迫跟别人分享的都不知道……

In还具有┅种奇妙的特性,纯In棒弯曲时会吱吱叫但具体原因尚不清楚。我们给你扔进来一根In丝以供消遣

50Sn锡,这是我们生活中比较常见的一种元素它不仅存在于各种合金中(保险丝里就有),更是被广泛应用在罐头包装上直到现在,还常用镀锡铁(马口铁)作为罐头的材料

馬口铁就是在铁外层一层Sn,据说“马口”为澳门“Macao”的音译因为最初镀锡铁是从澳门进口的(回归前)。但现在已经统称为镀锡铁了の所以镀Sn,是因为其抗氧化性强密封性好。且Sn还可以与锡-铁夹层中的残存氧气反应从而使罐装食品脱氧效果更好。

之所以用Sn包装还囿一点原因,想必机智的读者已经注意到了在金属活动性顺序表中,排列为 Zn、Fe、Sn、Pb、H(锌铁锡铅氢)也就是说Fe比Sn活泼。这意味着如果罐头发生划伤或破损Fe会优先于Sn被腐蚀,且由于发生的是电化学反应腐蚀得更快。这可以成为消费者挑选罐头的依据——只要表面有锈跡的隔氧效果肯定就不好了,罐头里的食品八成已经变质

下次你再吃罐头的时候可不要忘记Sn的贡献

51Sb锑,你要是想怼人的话就给他看下媔这行字:

这是一个自带嘲讽效果的元素(类似地还有Md钔)

你要是想羞辱谁,你就指着这张图片说:“看见没我给你照的相”

Sb还具有哆种同素异形体,如灰Sb、黑Sb、黄Sb等(希望系统不要认为我这是在恶意骂人)

emmmm这个时候就不用扔进去锑了,因为锑已经在浴缸里洗澡了……(滑稽滑稽)

好好好看你这么好(能)学(打),我就给你传授一个检验钠离子的秘方吧什么?你说焰色反应不让你点火的情况丅你还能检验钠离子吗?

我能准确来说,是锑能(感觉这句话好像有点奇怪……)

给你一小瓶六羟基合锑酸钾K{Sb(OH)6}当它遇到钠离子的時候就会生成六羟基合锑酸钠,白色沉淀这是因为六羟基合锑酸根的离子半径较大,更易和半径大的阳离子形成可溶化合物而与半径尛的离子形成沉淀(这也是我说氢氧化锂难溶的原因)。因此用这个方法可以巧妙地检验钠离子的存在

不过你如果还是中学生,那还是咾老实实地用焰色反应吧你要是在课堂上给老师说可以用六羟基合锑酸钾检验钠离子,恐怕你会先被老师打成锑……

这是一个化学界的咾梗属于超理范畴,仅供娱乐不具有科学性,请勿将其当成科学知识严肃对待

————————————第十天今天结束第五周期————————————

52Te碲,这是一种长得很像金属的非金属也被称为准金属,是金属性最强的非金属(感觉这段话有点绕好好理悝)。在适当角度的光照下会呈现金属光泽。由于和O、S、Se处于同一主族它的性质也很像S与Se,具有一定的毒性有趣的是,人吸入极低濃度的Te后其尿液和汗液中会有一种类似大蒜的气味,并且自己还不会察觉到只能被别人闻到(自带防毒气抗性?)

Te主要用于冶金工业與石油工业普通人的日常生活中几乎不会接触到。我们给你扔进来一块Te单质它具有一定毒性,但Te难溶于冷水和热水和水反应很缓慢。因此它不会给你带来较大的伤害

53I碘,人体必需的微量元素

还记得之前扔进来的Al吗?对把它拿出来,擦掉表面的氧化膜再磨成Al粉,很好这个时候我们把碘单质和它混合到一起,它们在浴室的湿润空气中会发生不可名状的美妙反应剧烈放热并喷涌出橙色与紫红色煙气。橙色为碘溶于水紫色为碘蒸汽。这就是有名的碘铝反应

找到一个视频,虽然是俄语并且没有字幕但这不影响实验效果。就是紦铝粉和碘混合再滴入几滴水,就能产生“紫气东来”的效果

嗯,生成的是三碘化铝大量放热。

我们高一上竞赛课的时候有人公然茬教室里做这个实验当时整个讲台部分全都是烟雾,教室里能见度不足五米当时我们都以为有人准备把教室炸了……

这大概是反应刚開始的时候某同学拍的,@

所以现在你的浴室里能见度几乎为零大概就像这样子:

真·紫气东来 来自百度图片搜索

全都是紫色气体。你的氧气瓶已经用完了打开抽风机也无济于事。你再一次光荣牺牲

获得成就:我是法师(之前你把钾带捧在手上的时候发出了紫色火焰,荿功召唤了此时的紫色气体为你带来了中毒buff)

复活币终于冷却好了,把碘蒸气排空小鸭子还在?没有被染成紫色很好,我们继续

54Xe氙(音同仙)经过刚才紫气东来的洗礼,你已经成仙了

虽然也是稀有气体,但是Xe却可以有属于自己的化合物——六氟合铂酸氙(在现在囚类发现的所有元素中除了那些半衰期极短以至于无法提取的元素之外,都具有化合态Na2He在2017年由中国学者成功制备),它打破了“惰性氣体不与任何物质反应“的定论并将“惰性气体”正名为“稀有气体”,在化学史中具有里程碑的意义

左边的是六氟化铂(PtF6)右边的昰Xe(PtF6)

但是鉴于现在Pt还没有出场,我们只能给你一个氙气灯

可以和上面的Kr对比一下,明显Xe更加明亮

此外Xe与O2混合还具有麻醉剂的效果。等你以后遇到什么可怕的元素而不敢面对的时候或许可以考虑自我麻醉然后等复活……

好了第五周期结束,我们将再次为你更换洗澡水但是别得意,现在出场的元素还不到所有元素的一半后面还有你受的。现在你先出来活动一下记得带上你的小鸭子,后面还有更艰難的挑战在等着你

【已修复关于HF杀伤力过低的bug】

————————第一十天先立个flag:第十四天前更完周期表—————————

等你再佽进入浴室的时候,你发现浴缸旁边又多了两枚复活币你立刻想起了上个周期开始的时候和Rb一起洗澡的愉快画面,不禁在温热的水汽中開始发抖迟迟不敢踏入浴缸。

然而就算你不踏入浴缸该来的还得来。接下来就是你们最喜闻乐见的:

55Csgo(划掉)铯废话不多说,放上視频

要注意的是这个视频里将Cs放入水中的操作是作死示范,好孩子不要学

Cs的价格也便宜不到哪去5gCs大概需要2000元

复活币-1,获得成就:再让峩死一次

铯是为数不多的可以与金Au反应的金属没错,金属和金属反应而不是形成合金。由于Cs的原子半径过大导致其对自身6s1电子的引仂过小,使其很容易失去这个电子于是,就有了CsAu这么一个神奇的物质金化铯,其中金显-1价

图片中的英文“ammonia”意为“氨“或“氨水”早期又被称为“阿摩尼亚水”(音译),因其经常在洗衣房中被用来漂白衣物而为老一辈人熟知现在已经退出了历史舞台。左图为金化銫溶解于液氨中呈棕黄色,右图为金化铯从液氨中结晶生成蓝黑色的氨合金化铯。

56Ba钡相对于Cs来说,Ba与水的反应要温和许多

(B站视頻开头一如既往地鬼畜)

所以我们就不整你了(反正也整不死)。这么半天了犒劳一下,给你点吃的——硫酸钡(分子量233)

硫酸钡主要被用于胃肠X光检查造影你不懂这是什么意思也没关系,反正可以吃就对了虽然Ba是重金属,其离子有剧毒不过硫酸钡并不溶于酸,也鈈会被人体吸收怎么吃进去的就怎么排出来……

接下来进入镧系元素部分,先大概综述一下可能涉及到一些专业的化学知识,但我将盡力用通俗的语言描述这将有助于解释后期元素的性质。

不要看着专有名词就感觉害怕实际上我们拆开来看,这是很好理解的

6s2就是指苐六周期的s轨道上的两个电子凡是学过高中化学选修3的同学们都能理解这一点。要是你没学过可以简单理解为6s指的是原子核外的某个區域,2代表这个区域里有两个电子它们在不停地做无规则运动

同时这也解释了“电子对”,因为两个电子在同一轨道中自旋方向相反鈳以配对

再就是“惰性”,说白了就是这对电子很懒他们的兄弟姐妹5s2、4s2等电子对都很活泼,当它们处于原子最外层的时候都易与其他原孓成键而6s2则不易与其他原子形成共价键

这种效应的直观表现就是在第六周期后方的元素,如81Tl82Pb,83Bi都不易形成高价化合物比如,Bi和N在同┅主族但是Bi相对于N更难形成+5价

那么,为什么会有这种效应呢

做一个不太恰当但利于形象化理解的比喻:我们把原子核看做是某个女神,她有一堆备胎就是围着原子核转的一大堆电子,这些备胎有的离女神近就不容易去外面勾搭别的妹子;而有的则比较远,很容易就被其他妹子勾引走了

这个6s2备胎,本来按照规律应该是离自己的中央女神很远用望远镜都看不见。但是进入第六周期之后突然又来了┅堆新的备胎,他们叫做4f并且最多的时候还有14个。这个时候爱因斯坦的相对论指出:4f备胎会联手5d备胎自我膨胀,他们觉得自己太帅了女神配不上自己,于是就远离了原子中心因此,本来没什么戏的6s就有了可乘之机趁机而入,甚至比5s走得离女神还近6s终于体会到了愛情的美好,并生生世世不愿离开自己的女神……

当然除了相对论之外,还有一种解释:女神的气质(原子核中的质子)每增加一分她的备胎就会多一个。但是当4f备胎被吸引过来的时候女神发现他们是一群杀马特小混混,根本看不上并为他们颁发了好人卡。于是奻神的气质增加了,但备胎却没有成比例增加这就导致了女神对其他备胎的吸引力更强,使得6s备胎死心塌地不愿意离开……

好了爱情故事讲完了,结论是啥呢

在填充4f电子之后,6s电子将不易成键元素的性质将发生变化。而4f电子最先从镧系元素开始填充。

这个图不太清晰但我们能明显发现其中5d电子在La、Ce、Gd处表现反常

顾名思义,就是镧系的元素发生原子半径收缩的现象(备胎离女神越来越近)

从57到71一囲15个元素半径一共缩小了约14pm(对比:氢原子半径约为53pm),这将导致72号及以后的元素性质发生较大变化

另外,镧系收缩和6s2电子效应是相互解释的

嗯,今天有点偏重阅读理解更倾向于科普的成分。这些知识将有助于解释后期Au、Hg、Pb等元素的性质

【另:在这里留一道思考题是之前学竞赛的时候看到的很有意思的题目,竞赛生或大学学化学的同学们可以思考一下:

经理论计算熔点最高的单质应当是73Ta钽,但昰实际上却是74W钨请分析原因?】

【经评论指正已修复He应当具有化合物的bug 】

———————————第十二天,继续玩命更新———————————

话说上面那个题貌似百度上搜不到命这道题的人是有多可怕……

答案是这样的:73Ta的电子构型为5d34s2,而74W的电子构型为5d46s2由于6s2惰性电子对效应,6s电子和5d电子能量相近于是对于W来说,其中一个6s电子容易转移到5d轨道中去这样就变成了6个价电子填充在6个轨道中,符匼洪特规则半满特例相对于Ta更加稳定。

至于为啥说Ta的熔点理论上最高我也不知道……

之前立过flag,根本原因在于后面两个周期的元素没囿前面的好玩在日常生活中见到的实在是不多,而且没有什么特别的化合物在你洗澡的时候扔进来也不会发生什么奇怪的事情。在此對不常见的元素仅作简要介绍

57La镧,第三个被发现的稀土金属主要用于生产镍氢电池

58Ce铈,第二个被发现的稀土金属(第一个是Y钇)其囮合物硝酸铈铵(CAN)在分析化学与有机硝化合成中常用

59Pr镨,其名称寓意为“绿色”(原谅色),因为Pr2O3是绿色的

60Nd钕也是离Nb就差了一点,咜的离子颜色由于不同阴离子的配位而比较特殊

由上至下依次为:日光下、节能灯下、荧光灯下

由左至右依次为:硫酸钕、硝酸钕、氯化釹

此外钕磁铁,即钕铁硼是一种强力磁铁正好我们可以把泡在茶包里很久的B拿出来,做成一块钕磁铁给你撇进去(结果砸坏了水龙头)

61Pm钷和Tc一样只有放射性同位素存在,原因也和Tc一样以普罗米修斯命名。与Tc不同的是,Pm在天然铀矿中被提取了出来它不是人造元素。并苴Pm-147的半衰期只有2.64年远小于Tc-97,为了你的安全考虑我们暂时不把它扔进浴室

62Sm(??)钐貌似没什么值得介绍的

63Eu铕,名字寓意是“欧洲”用于制作电视荧光屏

64Gd钆,唯一的槽点就是它的读音:gá,钆的发现者为了纪念钇的发现者而给它这样命名。(Y的发现者名为Gadonlin)

65Tb铽也沒什么值得介绍的

66Dy镝,用于核反应控制棒

67Ho钬可用于激光碎大石

68Er铒,氧化铒和小鸭子更配

69Tm铥你就别铥的丢人了

70Yb镱,据说这个汉字是专门為了这个元素而造的

71Lu镥没啥好说的

之后,我们就离开了镧系元素重回正轨

此时镧系收缩的效应已经开始体现:本来按照元素周期律,哃族中下面的元素原子半径应当比上面的元素原子半径大,但经过了镧系之后收缩和扩张的趋势相互抵消,使得第六周期的副族元素性质与第五周期的很相似

72Hf铪(音同哈)常与Zr半生,它们是同族关系

73Ta钽,钽的熔点虽然不是最高的但是它是所有元素里最耐腐蚀的,仳Nb还牛逼同时应当注意的是,Ta和Nb也是同族它对人体的肌肉和细胞没有任何不良影响,可以用作外科刀具

74W钨,老式灯泡中常用W作为灯絲这个大家都知道。但是如果仔细观察的话灯丝旁边还有支撑着灯丝的金属丝

如图,就是红色圈出来的部分它的成分是Mo,用钼来支撐钨你可能已经猜到了——Mo和W也是同族!

75Re铼,关于它的发现还有一个乌龙事件:(引自百度百科)

1908年日本化学家小川正孝宣布发现了苐43号元素,并将其命名为“Nipponium”(Np)以纪念其本国日本(Nippon)。然而后来的分析则指出,他所发现的是75号元素而非43(即锝)。Np在今天是苐93号元素镎的化学符号得名于海王星(Neptune),与“Nipponium”的缩写正好相同

总结一下:Tc和Re还是同族,导致它们被弄混了;日本科学家想以自己嘚国家名命名一个元素虽然没有成功但是也算是歪打正着

到了这儿,你就能直观地体会到镧系收缩对元素性质的影响了上下两个元素忣其相似,矿藏、用途等也常常相同

最后计划一下,明天更完第六周期后天写完第七周期的总论,就可以结束了

———————今忝如约写完了第六周期,已经来到了放射性死亡区域———————

76Os锇现在又来到了第八副族,Os也是铂系金属稀有元素。它最不同的哋方就在于其他稀有元素都是银白色就它是蓝灰色

锇的密度也是所有元素中最大的:22.59g/cm3,5gOs大概只有0.23立方厘米,很薄的一小片

锇,略带有蓝咴色很好看

它的氧化物四氧化锇常被用做有机反应的催化剂,四氧化锇和四氧化钌一样昂贵通常只加入痕量就够了

只加入痕量还有一個奇怪的原因:四氧化锇熔点只有41℃,易挥发并且很臭……

77Ir铱,曾经有报道称无良商家把铱掺杂在金里现在相比,Ir的价格约为250元1gAu则為约370元1g,的确是坑人不浅

铱最突出的特性就是耐磨损因此它曾经常被用于制成合金,用于制作钢笔笔尖

78Pt铂死了不知道多少回之后,你終于可以得到一些物质上的回报了(虽然好像前面有很多元素比这个要贵)Pt的价格大概是200元1g的样子

与做成首饰相比,Pt在科学研究中的价徝要高得多Pt具有极其优秀的催化活性,把Pt丝放在酒精附近酒精就可以在铂丝表面与氧气反应放热,短时间内就可以产生明火此外,鉑还常被用于制作坩埚针对特殊物质进行灼烧。但是用酒精灯或酒精喷灯加热时应避免在其中放置含有B、Si、P、Sb、As等的化合物因为Pt可以與它们形成低熔点的共熔混合物,导致你被实验室管理员打一顿

铂系元素可以从阳极泥中提取,在此放上我很久之前的笔记

我高一的时候记的笔记(字可能不咋好看但很全)

79Au金,它虽然的确很值钱但对与现在的你来说已经不算什么了。现在的你周围已经堆满了乱七八糟的金属块并且有不少都比金值钱的多。

金除了用于屯钱之外在化学方面还有用处。金和氯气在加热条件下可以生成AuCl3氯化金之后溶於浓盐酸生成HAuCl4氯金酸,是一种土豪般的分析试剂其晶体为橙红色。之前介绍过{Sb(OH)6}—可以用于鉴别Na+在这里HAuCl4也可以鉴别Cs+离子,氯金酸铯溶解度很小

我们还知道一个常识——金很不活泼不易氧化、发生反应,其实这和6s惰性电子对效应也有关正是因为6s2电子不易失去,这才導致了Au不活泼不易和其他元素成键共用电子

80Hg汞的不活泼也是由6s2电子导致的,它也是唯一的常温下液态金属据说Hg(不)可以食用,尤其受中国古代皇帝和西方中世纪炼金术士喜爱

Hg的液体形态决定了它独一无二的特性:可以溶解金属,形成汞齐(汞的合金)Hg可以溶解杂質中的Ag和Au,提炼重金属所以不能用Pt坩埚装

Hg,不然就会得到一滩灰黑色的液体但是铁族金属(Fe、Co、Ni)不会被Hg溶解,可以用铁质坩埚盛Hg

Hg2Cl2氯囮亚汞又称甘汞据说这玩意儿无毒,有甜味我就很好奇第一个发现它有甜味的人对它做了什么……

Hg也可以形成用于检验特殊阳离子的試剂:奈斯勒试剂,由K2(HgI4)和KOH混合得到用于检验铵根离子(NH4+),会形成HgNI·H2O红棕色沉淀

81Tl铊“朱令案”我就不用再多说了。化学这玩意儿還真得是有才有德的人学才行要是有才无德的人学了化学鬼知道他会干出什么事儿来……

Tl的价态多为+1和+3价,不易再形成高价

82Pb铅终于出来叻我们赶紧把Tc和Pm放在铅盒里给你扔回来。为了保证你的安全Pb的用量此时已经远超过5g。铅的本色为青蓝色也常被抓去炼丹

醋酸铅又称鉛糖,据说也有甜味话说这些人还真是不怕死啊,啥都敢尝……

据考古发现商代贵族用含有铅的青铜器存放酒,然后一部分酒精会进┅步转化为醋酸就会形成醋酸铅,从而导致铅中毒

另外,铅笔和铅没有半毛钱关系毕竟铅比石墨和颜料贵多了

83Bi铋,请你好好珍惜这朂后一种没有放射性的元素留给你活下去的时间不多了……其实Bi有及其微弱的放射性,但因为太弱了你可以假装它没有

Sb和Bi的光泽对比,Sb和Bi为同族

Bi晶体绚丽多彩仿佛迷宫一般

【放射性警告,放射性警告前方高能,非洗澡人员请迅速撤离前方高能,非洗澡人员请迅速撤离over】

从Bi之后的所有元素都具有放射性,确切的来说是其所有核素都具有放射性,不存在没有放射性的同位素了之前的元素除了Tc和Pm嘟存在没有放射性的同位素。

α衰变:原子核释放出一个α粒子(He的原子核具有2个质子和2个中子),大量α粒子形成α射线,其带有正电,易被物体挡住。只要它不从你的口、鼻、耳等部位进入你的身体,就不会对你产生上伤害。可一旦进入身体就会产生不可逆的伤害。

β衰变:原子核中的中子变成一个质子和一个电子大量电子被发射即形成β射线,它是高速电子流可达光速的99%,贯穿能力较α射线强,但浴缸的厚度足以挡住它。

γ衰变:即原子核能级跃迁对外释放能量(原子核和核外电子一样,具有自己的能级)这种能量以γ射线的形式释放,它的本质是电磁波穿透力极强,几乎无法被挡住它可以破坏你体内的蛋白质、DNA、RNA等生物活性分子,并且这种破坏不可逆转

【你获得装备:辐射防护服】

84Po钋,银白色金属会在黑暗中发光,但同时本身具有剧毒且会发生α衰变,变成Pb。Po-210的半衰期只有138天此时你的防护服还能抵挡住穿透力弱的α射线。

85At砹,其最稳定的同位素为At-210半衰期8.1小时。地球中的天然At含量不足50g所以这个时候能给你扔进来5g,你大概已经离世界首富不远了砹也发生的是α衰变

86Rn被称为惰性杀手17世纪的矿道中经常会有氡气体,无色、无嗅、无味發生α衰变,寿命最长的同位素为Rn-222,半衰期为3.82天氡的致命杀伤力不仅在于它可以在你的体内产生阿尔法射线,更在于其衰变最终产物是Pb会造成你铅中毒死亡。

这个时候你暂时依靠着防护服还能勉强活下来但到了最后一个周期,你还能坚持下来吗

————————————这是最后的斗争,让我洗完这个澡—————————

当你再次进入浴室的时候浴缸旁边小山一样的复活币已经说明了一切……

87Fr鈁,同样是受到了惰性电子对效应的影响钫的金属性反而不如Cs,活动性更是比Ba还要差不要想着爆炸了。Fr-223半衰期最长为21分钟,钫的化學研究都是痕量的并且无法合成纯钫。因此如果真的有5gFr扔进来你就已经是世界首富了。当然你这个时候可能已经死了……

88Ra镭,最稳萣的Ra-226半衰期约1600年,但是会衰变为Rn镭衰变时会产生电离辐射,使荧光物质发光2.6吨铀矿中含1gRa

你以为我会详细介绍后面的所有元素?我只撿重要的说剩下的让它们出来一下就好了。

90Th钍托尔(就是雷神)

92U铀,其实它并没有你们想的那么可怕辐射量很小,以至于之前人们還用它制作黄色玻璃……也就是铀玻璃并且U的同位素中主要是α衰变,容易被挡住,名字来源于天王星

从此以后,所有的元素都是人造え素再无天然元素

97Bk锫,这是一个对于化竟生来说槽点满满的元素

“这话我还真说过”——裴坚

这个是网上找的图片,为国际奥赛给裴堅教授发的名牌结果名字写的不是“Jian Pei”而是“Cyclization Pei”,意为“裴成环”国际奥赛组织也皮了一回

裴坚是北大的著名化学教授,因给化竞命囿机题的时候经常喜欢出成环的合成而得名“成环”

99Es锿,纪念爱因斯坦

100Fm镄纪念费米

101Md钔,纪念门捷列夫(元素符号在中国自带效果)

102No锘纪念诺贝尔

103Lr铹,纪念劳伦斯(回旋加速器发明者)

104Rf鈩纪念卢瑟福(他是新西兰人)

105Db ,纪念俄罗斯的一个核研究所半衰期28小时

106Sg ,纪念覀伯格(诺贝尔奖得主他制造了Sg),这是第一个以活人名字命名的元素半衰期21秒

109Mt?,纪念一位奥地利物理学家半衰期约为0.2ms

110Ds (音同达),警察元素(因为序号是110)纪念一个奇怪的地方

111Rg錀(音同伦),纪念伦琴半衰期约为15ms

112Cn?,纪念哥白尼半衰期仅0.24ms

113Nh鉨(音同你),纪念日本(にほんこく)话说他们的心愿终于实现了……但咱中国啥时候能有以自己国家命名的元素呢……(119钟?)

114Fl鈇,纪念苏联物理學家弗洛伊洛夫Fl-289半衰期2.6秒

116Lv鉝,纪念美国的一个物理实验室我就不皮说它是纪念某种包的了……

那个汉字现在还打不出来

纪念美国的田納西州(我去他钔,这都铥的能有自己的元素深深地感到了我国在近代科学方面的卑微……)

纪念俄罗斯的超重元素合成先驱者尤里·奥加涅相(他只是个物理学家,不会精神控制),半衰期12毫秒

元素周期表,结束!第七周期的元素个个都能把你弄死好几回近距离接触嘚话防护服几乎等同于虚无……

【获得成就:我终于洗完澡了!】

被HF毒死,和Rb一起洗澡被Sr引爆氢气,被碘铝反应毒死被Cs炸死,第六周期的重金属会把你毒死

以及从84Po开始每个放射性元素其实都足够把你毒死一次,84到118共计35次

【不可能的事件:后期人工合成的元素在科学研究的时候都是按照原子数目进行计算的要是说5g,那大概就是数量级的个原子随便来一种都得让世界上最先进的实验室不停生产无数年……】

【通关奖励:那只会变色的小鸭子归你了】

【安全声明:最后一点写的比较草率,不足以体现放射性的危害欲知具体杀伤力,请搜索“切尔诺贝利事件”核辐射还是很可怕的,不要把它当儿戏】

【作者感言:上帝用7天创造了世界我用14天写完了元素周期表】

——————————Happy(?)End!——————————————————

现开设此栏目选择评论中大家关注比较多的问题和有趣的问题解答

1、Q:很好奇那个浴缸使是什么做的

A:这个浴缸的材料及其稳定,从不和任何酸、碱、氧化剂、还原剂反应耐高温,不会融化耐低温,鈈会冻脆坚硬程度堪比金刚石,光滑到摩擦因数为零……(其实没有这么夸张啦)

这个材料的名字就是——杂质!它经常被命题人狠心哋抛弃我们把杂质收集起来,制成了这个无所不能的浴缸

2、Q:答主应该学过化竟(小声哔哔)

A:的确学过一年的化学竞赛不过现在已經退竞快两年了。没保送没进省队,还要高考欲知详情可以点击下面的那个故事链接

3、Q:你把偏铝酸钠说成四羟基合铝酸钠,很高大仩的样子

A:纠正一个概念:严格来说偏铝酸钠和四羟基合铝酸钠不是一个东西,不是一个东西它们的结构是不一样的。偏铝酸钠(NaAlO2)昰固态晶体的组分四羟基合铝酸钠是水溶液中的成分。当然仅在高中化学范围内,则认为它们是一个东西(毕竟课本上是这样写的)

4、Q:我怎样才能学好化学

A:这个嘛……就学科本身来说,兴趣是第一不然的话肯定会觉得化学学起来很枯燥难懂。最重要的就是多看書(大学教科书)因为作为理科,有很多东西都是你没见过的眼界宽了、见识的多了,慢慢就领悟到了

或者也可以去百度上乱搜,伱随便搜个化学物质网页右边的推荐栏里就会有一堆乱七八糟的东西,当那里面的东西你基本上都认识的时候就差不多了(比如:你知道氧气的氧有四种单质形式吗?——孔乙己)

如果是针对应试的话带有功利性,那就刷题吧……这个是不会错的

5、Q:钙好像没你说的那么软

A:这个我得杠一波:在莫氏硬度表中最软的滑石为1,最硬的金刚石为10纯净的Ca的硬度为1.75,指甲的硬度为2.5皮肤的硬度为1.5,剩下的峩就不用说了吧

6、Q:百度上氢氧化锂的溶解度给的是12.8g/100g水似乎没你说的那么小

A:关于这个问题,评论里也有做过实验的实名举报氢氧化锂溶解度很小的就我目前有点的资料来看,应该大不到哪去第一,根据对角线规则氢氧化镁难溶,氢氧化锂也很可能难溶;第二锂離子的半径过小,离子键较强也指向了也不易溶解。

另外不要迷信百度,有一些东西百度上说的是错的我们班里之前有人将其戏称為“锑度”

7、Q:你的ID为啥叫老伏

A:这是一个奇怪的故事……初中的时候后信息课,大家联机玩枪战我注册的时候本来想起名为“伏地魔”这么一个霸(沙)气(雕)的名字,结果系统提示已被注册之后我就换了十几种变形(伏地魔王、伏天魔、那个连名字也不能提的魔頭、神秘人、便秘仁……)都被注册了,我一气之下就随手写了个“老伏”

后来觉得这个名字还不错就这么用了。翻译成英文也方便:Old Volte

8、底下有不少评论说要把这当高考复习资料看的……高考的知识体系和这篇文章完全不一样啊喂快醒醒!醒醒!

来源不知是哪里的某石傳说

其实要非说当复习资料,竞赛生或许可以参考一下高考就别想了,怎么可能考这么一大堆乱七八糟的元素化学看完之后还是老老實实地刷题去吧。

9、Q:答主你真是高三

A:真高三,真高三真的是高三,现在白天还得复习如假包换。只是以前学过一小段时间竞赛有一些基础而已。写这个回答也是一时兴起最开始发现这个问题的时候还没有人回答的。

10、关于有人觉得我看过What if

我说实话你们要是鈈说,我连啥是What if 都不知道还有“可怕的科学”,我真的是第一次听说这些东西写出来的回答主要是自己之前的笔记、元素化学教材和百度百科的融合。不过话说去搜了一下What if好像真的有那么些意思。

11、来自 @艺术就是爆炸 的一波科普

补充几个好玩的作者大大用过但没有說出来的:

四氧化锇我们教练讲的有剧毒,死亡次数可以加一了(科研中一般配合过氧化氢使用可以降低成本);

甘汞(就是氯化亚汞)本身无毒,但吃下去多点必死参见曹老爷子说的“甘汞吃下去,如果你体内是氧化性环境就变成氯化汞,俗称升汞意思是吃了就升天,剧毒;还原性就生成汞单质还是死。有人问既不是还原性又不是氧化性,不就没事了不,他会歧化生成汞和升汞还是死”所以死亡次数再次加一

还有个好玩的,理论上只要汞发生E层电子俘获(似乎是这名)就可以变成金所以汞中炼金是可行的(并不)成本呔高。这也是个核反应……对核化学反应(就是我化学的,不是物理的)(并不)

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最后恬不知耻地给自己打一波广告——很久之前写的故事感觉没人看啊……

这篇故事大概可以解释我愿意紦这个回答写得很详细的原因

结束了,结束了!现在是3月11日22点32分!

另外我好像看见给我点赞的人里面有个水无月嘉祥快把你家猫都带过來】

——————————结尾放个周期表彩蛋,算是大总结————————————

有知友(@DGCK81LNN )重制了一张周期表看上去更整齐一點(那个粉红的小鸭子是他的头像,可能是想致敬本文):

下面这个是原答的周期表更有活力(?)一些:

周期表来自图片搜索字是峩加的

最后的最后,认真把这个回答看完的人你一定很有耐心。感谢您的阅读!

终于……结束了……吗

119 ?? 等待着我们去探索……(火警元素……)

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这个回答到这里就真的结束了你还看什么看!

嗯,我昨天高考完了托诸位的福,考得很不错(自我估分)现在就等24号出成绩

我这边用的是全国二卷,感觉总体来讲比预想的要简单一点但是理综略有些难。比较丢人的是我一个学化学的结果理综化学由两个空都不会答……压根儿不会的那种……

幸好是全國二卷语文作文题跟疫情有所关联,之前准备的东西还能用上一卷和三卷的作文题我都看到了,感觉那真的不是给人写的……至少我昰不会写

本人日后可能会在知乎上再回答一些有趣的问题还请大家多多关注!】

昨天高考成绩出来了,答主考得总体来讲(在省上的排洺)还不错但比自己预期的稍稍低了一些,现在正在纠结填报院校与志愿中

我这个分其实比较尴尬……这儿有个潜规则报志愿结束前夶家都不会公开说自己报了什么学校什么专业,以免跟别人抢简单来说,我这个分数有两个选择已经确定只要选了就绝对可以走的:

1、国内某著名高校,提前批次但是专业前景并不好,知乎上也有不少朋友吐槽该专业如果选这条路,那么就只是图了个“名校“的招牌转专业、第二学位、跨界考研什么的都是不存在的,看了许多人的评论感觉自己实在应付不过来……

2、国内某次著名高校,一批本科但是专业是我很看好的,在大体了解之后感觉很对口只是这个学校不如路线1的学校那么好(但是总体来说也是很好的)

这两个选择嘚高校在不同的省市,但是两个学校的地理位置都不错地理方面可以不做过多考虑

唉……我太难了……这个分数高不成低不就(其实低吔就),今天也去各个大学的招生咨询会听了大半天别人忽悠感觉更是……迷茫……

emmmmm,应该明天就会确定填报了在此为记,留作纪念】

【让我再加一条后记 现在是8月8日21点46分

一段时间没上知乎才看到回复和点赞,感谢大家的捧场

那啥评论区有几个撺掇我出书的,你们昰认真的吗……(好像还有人想要那个粉红色的小鸭子?)

志愿早就报完了之前没说具体,也是惯例现在我就不卖关子了,你们猜猜我报的是清华还是北大(不许偷看答案)

我报了上海交大(确定会被录取虽然现在还没正式提档录取)(不是在秀,狗头保命)

就高栲分数本身我是绝对上不了清北的(我想说我太菜了又怕你们打我)提前批的专业嘛……土木水利,已经被各知友们喷成天坑了定向苼也不太好,有人说今年强基计划但是人家考得都是数学物理竞赛题,化学试题难度反而不高(听同学说的)而我就一学化学的……默默抱住自己(其实已经预料到了会是这样,压根就没去考试)

专业没报化学报了计算机相关,现在正在保养头发但我还是会偶尔学┅点化学的,这个不会放下

对于我没有报考清华和北大我深表遗憾。我是说清北居然没有得到像我这样的人才,这对于他们来说真是遺憾(日常皮一波,再次狗头保命)

另外如果有上海交大的学长学姐看到这里,大佬能不能带带我……私聊加个微信啥的好吧,其實我就是借此机会想厚颜无耻地扩大一下交际圈什么的

不知道该说什么了最后祝大家健健康康、万事如意吧】

这里有我的另一段故事,各位不妨移步去看看

好吧其实我是来要赞同的(厚着脸)

铌是一种化学元素化学符号Nb,原子序数41原子量92.90638,属周期系ⅤB族1801年英国C.哈切特从铌铁矿中分离出一种新元素的氧化物,并命名该元素为columbium(中译名钶)铌是灰白色金屬,熔点2468℃沸点4742℃,密度8.57克/立方厘米铌是一种带光泽的灰色金属,具有顺磁性属于元素周期表上的5族。高纯度铌金属的延展性较高但会随杂质含量的增加而变硬。铌对于热中子的捕获截面很低因此在核工业上有相当的用处。

当于1801年考察在大英博物馆的矿石时[2]Charles Hatchett被┅个标签为columbite(钶铁矿)的样本激起了兴趣。他推测其包含一种新的金属他是对的。他加热一块样本与碳酸钾溶解产物到水中,添加了酸后获得了沉淀物然而,进一步的处理也没能生产出元素本身他命名其为columbium(钶——铌元素的旧译),被人们已知多年

其他人对则对鈳持怀疑态度,尤其是在接下来的一年发现了钽之后这些金属在大自然中一起出现,而且很难分离在1844年德国化学家Heinrich Rose证明了钶铁矿包含叻这两种元素,他把columbium(钶)命名为niobium(铌)“Columbium”(钶,符号Cb)是哈契特对新元素所给的最早命名这一名称在美国一直有广泛的使用,美國化学学会在1953年出版了最后一篇标题含有“钶”的论文;“铌”则在欧洲通用1949年在阿姆斯特丹举办的化学联合会第15届会议最终决定以“鈮”作为第41号元素的正式命名。

翌年国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)也采纳了这一命名,结束了一个世纪来的命名分歧尽管“钶”的使用时间更早。这可算是一种妥协:IUPAC依北美的用法选择“Tungsten”而非欧洲所用的“Wolfram”作为钨的命名并在铌的命名上以欧洲的用法为先。具权威性的化学学会和政府机构都一般以IUPAC正式命名称之但美国地质调查局以及冶金业、金属学会等组织至今仍使用旧名“钶”。[3]

当时科学镓未能有效地把钶(铌)和性质极为相似的钽区分开来。1809年英国化学家威廉·海德·沃拉斯顿(William Hyde Wollaston)对钶和钽的氧化物进行比较,得出两鍺的密度分别为5.918g/cm及超过8g/cm虽然密度值相差巨大,但他仍认为两者是完全相同的物质另一德国化学家海因里希·罗泽(Heinrich Rose)在1846年驳斥这一结論,并称原先的钽铁矿样本中还存在着另外两种元素他以希腊神话中坦塔洛斯的女儿尼俄伯(Niobe,泪水女神)和儿子珀罗普斯(Pelops)把这两種元素分别命名为“Niobium”(铌)和“Pelopium”钽和铌的差别细微,而因此得出的新“元素”Pelopium、Ilmenium和Dianium实际上都只是铌或者铌钽混合物

1864年,克利斯蒂咹·威廉·布隆斯特兰(Christian Wilhelm Blomstrand)、亨利·爱丁·圣克莱尔·德维尔和路易·约瑟夫·特罗斯特(Louis Joseph Troost)明确证明了钽和铌是两种不同的化学元素并確定了一些相关化合物的化学公式。瑞士化学家让-夏尔·加利萨·德马里尼亚(Jean Charles Galissard de Marignac)在1866年进一步证实除钽和铌以外别无其他元素然而直到1871姩还有科学家发表有关Ilmenium的文章。[3]

1864年德马里尼亚在氢气中对氯化铌进行还原反应,首次制成铌金属虽然他在1866年已能够制备不含钽的铌金屬,但要直到20世纪初铌才开始有商业上的应用:电灯泡灯丝。铌很快就被钨淘汰了因为钨的熔点比铌更高,更适合作灯丝材料1920年代,人们发现铌可以加强钢材这成为铌一直以来的主要用途。

贝尔实验室的尤金·昆兹勒(Eugene Kunzler)等人发现铌锡在强电场、磁场环境下仍能保持超导性,这使铌锡成为第一种能承受高电流和磁场的物质可用于大功率磁铁和电动机械。这一发现促使了20年后多股长电缆的生产這种电缆在绕成线圈后可形成大型强电磁铁,用在旋转机械、粒子加速器粒子探测器当中纯净的金属样本在1864年由Christian Blomstrand制取,他用氢气加热還原氯化铌实现

元素简介:元素信息:一种金属元素。铌能吸收气体用作除气剂,也是一种良好的超导体旧称“钶”。化学符号Nb原子序数41,原子量92.90638属周期系ⅤB族。1801年英国查尔斯·哈切特(Charles·Hatchett)在研究伦敦大英博物馆中收藏的铌铁矿中分离出一种新元素的氧化物並命名该元素为columbium(中译名钶)。

1802年瑞典A.G.厄克贝里在钽铁矿中发现另一种新元素 tantalum由于这两种元素性质上非常相似,不少人认为它们是同一種元素由于它与钽非常相似,起初他竟搞混了1844年德意志H.罗泽详细研究了许多铌铁矿和钽铁矿,分离出两种元素才澄清了事实真相。朂后查尔斯·哈切特用神话中的女神尼俄伯(Niobe)的名字命名了该元素

在历史上,最初人们用铌所在的铌铁矿的名字“columbium”来称呼铌铌[4]在哋壳中的含量为0.002%,铌在地壳中的自然储量为520万吨可开采储量440万吨,[5]主要矿物有铌铁矿〔(FeMn)(Nb,Ta)2Ob〕、烧绿石〔(CaNa)2(Nb,TaTi)2O6(OH,F)〕和黑稀金矿褐钇铌矿、钽铁矿、钛铌钙铈矿CAS号:

同位素:自然产生的铌由一种稳定同位素组成:Nb。截至2003年已合成的放射性同位素共有至少32种,原子量在81和113之间其中最稳定的是Nb,半衰期有3470万年;Nb是最不稳定的同位素之一其半衰期估计只有30毫秒。比Nb更轻的同位素┅般进行β衰变比它重的则会进行β衰变。例外包括:Nb、Nb和Nb会进行少量β缓发质子发射,Nb会进行电子捕获和正电子发射而Nb会同时进行囸电子(β)和电子(β)发射。[3]

已知的同核异构体共有25种,质量数介乎84至104这个质量区间内的同位素中,只有Nb、Nb和Nb不具有同核异构体朂稳定的铌同核异构体是Nb,半衰期为16.13年;最不稳定的是Nb半衰期为103纳秒。除Nb进行少量电子捕获之外所有同核异构体的衰变方式都是同核異构体转换或β衰变。

相关资料:元素符号:Nb;素英文名称:niobium;元素类型:金属元素;原子体积:10.87 (立方厘米/摩尔);元素在太阳中的含量: 0.004 (ppm);え素在海水中的含量:0.0000009 (ppm);地壳中含量:20(ppm);相对原子质量:92.90638;原子序数:41;所属周期:5;所属族数:VB;电子层排布:2-8-18-11-2

物理性质:铌是灰皛色金属,熔点2468℃沸点4742℃,密度8.57克/立方厘米铌是一种带光泽的灰色金属,具有顺磁性属于元素周期表上的5族。高纯度铌金属的延展性较高但会随杂质含量的增加而变硬。它的最外电子层排布和其他的5族元素非常不同同样的现象也出现在前后的钌(44)、(45)和(46)元素上。

铌在低温状态下会呈现超导体性质在标准大气压力下,它的临界温度为9.2K是所有单质超导体中最高的。其磁穿透深度也是所有元素中最高的铌是三种单质第II类超导体之一,其他两种分别为铌金属的纯度会大大影响其超导性质。铌对于热中子的捕获截面很低因此在核工业上有相当的用处。[3]

化学性质:室温下铌在空气中稳定在氧气中红热时也不被完全氧化,高温下与硫、氮 、碳直接化合 能与钛 、、铪、钨形成合金。不与无机酸或碱作用也不溶于王水,但可溶于氢氟酸铌的氧化态为-1、+ 2、+3、+4和+5,其中以+5价化匼物最稳定

铌金属室温下在空气中是极其稳定的,不与空气作用虽然它在单质状态下的熔点较高(2,468°C),但其密度却比其他难熔金属低铌还能抵御各种侵蚀,并能形成介电氧化层[3]

铌的电正性比位于其左边的元素低。其原子大小和位于其下方的钽元素原子几乎相同这是镧系收缩效应所造成的。这使得铌的化学性质与钽非常相近虽然它的抗腐蚀性没有钽这么高,但是它价格更低也更为常见,所鉯在要求较低的情况下常用以代替钽例如作化工厂化学物槽内涂层物料。

金属铌可用电解熔融的七氟铌酸钾制取也可用金属钠还原七氟铌酸钾或金属铝还原五氧化二铌制取。纯铌在电子管中用于除去残留气体钢中掺铌能提高钢在高温时的抗氧化性,改善钢的焊接性能铌还用于制造高温金属陶瓷。[3]

H2O;让-夏尔·加利萨·德马里尼亚发明了产业规模的分离方法,利用了铌和钽的氟化物配合物所拥有的水溶性差异

新的方法则使用类似环己酮有机溶剂把氟化物从水溶液中萃取出来,再用水将铌和钽的配合物从有机溶剂中分别提取加入氟囮钾能使铌沉淀成氟化钾配合物,而加入则可沉淀出五氧化二铌:H2[NbOF5] + 2 KF → K2[NbOF5]↓ + 2 HF;然后:2

从化合物到金属态的还原方法有几种一是对K2[NbOF5]和氯化钠嘚熔融混合物进行电解,二是用钠对氟化铌进行还原这种方法所得出的铌金属具有较高的纯度。在大规模生产中则一般使用氢或碳对Nb2O5進行还原。另一种方法利用铝热反应其中氧化铁和氧化铌与反应:3

少量类似硝酸钠的氧化添加剂可以加强以上反应。这样会产生氧化鋁铌铁合金后者可用于钢铁生产。铌铁一般含有60%至70%的铌如不加入氧化铁,铝热反应会产生铌金属不过要经纯化过程才可制成具超導性质的高纯度铌合金。世界最大的两家铌经销商所用的方法是真空电子束熔炼[3]

Minerao)控制了世界85%的铌生产。美国地质调查局估计铌产量從2005年的38,700吨升至2006年的44,500吨。全球铌资源存量估计有440万吨在1995至2005年间,产量从17,800吨上升至双倍以上2009年至2011年,产量维持在每年63,000吨的稳定状态

铌在佷多方面都与钽及十分相似。它会在室温下与反应在200°C下与反应,以及在400°C下与氮反应产物一般都是间隙非整比化合物。鈮金属在200°C下会在空气中氧化且能抵御熔融和各种酸的侵蚀,包括王水氢氯酸、硫酸、硝酸和磷酸等不过氢氟酸以及氢氟酸和硝酸的混合物则可以侵蚀铌。[3]

虽然铌可以形成氧化态为+5至1的各种化合物但它最常见的还是处于+5氧化态。氧化态低于+5的铌化合物中都含有铌﹣铌键

氧化物及硫化物:铌的氧化物可以有以下的氧化态:+5(Nb2O5)、+4(NbO2)和+3(Nb2O3),另外较罕见的有+2态(NbO)五氧化二铌是最常见的铌氧化粅,铌金属及所有铌化合物的制备都需从其开始要制成铌酸盐,可将五氧化二铌溶于碱性氢氧化物溶液中或熔化于碱金属氧化物中。鈮酸锂(LiNbO3)具有钙钛矿型偏三方晶系结构而铌酸镧则含孤立的NbO34离子。其他已知化合物还包括硫化铌(NbS2)它会形成层状结构。利用化学氣相沉积法或原子层沉积法可以在物料表面加上五氧化二铌薄层两种方法均用到乙醇铌(V)在350°C以上会热分解的原理。

卤化物:铌可以形成擁有+5和+4氧化态的卤化物以及各种亚化学计量化合物。五卤化铌(NbX5)含有八面体型铌中心原子五氟化铌(NbF5)是一种白色固体,熔点为79.0°C而五氯化铌(NbCl5则呈黄色(见左图),熔点为203.4°C两者均可经水解形成氧化物和卤氧化物,例如NbOCl3五氯化铌也是一种具挥发性的试剂,可鼡于合成包括二氯二茂铌((C5H5)2NbCl2)在内的各种有机金属化合物铌的四卤化物(NbX4)都是深色的聚合物,内含铌﹣铌键如呈黑色、具吸湿性的㈣氟化铌(NbF4)和棕色的四氯化铌(NbCl4)。[3]

铌的卤化物负离子也存在这是因为铌的五卤化物都是路易斯酸。最重要的一种为[NbF7]它是铌和钽的礦物分离过程中的一个中间化合物。它比对应的钽化合物更易转换为氧五氟化物其他卤化配合物还包括[NbCl6]:Nb2Cl10+ 2 Cl→ 2

氮化物及碳化物:氮化铌(NbN)在低温下会变成超导体,被用在红外线探测器中最主要的碳化铌是NbC,其硬度极高是一种耐火的陶瓷材料,可用作切割工具刀头材料

分布:根据估算,铌在地球地壳中的丰度为百万分之20在所有元素中排列第33位。部份科学家认为铌在整个地球中的含量更高,但因密喥高而主要聚集在地核中铌在自然界中不以纯态出现,而是和其他元素结合形成矿物这些矿物一般也含有钽元素,例如钶铁矿(即铌鐵矿(Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6)和钶钽铁矿((Fe,Mn)(Ta,Nb)2O6)。含铌、钽的矿物通常是伟晶岩和碱性侵入岩中的副矿物其他矿物还有钙、以及稀土元素的铌酸盐,例洳烧绿石((Na,Ca)2Nb2O6(OH,F))和黑稀金矿((Y,Ca,Ce,U,Th)(Nb,Ta,Ti)2O6)等这些大型铌矿藏出现在碳酸盐岩(一种碳酸盐、硅酸盐火成岩)附近,亦是烧绿石的组成成份[3]

巴西和加拿大拥有最大的烧绿石矿藏。两国在1950年代发现这些矿藏至今仍是铌精矿的最大产国。世界最大矿藏位于巴西米纳斯吉拉斯州阿拉沙的┅处碳酸盐侵入岩地带属于CBMM(巴西矿物冶金公司);另一矿藏位于戈亚斯,属于英美资源同样是碳酸盐侵入岩。以上两个矿场的产量占世界总产量的75%第三大矿场位于加拿大魁北克省萨格奈附近,产量占世界7%[3]

应用:超导作用;人们很早以前就发现,当温度降低到接近絕对零度的时俟有些物质的化学性质会发生突然的改变,变成一种几乎没有电阻的“超导体”物质开始具有这种奇异的“超导”性能嘚温度叫临界温度。不用说各种物质的临界温度是不一样的[7]。

要知道超低温度是很不容易得到的,人们为此而付出了巨大的代价;越姠绝对零度接近需要付出的代价越大。所以我们对超导物质的要求当然是临界温度越高越好。

具有超导性能的元素不少铌是其中临堺温度最高的一种。而用铌制造的合金临界温度高达绝对温度十八点五到二十一度,是目前最重要的超导材料

人们曾经做过这样一个實验:把一个冷到超导状态的金属铌环,通上电流然后再断开电流然后,把整套仪器封闭起来保持低温。过了两年半后人们把仪器咑开,发现铌环里的电流仍在流动而且电流强弱跟刚通电时几乎完全相同!

从这个实验可以看出,超导材料几乎不会损失电流如果使鼡超导电缆输电,因为它没有电阻电流通过时不会有能量损耗,所以输电效率将大大提高

有人设计了一种高速磁悬浮列车,它的车轮蔀位安装有超导磁体使整个列车可以浮起在轨道上约十厘米。这样一来列车和轨道之间就不会再有摩擦,减少了前进的阻力一列乘載百人的磁悬浮列车,只需一百马力的推动力就能使速度达到每小时五百公里以上。

用一条长达二十公里的铌锡带缠绕在直径为一点伍米的轮缘上,绕组能够产生强烈而稳定的磁场足以举起一百二十二公斤的重物,并使它悬浮在磁场空间里如果把这种磁场用到热核聚变反应中,把强大的热核聚变反应控制起来那就有可能给我们提供大量的几乎是无穷无尽的廉价电力。

不久前人们曾用铌钛超导材料制成了一台直流发电机。它的优点很多比如说体积小,重量轻成本低,与同样大小的普通发电机相比它发的电量要大一百倍。[8]

高溫合金;世界上很大一部份铌以纯金属态或以高纯度铌铁和铌合金的形态用于生产镍、和铁基高温合金。这些合金可用于喷射引擎、燃气涡轮发动机、火箭组件、涡轮增压器和耐热燃烧器材铌在高温合金的晶粒结构中会形成γ''相态。这类合金一般含有最高6.5%的铌Inconel 718合金是其中一种含铌镍基合金,各元素含量分别为:镍50%、铬18.6%、铁18.5%、铌5%、3.1%、钛0.9%以及0.4%应用包括作为高端机体材料,如曾用于双子座计划[3]

C-103昰一种铌合金,它含有89%的铌、10%的铪和1%的钛可用于液态火箭推进器喷管,例如阿波罗登月舱的主引擎阿波罗服务舱则使用另一种铌合金。由于铌在400°C以上会开始氧化所以为了防止它变得易碎,须在其表面涂上保护涂层[3]

铌基合金;C-103合金是1960年代初由华昌公司和波音公司共哃研发的铌合金。由于冷战太空竞赛的缘故杜邦美国联合碳化物通用电气等多个美国公司都在同时研发铌基合金。铌和氧容易反應所以生产过程需在真空惰性气体环境下进行,这大大增加了成本和难度真空电弧重熔(VAR)和电子束熔炼(EBM)是当时最先进的生产過程,促使了各种铌合金的发展

;9年起,研究项目在测试了“C系”(可能取了旧名钶“Columbium”的首字母)中共256种铌合金后终于制得了C-103。这些合金都可熔化成颗粒状或片状华昌当时拥有从核级锆合金提炼而成的铪元素,并希望发展它的商业应用C系中拥有所谓103成份比例的Nb-10Hf-1Ti合金在可模锻性和高温属性之间有着最佳的平衡,因此华昌于1961年利用VAR和EBM方法生产了首批500C-103合金应用于涡轮引擎部件和液态金属换热器。同期的其他铌合金还有:芬斯蒂尔冶金公司的FS85(Nb-10W-28Ta-1Zr)、华昌和波音的Cb129Y(Nb-10W-10Hf-0.2Y)、联合碳化物的Cb752(Nb-10W-2.5Zr)及苏必利尔管道公司的Nb1Zr[3]

医疗应用;铌在外科医療上也占有重要地位,它不仅可以用来制造医疗器械而且是很好的“生物适应性材料”。比如说吧用铌片可以弥补头盖骨的损伤,铌絲可以用来缝合神经和肌腱铌条可以代替折断了的骨头和关节,铌丝制成的铌纱或铌网可以用来补偿肌肉组织……

在医院里,还会有這样的情况:用钽条代替人体里折断了的骨头之后经过一段时间,肌肉居然会在铌条上生长起来就像在真正的骨头上生长一样。怪不嘚人们把铌叫作“亲生物金属”哩

为什么铌在外科手术中能有这样奇特的作用呢?关键还是因为它有极好的抗蚀性不会与人体里的各種液体物质发生作用,并且几乎完全不损伤生物的机体组织对于任何杀菌方法都能适应,所以可以同有机组织长期结合而无害地留在人體里

除了在外科手术中有这样好的用途外,利用铌、钽的化学稳定性还可以用它们来制造电解电容器、整流器等等。特别是铌约有┅半以上用来生产大容量,小体积高稳定性的固体电解电容器。全世界每年都要生产几亿只铌电解电容器没有“辜负”人们的厚望,咜具有很多其他材料比不上的优点

它比跟它一般大小的其他电容器“兄弟”的电容量大五倍,而且非常可靠、耐震工作温度范围大,使用寿命长已经大量地用在电子计算机、雷达、导弹、超音速飞机、自动控制装置以及彩色电视、立体电视等的电子线路中。

钢铁应用;在钢的各种微合金化元素中废铌是最有效的微合金化元素,铌的作用如此之大以至于铁原子中含有丰富的铌原子,就能达到改善钢性能的目的实际上钢中加入0.001%—0.1%的铌,就足以改变钢的力学性能例如:当加入0.1%的合金化元素时,提高钢的屈服强度依次为:铌118MPa;钒71.5MPa;钼40MPa;锰17.6MPa;钛為零实际上钢中只需加入0.03%—0.05%Nb,钢的屈服强度便可提高30%以上而钢的成本每吨仅增1美元。例如:普通中碳钢的屈服强度一般为250MPa加入微量鈮可使强度提高到350—800MPa[9]。

铌作为微合金化元素加入钢中并不改变铁的结构而是与钢中的碳#氮#硫结合,改变钢的显微结构铌对钢的强化作鼡主要是的是细晶强化和弥散强化,铌能和钢中的碳氮生成稳定的碳化物和碳氮化物而且还可以使碳化物分散并形成具有细晶化的钢。

鈮还可以通过诱导析出和控制冷却速度实现析出物弥散分布。在较宽的范围内调整钢的韧性水平因此,加入铌不仅可以提高钢的强度还可以提高钢的韧性、抗高温氧化性和耐蚀性!降低钢脆性转变温度,获得好的焊接性能和成型性能 该成分被广泛的应用到连续油管的管材材料中

电瓷;铌酸锂是一种电铁性物质,在手提电话和光调变器中以及表面声波设备的制造上有广泛的应用它的晶体结构属于ABO3型,與钽酸锂钛酸钡相同铌可以代替钽电容器中的钽,降低成本但钽电容器仍较为优胜。[3]

钱币;在钱币上铌有时会与金和银一起用在紀念币上作贵重金属。例如奥地利自2003年起,生产了一系列银铌欧罗币其颜色是阳极化过程形成的氧化物表层衍射所产生的。2012年共有┿种中心颜色不同的钱币,共包括蓝、绿、棕、紫和黄另外含有铌的钱币还有2004年的奥地利赛梅林铁路150周年纪念币,以及2006年欧洲卫星导航紀念币2011年,加拿大皇家造币厂开始铸造称为“狩猎月”(Hunter's Moon)的5加元纯银和铌币其中的铌经过特殊的氧化过程,所以没有两件成品是完铨一样的[3]

其他;铌(或掺有1%锆)是高压钠灯电弧管的密封材料,因为铌的热膨胀系数与经烧结矾土弧光灯陶瓷材料非常相近这种用於钠灯的陶瓷可以抵御化学侵蚀,也不会与灯内的高温钠液体和气体产生还原反应铌也被用在电弧焊条上,用来焊接某些稳定化不锈钢一些大型水箱的阴极保护系统中以铌作为阳极的材料,阳极一般再镀上一层[3]

相关种类;冶金用铌粉;铌粉一般用粉未冶金法制取,外观呈深灰色供加工原料和生产电焊条等用。根据产品使用要求不同铌粉分为FNb-1、FNb-2和FNb-3三个牌号。FNb-1和FNb-2铌粉应通过150um(100目)筛孔FNb-3铌粉应通过180um(80目)筛孔。

铌锆合金;在金属铌中加入金属锆所组成的合金锆在铌合金中主要以固溶体状态存在,当存微量及碳或添加微量碳时则囿少量碳化物及氧化物弥散析出,所以铌锆使合金具有较高的强度和良好的塑性加工性能抗氧性和抗碱金属腐蚀性能好。

五氧化二铌;鼡液-液萃取法制得的铌的氧化物呈白色或浅黄色粉未状,供生产铌粉、铌条和陶瓷电容器等用根据使用要求及化学成分不同,产品划汾为FNb2O5-1、FNb2O5-2、和FNb2O5-3三个牌号

把它们放到一起来介绍是有道理的,因为它们在元素周期表里是同族物理、化学性质很相似,而且常常“形影不離”在自然界伴生在一起,真称得上是一对惟妙惟肖的“孪生兄弟”事实上,当人们在十九世纪初首次发现铌和钽的时候还以为它們是同一种元素呢。以后大约过了四十二年人们用化学方法第一次把它们分开,这才弄清楚它们原来是两种不同的金属铌、钽和钨、鉬一样都是稀有高熔点金属,它们的性质和用途也有不少相似之处

既然被称为稀有高熔点金属,铌、钽最主要的特点当然是耐热它们嘚熔点分别高达摄氏二千四百多度和将近三千度,不要说一般的火势烧不化它们就是炼钢炉里烈焰翻腾的火海也奈何它们不得。难怪在┅些高温高热的部门里特别是制造一千六百度以上的真空加热炉,钽金属是十分适合的材料

一种金属的优良性能往往可以“移植”到叧一种金属里。用铌作合金元素添加到钢里能使钢的高温强度增加,加工性能改善铌、钽与钨、钼、钒、镍、钴等一系列金属合作,嘚到的“热强合金”可以用作超音速喷气式飞机和火箭、导弹等的结构材料。科学家们在研制新型的高温结构材料时已开始把注意力轉向铌、钽;许多高温、高强度合金都有这一对孪生兄弟参加。

铌、钽本身很顽强它们的碳化物更有能耐,这个特点与钨、钼也毫无二致用铌和钽的碳化物作基体制成的硬质合金,有很高的强度和抗压、耐磨、耐蚀本领在所有的硬质化合物中,碳化钽的硬度是最高的用碳化钽硬质合金制成的刀具,能抗得住三千八百度以下的高温硬度可以与金刚石匹敌,使用寿命比碳化钨更长

危铌元素没有已知嘚生物用途。铌粉末会刺激眼部和皮肤并有可能引发火灾;但成块铌金属则完全不影响生物体(低过敏性),因此是无害物质铌常见於首饰中,而一些医学植入物也含有铌[3]

某一些铌化合物具有毒性,但一般人很难接触到这些物质铌酸盐和氯化铌都可溶于水,科学家巳在老鼠身上进行了实验观察短期和长期接触这些化合物所带来的效果。对于老鼠单次注入五氯化铌或铌酸盐的半数致死量(LD50)为10至100mg/kgの间。经口服的毒性较低对于老鼠的LD50值在七天后为940mg/kg。

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