第一章 物质与反应（2）-中国青少年科学探索百科全书（上卷）

Encyclopedia of Science for Youth 22 23 物 质 与 反 应中国青少年科学探索百科全书 早期探险家使用充满 氢气的气球进行探险 活动，但因氢气易燃、 不安全，后来人们逐渐 使用相对安全的氦气 充灌热气球。 卤族元素 卤族元素包括氟、氯、溴、碘和砹等 5 个非金属元素。这些元素的分子包含两个原子。卤族元素有毒，会腐蚀皮肤。它们的活跃 性从氟、氯、溴、碘到砹依次减弱。氯能与许多物质发生剧烈反应；碘 则很少发生反应，且反应速度较慢。卤素与金属反应生成的离子盐叫卤 化物，如氯化钠，即普通的食盐。绝大多数的卤化物都溶于水，海水中 含有多种卤化物。卤化物与氢反应生成酸，这其中包括氯化氢。卤族元 素还能与一些非金属如碳和硫反应生成化合物。 提取和用途 在温度为100℃时电解氟化氢和氟化钾的混合 物就可得到氟。氟可用于合成碳氟化合物如特氟隆 (聚四氯乙烯)，还可以净化核燃料。在饮用水中加 入少量的氟化钠能有效预防蛀牙。氯可通过电解氯 化钠溶液得到。氯的用途很广，可用于自来水消毒、制造漂白剂和塑料等。溴是通过 氯与海水中的溴化镁反应得到的。同样，氯与海藻中的碘盐反应可得到碘。氯和溴可 用于制造摄影胶卷、药品和防腐剂等。 特氟隆材料很光 滑，在生活中已广 泛应用。 氯 氯是浅黄绿色的腐蚀性有毒气体，对眼睛和呼吸系统有刺 激作用。氯元素存在于海水、蒸发岩矿、氯磷灰石和方钠石矿 物中。工业上氯气大多通过电解盐水而获得，因为氯及其化合 物能生成溶于水，有杀菌漂白作用的次氯酸，因而被广泛用于 制造纺织业和造纸业中的漂白剂、城市供水消毒剂、家用漂白 剂和杀菌剂等。 溴和碘 元素溴在室温下 是深红色液体，但是 它很容易挥发，变成 棕色蒸气。碘在室温 下是紫黑色固体，一 加热就会升华(不经 过液态而变为蒸气)。 游泳池中的水一般都经过氯气消毒。 臭氧杀手——氟利昂 氟利昂属于氟氯烷类。是 无色、无味、无腐蚀性、不可燃、 低毒的气体或液体。老式冰箱 的致冷剂主要有二氯二氟甲烷 (氟利昂12)、三氯氟甲烷(氟利 昂 11 )、氯三氟甲烷(氟利昂 2 2 )、二氯四氟乙烷(氟利昂 114)、三氯三氟乙烷(氟利昂 113)等。因为氟利昂对环境污 染很大，因此近年来世界各国 已限制了氟利昂的生产。 制备氯气 实验室用二氧化锰(MnO 2 ) 与盐酸(HCl)进行氧化反应来制 备氯气(Cl 2 )。制得的氯气含有 一些水蒸气，但可以通过浓硫 酸(H 2 SO 4 )来干燥。为了防止硫 酸反吸到反应器，一般在盛硫 酸的瓶与反应器之间放一个玻 璃瓶，用作防回吸装置。经过干 燥，气体收集在气体瓶内。 盐酸 盐酸是氯化氢的水溶液。纯净 的盐酸为无色液体，工业品浓盐酸 则因含三价铁等杂质而显黄色。浓 盐酸中的氯化氢易挥发，在空气中 暴露时会形成白雾并有强烈刺激性 气味，对人的呼吸系统有刺激作用。 盐酸是实验室常备药品，具有酸的 通性，可用于染料和医药等，是重要 的无机酸。 氢 氢是双原子分子，为无色无臭的气体，是所有气体中密度最小、最轻的，并且易于燃烧。将氢气进行深 度冷冻同时加压，可以液化。液态氢的低温可将氦以外 的其他气体变成固体。氢微溶于水，可被某些金属(如钯、 铂)吸收。被吸收后的氢气有很强的化学活泼性。氢气具有 可燃性，可以组成各种可发生爆炸同时发出轰鸣的爆鸣气 体，因此在使用氢气前必须进行纯度的检验。 形态各异的氢 氢有三个同位素，分别为氕、氘、氚。同位素的电子数相同，所以具有相同的化学性质。氕 的原子核中只有一个质子，氕之间的聚变十分困难。氘的原 子核中有一个质子和一个中子，比氕原子核重一倍。氘 与氧结合生成重水(氧化氘)。这种液体可用在热核反 应堆和化学试验里。氘被广泛用作示踪原子。氢的另一种同位素叫氚(又叫 超重氢)。它用于热核反应堆，具有放射性。 氢的用途 化学工业中经常用氢与氮反应合成氨，氨是制造化肥、炸药、 燃料和塑料的原料。氢能够把植物油变成人造奶油。氢还是火箭和 焊接的理想燃料。它在空气中燃烧能产生巨大的能量和纯净的水， 所以不会引起任何污染，也正因为如此，人们正在尝试用氢替代现 有的汽车燃料。然而把氢作为燃料的最大障碍是储藏问题一直难以解 决，因为氢气所需要的储藏空间太大，使用不便，而且液态的氢必须保 存在-253℃以下的绝缘容器中。 随着能源危机的到来， 人们正在开发以氢为燃料的发动 机来代替传统能源。 埃斯特朗 埃斯特朗是瑞典物 理学家，光谱学的奠基人 之一。他利用分光镜来研 究光和化学元素，从1861 年开始研究太阳光谱，并 于1868 年发现了太阳光 谱上的氢元素。1869年他 细心测定光谱相片上各谱线的位置，并绘制 出整个太阳光谱。他以自己的名字“埃”作 为微小长度的单位名称，“埃”可用来测量波 长和