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当前位置:第一节 氧族元素
作者：未知来源：中央电教馆时间：2006/4/26 22:23:06阅读：nyq
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硒的发现
1818年，瑞典化学键贝采里乌斯在用法龙镇产的黄铁矿制取硫酸时，在铅室的底部发现了一种凝结出来的红色粉末。开始，他用吹管分析法鉴定这种物质时，把这种红色粉末误认为碲。后来经过进一步提炼于分析，贝采里乌斯确认这种红色粉末是一种新元素，它的性质介于硫和碲之间。他把这种新元素命名为Selenium，含义是月亮（Selene），表面这种元素的性质与碲相似。因为碲的英文名称为Tellurium，含义是地球。因此，碲和硒是姊妹元素。它的中译名为硒，元素符号为Se。
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氟利昂
在大约65年前，在研究可以用作安全的致冷剂的新型无毒物质时，人们发明了氯氟碳化合物(CFCs)。其中一种通常以杜邦品牌氟利昂著称的新物质，不久就代替了氨，成为家用冰箱的标准冷却液。它后来又成了自动空调的主要冷却液。
五十和六十年代，氯氟碳化合物(CFCs)被应用于多种用途：用作气溶胶喷雾器中的推进剂，用来制造塑料，还被用作电子元件的清洁剂。所有这些用途使全球氯氟碳化合物(CFCs)的使用量每六到七年翻倍一次。到七十年代早期，每年工业用量约一百万吨。 后来科学家们发现在纯连锁反应中，氯原子使两个臭氧分子分解成三个氧分子，而氯原子在该反应中重生，使臭氧的分解继续。
随着大气臭氧的减少，更多的紫外线辐射到达地球。科学家估计暴露增加会导致皮肤癌发病增加，白内障和免疫系统受损，还会减慢植物的生长。因为有些氯氟碳化合物(CFCs)会在大气中停留100年以上，这些影响会持续到二十一世纪。
过去40年对臭氧和大气的艰苦研究导致了全球对CFC生产的禁令。从1987年来，150多个国家鉴写了国际公约，呼吁阶段性的减少氯氟碳化合物(CFCs)的释放量，使空气中CFC的年增加量到1999年降为1986年的一半。对该协议的修正案呼吁从1996年1月起全面禁止CFC。即使这一禁令生效以后，氯氟碳化合物(CFCs)的氯仍会继续在大气中聚集十年，要到21世纪中叶，南极的臭氧含量才会回到七十年代的水平。
我们国家也积极行动，控制氟利昂的用量。国家环保总局、外经贸部、海关总署、国家质检总局联合发出公告从2002年１月１日起，我国汽车空调将用非氟里昂环保致冷剂逐步取代氟里昂致冷剂，空调使用含氟里昂致冷剂的汽车将不得生产和进口，以减少对大气臭氧层的破坏。
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臭氧层空洞
在高层大气中（高度范围约离地面15km～25km），由氧吸收太阳紫外线辐射而生成臭氧（
）。光子首先将氧分子分解成氧原子，氧原子与氧分子反应生成臭氧。
和 
属于同素异形体，在通常的温度和压力条件下，两者都是气体。当 
的浓度在大气中达到最大值时，就形成厚度约为20km的臭氧层。臭氧在地平面上肯定是有害的，产生了烟雾和破坏了许多一般的物质，但是在高空臭氧能吸收波长在220nm～330nm范围内的紫外光，从而防止这种高能紫外线对地球上生物的伤害。
过去人类的活动尚未达到平流层的高度，而臭氧层主要分布在距地面15km～35km的大气层中，所以未受重视。近年来不断测量的结果表明臭氧层一节开始变薄，甚至出现空洞。1985年，发现南极上方出现了面积与美国大陆相近的臭氧层空洞，1989年又发现北极上空正在形成的另一个臭氧层空洞。此后发现空洞并非固定在一个区域内，而是每年在移动，而且面积不断扩大。臭氧层变薄和出现空洞，就意味着有更多的紫外辐射线到达地面。紫外线对生物具有破坏性，对人的皮肤、眼睛、甚至免疫系统都会造成伤害，强烈的紫外线还会影响鱼虾类和其他水生生物的正常生存，乃至造成某些生物灭绝，会严重阻碍各种农作物和树木的正常生长，又会导致温室效益加剧。
南极上空臭氧层空洞
南极臭氧缺失情况比较
南极上空臭氧层情况（1979年10月～1992年10月）
人类活动产生的微量气体，如氮氧化物和氟氯烃CFCs（chlorofluorocarbons）等，对大气中臭氧的含量有很大的影响。引起臭氧层被破坏的原因有多种解释，其中公认的原因之一是氟利昂的大量使用。氟利昂被广泛用作致冷剂、发泡剂、清洗剂、气喷雾剂等。氟利昂化学性质稳定，易挥发，不溶于水。但是进入大气平流层后，受紫外线辐射而分解产生Cl原子，Cl原子则可引发破坏
循环的关于。
由第一个反应消耗的Cl原子，在第二个反应中又重新产生，又可以和另外一个
起反应，因此每一个Cl原子能参与大量的破坏 
的反应，这两个反应加起来就是总反应：
反应的最后结果是将
转变为 
，而Cl原子本身只是作为催化剂，反应起分解 
的作用。 
就被来自氟利昂分子释放出的氯原子引发的反应破坏。
为了保护臭氧层免遭破坏，于1987年签定了蒙特利尔议定书，即禁止使用氟氯烃和其他的卤代烃国家议定书。然而，臭氧层变薄的速度仍在加快。不论是南极还是北半球的中纬度地区， 
含量都呈现下降趋势。与此同时，关于臭氧层破坏机制的争论也很激烈。例如大气的连续运动性质使人们难以确定臭氧含量的变化究竟是由动态涨落引起的，还是由化学物质破坏引起的，这是争论的焦点之一。联合国环境规划署对臭氧消耗所引起的环境效应进行了估计，认为臭氧每减少1％，具有生理破坏力的紫外线将增加1.3％，因此，臭氧的减少对动植物尤其是人类生存的危害是公认的事实。饱和臭氧层需要国际大合作，各方均采取积极有效的措施才行。
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关于同素异形体的总结
一种元素形成几种单质的现象叫做“同素异形现象”，由同一种元素形成的多种单质，叫做这种元素的“同素异形体”。
同素异形体由于结构不同，彼此间物理性质有差异；但由于是同种元素形成的，所以化学性质相似。同素异形体之间的转化属于化学变化。
同素异形体的形成方式有三种：
1．组成分子的原子数目不同
例如：氧气O2和臭氧O3
2．晶格中原子的排列方式不同
例如：金刚石和石墨
金刚石
石墨
3．晶格中分子排列的方式不同
例如：正交硫和单斜硫
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硫的发现和利用
硫是人类最先知道的化学元素之一，具体时期则很难确定。地中海沿岸好多地方都有硫，古代的希腊和罗马人都很注意它。每次火山爆发都带出大量的硫；当时人们把二氧化硫气和硫化氢的臭味当做地下的火山神活动的标志。早在公元前几世纪，人们就注意到西西里大硫矿里所产的纯净而透明硫晶。特别引起人们兴趣的是这种石块会燃烧生成窒息性的气体。怪不得古代的自然研究者，尤其是炼金术士特别重视硫的作用。他们看来，硫的性质很神秘，一燃烧就生成新物质，所以他们联想到硫一定是哲人石的一个组成部分，因而拼命地炼制这种哲人石，总想用人工方法制造金子，但是，结果一无所得。
俄罗斯化学家罗蒙诺索夫（Lomonosor,M.V.1711－1765）在1763年发表了《论地层》的文章，其中描述了硫：“一提起地下的火是那么多，念头马上就转到地下的火里含的是什么物质。”“还有什么东西比硫更容易发火呢？火里还有什么比它更有力的呢？”“因为不但火山喷出的气体里面在硫，地底下滚汤沸腾的矿泉里和陆地底下的通气口里也聚结有大量的硫，而且没有一块矿石，几乎没有一块石块，彼此摩擦之后不产生硫的气味，不显露它们的成分里含硫的……大量的硫在地球中心燃烧成沉重的气体，在深坑里膨胀起来，顶着地球的上层，使它升高，向四下做出不同程度的运动，产生各式各样的地震，而地面抵抗力最小的地方就最先断裂开来，破坏了的地面的碎块有些比较轻的给抛到高空，再落下来掉在附近；别的碎块因为太大太笨蛋，飞不起来，就变成山。”罗蒙诺索夫这段话，把地球中硫的运动描写得多么生动、多么科学。火山喷出物的气味不一定相同，意大利南部的火山喷出窒息性气体，勘察加半岛上火山爆发时生成云雾状的二氧化硫气。硫不但可以生成气体喷出，还能溶解在地下水里或在地下裂缝里构成矿物。人们从远古时代，就知道从硫的矿物里开采锌、铅、银和金等。
在1776年，法国化学家拉瓦锡首先确定了硫的不可分割性，认为它是一种元素。它的拉丁名称为Sulphur，传说这来自印度的梵文sulvere，原意为鲜黄色。硫的英文名称为Sulfur，元素符号S。硫在地壳中的含量为0.045％，是一种分布较广的元素。它在自然界中以两种形态出现：单质硫和化合态硫。硫的化合物包括金属硫化物、硫酸盐和有机硫三大类。最重要的硫化物矿是黄铁矿 
，它是制造硫酸的重要原料。其次是黄铜矿 
、方铅矿PbS、闪锌矿ZnS 等。硫酸盐矿以石膏
和 
为最丰富。有机硫化合物除了存在于煤恶化石油等沉积物中外，还广泛存在于生物体的蛋白质、氨基酸中。单质硫主要存在于火山附近。
自产业革命开始，欧洲工业开始蓬勃发展。而硫这种化学物质是造纸、染料、制药酸碱、精炼汽油、橡胶加工等工业所必需的原料，因而硫也就成为资本主义国家发展工业争夺的对象。如意大利王国统治下的西西里岛，在18世纪一直是硫的主要供应地。而产业革命发源地英国的舰队多次炮轰西西岛沿岸，企图侵占硫磺资源。稍后由于瑞典人发明从硫铁矿提取硫和制硫酸的方法。于是西班牙丰富的硫铁矿又成为欧洲国家注意的目标，这时英国舰队又出现于西班牙的沿岸，企图侵占硫和硫酸的资源，而西西里岛的硫却被抛到脑后了。接着美国的佛罗里达半岛发现了世界储量最丰的硫磺矿床。如果按照旧的方法开采，则成本较高不能跟西班牙的硫铁矿竞争。于是开展了科学研究，创造出最新的开采方法。硫的熔点很低，在119℃溶化为液态。他们就利用硫的这种性质，把过热蒸汽压进地层深处，使地下的硫磺矿熔化，随着过热水流出地面。熔化的硫磺涌到地面上凝成一座座大的山丘。由于产量大，成本低，因而赢得了世界上的产硫霸权。这也说明了，科学上出现了一种新的方法，往往可以打破一系列旧的生产状况。难怪当时意大利有家杂志说，新的方法扼死了西西里岛的居民，强迫他们过着半饥饿的生活。只好在贫瘠的农场上载种橙子，在太阳晒焦的山坡上放羊。从硫的利用历史，也可以看出科学研究对发展国民经济的重大意义。
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我科学家改写硫原子量
据中国地质科学院透露：许多人都能背诵的元素周期表将被修改，因为一个重要元素硫的原子量已从32.066改为32.065。这是该院研究员丁悌平带领研究集体历时9年完成的研究成果，前不久已被国际原子量和同位素丰度委员会认可。
核素的质量即是元素的原子量。对只含一个核素的元素来说，测准了核素的质量，就得到了该元素的准确原子量。而含两种核素（同位素）的元素，要得到其准确原子量，既要准确知道它的每一种同位素的质量，又要准确知道它的各种同位素的丰度（一种元素的各同位素在这一元素中所占百分含量）。
1962年，在硫的生物地球化学国际讨论会上，美国亚利桑那州地狄埃布罗峡谷陨石中的陨硫铁被定为硫同位素的国际标准。根据加拿大科学家索德教授等的资料，取陨硫铁的硫32与硫34比值为22.22。据此1983年原子量委员会确定的硫的原子量为32．066。但早在1961年索德教授就指出，取22.22作为陨硫铁的硫32与硫34比值带有一定的任意性，因此，根据它得到的硫的原子量也有一定的不确定性。
1991年和1995年丁悌平带领科研人员，两次采用世界先进的六氟化硫法，经无数次实验，终于测出硫32与硫34的绝对比值为22.6496，硫的原子量为32.065。1997年丁悌平受国际原子能机构资助，对国际与国内硫同位素参考物的硫32／硫33、硫32／硫34绝对比值用六氟化硫法作了进一步标定，证实了原先的结论。
该成果已被载入国际原子能和同位素丰度委员会备忘录，在刚结束的第八届国际原子能机构“稳定同位素参考物质与实验室质量保证”会议上，最新的硫同位素绝对比值成为国际硫同位素参考物质定值的重要依据。