稀土,這個名字廣為人知,可它為何被稱為“稀土”呢?實際上,“稀土”并非土,而是化學周期表中鑭系元素以及鈧、釔等17種金屬化學元素的合稱。最初,人們在18世紀末發現它們時,以氧化物狀態分離出來,且當時這類礦物比較稀少,“土”在當時又代表不溶于水的金屬氧化物,所以得名“稀土”。如今,稀土已成為現代工業不可或缺的關鍵元素,在電子、新能源、環保等諸多領域發揮著至關重要的作用,其戰略意義日益凸顯。
??閱讀這篇文章,你將明白稀土名稱的由來,明白為什么19世紀的瑞典化學那么強,明白任何人都可以做科研。
一. 誰發現了第一塊含稀土的礦石
這個人叫卡爾·阿雷尼烏斯,一個出生在斯德哥爾摩的瑞典軍人。作為一名炮兵軍官,他曾在瑞典的皇家造幣實驗室學習火藥粉的知識,在那里他遇見了造幣實驗室的主任彼得·雅各·耶爾莫Peter Jacob Hjelm(1746/10/2 – 1813/10/7)。彼得也是瑞典人,是第一個分離了鉬 Mo 的化學家。
Carl Axel Arrhenius (1757/3/29 - 1824/11/20)
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彼得激發了卡爾對礦物學和化學的興趣。因此,1787年卡爾中尉在 Vaxholm (斯德哥爾摩的一個小城市) 駐扎的時候,參觀了附近的一個開采長石的礦,在那里發現了一種深色的礦石。由于那個村子叫伊特比 Ytterby,所以卡爾把這種礦石命名為伊特比石 ytterbite。請記住伊特比這個名字,因為一共有四種元素都以這個村子命名,還有另外四種元素的命名都間接與這個村子有關。盡管這是一個非常小的村子,卻因為奇怪的富含(與世界上任何地方相比)一種奇怪的礦石而成為命名化學元素最多的奇怪地方。
伊特比石 (加多林石,硅鈹釔)
卡爾和他的朋友 Bengt Geijer考察了這塊礦石的一些物性,在發現的次年發表了一篇文章。后來,卡爾參加了瑞典對芬蘭的戰爭,升任中校。再后來,卡爾成為了瑞典皇家戰爭科學院(1799) 和皇家科學院(1817) 的雙院院士。
二. 誰發現了這塊礦石中的稀土
這個故事里的第三個瑞典人約翰·加多林第一次提取出了第一種稀土元素。嚴格意義上他在芬蘭出生,但是戰爭原因也可算是瑞典人。從卡爾那里拿到那塊礦石后,加多林發現這個樣品中38%都是一種未知的“土”元素。這一年是1794年,已經是礦石發現后的七年后。
Johan Gadolin (1760/6/5 – 1852/8/15)
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1795年,本故事的第四個瑞典化學家安德斯·古斯塔夫·埃克伯格Anders Gustaf Ekeberg (1767/1/16– 1813/2/11) 確認了這一發現,并根據發現地伊特比村把這一元素命名為yttrium (釔),把伊特比石改名為加多林石Gadolinite (硅鈹釔)。[題外話:安德斯自幼聽力嚴重受損,且一只眼睛被炸毀] 其實,這塊礦石里還包含了七種在當時未知的元素,比如隨后幾十年在其中發現的Er (Erbium鉺,1842),Tb (terbium鋱,1842)和Yb (ytterbium鐿,1878),都是根據伊特比村命名的。
之所以稱其為土,需要考慮其特定的歷史原因。在那個年代,煉金術還十分流行,元素理論尚不完備,拉瓦錫的燃燒理論還沒有被廣泛接受。現代化學幾乎是個嬰兒。人們在當時對元素的認識還在很大程度上受到古希臘元素說(希臘版的中國五行學說)的影響,即土,水,空氣,火和(后來的)以太。
古希臘元素論
所以包括稀土金屬和堿土金屬,都因為干冷的特性,而被稱為土。
三. 加多林此人還是比較天賦異稟的
除了母語瑞典語,他會流利地說拉丁語,芬蘭語,俄語,德語,英語和法語。在35歲時,他與Hedvig Tihleman結婚并共育有九名子女。更不用說,在那個年代,他活到了92歲,可謂十分高齡了。
除了第一次發現稀土元素,他還有各種其他的貢獻。在熱學方面,他提出物相變化過程中熱量的吸收和放出,討論蒸汽的熱,并展示冰和雪的熱值相同。他優化了他父親對冷凝管的設計,讓冷水從下側進而上側出,提高了換熱效率。在化學方面,他發現一種元素可以表現出不同的價態,并研究了中國一種合金:白銅的化學成分分析。????
(轉自:新浪微博 林瘦貓)
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