3、地壳中的含量极少，在整个宇宙中按质量计占23%，仅次于氢。氦在空气中的含量为0.0005%。氦有两种天然同位素：氦3、氦4，自然界中存在的氦基本上全是氦4。氦在通常情况下为无色、无味的气体；熔点-272.2C(25个大气压)，沸点-268.9C；密度0.1785克/升，临界温度-267.8C，临界压力2.26大气压；水中溶解度8.61厘米/千克水。氦是唯一不能在标准大气压下固化的物质。液态氦在温度下降至2.18K时，性质发生突变，成为一种超流体，能沿容器壁向上流动，热传导性为铜的800倍，并变成超导体；其比热容、表面张力、压缩性都是反常的。氦是最不活泼的元素，基本上不形成什么化合物。氦的应用
5、氯化物中，只有氯化锂易溶于有机溶剂。锂的挥发性盐的火焰呈深红色，可用此来鉴定锂。锂很容易与氧、氮、硫等化合，在冶金工业中可用做脱氧剂。锂也可以做铅基合金和铍、镁、铝等轻质合金的成分。锂在原子能工业中有重要用途。Be，原子序数4，原子量9.012182，是最轻的碱土金属元素。1798年由法国化学家沃克兰对绿柱石和祖母绿进行化学分析时发现。1828年德国化学家维勒和法国化学家比西分别用金属钾还原熔融的氯化铍得到纯铍。其英文名是维勒命名的。铍在地壳中含量为0.001%，主要矿物有绿柱石、硅铍石和金绿宝石。天然铍有三种同位素：铍7、铍8、铍10。铍是钢灰色金属；熔点1283C，沸点2970C，密度
6、1.85克/厘米，铍离子半径0.31埃，比其他金属小得多。铍的化学性质活泼，能形成致密的表面氧化保护层，即使在红热时，铍在空气中也很稳定。铍即能和稀酸反应，也能溶于强碱，表现出两性。铍的氧化物、卤化物都具有明显的共价性，铍的化合物在水中易分解，铍还能形成聚合物以及具有明显热稳定性的共价化合物。金属铍主要用作核反应堆的中子减速剂。铍铜合金被用于制造不发生火花的工具，如航空发动机的关键运动部件、精密仪器等。铍由于重量轻、弹性模数高和热稳定性好，已成为引人注目的飞机和导弹结构材料。铍化合物对人体有毒性，是严重的工业公害之一。B，原子序数5，原子量10.811。约公元前200年，古埃及、罗马、巴比
7、伦曾用硼沙制造玻璃和焊接黄金。1808年法国化学家盖吕萨克和泰纳尔分别用金属钾还原硼酸制得单质硼。硼在地壳中的含量为0.001%。天然硼有2种同位素：硼10和硼11，其中硼10最重要。硼为黑色或银灰色固体。晶体硼为黑色，熔点约2300C，沸点2550C，密度2.34克/厘米，硬度仅次于金刚石，较脆。硼在室温下比较稳定，即使在盐酸或氢氟酸中长期煮沸也不起作用。硼能和卤组元素直接化合，形成卤化硼。硼在6001000C可与硫、锡、磷、砷反应；在10001400C与氮、碳、硅作用，高温下硼还与许多金属和金属氧化物反应，形成金属硼化物。这些化合物通常是高硬度、耐熔、高电导率和化学惰性的物质，常具有特
11、普里斯特利用透镜把太阳光聚焦在氧化汞上，发现一种能强烈帮助燃烧的气体。拉瓦锡研究了此种气体，并正确解释了这种气体在燃烧中的作用。氧是地壳中最丰富、分布最广的元素，在地壳的含量为48.6%。单质氧在大气中占23%。氧有三种稳定同位素：氧16、氧17和氧18，其中氧16的含量最高。在常温常压下，氧为无色、无味的气体；熔点-218.4C，沸点-182.962C，气体密度1.429克/升。除了惰性气体、卤素及一些不活泼的金属需要间接才能与氧化合外，其他所有的金属和非金属都能和氧直接作用，生成氧化物。最丰富的氧化物是水和二氧化硅。氧还能与活泼金属形成过氧化物和超氧化物。氧不但是动物维持生命过程和燃
14、要的矿物有萤石、氟磷酸钙等。氟的天然同位素只有氟19。常温下，氟为淡黄色气体，有刺激性臭味；熔点-219.62C，沸点-188.14C，密度1.69克/升。氟是化学性质最活泼、氧化性最强的物质，除氦、氖、氩外，氟能同所有其他元素化合；氟与溴、碘、硫、磷、碳、硅等物质在低温下就能猛烈化合；氟离子体积小，容易与许多正离子形成稳定的配位化合物；氟与烃类会发生难以控制的快速反应。单质氟主要用作氟化剂，以制取各种有用的氟化物。氟化物通常具有比较良好的性质。单质氟对人体具有较强刺激性。Ne，原子序数10，原子量为20.1797，是一种稀有的惰性气体。1898年由英国科学家拉母赛和特拉弗斯发现。在大气
15、中的含量按体积算为0.001818%。有三种同位素：氖20、氖21和氖22。其中氖20占90.92%。氖在通常条件下为无色、无味的气体；熔点-248.67C，沸点-245.9C，气体密度0.9002克/升；水中溶解度10.5微升/千克水。氖在一般情况下不与其他物质发生反应。在放电时发出橘红色辉光，主要用于霓虹灯。氖大量用于高能物理研究方面。氩Ar，原子序数18，原子量39.948，是一种稀有气体。1894年由英国化学家瑞利和拉姆赛发现。氩在大气中的含量为0.934%，有三种同位素：氩40、氩36、氩38，其中氩40占99.6%。氩在通常条件下位无色、无味气体；熔点-189.2C，沸点-18
16、5.7C，气体密度1.784克/升。水中溶解度33.6厘米/千克水。氩与水、对苯二酚和苯酚可形成弱键包和物，但不形成任何化合物。氩放电时发出紫色辉光，可用于霓虹灯。氩还常用做惰性保护气体。氪，原子序数36，原子量83.80，是一种稀有气体。1898年由英国化学家拉姆赛和特拉弗斯发现。氪主要存在于地球大气中，占大气体积的0.000114%；有六种稳定同位素：氪78、氪80、氪82、氪83、氪84、氪86，都没有放射性。氪为无色、无味气体；熔点-156.6C，沸点-152.3C，密度3.736克/升；水中溶解度59.4厘米/千克水。在室温下，至今尚未合成稳定的氪化合物。在放电时，氪发出黄绿色
18、用来灵敏地检测钠的存在。以往金属钠主要用于制造车用汽油的抗暴剂，但由于会污染环境，已经日趋减少。金属钠还用来制取钛，及生产氢氧化钠、氨基钠、氰化钠等。熔融的金属钠在增值反应堆中可做热交换剂。Mg，原子序数12，原子量24.305，为碱土金属中最轻的结构金属。1808年英国化学家戴维通过电解氧华镁和氧化汞的混合物，制得镁汞齐，蒸出其中的汞后，析出金属镁。1828年法国科学家比西用金属钾还原熔融的无水氯化镁得到纯镁。镁在地壳中的含量约2.5%，是第8个最丰富的元素。镁的矿物主要有菱镁矿、橄榄石等。海水中也含有大量的镁。镁也存在于人体和植物中，它是叶绿素的主要组分。镁为银白色金属；熔点648.
19、8C，沸点1107C，密度1.74克/厘米。镁具有优良的切削加工性能。金属镁能与大多数非金属和酸反应；在高压下能与氢直接合成氢化镁；镁能与卤化烃或卤化芳烃作用合成格利雅试剂，广泛应用于有机合成。镁具有生成配位化合物的明显倾向。镁是航空工业的重要材料，镁合金用于制造飞机及森、发动机零件等；镁还用来制造照相和光学仪器等；镁及其合金的非结构应用也很广；镁作为一种强还原剂，还用于钛、锆、铍、铀和铪的生产中。Al,原子序数13，原子量26.981539。1825年丹麦科学家奥斯特用无水三氯化铝与钾汞齐作用，并蒸掉汞后得到铝；1854年德维尔用金属钠还原氯化钠和氯化铝的熔盐，制得金属铝，并在1855年
20、的巴黎博览会上展示；1886年霍尔和埃鲁分别发明了电解氧化铝和冰晶石的熔盐制铝法，使铝成为可供实用的金属。铝在地壳中的含量为8%，仅次于氧和硅。它广泛分布于岩石、泥土和动、植物体内。铝是银白色的轻金属，熔点660.37C，沸点2467C，密度2.702克/厘米。铝为面心立方结构，有较好的导电性和导热性；纯铝较软。铝是活泼金属，在干燥空气中铝的表面立即形成厚约50埃的致密氧化膜，使铝不会进一步氧化并能耐水；但铝的粉末与空气混合则极易燃烧；熔融的铝能与水猛烈反应；高温下能将许多金属氧化物还原为相应的金属；铝是两性的，即易溶于强碱，也能溶于稀酸。铝的应用极为广泛。Si，原子序数14，原子量2
22、属单质反应；硅可间接生成一系列硅的氢化物；硅还能与钙、镁、铁等化合，生成金属硅化物。超纯的单晶硅可作半导体材料。粗的单晶硅及其金属互化物组成的合金，常被用来增强铝、镁、铜等金属的强度。P,原子序数15,原子量30.973762,元素名来自希腊文，原意是“发光物”。1669年德国科学家布兰德从尿中制得。磷在地壳中的含量为0.118%。自然界中含磷的矿物有磷酸钙、磷辉石等，磷还存在于细胞、蛋白质、骨骼中。天然的磷有一种稳定同位素：磷31。磷有白磷、红磷、黑磷三种同素异构体。白磷又叫黄磷为白色至黄色蜡性固体，熔点44.1C，沸点280C，密度1.82克/厘米。白磷活性很高，必须储存在水里，人吸
23、入0.1克白磷就会中毒死亡。白磷在没有空气的条件下，加热到250C或在光照下就会转变成红磷。红磷无毒，加热到400C以上才着火。在高压下，白磷可转变为黑磷，它具有层状网络结构，能导电，是磷的同素异形体中最稳定的。如果氧气不足，在潮湿情况下，白磷氧化很慢，并伴随有磷光现象。白磷可溶于热的浓碱溶液，生成磷化氢和次磷酸二氢盐；干燥的氯气与过量的磷反应生成三氯化磷，过量的氯气与磷反应生成五氯化磷。磷在充足的空气中燃烧可生成五氧化二磷，如果空气不足则生成三氧化二磷。约三分之二的磷用于磷肥。磷还用于制造磷酸、烟火、燃烧弹、杀虫剂等。三聚磷酸盐用于合成洗涤剂。Cl，原子序数17，原子量35.4527，元
27、氧化汞的混合物时得到钙汞齐，然后蒸掉汞制得纯的金属钙。钙在地壳中的含量为3.64%，排第5位。钙以化合物的形式广泛存在于自然界中，钙的主要矿物有石灰石、方解石、大理石等。钙呈银白色；熔点839C，沸点1484C，密度1.54克/厘米。钙的氧化态为+2，它能同空气中的氧和氮缓慢作用生成一层氧化物和氮化物保护膜；钙与冷水作用缓慢，在热水中发生剧烈反应放出氢；钙可与卤族元素直接反应，在加热下与硫、碳反应；钙与浓氨水形成六氨合钙，这是一种有金属光泽的高导电性固体。钙在生物体中是一种重要的元素。动物体内的钙不仅参加骨骼和牙齿的组成，而且参与新陈代谢。Sc，原子序数21，原子量44.95591，为稀
28、土元素之一。1817年门捷列夫根据他的元素周期律，预言“类硼”的存在和性质；1879年瑞典的尼尔森从硅铍钇矿和黑稀金矿中分离出钪的氧化物；瑞典的克莱夫在研究钪的性质后，确认就是门捷列夫语言的“类硼”。钪在地壳中的含量约为0.0005%，主要矿物为钪钇石，钪也存在于核裂变产物中，自然界存在的钪全部为稳定同位素钪45。钪为银白色金属，质较软；熔点1541C，沸点2831C，密度2.989克/厘米。晶体结构有六方密堆积(1335C以下)和体心立方。钪在空气中比较稳定；氧化钪为白色粉末，易溶于酸中生成相应的盐；钪的离子半径较小，形成配位化合物的能力较强；钪能与多种氨羧络合剂生成稳定的螯合物；钪能与
31、家塞夫斯特穆在冶炼泰贝格铁矿时再次发现，并命名；1927年，美国化学家马登和里奇制得纯度为99.7%的金属钒。钒在地壳中的含量在0.02%0.03%之间，居第22位。钒广泛分布于许多矿藏中，主要的有绿硫钒矿、钒云母等，在恒星也已发现钒。自然界存在两种钒的稳定同位素：钒50和钒51，其中钒51的含量为99.76%。金属钒有淡灰色光泽，有韧性；熔点1890C，沸点3380C，密度5.96克/厘米；金属钒为体心立方晶格；能与多种金属形成合金。金属钒在常温下有较好的抗蚀性；易溶于浓硫酸、浓硝酸和氢氟酸中；高温下能与多种非金属直接化合；钒的水溶液比较复杂。金属钒主要用于制造合金钢；五氧化二钒和钒酸
34、得含量为0.085%，锰的矿石主要有软锰矿、黑锰矿等。生物细胞中含有及微量的锰，是与生命有关的重要微量元素。天然稳定同位素只有锰55。锰为钢灰色有光泽的硬脆性金属；熔点1244C，沸点1962C，密度7.2克/厘米，有三种同素异形体。锰的化学性质与铁相似。金属锰在空气中易被氧化；在加热时可与氟、氯、溴反应；熔融的金属锰能溶解碳；易溶于稀酸。锰与铁形成的合金有广泛的用途；锰还参与植物光合作用的释氧过程；锰是核酸结构中的成分，能促进胆固醇的合成。Fe，原子序数26，原子量55.847。人类最早发现和使用铁是陨铁；在约公元前1500年左右，埃及和美索不达米亚开始有炼铁业。铁在地壳中的含量约5%
35、，排第四位，在金属中仅次于铝；因为地球球心主要由铁组成，所以在整个地球中是丰度最高的元素。地壳中的铁通常以化合物的形式存在，含铁的矿物有几百种，主要的有赤铁矿、褐铁矿、磁铁矿等，生物体中也含有铁。铁为银白色金属；熔点1535C，沸点2750C，密度7.86克/厘米；磁化和去磁快；有延展性，是可锻金属中除钴、镍外最坚韧的。铁的化学性质活泼，为强还原剂，在室温下可缓慢地从水中置换出氢；在干燥空气中很难与氧作用，但在潮湿空气中很易腐蚀；铁易溶于酸，但在浓硝酸或冷的浓硫酸中会形成氧化薄膜而钝化；铁与氯在加热时反应剧烈，也可与硫、磷、硅、碳直接化合。铁是应用得最广的金属。大部分制成钢来应用，钢是含
38、镍60、镍61、镍62、镍64；其中镍58含量最高。镍为银白色的金属；熔点1455C，沸点2730C，密度8.9克/厘米。镍比铁硬和坚韧，有铁磁性和延展性，能导电和导热。镍的化学性质和铁、钴相似，在常温下与水和空气不起作用，能抗碱性腐蚀；镍能缓慢地溶于稀延酸、硫酸和硝酸中，放出氢气；细粉末状的金属镍在加热时可吸收相当量的氢气；加热时与氧、硫、氯、溴等发生剧烈反应。工业上大部分镍用于制不锈钢和其它抗腐蚀合金；镍还用于镀镍、陶瓷制品、电池、聚丙烯着色；在化学中主要作加氢催化剂。Cu，原子序数29，原子量63.546。铜在古代即已发现，埃及在公元前5000年开始利用自然铜，公元前3500年会制
39、青铜。铜在地壳中含量居第22位；自然界的铜矿有三种形式：自然铜、硫化矿、氧化矿。铜有两种天然稳定同位素：铜63和铜65。铜是淡红色金属，质地坚韧、有延展性；热导率和电导率都很高；熔点1083.4C，沸点2567C，密度8.92克/厘米；有顺磁性。铜的化学性质不活泼，在干燥空气和水中无反应；与含有二氧化碳湿空气接触是表面逐渐形成绿色的铜锈；在空气中加热时表面形成黑色氧化铜；铜在常温下与卤族元素有反应；铜与盐酸和稀硫酸不反应，与氧化性强的硝酸或热浓硫酸有反应。铜主要用于电气工业中；铜具有耐腐蚀性，可用于电镀；不同的铜合金具有不同的机械性能；碱式碳酸铜和氧化铜可作颜料，前者还有杀虫灭菌性能；氯化
40、亚铜和氯化铜是化学工业和石油工业常用的催化剂。Zn，原子序数30，原子量65.39。13史记印度最早冶炼出纯锌，16世纪中国已经大规模生产，1740年英国出现商品锌。锌在地壳中的含量约0.005%0.02%，主要以闪锌矿、红锌矿等形式存在；还常与方铅矿共生，称为铅锌矿。大多数食物中都含有锌，人体中平均含锌约2克。锌的天然稳定同位素有5种：锌64、锌66、锌67、锌68和锌70。纯锌为有光泽蓝白色金属；熔点419.58C，沸点907C，密度7.14克/厘米，硬度2.5。纯锌有延展性，少量杂质会使它变脆。锌是较活泼的金属，锌粉在空气中能着火然，产生蓝绿色火焰；纯锌不能与稀酸反应，但杂质锌易与酸
42、78C，沸点2403C，固体密度5.907克/厘米。镓与钒、铌、锆形成的合金具有超导性。镓的化学活性低于铝，在常温下几乎不受氧和水的侵蚀，只在高温下才被氧化；它与稀酸作用缓慢，可溶于热的强酸及强碱中，分别形成镓盐或镓酸盐；卤素与镓反应生成三卤化镓或一卤化镓；镓在高温下能与硫、硒、碲、磷、砷、锑反应，生成的化合物都有半导体性质；镓的氧化和氢氧化物都是两性的，可溶于酸和碱中。镓可用作高温温度计和真空装置中的密封液；镓的最重要的应用是在制造半导体器件方面；镓还用来制造阴极蒸汽灯等。Ge，原子序数32，原子量72.61。1871年门捷列夫根据新排出的周期表预言了锗的存在和性质。1886年德国化学家温
44、原子量74.92159。约公元317年，中国炼丹家葛洪从雄黄、松脂、硝石三物合炼得到砷；1250年德国的马格努斯用雌黄与肥皂共热制得砷，后经拉瓦锡确定是一种元素。砷在地壳中的含量约0.0005%,主要以硫化物的形式存在,天然稳定同位素只有砷75。砷有三种同素异形体：黄砷、黑砷、灰砷。熔点817C，613C时升华。黄砷由砷蒸汽骤冷而成，不稳定，密度2.026克/厘米；黑砷可由加热砷化氢制得，密度4.7克/厘米；灰砷能稳定存在，有金属性，密度5.727克/厘米。砷在干燥空气中稳定，在潮湿空气中生成黑色氧化膜；砷与水、碱和非氧化酸不起作用，能与硝酸、浓硫酸反应。单质砷在高温时能与许多非金属作用；
50、约0.0028%，主要存在于硅铍钇矿和黑稀金矿中，钇还存在于核裂变产物中。自然界中存在的钇全部为稳定同位素钇89。钇为灰黑色金属，有延展性，熔点1522C，沸点3338C，密度4.4689克/厘米。钇在空气中较稳定；白色的三氧化二钇能溶于酸，生成相应的白色盐；钇与多种氨羧配合剂能生成稳定的螯合物。含钕的钇铝石榴石是优良的激光材料；钇铁石榴石和钇铝石榴石是新型磁性材料；钇耐高温和耐腐蚀，可作核燃料的包壳材料。Zr，原子序数40，原子量91.224。1789年德国化学家克拉普罗斯在锆石中发现锆的氧化物，并根据锆石的英文名命名；1824年瑞典化学家贝采利乌斯首次制的不纯的金属锆；1925年荷兰
51、科学家阿克尔和德博尔制得有延展性的块状金属锆。锆在地壳中的含量为0.025%，但分布非常分散。主要矿物有锆石和二氧化锆矿。天然锆有6种稳定同位素：锆90、91、92、94、96，其中锆90含量最大。锆为银灰色金属，外观似钢，有光泽；熔点1852C，沸点4377C，密度6.49克/厘米。锆容易吸收氢、氮和氧气；锆对氧的亲和力很强，1000C氧气溶于锆中能使其体积显著增加。锆在空气中比较稳定；粉末状的锆容易燃烧，细的锆丝可用火柴点燃；高温时能与溶入的氧、氮、氢直接化合。锆比钛软，主要用于制造防弹合金钢；锆还可作反应堆中铀燃料的包覆合金；锆在高温时易发射电子；锆还少量用于外科刀具。Nb，原子序
55、。锝是银灰色金属，根据X光衍射数据计算，锝99的熔点位2172C，沸点4877C，密度11.487克/厘米；密排六方晶格。锝的性质与铼相似，重要化合物有两种氧化锝、卤化锝、两种硫化锝等。过锝酸盐是钢的良好缓蚀剂；锝99是核医学临床诊断中应用最广的医用核素。Ru，原子序数44，原子量101.07。元素名来自拉丁文，原意是“俄罗斯”。1827年俄国化学家奥赞在铂矿中发现钌；1844年俄国化学家克劳斯肯定它是一种新元素。钌在地壳中的含量约为十亿分之一，是铂系元素中含量最少的一个。钌常与其它铂系元素一起分散于冲积矿床和砂积矿床中。钌有7种天然稳定同位素：钌96、98、99、100、101、102
56、、104。钌为银白色的金属，熔点2310C，沸点3900C，相对密度12.30克/厘米。钌的化学性质不活泼，在空气和潮湿环境中稳定；不溶于酸和王水，溶于熔融的强碱、碳酸盐、氰化物等；加热到900C，时能与氧反应；加热时能与氟、氯、溴反应；钌有形成配位化合物的强烈倾向，还有良好的催化性能。钌是铂和钯的有效硬化剂；金属钛中加入0.1%的钌就可大大提高耐腐蚀性；钌钼合金是一种超导体；含钌的催化剂多用于石油化工。Rh，原子序数45，原子量102.9055，元素名来自希腊文，原意是“玫瑰”。1803年英国化学家和物理学家沃拉斯顿从粗铂中分离出两种新元素铑和钯。铑在地壳中的含量为十亿分之一，常与其它铂系元素一起分散于冲积矿床和砂积矿床中。天然稳定同位素只有铑103。铑为银白色金属，熔点1966C，沸点3727C，