镓: 被发现得太晚,没有进入门捷列夫最初的元素周期表
大家好,好久不见。 让我们看一下Patty......
Patty眼睛瞪着她新的Apple® Watch,感到满意。最高兴的是她没有想到自己会满意。她听到许多冷淡的评论,已经做到了印象平平的打算。 但她很快喜欢上了。坦率地说, 附近需要她的iPhone 5。 但她瞟一眼就能看到文本信息, 她那天的健康进展,外面的温度, 她那天的聚会, 使用手表计算器等等。她一直在使用。 从笔记簿里取出她的iPhone也非常方便。别外, 电池寿命比预料更长。那天结束的时候,电量还剩下三分之二。
她看到手表带咯咯发笑。表带已经使用数十年,有一个令人讨厌的钉子把表带固定在手表上。就让Apple 设计出完美的表带。手表的背面有一个小小的凹口。如果你压进去, 表带会滑出。重新插入时, 表带安装得无比牢固。但, 关于该手表最好的消息是免费! 班级教授在一个被称为日常技术的班上请她做一次30分钟关于平果手表的介绍。 酬金是学校支付的手表。 她得以保存手表。
平果手表带容易更换又结实。 图像来源。
Patty正在休假, 所以她也同意在别一个班级上做报告, 材料: 文明的物质, 因为该功课的教授去开几天会。这令Patty感觉很好, 她很好地融入了工程学校的文化,两位教授都请她加入他们的班级。
她授课的一部分是门捷列夫( 开发周期表。班级教授建议她考虑使用 Stephen Hawking’s Universe DVD中的10分钟视频小插曲。 该视频讨论门捷列夫把原子量和元素名称写在一张卡片大小的纸上。然后,他根据它们的原子量和物理特性组织元素,得出周期表。
Patty观看视频以后,看见演员放入元素铟的卡片。
“等一下,” 她心想,“铟是这个时候发现的吗?”
她对铟非常感 兴趣,因为她的丈夫Rob正在做关于氧化铟锡(ITO)的博士论文。她做了一点点研究,发现铟是在1863年发现的,比门捷列夫做元素周期表的开创性工作早6年。所以,视频是完全正确的。
门捷列夫大约在发现元素周期表的时候。
随着视频的继续, 解释员指出门捷列夫的第一份周期表有空白,门捷列夫预测以后元素会被发现,弥补这些空白。
Patty发现 了一份TedEd视频,她认为这段视频比Stephen Hawking的视频更能解释门捷列夫的工作。 Patty认为确实严重的一件事情是Mendeleev预测了未知元素在周期表位置上的性质。视频指出他预计可以发现会发现一种原子质量大约68的元素。他称该元素为依卡铝,因为它处于相同的周期,排列在铝行下面。 在1871年, 他预测该元素的密度 6 g/cc, 在低温下熔化,导热性能良好,是一种会发光的金属。他极其精确地预测了所有这些特点,而依卡铝或镓正好在四年以后的1875年发现的。
门捷列夫1871元素周期表。 这个时候还不知道原子数,所以他使用原子质量。图象来源。
请注意原子量68没有元素。镓是1875年插在这里的。
Patty非常熟悉镓,因为Rob的研究包括了那种元素, 因为它常常和铟一起被使用于半导体激光和LEDs的制造。 她依稀想起 Rob对镓的重要性无比激动,但记不得其中的原因。
下午8:00,孩子们已经上床,Patty忍不住告诉 Rob 有关门捷列夫和依卡铝。她给他讲完整个故事以后继续说。
“我仍然认为确实令人印象深刻的是 Mendeleev不能预测镓肯定是存在的, 他非常接近描写了其实际的物理性质。” Patty认为。
“我同意。 想一想吧。 当他预测时,几乎对材料一无所知。科学们家甚至不同意原子的存在。你我上过固态物理课程,我们或许做不了他做过的事情,” Rob回答。
“现在,镓是一种极其重要的材料,因为它被用于半导体激光,尤其是LED照明。 没有镓,我们就没有白色LED光 – 因为制造蓝色激光需要氮化镓,” Rob继续说。
“等一下! 你说 白光, 然后又说蓝光, 我糊涂了,” Patty插口说。
“没有白光LEDs。 白光只能从红色,绿色 和蓝色的LEDs产生。蓝色的LEDs用氮化镓生产,” Rob回答说。
“我知道白色的LED照明在未来很重要,因为它能够保存电力。但我不喜欢早期LED灯刺眼的蓝白灯。 但是,技术正在改进,” Patty回答说。
“我读到大约所有电力大约20%被用于照明,每流明 LEDs使用大约 1/7的能源。如果你们认可这种情况,则镓是未来一种重要的原料,” Rob继续说。
“我心想如果门捷列夫肯定猜想被他预测的依卡铝,阿卡镓多么重要,” Patty咯咯发笑。
欢呼,
Ron博士
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