氩气的发现

时间:2022-09-18 11:16:36

1904年诺贝尔物理学奖授予英国皇家研究所的瑞利勋爵(1842 -1919),以表彰他发现了惰性气体氩这一重要成就.

瑞利以“严谨、广博、精深”著称,并善于用简单的设备做实验而能获得十分精确的数据.他是在19世纪末达到经典物理学巅峰的少数学者之一,他在众多学科中都有成果,尤以光学中的瑞利散射和瑞利判据、物性学中的气体密度测量几方面影响最为深远.

自从门捷列夫提出周期表以后,科学家们都对寻找新的元素以填补周期表上的空缺,表现出了很大的积极性.但是,人们没有想到,竟然在周期表上遗漏了整整一族性质特殊的惰性气体.

1882年,瑞利为了证实普劳特假说,曾经测过氢和氧的密度.经过十年长期的测定,他宣布氢和氧的原子量之比实际上不是1:16,而是1:15.882.他还测定了氮的密度,他发现从液态空气中分离出来的氮,跟从亚硝酸铵中分离出来的氮,密度有微小的,但却是不可忽略的偏差.从液态空气中分离出来的氮,密度为1.2572 g/cm3,而用化学方法从亚硝酸铵直接得到的氮,密度却为1.2505 g/cm3.两者数值相差千分之几,在小数点后第三位不相同.他认为,这一差异远远超出了实验误差范围,一定有尚未查清的因素在起作用.为此他先后提出过几种假说来解释造成这种不一致的原因.其中有一种是认为在大气中的氮还含有一种同素异形体,就像氧和臭氧那样,这种同素异形体混杂在大气氮之中,而从化学方法所得到的应该就是纯净的氮.两者密度之差说明这种未知的成分具有更大的密度.于是,瑞利仿照臭氧的化学符号O3,称之为N3.可是后没有引起人们的普遍注意,只有化学家拉姆赛(W.Ramsay)表示有兴趣和他合作进一步研究这一问题.拉姆赛重复了瑞利的实验,宣布证实了瑞利的结果,肯定有N3的存在.两位科学家经过严密的研究后,于1894年确定所谓的N3并不是氮的同素异形体,而是一种特殊的,从未观察到的不活泼的单原子气体,其原子量为39.95,在大气中约含0.93%.他们取名为氩,其希腊文的原意是“不活泼”的意思.第一个惰性气体就这样被发现了.这种普遍存在的大气成分,存在于人类身边,多少科学家在分析空气时,都错过了发现的机会.瑞利之所以抓住了这个机会,应该说是他严谨的科学态度、认真、周密研究的结果,假如他把千分之几的偏差简单地归于实验误差,就会轻易地与氩气失之交臂.瑞利和拉姆赛发现氩的过程,历经了10年之久的平凡琐碎的化学实验工作,他们不惜付出巨大劳动,亲自动手,一丝不苟,才终于取得有历史意义的重大成果.

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