本生-發(fā)明光譜分析法的科學(xué)家

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 初中化學(xué) 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)
1811年3月31日,羅怕特?威廉?本生出生在德國(guó)的哥廷根。他家是書(shū)香門(mén)第,父親查里斯恩?本生是哥廷根大學(xué)圖書(shū)館館長(zhǎng)、語(yǔ)言學(xué)教授,母親也有很好的文化素養(yǎng),是一位學(xué)識(shí)淵博的高級(jí)職員的女兒。本生有兄弟四人,他排行第四。本生從小受到良好的教育,小學(xué)和中學(xué)都是在哥廷根讀的,成績(jī)優(yōu)異,后來(lái)轉(zhuǎn)到霍茨明登讀大學(xué)預(yù)科, 1828年預(yù)科畢業(yè)后回哥廷根上大學(xué)。他在大學(xué)學(xué)習(xí)了化學(xué)、物理學(xué)、礦物學(xué)和數(shù)學(xué)等課程。他的化學(xué)教師是著名化學(xué)家斯特羅邁爾,是化學(xué)元素鎘的發(fā)現(xiàn)人。1830年,本生以一篇物理學(xué)方面的論文獲得了博士學(xué)位。
本生獲博士學(xué)位以后,因出色的研究工作,得到了一筆補(bǔ)助金,固而使他有可能在1830一1833年步行到歐洲各地游學(xué),他到過(guò)法、奧、瑞士等國(guó),遍訪化工廠、礦產(chǎn)地和知名實(shí)驗(yàn)室,結(jié)識(shí)了許多知名科學(xué)家。這次游學(xué),對(duì)他以后的學(xué)術(shù)研究有很大幫助。
1833年,本生游學(xué)結(jié)束,先后擔(dān)任了哥廷根大學(xué)等學(xué)校的教師,1843年到布勒斯勞任化學(xué)教授,在這里,他結(jié)識(shí)了物理學(xué)家基爾霍夫,此后,二人長(zhǎng)期合作研究光譜學(xué)。1852年,本生在海德堡任教授,一直從事化學(xué)教學(xué)和研究。 在長(zhǎng)期的教學(xué)生涯中,本生講授《普通實(shí)驗(yàn)化學(xué)》課程,為學(xué)生做了許多出色的演示實(shí)驗(yàn),課堂上在自己研制的煤氣燈上,他用玻璃管很快就可以制作出所需的儀器,他的這種高超的技巧使他的學(xué)生們非常佩服。他研制的實(shí)驗(yàn)煤氣燈,后來(lái)被稱為本生燈,一直到現(xiàn)在,許多化學(xué)實(shí)驗(yàn)室,人們還使用這種燈。此外,他還制成了本生電池、水量熱計(jì)、蒸氣量熱計(jì)、濾泵和熱電堆等實(shí)驗(yàn)儀器。
本生對(duì)科學(xué)有著廣泛的興趣,他早期研究過(guò)有機(jī)化學(xué),但過(guò)一段時(shí)間后,又去專攻無(wú)機(jī)化學(xué)。他一生做的最重要的工作是進(jìn)行無(wú)機(jī)分析,他曾分析和鑒定過(guò)上千種無(wú)機(jī)物質(zhì),發(fā)展了無(wú)機(jī)分析和測(cè)量技術(shù)。
1834年,本生系統(tǒng)地研究了砷酸鹽和亞砷酸鹽,他發(fā)現(xiàn)水合三氧化二鐵可以用來(lái)作砷中毒的解毒劑,認(rèn)為三氧化二鐵可以與砷結(jié)合成亞砷酸鐵,形成既不溶于水也不溶于體液的化合物,他的這一發(fā)現(xiàn),"至今還有使用價(jià)值。
1835一1836年,本生研究了一系列的氰化物,指出亞鐵氰化銨、亞鐵氰化鉀是相同晶型的,還發(fā)現(xiàn)了亞鐵氰化銨和氯化銨的復(fù)鹽。
在有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域,本生研究過(guò)二甲砷基化合物,指出二甲砷基是一種含砷的有機(jī)化合物。他在1837一1842年間,圍繞這一課題,發(fā)表了五篇論文。但在1843年,在做二甲砷氰化物的研究時(shí),實(shí)驗(yàn)裝置發(fā)生了爆炸,炸瞎了他的右眼。
第一個(gè)二甲砷基化合物是1760年卡代首先制出的,他把等重量的醋酸鉀和氧化砷混和物攪拌蒸餾,得到了一種褐色的稠狀物,此物易發(fā)煙而有惡臭,但當(dāng)時(shí)人們不知道它的組分。為了解答這個(gè)問(wèn)題,本生對(duì)這種物質(zhì)進(jìn)行了深入研究,經(jīng)一系列實(shí)驗(yàn),從中離析出二甲砷基氧(C4H12As2O)。此外,本生還詳細(xì)地研究了二甲砷基的衍生物,獲得了氯、碘、氟等元素的二甲砷基化合物,并用蒸氣密度的方法測(cè)定了這些物質(zhì)的分子量,從而得出它們的化學(xué)式。他經(jīng)過(guò)研究指出,只須研究一下這類化合物,我們就可從中找出一個(gè)不變的組分,它可以用C4H12As2O來(lái)表示。構(gòu)成這個(gè)組分的元素,彼此以很強(qiáng)的親合力化合鄉(xiāng)在與其他元素化合或分解對(duì),它保持不變,這就是一個(gè)有機(jī)化合物的基。
1853年,本生在講學(xué)時(shí)指出,二甲砷基的基,應(yīng)當(dāng)寫(xiě)成As( CH3)2,因?yàn)樗嬖谥鴥蓚(gè)甲基,這種寫(xiě)法已接近了現(xiàn)代的形式。他甚至還指出,自由二甲砷基的結(jié)構(gòu)式應(yīng)為As2( CH3)4。到1858年,本生已正確地提出了幾乎所有二甲砷基化合物,他的這些研究,為有機(jī)結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展,提供了堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
本生還從熔融的氯化物中制出了金屬鈉和鋁,用電解法制出了鋰、鋇、鈣、鐳。他甚至提煉出鈰、鑭等稀土元素,并精確地用自制儀器測(cè)定了這些金屬的比熱。
1852年到1862年約10年間入本生與羅斯合作研究光化學(xué)。他采用等體積的氫和氯在光熾下進(jìn)行反應(yīng)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),光照射化學(xué)物質(zhì)使之產(chǎn)生反應(yīng)的情況,與光的波長(zhǎng)有關(guān)。如單獨(dú)照射預(yù)先放人反應(yīng)器中的氯氣。不會(huì)改變其反應(yīng)的誘導(dǎo)期,當(dāng)溫度在18°C一26°C時(shí),反應(yīng)只有極小的進(jìn)展,但如果有氧存在。則氧顯示出明顯的催化作用。本生和羅斯通過(guò)研究,還估計(jì)出太陽(yáng)的輻射能、指出太陽(yáng)在一分鐘內(nèi)輻射出的光能,等于25X1021立方米的氫氣和氯氣混和轉(zhuǎn)化為氯化氫所需要的能量。
著名的本生燈發(fā)明于1853年,此燈的溫度可達(dá)2300°C,且沒(méi)有顏色,正因?yàn)檫@一點(diǎn)人使他發(fā)現(xiàn)了各種化學(xué)物質(zhì)的顏色反應(yīng)。不同成分的化學(xué)物質(zhì),在本生燈上的燒時(shí),出現(xiàn)不同的焰色,這一點(diǎn)引起他極大的注意,成了他以后建立光譜分析的機(jī)遇。
本生在他發(fā)明的燈上的燒過(guò)各種化學(xué)物質(zhì),他發(fā)現(xiàn),鉀鹽的 燒時(shí)為紫色,鈉鹽黃色,鋸鹽洋紅色,鋇鹽黃綠色,銅鹽藍(lán)綠色。起初,他認(rèn)為,他的發(fā)現(xiàn)會(huì)使化學(xué)分析極為簡(jiǎn)單,只要辨別一下它們的燒時(shí)的焰色,就可以定性地知道其化學(xué)成分。但后來(lái)研究發(fā)現(xiàn),事情絕不那樣簡(jiǎn)單,因?yàn)樵趶?fù)雜物質(zhì)中,各種顏色互相掩蓋,使人無(wú)法辨別,特別是鈉的黃色,幾乎把所有物質(zhì)的焰色都掩蓋了。本生又試著用濾光鏡把各種顏色分開(kāi),效果比單純用肉眼觀察好一些,但仍不理想。
1859年,本生和物理學(xué)家基爾霍未開(kāi)始共同探索通過(guò)辨別焰色進(jìn)行化學(xué)分析的方法。他們決定,制造一架能辨別光譜的儀器。他們把一架直筒望遠(yuǎn)鏡和三棱鏡連在一起,設(shè)法讓光線通過(guò)狹縫進(jìn)入三棱鏡分光。這就是第一臺(tái)光譜分析儀。
"光譜儀"安裝好以后,他們就合作系統(tǒng)地分析各種物質(zhì),本生在接物鏡一邊的燒各種化學(xué)物質(zhì),基爾霍夫在接目鏡一邊進(jìn)行觀察、鑒別和記錄。他們發(fā)現(xiàn)用這種方法可以準(zhǔn)確地鑒別出各種物質(zhì)的成分。
1860年5月10日,本生和基爾霍夫用他們創(chuàng)立的光譜分析方法,在狄克海姆礦泉水中,發(fā)現(xiàn)了新元素銫;1861年2月23日,他們?cè)诜治鲈颇傅V時(shí),又發(fā)現(xiàn)了新元素銣。此后,光譜分析法被廣泛采用。1861年,英國(guó)化學(xué)家克魯克斯用光譜法發(fā)現(xiàn)了鉈;1863年德國(guó)化學(xué)家賴希和李希特也是用光譜法發(fā)現(xiàn)了新元素銦,以后又發(fā)現(xiàn)了鎵、鈧、鍺等。
本生在化學(xué)上建樹(shù)極多。他研究過(guò)火山、氣體,制作過(guò)本生電池和鎂照明材料,1853年,他發(fā)明了利用硫酸對(duì)游離碘作容量分析的方法:1868年,他創(chuàng)造了用革取的辦法分離鈀、銠、釕、銥的方法。此外,他還在1875年,對(duì)稀土元素階光譜作了統(tǒng)一研究和描述。晚年,他還制造了一架蒸氣量熱器,用來(lái)測(cè)定某些物質(zhì)的比熱。
最令人驚奇的是,本生和基爾霍夫創(chuàng)造的方法,可以研究太陽(yáng)及其他恒星的化學(xué)成分,為以后天體化學(xué)的研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本生一生獲得過(guò)許多榮譽(yù)。1842年,他被選為倫敦化學(xué)會(huì)的外國(guó)會(huì)員,1853年擔(dān)任德國(guó)科學(xué)院的通訊院士;18842年,被法國(guó)科學(xué)院聘為外國(guó)會(huì)員;1860年,英國(guó)皇家學(xué)會(huì)授予他榮譽(yù)獎(jiǎng)?wù)拢?877年,本生和基爾霍夫共同獲得了戴維獎(jiǎng):1890年,本生獲得了英國(guó)工藝學(xué)會(huì)的何爾伯獎(jiǎng)。本生對(duì)榮譽(yù)、勛章、獎(jiǎng)?wù)潞艿,他?duì)他的學(xué)生和朋友說(shuō):"這些榮譽(yù)和獎(jiǎng)?wù)碌膬r(jià)值,全在于它們能使我的母親感到高興,可惜,她已經(jīng)不在人世了。"本生不喜歡政治性的社交,尤其不樂(lè)于和顯貴們交往,他認(rèn)為那是浪費(fèi)時(shí)間,1886年,海德?tīng)柋ご髮W(xué)舉行建校五百周年慶;顒(dòng)時(shí),請(qǐng)了許多顯貴參加紀(jì)念大會(huì),校長(zhǎng)和顯貴們紛紛致詞,許多人對(duì)本生的事業(yè)進(jìn)行了贊揚(yáng),但本生卻睡著了,學(xué)生的活動(dòng)驚醒了他,他說(shuō)他夢(mèng)見(jiàn)一試管掉在地上了。
本生為了事業(yè),終生未娶,有人曾給他介紹女友,他一次也沒(méi)主動(dòng)去追求,學(xué)生們問(wèn)他為什么不結(jié)婚,他都是說(shuō):"我總是沒(méi)有功夫。"
本生70歲時(shí),給他的好友與信說(shuō):"垂暮之年,來(lái)日不多,回憶過(guò)去的歡樂(lè),其中最使我快樂(lè)的是我們共同進(jìn)行的研究工作。"
1899年8月16日,本生與世長(zhǎng)辭,享年88歲。本生是在化學(xué)史上具有劃時(shí)代意義的少數(shù)化學(xué)家之一,他和基爾霍夫發(fā)明的光譜分析法,被稱為"化學(xué)家的神奇眼睛"。
本文來(lái)自:逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/chuzhong/891493.html

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