為周期表增補(bǔ)新家族的拉姆塞

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 初中化學(xué) 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)
拉姆塞1852年10月2日生于英國的格拉斯哥。他的父母結(jié)婚時(shí),都已年近四十,自慮已沒有生育子女的希望,沒想到第二年就生下小拉姆塞。拉姆塞的父母都是善良聰明的蘇格蘭人,家庭幸福美滿,他們努力使拉姆塞受到良好的教育。 拉姆塞從小喜歡大自然,極善音律,愛讀書也愛收藏書,而且很喜歡學(xué)習(xí)外語。他幼年時(shí)的許多行為,使成年人都感到吃驚。他小時(shí)經(jīng)常坐在格拉斯哥自由圣馬太教堂里,寂寞地好像是聽卡爾文教徒講道,大人們不明白這位活潑好動(dòng)的孩子,為什么能安靜地坐著。人們總看見他在閱讀圣經(jīng),走近一看才明白,原來小拉姆塞看的不是英文版的圣經(jīng),而是看的法文版,有時(shí)又看德文版。他是在用這種方法學(xué)習(xí)法文和德文。拉姆塞去教堂的另一目的是看教堂的窗子,因?yàn)槟谴吧翔偳吨S多幾何圖形,他通過那些圖形驗(yàn)證學(xué)校學(xué)的幾何定理。 拉姆塞14歲時(shí),被格拉斯哥學(xué)院破格錄取為大學(xué)生。他極肯鉆研,他的同班同學(xué)菲夫回憶拉姆塞剛上大學(xué)時(shí)的情形說:“拉姆塞剛?cè)氪髮W(xué)時(shí),我們還沒學(xué)化學(xué),但他一直在家中做各種實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)是在臥室中做的,他的臥室四處都放著藥瓶,瓶里裝著酸類、鹽類、汞等等。那時(shí)我們才剛剛認(rèn)識(shí),印象中對他買化學(xué)藥品和化學(xué)儀器很內(nèi)行。下午,我們常在我家會(huì)面,一起做實(shí)驗(yàn),如制取氫、氧,由糖制草酸等。我們還自制了許多玻璃用具,自制了本生燈,拉姆塞是制造玻璃儀器的專家。我相信,學(xué)生時(shí)代的訓(xùn)練,對他的一生大有好處,除了燒瓶和曲頸瓶以外,所有的儀器,都是我們自制的! 1870年,拉姆塞大學(xué)畢業(yè)。畢業(yè)后,去德國海德堡拜本生為師繼續(xù)學(xué)習(xí)。一年以后,由本生推薦到蒂賓很大學(xué)繼續(xù)深造,他在那里獲博士學(xué)位。1872一1880年問,拉姆塞在格拉斯哥學(xué)院任教職,1880年被布里斯托爾學(xué)院聘為化學(xué)教授, 1882年任該學(xué)院院長, 1888年被選為英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)員,1895年獲戴維獎(jiǎng)?wù),同年還被選為法國科學(xué)院院士, 1911年擔(dān)任英國科學(xué)促進(jìn)協(xié)會(huì)主席。1882年,英國化學(xué)家、劍橋大學(xué)化學(xué)教授瑞利(Rayleighj 1842一1919)研究空氣的成分,他經(jīng)過極為精密的定量分析發(fā)現(xiàn),由氨制得的氮,總比由空氣制得的氮輕5/1000,反復(fù)研究不得其解。于是,他將這一研究事實(shí),刊登在英國《自然界》刊物上,遍請讀者解答,但沒能得到滿意的答復(fù)。 拉姆塞得知瑞利的研究以后:征得了瑞利的允許,也開始研究大氣中氮的成分,他研究的方法是讓空氣在紅熱的鎂上通過,讓鎂吸收空氣中的氧和氮。經(jīng)過反復(fù)作用,原空氣體積的79/80都已被吸收,只余下1/80。起初,拉姆塞認(rèn)為余下的氣體是氮的一種變種,可能是類似臭氧的物質(zhì)但經(jīng)過精密的光譜分析發(fā)現(xiàn),余下的氣體,除了氮的譜線以外,尚有原來人們不知道的紅色和綠色各種譜線,經(jīng)克魯克斯分析,剩余氣體的譜線多達(dá)200余條。 1894年5月24日,拉姆塞給瑞利的信中與道:“您可曾想到,在周期表第一行最末的地方,還有空位留給氣體元素這一事實(shí)嗎?”同年8月7日他給瑞利的信中又寫道:“我想最好用我們兩個(gè)人的名義發(fā)表,對于您的提議,我非常感謝,因?yàn)槲矣X得,一個(gè)幸運(yùn)的機(jī)會(huì),已經(jīng)使我能夠制取大量的Q,此外還有兩種X……”之后,正值英國科學(xué)協(xié)會(huì)在牛津開會(huì),拉姆塞和瑞利向大會(huì)宣布,發(fā)現(xiàn)了一種惰性氣體。與會(huì)學(xué)者都很吃驚,這一發(fā)現(xiàn),以主席馬登(H.0.Madan)的提議,定名為氬(Argon),即“懶惰的氣體”。 元素氖發(fā)現(xiàn)以后,拉姆塞在他開發(fā)的領(lǐng)域繼續(xù)深入研究,1895年3月17日,他把他研究太陽元素氦的情況,寫信給布卡南(Bachanan),信中說,“那種瀝青鈾礦經(jīng)無機(jī)酸處理以后,放出的惰性氣體,克魯克斯認(rèn)為它的光譜是新的,而我從處理方法上來看,我敢確定它不是氖,現(xiàn)在我們正忙于繼續(xù)制取,數(shù)日以后,我希望能制得足量的做密度測定,我想,也許就是我們尋求已久的氫吧。”不到一周,拉姆塞就證明了,這種物質(zhì)是氦。 1895年3月24日,拉姆塞給他的夫人的信中寫道:“先講一個(gè)最新的消息吧,我把新氣體先封人一個(gè)真空管,這樣裝好以后,就在分光器上看到它的光譜,同時(shí)也看到氖的光譜,這氣體中是含有氬的,但是忽又見到一種深黃色的明線,光輝燦爛,和鈉的光線雖不重合,可也相差不遠(yuǎn),我惶惑了,開始覺得可疑。我把這事告訴了克魯克斯,直到星期六早晨,克魯克斯拍來電報(bào)。電文如下:從釩鈾礦中分離出的氣體,為氬和氦兩神氣體的混和物! 拉姆塞發(fā)現(xiàn)氬、氦兩種氣體以后,繼續(xù)研究,又發(fā)現(xiàn)了氪、氖和氙。 拉姆塞繼續(xù)發(fā)現(xiàn)的各種惰性氣體,多得特拉弗斯的幫助,他們設(shè)法取得了1升的液態(tài)空氣,然后小心地分步蒸發(fā),在大部分氣體沸騰而去之后,遺下的殘余部分,氧和氮仍占主要部分。他們進(jìn)一步用紅熱的銦和鎂吸收殘余部分的氧和氮,最后剩下25毫升氣體。他們把25毫升氣體封人玻璃管中,來觀察其光譜,看到了一條黃色明線,比氦線略帶綠色,有一條明亮的綠色譜線,這些譜線,絕對不和已知元素的譜線重合。 拉姆塞和特拉弗斯在1898年5月30日,把他們新發(fā)現(xiàn)的氣體命名為氪(Krypton),意即隱藏的意思。他們當(dāng)晚測定了這種氣體的密度、原子量,同時(shí)發(fā)現(xiàn),這種惰性氣體應(yīng)排在溴和銣兩元素之間。為此,他們一直工作到深夜,特拉弗斯竟把第二天他自己要舉行的博士論文答辯部忘得一干二凈。 拉姆塞和特拉弗斯用減壓法繼續(xù)分餾殘留空氣,收集了從氬氣中揮發(fā)出的部分,他們發(fā)現(xiàn),這種輕的部分,“具有極壯麗的光譜,帶著許多條紅線,許多淡綠線,還有幾條紫線,黃線非常明顯,在高度真空下,依舊顯著,而且呈現(xiàn)著磷光!彼麄兩钚,又發(fā)現(xiàn)了一種新的氣體,特拉弗斯說:“由管中發(fā)出的深紅色強(qiáng)光,已敘述了它自己的身世,凡看過這種景象的人,永遠(yuǎn)也不會(huì)忘記,過去兩年的努力,以及在全部研究完成以前所必須克服的一切困難,都不算什么。這種未經(jīng)前人發(fā)現(xiàn)的新氣體,是以喜劇般的形式出現(xiàn)的,至于這種氣體的實(shí)際光譜如何,目前尚無關(guān)緊要,因?yàn)槲覀兙鸵吹剑澜缟蠜]有別的東西,能比它發(fā)出更強(qiáng)烈的光來! 拉姆塞有個(gè)13歲的兒子名叫威利,他曾向父親說:“這種新氣體您打算怎么稱呼它,我倒喜歡用nove這個(gè)詞!崩啡澇伤麅鹤拥奶嶙h,但他認(rèn)為不如改用同義的詞neon,這樣讀起來更好聽。這樣, 1898年6月,新發(fā)現(xiàn)的氣體氖就確定了名稱,它含有“新奇”的意思。以后氖成了霓虹燈的重要材料。 1898年7月12日,由于他們有了自己的空氣液化機(jī),從而制備了大量的氪和氖,把氖反復(fù)分次革取,又分離出一種氣體,命名為xenon(氙)。含有“陌生人”的意思。 拉姆塞晚年,從事放射學(xué)的研究,他在這方面的貢獻(xiàn)也很大。1910年,他測定了氧的原子量,還提出最早的化合價(jià)電子理論。他一生著作很多,主要有《近代理論與系統(tǒng)化學(xué)》、《大氣中的氣體》、《現(xiàn)代化學(xué)》、《元素與電子》、《傳記與化學(xué)論文集》等。1916年7月23日拉姆塞去世,享年64歲,著名科學(xué)家威廉?湯姆生在評述拉姆塞的偉大發(fā)現(xiàn)時(shí)指出:大部分學(xué)者認(rèn)為科學(xué)的想象力更勝于精確的量度。其實(shí),瑞利和拉姆塞的工作證明:一切科學(xué)上的偉大發(fā)現(xiàn),幾乎完全來自精確的量度和從大量偽數(shù)字中明察秋毫。拉姆塞的理論思維能力與動(dòng)手能力都很強(qiáng),他把發(fā)現(xiàn)的氦、氖、氬、氪和氙等氣體,作為一族,完整地插入了化學(xué)元素周期表中,使化學(xué)元素周期表更加完善,他的這一工作,比每一個(gè)單獨(dú)元素的發(fā)現(xiàn)都更為重要。 拉姆塞告誡他的學(xué)生,做學(xué)問應(yīng)當(dāng)“多看、多學(xué)、多試驗(yàn),如取得成果,絕不炫耀。學(xué)習(xí)和研究中要頑強(qiáng)努力,一個(gè)人如果怕費(fèi)時(shí)、怕費(fèi)事,則將一事無成!
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