氩的发现

作者: 梁新民

1882年,英国化学家瑞利为验证各种气体所含元素的原子量是否为氢原子量的整数倍,认真地做着各种有关的实验。

一天,奇怪的事情发生了,他发现用两种不同方法制得的氮气,其密度不相等。一种通过铜与氧气加热制得氧化铜,再用氧化铜氧化氨气得到氮气,经精确测量,所得氮气密度为1.2505克/升。另一种方法是把空气通入装有赤热铜粉的试管里除去氧气,再通过碱液与浓硫酸除去空气中的二氧化碳与水蒸汽,最后得到了氮气,其密度为1.2572克/升。两种方法得到的氮气密度相差0.0067克/升!他怀疑自己是否在测量中出了误差,于是又重复进行了多次实验,奇怪的是每次实验测得的氮气密度差都无法消除,并且,所测数值还趋向恒定。

这一点点微小的差异,在一般人眼里是微不足道的,对瑞利来说却非同小可,他为此彻夜未眠,始终不肯放过这个小小的差值。

经过周密的思考,他对此误差提出了四种设想:

1.从大气中获得的氮气可能含有微量的氧气。

2.从大气中获得的的氮气可能含有类似臭氧的分子。

3.由氨气制得的氮气可能含有微量的氢气。

4.由氨气制得的氮气,可能部分分解了。

之后,他用实验对四种设想一一进行验证。结果,这几种设想都没有得到实验的支持。在以后的一段时间里,他百思不得其解。最后,一个大胆的念头在这个科学家的头脑中产生:从空气中获得的氮气是否还含有一种尚未发现的气体呢?想到这里,他制订了下一步的实验计划,那就是通过实验把从空气中获得的氮气除去,看是否还有别的气体。

这时,瑞利的伙伴拉姆塞也来帮忙了。他们用镁粉吸收从空气中获得的氮气。果然有气体残留!最后残留的气体体积约占空气体积的百分之一,密度比氮气大,约为氮气的1.5倍。此结果能非常圆满地解释前面实验中的误差。此后,他们又对这种残留气体进行光谱分析,发现存在橙色与绿色两条谱线。而一切已知元素中并无此谱线。1895年,瑞利和拉姆塞向世人宣布又一新气体的发现!他们把这种气体命名为氩。从研究氮气密度发现的误差到第一种稀有气体的发现,他们整整用了十三个年头。1904年,瑞利因氩气的发现荣获诺贝尔奖。