久久为功的坚持获得的重要科学发现︱科学史


久久为功的坚持获得的重要科学发现︱科学史
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马克思说:“在科学上没有平坦的大道 , 只有不畏劳苦沿着陡峭山路攀登的人 , 才有希望达到光辉的顶点 。 ”一些科学家在攀登顶点的征途上不畏艰险 , 他们久久为功的坚持获得了重要科学发现 。
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拉姆塞坚持不懈“捕捉”惰性元素
1892年英国物理学家瑞利在测定氮的密度时发现 , 从大气中除去氧、碳酸气和水蒸气所得的氮气的密度为1.2572克/升 , 而由亚硝酸氨制得的氮的密度却是1.2508克/升 , 两者相差为0.0064克/升 , 他没有放过这细小的误差 。
他和年轻的化学家拉姆塞(W.Ramsay , 1852—1916)一起探究 , 发现从空气中制得的氮不是纯氮 , 含有较重的新气体 , 他们用分光镜对新气体进行光谱分析 , 发现有橙色和绿色的各组明线 , 这有别于已知气体元素的光谱 。 他们很快确证了新气体是一种新的元素 , 把它命名为氩(Argon , 意为“懒惰者”) 。
在氩发现后 , 拉姆塞并没有停下脚步 , 他想 , 元素周期表最末一行的位置还空着 , 是不是专为类似氩的气体留的?
1895年2月 , 拉姆塞从朋友的来信中得知有人把钇铀矿在硫酸中加热时 , 得到了一种氩和铀的化合物 。
拉姆塞把伦敦所有的钇铀矿都买来做实验 , 得到了5立方厘米气体 。 他花了4天的工夫提纯了这些气体 , 放在分光计上测定 , 果然出现了一条新谱线 , 这谱线跟27年前天文学家观察日食时 , 在日冕中发现的太阳元素一样 。
拉姆塞把气体样品送到光谱学权威克鲁克斯那里 , 请他做进一步的鉴定 。 克鲁克斯用最先进的分光仪进行观察 , 验证了果然是氦 。
就这样 , 这个号称只有太阳上才有的元素 , 在地球上被拉姆塞“捕捉”到 。
氦被“捉住”后 , 拉姆塞对填补周期表的空白更有信心了 。 以后在空气中也发现了氦 , 这启发他把注意力集中到空气上来 。 这些“懒惰”的家伙会不会隐藏在空气中呢?
1895年5月 , 他从朋友汉普松那里搞到了750毫升液态空气 , 他想从液态空气中找出新的元素 。
拉姆塞和学生特拉弗斯用红热铜屑除去其中的氧气 , 再用镁除去氮气 , 只剩下10毫升氩气 , 把氩气体封入放电管 , 在分光计下 , 又显出—条新谱线 , 又一个新元素被发现!拉姆齐把它取名为氪(Krypton , “隐藏”的意思) 。 此时是1898年5月30日深夜 , 师生俩欣喜若狂 。
拉姆塞坚信空气中还隐藏着其他惰性气体 。 他改进了分离空气法 , 在减压下蒸发液态空气和反复分次萃取 。
1898年6月他从汉普松那里又求得上百升液态空气 , 从中能得到1.5升氩气 , 这真是如虎添翼 。 他和特拉弗斯巧妙地把液态空气蒸发、降温 , 使氩气凝成液体 , 得到13毫升气体 , 依样画葫芦 , 他们又发现了一种新元素氙(Xenon , “陌生”的意思) 。
发现氙后 , 拉姆塞他们再接再厉 , 在液态氩挥发后的微量气体中 , 又发现了一种新的惰性气体 。 此时拉姆塞的小儿子在实验室看父亲做实验 , 看见新气体在放电管内放出美丽的红光 , 感到十分新奇 , 便向父亲建议取名氖(Neon , “新奇”的意思) 。 不久 , 用氖气制成的霓虹灯出现在伦敦街头 。
至此 , 在周期表零族元素中 , 只剩下一个空格了 , 这意味着 , 还存在一种未知的惰性气体 。
拉姆塞又花了几年时间想在空气中找到它 , 但一无所获 。 直到1900年 , 幸运儿才向他招手 。
这一年英国物理学家卢瑟福发现钍元素会放射出一种气体 , 收集起来只有0.11毫升 , 把它送给拉姆塞鉴定 , 很快证实了这是一种能发光的放射性惰性元素 , 并给它取名Niton(“发光”的意思) 。 拉姆塞设计出一台灵敏度高达0.5微克的精密天平 , 要用放大镜来观察指针 。 他利用这台太平 , 对微量的氡气称量 , 计算出它的原子量为222 。 1923年国际化学会改名为氡(Radon , “镭放射出来的气体”的意思) 。
拉姆塞因发现气态惰性元素荣获1904年的诺贝尔化学奖 。
魏格纳终生不渝确立“大陆漂移说”
1910年初 , 德国气象学家魏格纳(A.L.Wegener , 1880—1930)在看世界地图时发现 , 大西洋两岸大陆的轮廓有惊人的对应性 , 南美洲巴西的海岸线以直角的形态向大西洋突出 , 与此相对应的是非洲西海岸呈直角凹进的几内亚湾 。 直觉告诉他:或许地球上的各大洲原本是一整块陆地 , 后来破裂成几块 , 慢慢漂移成现在的样子 。