瑞利還有什么重大發現 瑞利對人類最大的貢獻是什么?( 二 )


【瑞利和開爾文在一起 ?!?br /> 很簡單是嗎?是的 。
完了嗎?沒有 。
瑞利是一個特別嚴謹的人,和小學生做數學題要驗算一樣,他還得通過另一種方法來制取氮氣,驗證一下之前的結果 。他選擇讓氨氣和氧氣通過紅熱的銅絲,生成水蒸氣和氮氣,再用濃硫酸吸收剩余的氨和水蒸氣,也可以得到純凈的氮氣 。結果很快也出來了,這種方法得到的氮氣密度是1.2505克/立方厘米,跟之前的方法相差千分之五左右 。
你也許會想:“千分之五?這也許是實驗誤差吧,我們在學校做滴定的時候誤差比這大多了 ?!?br /> 可是瑞利不這么想,對于嚴謹的他來說,千分位上出現誤差是不能容忍的,足以讓他認為這是兩種物質:“重氮”和“輕氮” 。
他又采用其他物質來制取氮氣,笑氣、一氧化氮甚至尿 。他發現這些氮氣都和從氨氣里得到的“輕氮”一樣重 。而無論如何處理空氣,最終留下的“重氮”仍舊比較重 。
從1892年到1894年,這些工作讓他花費了整整兩年時間去跟這些氣體搏斗 。人生中能有多少個兩年?瑞利很清楚,在他前面還有幾十種有趣的物理問題在等待著他,可他卻在提純氮氣這個最基本的實驗上陷入泥沼,他從一個物理學家——至少是一個實驗室主任——變成了一個化學實驗員 。
【瑞利的祖上是男爵,因此后來瑞利被稱為瑞利勛爵 ?!?br /> 1894年春天,瑞利在英國皇家學會上宣讀了他的報告,提出了“輕氮”和“重氮”的問題 。報告結束,蘇格蘭化學家拉姆塞找到瑞利,表示有興趣跟他合作:“不管是什么原因,一定是因為空氣中提取的氮氣混入了其他氣體,我們要做的就是把雜質給找出來 。如果您同意,我愿意把您的實驗繼續做下去 。”走投無路的瑞利當然同意了他,會議結束之后,他們兩人經常通信,沒有任何隱瞞和保密,成為莫逆之交 。
【拉姆塞(左)和瑞利(右) ?!?br /> 還有一位科學家迪瓦爾也找到瑞利:“去看看卡文迪許的手稿吧,我記得他曾經提到過氮氣的質量問題 ?!?br /> “卡文迪許?100多年前的那一位?”瑞利想到自己身為卡文迪許實驗室主任,卻沒有對卡文迪許的手稿加以研究,不禁臉紅,“自己竟然落后了100多年!”
回去以后,瑞利立馬走進圖書館,翻找卡文迪許的手稿和18世紀的科學年報,終于在1785年科學年報上找到了那位大隱士的實驗記錄 。
原來,卡文迪許寫稿的時候已經發現了燃素化氣體(氮氣)和脫燃素氣體(氧氣),他發現用一個起電盤不斷制造出電火花,就可以讓這兩種氣體化合,并被氫氧化鉀溶液吸收掉 。他讓空氣和一些氧氣混合,跟他的仆人就這么用手一直搖了三個禮拜,終于發現管里的氣體不再反應了,再用一種“硫肝液”(硫化鉀和多硫化鉀的混合液)吸收掉未反應完的氧氣,結果最后還是有一個小氣泡,不參與任何反應 。
卡文迪許寫到:“根據這個實驗,我得出了一條結論:空氣里的燃素化氣體(氮氣)不是單一的,其中約有1/120,跟主要部分性質絕不相同 ??梢娙妓鼗瘹怏w(氮氣)并不是單質,而是兩種物質的混合物 。”
【卡文迪許真算得上超越時代,給人驚喜 。】
在瑞利翻找文獻的時候,拉姆塞已經回到實驗室,開始做實驗了 。幾年前,很偶然的機會,他發現用灼熱的鎂粉可以有效的吸收氮氣 。于是事情變得簡單了,只要用灼熱的鎂粉將“重氮”中的氮氣吸收掉,剩下的隱藏者就不得不現形了 。
果然,每經過一次灼熱的鎂粉,剩下的“重氮”都會更重,當這些“重氮”被鎂粉處理過足夠多次以后,它的比重達到了氫氣的20倍,就再也不會變重了 。很明顯,“重氮”里所有的氮氣已經都和鎂粉反應了,剩下的是一種未知的物質 。
【拉姆塞在講課 ?!?br /> 他花費了整整一個夏天,終于收集到了100立方厘米的新氣體 。而瑞利重復卡文迪許的實驗,速度就慢了許多,只得到0.5立方厘米 。這已經不重要了,兩位科學家殊途同歸,得到了相同的結果 。
這種新氣體究竟是什么物質?是新元素還是我們的老朋友組成的化合物?分光鏡將給出答案 。
他們將氣體放進分光鏡,通電之后,管里發出一陣冷光 。他們恨不能把眼睛塞進窺鏡,窺鏡里出現了紅線、綠線和更多顏色的譜線,這些譜線的位置跟之前任何元素的都無法對應 ??磥?,新氣體里有一種新元素是妥妥的 。
嚴謹的他倆還想到,氬會不會是氮和鎂高溫之后生成的呢?為了排除這種可能性,他們又使用物理的方法,通過不同分子量氣體的擴散速度不同,也得到了新氣體 。

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