“神童”萊姆塞與稀有氣體元素

劉春生

元素周期表的最后一縱列包含了氦、氖、氬、氪、氙、氡六種元素，由于這六種元素的單質(zhì)在通常狀況下都是氣體，其在自然界中的含量又極少，因而被稱為稀有氣體元素。又由于這六種元素的原子最外電子層都含有8個電子，已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，一般情況下不與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故而又把它們稱為惰性氣體元素。

稀有氣體的六種元素發(fā)現(xiàn)于1894年~1910年，當(dāng)時的那段時間正是人類化學(xué)元素發(fā)現(xiàn)的豐收年，而完成這一曠世之舉的首要功臣當(dāng)屬著名化學(xué)家萊姆塞。

萊姆塞全名為威廉·萊姆塞，英國著名化學(xué)家。1852年10月2日萊姆塞出生于蘇格蘭的格拉斯哥，他的父親是當(dāng)?shù)匦∮忻麣獾娜玖仙a(chǎn)商，母親是一名護(hù)士。萊姆塞從小就酷愛讀書，尤其對自然科學(xué)方面的書籍興趣更大。此外，他還喜歡體育、音樂和繪畫，興趣廣泛。萊姆塞在小學(xué)和中學(xué)學(xué)習(xí)時，因為天資聰穎，據(jù)說有些知識能過目不忘，所以被當(dāng)?shù)厝朔Q為“神童”。

而他對化學(xué)學(xué)科的興趣產(chǎn)生于一件非常偶然的事情。有一次，他和小朋友踢足球，不慎腳部受傷，只好暫時臥床度日，他在感到無聊時，就從糖業(yè)專家的叔父的書架上找到一本格雷阿姆的化學(xué)書，讀了以后感到非常易懂，比看小說還有意思。從此，他就對化學(xué)產(chǎn)生了興趣。

1866年，14歲的萊姆塞被格拉斯哥大學(xué)破格錄取。1870年畢業(yè)后，萊姆塞去德國海德堡大學(xué)跟著名化學(xué)家本生學(xué)習(xí)化學(xué)，在著名的本生實驗室里做本生的助手。由于他聰明好學(xué)、勤奮踏實，成績進(jìn)步很快。一年后，本生又推薦他去蒂賓根大學(xué)繼續(xù)深造，在那里，他獲得了博士學(xué)位。1872年，萊姆塞至格拉斯哥大學(xué)任教。1880年，萊姆塞成為不里斯托爾學(xué)院的化學(xué)教授，第二年又成為該院院長。1888年，萊姆塞又被選為倫敦皇家學(xué)會會員，1895年獲得該學(xué)會的戴維獎?wù)?，并被選為法國科學(xué)院院士，1911年成為英國科學(xué)促進(jìn)學(xué)會主席。

萊姆塞一生輝煌的業(yè)績開始于1892年，當(dāng)時，英國著名物理學(xué)家瑞利發(fā)現(xiàn)了從化合物中得到的單質(zhì)氮和從空氣里分離出來的單質(zhì)氮的密度不同。萊姆塞基于這一發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過認(rèn)真的分析和研究后指出，這一差別是由于從空氣里分離出來的單質(zhì)氮中含有某種不為人知的氣體。經(jīng)過反復(fù)的實驗，他和瑞利于1894年發(fā)現(xiàn)了第一種稀有氣體——氬。此后，他基于自己的發(fā)現(xiàn)，繼續(xù)探索這類“不為人知”的氣體，終于在1895年又發(fā)現(xiàn)了另一種稀有氣體——氦。后來，他又與拉弗斯合作，通過實驗從液化氣中分離出了氖、氪、氙，并確定了以上五種元素在元素周期表中的位置。由于這些杰出的貢獻(xiàn)，萊姆塞榮獲了1904年的諾貝爾化學(xué)獎。但是，成績輝煌的他并沒有就此止步，1910年，他又和格萊一起測定了第六種稀有氣體元素“氡”的原子量。除了在稀有氣體元素的發(fā)現(xiàn)方面的成就外，他還提出了最早的化合價電子理論。在物理化學(xué)方面，他進(jìn)行了液體的蒸氣張力、表面張力和熱學(xué)性質(zhì)等方面的研究，并著有多種著作。

萊姆塞一生喜愛旅游，能熟練運(yùn)用多種語言。1912年退休后，他仍然從事化學(xué)研究。他曾告誡年輕人做學(xué)問的基本原則是：“多看、多學(xué)、多試。如有成果，絕不炫耀。一個人如果怕費時、費事，他將一事無成。”