10個(gè)早期研究化學(xué)元素的奇聞趣事
我們?cè)趯W(xué)校中所學(xué)的化學(xué)是相當(dāng)枯燥的科目，涉及記憶大量數(shù)字和化學(xué)反應(yīng)。但也不一定，從前人們研究化學(xué)周期表上的元素時(shí)就有很多吸引人的故事。時(shí)過(guò)境遷，很多關(guān)于化學(xué)的趣聞?shì)W事都湮沒(méi)在歷史的塵埃中了。
10個(gè)早期研究化學(xué)元素的奇聞趣事 我們?cè)趯W(xué)校中所學(xué)的化學(xué)是相當(dāng)枯燥的科目，涉及記憶大量數(shù)字和化學(xué)反應(yīng)。但也不一定，從前人們研究化學(xué)周期表上的元素時(shí)就有很多吸引人的故事。時(shí)過(guò)境遷，很多關(guān)于化學(xué)的趣聞?shì)W事都湮沒(méi)在歷史的塵埃中了。 10.一個(gè)礦里藏了七種元素
鐿（Ytterbium）、釔(yttrium)、鋱（terbium）和鉺（erbium）這四種頗為拗口的元素被排列在一起是有原因的，它們都是通過(guò)幾近不可能完成的手段采獲的，其名稱(chēng)都取自其發(fā)現(xiàn)地——瑞典伊特比（Ytterby）的一處石英采礦場(chǎng)。這處采礦場(chǎng)以黃金礦山聞名，彼時(shí)在黃金礦山發(fā)現(xiàn)的諸如金軋（gadolinium）、鈥（holmium）、镥（lutetium）、鈧（scandium）、鉭（tantalum）和銩（thulium）這些元素都被載入了新元素。沒(méi)錯(cuò)，它們的確很容易混淆。 1843年，瑞士化學(xué)家C.G.莫桑德?tīng)枺–arl Gustaf Mosander）把硅鈹釔礦（gadolinite）分解為稀土材料氧化釔（yttria）、氧化鉺（erbia）和氧化鋱（terbia）。然而有一次當(dāng)他分享他的發(fā)現(xiàn)時(shí)，翻譯漏掉了字母，于是氧化鉺被認(rèn)作氧化鋱，氧化鋱被認(rèn)作氧化鉺。1878年，新命名的氧化鉺被分解成了兩部分——氧化鐿和新的氧化鉺。人們猜測(cè)氧化鐿是種包含了新元素的化合物，這種新元素就叫做鐿。氧化鐿被分解為鐿（neoytterbium）和镥兩種元素。你已經(jīng)困惑了嗎？neoytterbium是否會(huì)再次變?yōu)楹?jiǎn)單的舊名ytterbium，而lutecium又是否會(huì)改為luteium？ 來(lái)自伊特比采礦場(chǎng)的礦元素最終被歸為一種元素，這種歸類(lèi)來(lái)之有因。由于冰川時(shí)期末期的冰川活動(dòng)，礦藏已經(jīng)足夠成熟到可以開(kāi)采。有個(gè)相當(dāng)奇怪的巧合在同一時(shí)間發(fā)生：礦藏最初用于開(kāi)采長(zhǎng)石，后來(lái)卻被強(qiáng)調(diào)是生產(chǎn)瓷器的關(guān)鍵因素。在遠(yuǎn)東（the Far East）制作瓷器的過(guò)程是被嚴(yán)格保密的，直到后來(lái)一些煉金師參與進(jìn)來(lái)才逐漸被公開(kāi)。開(kāi)放的伊特比礦藏可以幫助制作瓷器，化學(xué)家加多林（Johan Gadolin，這些巖石的命名者）為了幫助他的朋友——一位英國(guó)瓷器生產(chǎn)商，而在這里工作。 9.鋇曾被認(rèn)為是巫術(shù)
今天鋇是一種非常常見(jiàn)的元素，曾用于生產(chǎn)白紙、涂料和阻擋X射線的著色劑，在掃描中也會(huì)借含鋇的著色劑增加消化系統(tǒng)清晰度。在中世紀(jì)，鋇是一種眾所周知的物質(zhì)，但和我們現(xiàn)在的理解有所出入。當(dāng)時(shí)有種光滑的石頭——多出現(xiàn)在意大利博洛尼亞（Bologna,Italy）——在女巫和煉金師之間十分流行，因?yàn)樗鼈冇幸环N特性：在光照中靜置片刻后再放到黑暗處就會(huì)閃光。 在16世紀(jì)，有人提出所謂的博洛尼亞石頭實(shí)際上是點(diǎn)金石。他們有著神秘的屬性：把它們加熱幾分鐘，接下來(lái)的幾個(gè)小時(shí)它們都會(huì)發(fā)光。鞋匠文森特·卡斯諾羅（Vincentius Casciorolus）也是個(gè)業(yè)余的煉金術(shù)士，他用盡各種辦法希望利用博洛尼亞石把其他金屬變成金子，并試圖煉出長(zhǎng)生不老藥。令人遺憾的是他失敗了。在接下來(lái)的200年中，博洛尼亞石都被認(rèn)為是與神秘巫術(shù)有關(guān)的奇珍異寶。 1774年，在卡爾·舍勒（Carl Scheele，因研究軟錳礦（MnO2，也被稱(chēng)為Scheele’s green）而享有盛名）的堿土金屬實(shí)驗(yàn)之前，鋇元素一直都被視作獨(dú)立存在的一種元素。最初鋇金屬被叫做碳酸鋇（terra ponderosa）或者“重土”（heavy earth），直到一位英國(guó)化學(xué)家分離并鑒定了這能使女巫石發(fā)光的元素，才避免了之后幾十年人們繼續(xù)誤解鋇元素。 8.發(fā)現(xiàn)氦的巧合
從古至今，科學(xué)家們一直都爭(zhēng)相探索獵奇、發(fā)現(xiàn)真理，但發(fā)現(xiàn)氦元素的背后有著一個(gè)異常離奇故事。 19世紀(jì)后期，在科學(xué)界有關(guān)太陽(yáng)輻射的研究還是個(gè)新興領(lǐng)域，科學(xué)家們認(rèn)為最好（或許也是唯一）的研究方法即是在日食之時(shí)觀察太陽(yáng)。1868年，皮埃爾·塞薩爾·詹森（Pierre Jules Cesar Janssen）在印度開(kāi)了家自己的店鋪，在那里他不僅看到了日食，還觀察到一種不同尋常的現(xiàn)象——未知的黃色光芒。當(dāng)時(shí)的皮埃爾意識(shí)到自己要想知道這種奇特光芒的本質(zhì)就得補(bǔ)充新的知識(shí)。在這種想法的驅(qū)使下，他最終成功發(fā)明了太陽(yáng)單色光觀測(cè)鏡（審校注：利用分光鏡觀察太陽(yáng)表面，發(fā)現(xiàn)一條新的黃色譜線，即太陽(yáng)上新發(fā)現(xiàn)的氦元素。）用以在白天觀察太陽(yáng)輻射。 說(shuō)來(lái)也是巧合，遠(yuǎn)在半個(gè)地球之外的英國(guó)天文學(xué)家約瑟夫·諾爾曼·洛克耶（Joseph Norman Lockyer）在同一時(shí)間恰巧也做著與皮埃爾同樣一件事——在白天觀察太陽(yáng)輻射現(xiàn)象，而且他也看到了黃色的光。 后來(lái)兩人均將自己的研究發(fā)現(xiàn)整理寫(xiě)成論文，寄送給法國(guó)科學(xué)院（the French Academy of Sciences），兩篇文章也頗為神奇地在同一時(shí)刻到達(dá)目的地。一開(kāi)始二人的研究成果頗受嘲笑，然而事實(shí)表明他們確實(shí)作出了偉大的科學(xué)貢獻(xiàn)，應(yīng)共享此榮。 7.命名之爭(zhēng)
許多化學(xué)元素的名稱(chēng)與符號(hào)看起來(lái)并不匹配，因?yàn)樵氐姆?hào)通常來(lái)源于拉丁文，如金對(duì)應(yīng)符號(hào)的是”Au”。不過(guò)也有例外，例如元素鎢的符號(hào)就是 “W”。 “鎢”與眾不同的原因在于長(zhǎng)久以來(lái)它一直都擁有兩個(gè)名字。以英語(yǔ)為母語(yǔ)的國(guó)家稱(chēng)該種元素為“tungsten”,而其他國(guó)家認(rèn)定的名稱(chēng)則是“wolfram”。為什么叫wolfram呢？因?yàn)殒u起初是從一種名為黑鎢礦（wolframite)的礦石中分離出來(lái)的，在2005年以前都還保留著這種叫法。盡管那時(shí)關(guān)于鎢的“名稱(chēng)之爭(zhēng)”非常激烈，其中以一批西班牙的科學(xué)家最為堅(jiān)持，他們認(rèn)為政府應(yīng)當(dāng)保留“wlofram”這種官方稱(chēng)呼。 其實(shí)除了英語(yǔ)之外，很多語(yǔ)言中仍使用“wolfram”表示鎢元素，這也是鎢的發(fā)現(xiàn)者Delhuya兄弟的要求。這個(gè)詞來(lái)源于德語(yǔ)，意指“狼之泡沫”，其起源可追溯到錫冶煉的初期。在人類(lèi)對(duì)元素還一無(wú)所知的時(shí)候，冶煉工人通常依據(jù)礦物熔化時(shí)的起沫方式來(lái)進(jìn)行辨別。，人們千辛萬(wàn)苦想要從礦物中提取錫，而鎢消耗錫的程度就像狼在啃食獵物般兇猛，因此大家將含鎢元素的這種礦物稱(chēng)為“狼之泡沫”。如今，我們都知道礦石中含有大量豐富的鎢元素，卻不知道一些化學(xué)家為了守護(hù)它的名字付出了多少心血。雖然他們沒(méi)能如愿以償，不過(guò)還好鎢的符號(hào)至今仍然保留為 “W”。 6.霓虹燈先于氖氣出現(xiàn)
光怪陸離的百老匯和拉斯維加斯如今這么有名，但如果沒(méi)有閃閃發(fā)光的霓虹燈，那這兩個(gè)地方絕對(duì)會(huì)泯然于眾。霓虹燈的發(fā)明是很久之前的事了，在人們對(duì)于氖氣一無(wú)所知前就已經(jīng)創(chuàng)造出了霓虹燈。 氖氣是一種稀有氣體，也是一種惰性氣體，無(wú)色無(wú)味，幾乎不會(huì)發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)，和氬氣、氪氣等其他的稀有氣體一同被發(fā)現(xiàn)。1898年，化學(xué)家莫里斯·特拉維斯（Morris Travers)和威廉·拉齊姆（William Ramsay）發(fā)現(xiàn)新氣體存在時(shí)，他們當(dāng)時(shí)正在做一個(gè)關(guān)于液態(tài)空氣蒸發(fā)的實(shí)驗(yàn)。1902年科學(xué)家首次把氖氣填進(jìn)封閉的玻璃管，做成現(xiàn)在隨處可見(jiàn)的那種獨(dú)特炫目的廣告招牌。 但是這并不是氖氣的第一次應(yīng)用，我們現(xiàn)在所看到氖氣制成的招牌最早可以追溯到1850年，當(dāng)時(shí)約翰·亨里奇·威荷姆·蓋塞爾（Johann Heinrich Wilhelm Geissler）制造出第一個(gè)霓虹燈。雖然只是玻璃匠人的兒子，但蓋塞爾是制造出真空管、真空泵并研究出如何把電極焊條裝進(jìn)玻璃管的第一人。由于氖氣本身只有橙紅色，他便用大量不同的氣體做實(shí)驗(yàn)，制造出許多不同顏色的的霓虹燈。氖氣受到歡迎，部分原因是由于它釋放出來(lái)的顏色，還有就是它能在難以置信的長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持這一種顏色，數(shù)十年都不會(huì)褪色。 5.鋁比金子還珍貴
化學(xué)家們?cè)谟心芰Ψ蛛x鋁約40年前就認(rèn)識(shí)了鋁元素。在1825年他們終于找到了分離鋁的方法，隨后鋁就變得出奇的珍貴。最初，一位丹麥化學(xué)家研究出了一種方法來(lái)分離鋁，但是只能分離極少的一點(diǎn)。隨后在1845年德國(guó)人研究出了怎樣分離出足夠供給的份量，甚至他們可以研究鋁的基本屬性了。1852年鋁的平均價(jià)格大約是每千克1200美元，就相當(dāng)于今天的33650美元。 直到1880年，技術(shù)進(jìn)步了，鋁才被廣泛的應(yīng)用，不過(guò)那個(gè)時(shí)候鋁還是貴得難以想象。法國(guó)共和國(guó)的第一任總統(tǒng)，拿破侖三世（Napoleon III）只有在宴請(qǐng)最重要的賓客的時(shí)候才會(huì)使用鋁制餐具，一般的普通賓客就用金銀餐具招待。丹麥的國(guó)王有一頂鋁制的皇冠，并且在華盛頓紀(jì)念碑的頂點(diǎn)就是純鋁的，就像是我們今天選擇純銀是一樣的。巴黎上層的貴婦們佩戴著鋁制珠寶，并用鋁制的觀劇望遠(yuǎn)鏡來(lái)顯示她們有多富裕。 鋁也構(gòu)成了未來(lái)愿景的骨干。1878年，巴黎舉辦了一個(gè)大型的鋁制品展會(huì)，一時(shí)之間鋁成了如凡爾納（Jules Verne）等作家在構(gòu)建未來(lái)偉大夢(mèng)境時(shí)的首選材料。那時(shí)打算把鋁用在從城市建筑到火箭船舶所有可能用到的地方。 當(dāng)然了，當(dāng)制造鋁的新方法出現(xiàn)時(shí)，鋁突然一下子變得隨處可見(jiàn)，其價(jià)值也跟著急劇下降。 4.致命殺手——氟
16世紀(jì)一位德國(guó)礦物學(xué)家開(kāi)始研究氟，并把它描述為一種能降低礦石熔點(diǎn)的物質(zhì)。1670年，一個(gè)玻璃廠工人偶然發(fā)現(xiàn)氟石和酸性物質(zhì)能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并將這一發(fā)現(xiàn)用于蝕刻玻璃。分離氟也變得越加艱難——還可能致命。 化學(xué)界的老朋友卡爾·史基 (Carl Scheele)認(rèn)為這種化學(xué)反應(yīng)是源于氟石里的某種物質(zhì)。對(duì)于氟這一化學(xué)物質(zhì)的尋找之旅也于1771 年正式啟程。直到1886年，享利·莫瓦?！睩erdinand Frederic Henri Moissan）才成功將其分離出來(lái)，他也憑此榮獲諾貝爾獎(jiǎng)。然而發(fā)現(xiàn)之旅充滿了無(wú)數(shù)的疾病和傷痛，莫瓦桑本人在中途因?yàn)榉卸竞途徛幕謴?fù)情況也曾四次被迫停止研究。這一傷害對(duì)他的身體影響巨大，以至于人們認(rèn)為即便亨利沒(méi)有在得獎(jiǎng)幾個(gè)月后死于闌尾炎，他的壽命也會(huì)因此極大縮短。 漢弗萊·戴維（Humphry Davy）他的眼睛和手指因研究氟受到了永久性傷害。愛(ài)爾蘭化學(xué)家托馬斯（ Thomas）和喬治·諾克斯（George Knox）也傾盡全力試圖分離出氟，他們一個(gè)為此付出生命，一個(gè)多年臥床不起。一位比利時(shí)化學(xué)家也為此付出生命，相同的命運(yùn)還發(fā)生在法國(guó)化學(xué)家杰羅姆·尼 克爾斯（Jerome Nickels）身上。19世紀(jì)60年代，喬治·戈?duì)枺℅eorge Gore）的研究導(dǎo)致了幾起爆炸,直到莫瓦桑誤打誤撞地想到將他的樣本溫度降低到-23攝氏度(9°F), 然后嘗試著分離高度揮發(fā)的液體后，才首次成功獲得氟。 3.以魔鬼命名的元素
鎳在現(xiàn)今已經(jīng)十分普遍，它是美國(guó)硬幣里的一種合金，正因如此，它也代指美國(guó)硬幣(不過(guò)硬幣中的鎳含量只有百分之二十五)。不過(guò)鎳這個(gè)名字也挺奇怪的。 其他的元素都是以諸神或他們的特點(diǎn)命名，而鎳卻是魔鬼的名字。 “Nickel” 這一單詞是德語(yǔ)尼格爾銅（kupfernickel，尼格爾的意思是“騙人的小鬼”）的簡(jiǎn)寫(xiě)。這一用法要追溯到那個(gè)銅十分普遍而鎳一無(wú)是處的時(shí)代。那時(shí)的礦工們十分迷信，發(fā)現(xiàn)幾處原以為是銅礦的礦脈，最終卻大失所望，這些無(wú)用的礦脈就被命名為kupfernickel，翻譯成英文就是“Old Nick’s copper”。 Old Nick是魔鬼的名字。對(duì)于在地下深處勞作的礦工們來(lái)說(shuō)Old Nick更為可怕。他們認(rèn)為Old Nick 故意用假的銅礦來(lái)浪費(fèi)礦工的時(shí)間并將他們引向死亡。畢竟，他們工作的每一天都埋伏著死亡的危機(jī)，礦工們深信著地靈的存在，堅(jiān)信地靈可以決定是幫助還是殺死那些進(jìn) 入其地下領(lǐng)域的入侵者。 1751年，瑞典化學(xué)家兼礦物學(xué)家阿克塞爾·弗雷德里克·克龍斯泰特（Axel Fredrik Cronstedt）首次分離出了純粹的鎳。礦工們用了幾個(gè)世紀(jì)的無(wú)用礦石這一名字也就此打住。 2.揭開(kāi)鈀的神秘面紗
鈀最先由一位叫做威廉·海德·沃拉斯頓（William Hyde Wollaston）的研究天才所記錄的。沃拉斯頓擁有劍橋大學(xué)的醫(yī)學(xué)學(xué)位，畢業(yè)后當(dāng)了很長(zhǎng)時(shí)間的醫(yī)生和光學(xué)儀器研究者，之后才從事化學(xué)領(lǐng)域的研究，并且成功分離了鈀和銠，創(chuàng)造了第一種可延展性鉑。他向世人展示鈀的方式堪稱(chēng)為化學(xué)史上的一朵奇葩。 與經(jīng)濟(jì)大亨史密森·坦能（Smithson Tennant）建立合作關(guān)系后，沃拉斯頓獲得了所有實(shí)驗(yàn)所需要的原材料。這種材料從現(xiàn)如今叫做哥倫比亞鉑礦的地方開(kāi)采取得，需要從牙買(mǎi)加走私才能進(jìn)入英國(guó)。1801年，他在自己的后花園里建立了一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)研究。 沃拉斯頓早在1802年就在日記中提到了他所發(fā)現(xiàn)的新元素鈀，最初命名為ceresium，不久后改名為palladium。得知還有其他的研究者也在進(jìn)行相關(guān)的研究，他必須盡快公布他的發(fā)現(xiàn)。但是，他并不準(zhǔn)備按照正常的流程公布，反而將一些新元素給了位于倫敦杰勒德街的一家商店。之后他發(fā)了些傳單，宣傳這是一種待售的新類(lèi)型優(yōu)質(zhì)銀?；瘜W(xué)家們對(duì)這種行為表示氣憤，很多人想要剽竊這種材料，無(wú)疑全部失敗。同時(shí)有很多人譴責(zé)他，認(rèn)為這種物質(zhì)只是一類(lèi)合金，于是他又匿名宣稱(chēng)任何可以證明這一點(diǎn)的人都將獲得豐厚的獎(jiǎng)賞。毫無(wú)疑問(wèn)，沒(méi)人可以證明。 但是，沃拉斯頓并沒(méi)有停止相關(guān)的研究工作，在此期間，他又發(fā)現(xiàn)了元素銠（rhodium），并且為此發(fā)布了一篇論文。這一切全都發(fā)生在1804年。到了1805年，沃拉斯頓準(zhǔn)備將鈀公之于眾，并為此寫(xiě)了一篇關(guān)于鈀早期發(fā)現(xiàn)的文章。在倫敦皇家學(xué)會(huì)（the Royal Society of London）發(fā)現(xiàn)該元素之前，他對(duì)這種陌生的新材料的性質(zhì)做了演講，與向世人公布他早已發(fā)現(xiàn)了這種元素相比，成功研究了這種新元素的性質(zhì)更令他興奮。 1.氯和燃素 |
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