代曉琴

氬是一種非金屬元素，化學(xué)性質(zhì)不活潑，愛(ài)“躲”在氮?dú)夂竺妗安粍?dòng)聲色”，像個(gè)不折不扣的隱士。雖然氬極其懶惰，但它可作為電燈泡內(nèi)的填充氣體，也可用來(lái)焊接和切割金屬，以及作為電弧焊接不銹鋼、鎂、鋁和其他合金的保護(hù)氣體。那么，這個(gè)“隱士”是怎樣被發(fā)現(xiàn)的呢？

兩份氮?dú)庖l(fā)的好奇

19世紀(jì)末的一天，在英國(guó)劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室里，年輕的物理學(xué)家瑞利正在測(cè)量氮?dú)獾拿芏取榱颂岣邔?shí)驗(yàn)的精準(zhǔn)度，他制取了兩份氮?dú)猓阂环菔菑目諝庵械玫剑硪环萦煞纸獍倍频?。很快，結(jié)果出來(lái)了，它顯示空氣中的氮的密度居然比分解而得的純氮大0.0067。

兩份都是氮?dú)?，按道理密度?yīng)一樣，可怎么一個(gè)大、一個(gè)小呢？瑞利首先想到是自己的實(shí)驗(yàn)步驟出了差錯(cuò)，把實(shí)驗(yàn)重復(fù)了一遍又一遍，沒(méi)想到結(jié)果還是和第一次一樣。

“難道這兩份氮?dú)獯嬖诓町?？”瑞利那根好奇的神?jīng)緊繃起來(lái)。

最初，瑞利猜測(cè)是由于大氣中所得的氮?dú)饫锩婵赡苓€含有少量的氧氣，但是這個(gè)猜測(cè)很快被排除，因?yàn)檠鯕夂偷獨(dú)獾拿芏认嗖畈淮?，必須含有大量的氧，才有可能出現(xiàn)這種差異，而這是不可能的。

緊接著，瑞利又猜會(huì)不會(huì)是從氨分解而得的氮?dú)庵谢爝M(jìn)少量氫氣，導(dǎo)致其密度小呢？于是他又改用一氧化氮、尿素等其他含氮物質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)。奇怪的是，用這些物質(zhì)制取的氮?dú)獾拿芏纫脖葟目諝庵兄迫〉牡獨(dú)獾拿芏刃∧敲匆欢↑c(diǎn)兒。

為了弄清楚其中的緣由，瑞利花了兩年的時(shí)間和精力，反復(fù)測(cè)定氮?dú)獾拿芏?。漸漸地，他悟出了凡是從化合物里分解出來(lái)的氮?dú)?，密度總比從空氣中分離出來(lái)的氮?dú)庖∧敲匆稽c(diǎn)兒。

這究竟是什么原因呢？瑞利深感困惑，將這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)表在英國(guó)的《自然》周刊上，尋求讀者的解答。

一絲不茍的瑞利發(fā)現(xiàn)“隱士”

一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，瑞利遇到了蘇格蘭化學(xué)家拉姆塞。拉姆塞也對(duì)這兩份重量不同的氮?dú)夂芨信d趣，提出了和瑞利共同研究的建議。

不過(guò)，拉姆塞的想法更大膽，他認(rèn)為兩份氮?dú)獾拿芏戎圆煌?，很可能是從空氣中得到的那份氮?dú)饫镞€含有一種未知成分。

拉姆塞的話讓瑞利立即聯(lián)想起著名的英國(guó)科學(xué)家卡文迪許很早以前指出過(guò)的空氣中的氮并不是單一的，而是兩種物質(zhì)的混合物。不過(guò)，卡文迪許只是根據(jù)不完善的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行推測(cè)，根本沒(méi)有對(duì)此深究，所以，瑞利決心與拉姆塞共同合作，攜手揭開(kāi)這個(gè)謎。

假如來(lái)自空氣的氮比化學(xué)氮重是由于空氣中還存在一種未知成分，那么，下一步就應(yīng)通過(guò)吸收氮來(lái)分離這種成分。

要用什么方法才能把隱藏在空氣中的氮?dú)饫锏纳衩匚镔|(zhì)找出來(lái)呢？瑞利冥思苦想，終于想到當(dāng)年卡文迪許利用電火花使氮?dú)馀c氧氣化合并用堿吸收酸類(lèi)化合物，從而驗(yàn)證了大氣的主要成分和硝石中的氮是同一種東西。那么，有沒(méi)有可能用同樣的實(shí)驗(yàn)原理找出空氣中的氮?dú)饫飱A雜著另一種物質(zhì)呢？

為此，瑞利用他比卡文迪許先進(jìn)得多的儀器，重復(fù)了當(dāng)年卡文迪許的實(shí)驗(yàn)。遺憾的是，這次試驗(yàn)只發(fā)現(xiàn)極其微小甚至不可視的氣泡。

正如開(kāi)始的那千分位上的誤差一樣，瑞利并沒(méi)有放過(guò)那些微小的氣泡，堅(jiān)信這一定是一種新的氣體，而且是一種含量極其微小且不容易發(fā)覺(jué)的氣體。

怎么證明那極其微小的氣泡就是新的氣體？經(jīng)過(guò)一番苦苦的思索，他們想到了用光譜來(lái)證明。他們將這種氣體充入放電管中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了原來(lái)未曾見(jiàn)過(guò)的紅色和綠色等各種光譜。經(jīng)光譜學(xué)家的分析，剩余氣體的譜線多達(dá)200余條，這說(shuō)明的確有一種新氣體存在。

那么，這種氣體是什么，為什么如此隱秘？成果面前，瑞利并沒(méi)有滿足，而是一絲不茍地和拉姆塞進(jìn)一步研究這種新氣體的性質(zhì)。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，瑞利和拉姆塞發(fā)現(xiàn)這種新的氣體極其“懶惰”，跟誰(shuí)都不肯沾邊。就連化學(xué)性質(zhì)十分活潑的氯氣，對(duì)它也無(wú)可奈何。根據(jù)新氣體的“性格”特點(diǎn)，他們把它命名為氬（希臘文的原意是“不活潑”的意思）。

其實(shí)，氬普遍存在于大氣中，很多科學(xué)家在分析空氣時(shí)，都錯(cuò)過(guò)了發(fā)現(xiàn)它的機(jī)會(huì)，但瑞利沒(méi)有，他的成功與他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和一絲不茍的精神是分不開(kāi)的。

（責(zé)任編校：賀年青）