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惰性气体的发现?

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钝气包括氦、氖、氩、氪、氙、氡,门得列夫 (D. I. Mendeleyev) 提出元素週期表时,仍不为世人所知,其发现者是英国化学家蓝塞 (William Ramsay , 1852~1916) 与物理学家瑞利 (James William Rayleigh , 1842~1919) 及化学家特拉维斯 (Morris William Travers 1872~ 1961),蓝塞获颁1904年诺贝尔化学奖,同年瑞利获诺贝尔物理奖。

西元1868年法国天文学家詹逊(Pierre Janssen) 在印度观测日全蚀时,发现钠原子的光谱线附近出现新的黄色谱线,波长为587.49奈米,同年英国天文学家洛克尔(Norman Lockyer)从太阳光谱中也观察到这条谱线,当时没有已知的元素能产生这样的谱线。这元素被命名为「Helium」,源自希腊语?λιο? (helios),意为「太阳」。 此时,地球上还没有发现氦,瑞利是英国剑桥大学的物理学教授,在他细心又耐心地测量各种气体密度的实验中,发现两种方法製备出的氮气,测量出的密度总是差0.0062 g/L,他重覆实验多次,这千分之五的差值始终挥之不去。1894年4月9日,他直接在英国皇家学会,向许多化学家、物理学家报告这个实验结果。这个报告立刻得到化学家蓝塞的回应并提供帮忙,从4月20日开始,两人共同合作解谜。经瑞利及蓝塞的努力,及光谱专家克鲁克斯光谱分析的协助,他们很快证明找到了新元素。西元1894年8月,在牛津召开的英国皇家学会上,瑞利与蓝塞宣布了他们发现的惰性气体,会议主席提议将之命名为「氩」,希腊文αργ?ν是「懒惰者」的意思,氩就成为懒惰家族第一个被发现的成员。

同年的9月18日,瑞利和蓝塞终于分离出氩气,确认氩是单原子态,莫耳质量40。次年1月31日,共同发表了论文:大气中的新成分―氩气。 科学界当时仍未找到氦的蹤迹,种瓜得豆,却阴错阳差地先得到氩。法国化学家布瓦博德朗听到发现氩的消息后,就预言惰性元素一族的存在,并且预测了尚未被发现元素的原子量。西元1895年2月,蓝塞与特拉维斯观察到钇铀矿在硫酸中加热,会产生一种不自燃也不助燃的气体。经过光谱分析,确定是踏破雪鞋无觅处的氦气,首次证明了在地球上也存在这种元素。同年3月26日,蓝塞以快讯发表地球上发现氦的论文,同年在英国化学年会上正式报告这一发现。27年来科学界众里寻它千百度的氦,终于被蓝塞拔得头筹。

寻『氦』得『氩』激励了蓝塞企图证实布瓦博德朗预言的决心。在了解到氩及氦的化学惰性后,于1896年末开始,蓝塞改採物理方法,继续从矿物着手搜索懒惰家族,结果一无所获。后来蓝塞与特拉维斯回头从空气中寻找,他们把空气冷凝至‐192 oC的低温,将空气液化后再蒸发,用热的金属铜吸收氧气,热的金属镁除去氮气,再用十氧化四磷(P4O10)吸收水蒸气,剩下一个小气泡,经鉴定是新元素。这时是1898年5月30日,蓝塞将之命名为Krypton,希腊文κρυπτ?ν是「隐藏」的意思(真是氪(客)气)。

西元1898年6月12日,蓝塞与特拉维斯改变液化空气蒸发的顺序,逐次抽样鉴定,又找到了新元素「氖」(Neon),希腊文ν?ον是「新」的意思。找到氖之后,蓝塞才从空气中分离出氦气。同年7月12日,他们又找到了「氙」(Xenon),希腊文ξ?νο?是「陌生」的意思。就这样,蓝塞用分馏法取得新元素,以光谱法鉴定,半年内先后找到氪、氖、氙,随后的六年把懒惰家族成员增到五名。1900年多恩(Friedrich Ernst Dorn)发现氡气,1908年,蓝塞与威特娄‐葛瑞合作将氡分离,先称为niton,1923年易名为「radon」,就是发光的意思。至此,週期表中的钝气元素都到齐了。

以下是惰性气体依序被发现的时间:
氩 Ar Argon 1894 瑞利与蓝塞发现
氦 He Helium 1895 蓝塞与特拉弗斯发现
氪 Kr Krypton 1898 蓝塞与特拉弗斯发现
氖 Ne Neon 1898 蓝塞与特拉弗斯发现
氙 Xe Xenon 1898 蓝塞与特拉弗斯发现
氡 Rn Radon 1908 蓝塞与索迪发现

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