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拉姆塞:都市夜空如此璀璨是他死磕化学的结果!(上)

2024-08-04 17:45:46

  拉姆塞:都市夜空如此璀璨是他死磕化学的结果!(上)霓虹灯之所以呈现五光十色,是因为玻璃管里装有不同的惰性气体。惰性气体性质不活泼,很少与物质进行反应外,含量鲜为人知的是,惰性气体家族大部分成员由一位英国科学家发现的。这位科学家喜欢化学,对感兴趣的东西有着非同一般的执着。

  1861年夏,英国格拉斯哥自由圣马太教堂里,一个小男孩正专心致志地读着《圣经》——法文版的《圣经》,而且除了英语和法语,他还懂德语和意大利语。不过他来教堂可不是为了展示自己的语言天赋,而是想观察教堂窗户上的几何图形,以验证在学校学过的几何定理。

  这个孩子叫威廉·拉姆塞,当时还不到9岁,是典型的学神:他的成绩在全校排名第一,比第二名高出一大截。这个从小爱思考的孩子其实很喜欢大自然,也爱读书,很有音律和语言天赋。放到现在星空体育官方网站,完全就是“别人家的孩子”。

  1867年,15岁的拉姆塞被校方推荐到格拉斯哥大学。大学期间,拉姆塞既学语言学,又学数学,两科成绩都很好。极偶然的机会,他喜欢上了化学,并开始试着做化学试验。虽然当时格拉斯哥大学没有开设化学课程,但校园里已有不少学生业余钻研化学,拉姆塞就是其中之一。若干年后,同班同学芙夫在回忆录中讲述了拉姆塞自学化学的故事:“他刚入大学时,才14岁,我们还没学化学,但他一直在家中做各种实验。实验是在卧室中做的,他的卧室四处都放着药瓶,瓶里装着酸类、盐类、汞等等。那时我们刚刚认识,他对买化学药品和化学仪器很在行。下午,我们常在我家会面,一起做实验。如制取氢、氧,由糖制草酸等。”

  而且,拉姆塞还喜欢自制化学仪器,除了制作难度较大的烧瓶和回颈甑外,化学仪器都是他自己做的,其中做得最好的就是本生灯。用自己制作的仪器来做研究,这在化学史上也不多见。

  大学毕业后,拉姆塞只身来到德国,向海德堡大学教授本生学习化学。这一年,他只有17岁。求学期间,他非常刻苦,对每个知识点都务必弄清弄透。本生对得意门生这种求学精神很是欣赏,预言拉姆塞前途无限,并推荐他到闻名欧洲的帝宾根大学深造。在这儿,拉姆塞只用了一年多时间就获得了化学博士学位。

  学成回国,拉姆塞在一家学院里担任化学讲师,同时开展理论化学的研究。他研究的主体是吡啶及其衍生物。吡啶本是一种有机化合物,刺激性强,会中枢神经,长期吸入可引发头痛、失眠、消化道功能紊乱等问题。吡啶可以通过乙醛和氨代工合成,也可以从天然煤焦油、煤气、石油中获得。最先的时候,科学家们认为吡啶主要是从自然中获得,很难通过化工合成获得。拉姆塞通过仔细研究,认为吡啶也可以人工制取,只是比较麻烦。于是,在他和学生的不懈努力下,世界上首例吡啶产生了。再接再厉,拉姆塞又对吡啶及其衍生物进行深入研究,提出“(它们)是重要的精细化工原料,将在化工方面有重要运用”的论点。

  此后几年,拉姆塞把化学研究方向转向金鸡纳。作为治疗疟疾的特效药,金鸡纳当时很受科学家的关注,但研究成果极不明显。拉姆塞一门心思扑在研究工作上,初步弄清了金鸡纳的结构,并将这个研究结果提供给了英国的医药学家,为对抗疟疾做出了贡献。

  名气越来越大,28岁的拉姆塞赴任英国布里斯托尔学院化学教授,后来又被闻名世界的伦敦大学聘为正教授,成为伦敦大学当时为数不多的年轻正教授之一。进入人生巅峰的拉姆塞没有一丝自满,因为他的人生目标是为化学界留下永恒的东西。为此,他一边在化学领域“死磕”,一边寻找新的突破口。没几年,他还真找到了。

  突破口的出现极其偶然1894年春,辛苦的实验之后,拉姆塞坐在办公桌前休息,顺手翻开最新的《自然界》杂志。突然,他被一篇讲卡文迪许空气实验的文章吸引住了。文中写道,经过极精密的定量分析,作者发现空气中除了氮、氧、二氧化碳外,还存在性质极不活泼的未知气体;进一步实验发现,用氨制取的氮,比空气中直接分离的氮轻千分之一,这说明空气中有未知气体。

  拉姆塞对文章中的实验产生了兴趣,一看文末的作者,居然是大名鼎鼎的物理学家瑞利。于是,他主动邀请瑞利一起研究卡文迪许空气实验,找出未知气体。自此,两人通力合作,几乎发现了一整族未知化学元素,上演了化学史上的一段佳话。

  他们到底发现了什么元素?拉姆塞又如何让此族元素加入元素周期表的?欲知后事如何,且听下集分解。

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