登陆注册
6555900000042

第42章 光学分析法的崛起

◆比色分析的应用

它是吸收分光光度法的先声,大约兴起于19世纪30年代。最初,多是利用金属水合离子本身的颜色,用简单的目视法进行比较。50年代后,开始利用有机显色剂,提高了分析的灵敏度和选择性。比色法的理论是基于溶液对光的吸收定律。

早在1760年,德意志物理学家朗伯已判明:一束单色光通过某种吸收层时,其透光率的负对数值与吸收层的厚度成正比;1852年德意志物理学家比尔研究各种无机盐水溶液对红光的吸收时,又判明透光率的负对数值与吸收物质的浓度成正比。1870年,法国人迪博斯克设计制造了较实用的目视比色仪,这种仪器一直沿用到20世纪的40年代。1883年德国化学家菲罗尔特根据朗伯一比尔定律设计了最早的可测定溶液吸光率的目视分光光度计。1925年,德国光学工程师普尔弗里希设计了利用滤光片的分光光度计,这种仪器甚至沿用到20世纪50年代。

◆光谱分析的发展

分光镜是现代发射光谱分析仪的先声,它的发明立即成为化学家们搜索新元素的有力工具。1814年,德国物理学家夫琅和费研究了太阳光谱和行星光谱中的暗线和火焰光谱中的明线,发现两者的联系。1825年,英国物理学家塔尔博特观察17被各种金属盐着色的火焰所产生的光谱,第一个意识到把某一特征光谱线与某一定物质的存在联系起来。1852年,瑞典物理学家埃斯特朗进一步明确火焰光谱中那些特征明线分别属于某种元素而不属于化合物。1859年,德国化学家本生和物理学家基尔霍夫合作制作了第一台实用的光谱分析仪。从此光谱分析成了化学家的重要检测手段。

1860年,本生等人用光谱法从矿泉水中发现了元素铯,次年又从锂云母矿石中发现了元素铷。1861年英国物理学家克鲁克斯用光谱法从硫酸厂废渣中发现了元素铊。1863年德意志物理学家赖希和里希特用光谱法从闪锌矿石中发现了元素铟。1868年法国天文学家让桑和英国天文学家洛克耶各自独立地同时从日珥光谱中发现了太阳中存在氦元素。1894~1898年,英国化学家拉姆齐和瑞利用真空放电法与光谱法相结合,发现了空气中的氖、氩、氪、氙等稀有元素,为周期表增添了一个零系家族。

◆光谱分析法的创立者——本生

本生(1811~1899)是德国化学家,他的科研成就很多,重大的有:1837年开始研究卡可基化合物,他离析出二甲胂基氧,测定所有易挥发的二甲胂基化合物的蒸气密度,得出正确的化学式。本生这一研究工作,被贝采利乌斯用来证实他的理论有机化合物和无机化合物类似,只是后者的元素被前者的基所代替。1841年本生发明锌一碳电池,后称本生电池。1853年发明本生灯,利用此灯检定出许多矿物的组分,这种灯一直沿用至今。1855年发明吸收比色计。1859年与基尔霍夫一起发明分光镜,创立光谱分析法。

本生提出每一化学元素具有特征光谱线,为元素发射光谱分析奠定基础;并用以研究太阳的化学成分,证实了太阳上有许多地球上常见的元素,由此说明其他天体和地球在化学组成上的同一性。他和基尔霍夫借助于光谱分析,发现两个新元素铯和铷。

◆铊元素的发现者——克鲁克斯

克鲁克斯(1832~1919)是英国化学家和物理学家。1861年,克鲁克斯在用分光镜检视~种含硒化合物的残渣时,发现一种新元素,他命名为铊,并探索了它的性质,于1873年测定了它的原子量。

1875年,克鲁克斯发明辐射计(后称克鲁克斯辐射计)。他还是真空放电研究的先驱者。1879年研制成一种高真空放电管(后称为克鲁克斯管),并在研究稀薄气体中的放电时观测到阴极周围的暗区(现在称为克鲁克斯暗区)。他证实阴极射线以直线传播,在撞击某些物质时产生磷光和热。1903年发明闪烁镜,可检测a粒子数。

◆稀有气体元素的发现者——拉姆齐

拉姆齐(1852~1916)是英国著名化学家。拉姆齐最初研究有机化学,后来研究物理化学。在1874~1880年,主要从事吡啶及其衍生物的研究,并十1877年合成了吡啶。1880~1894年,主要研究液体的蒸气压、临界状态及表面张力与温度的关系。1894年他和瑞利合作,发现氩。1895年他将钇铀矿置于硫酸中加热,得到一种新惰性气体,并和克鲁克斯一起用光谱确定为元素氦,从而第一次在地球上找到所谓“太阳元素”。

拉姆齐研究了氦和氩的性质,指出它们在周期系中属于新的一族,并预言这一族中存在着其他元素。1898年他分馏液态空气时发现了三种新的稀有气体元素,命名为氖、氪、氙。1903年他和索迪证明镭能产生氦。1910年他和格雷测定了氡的原子量,并确定了氡在周期系中的位置。拉姆齐因发现空气中的稀有气体元素并确定其在周期系中的位置而获得1904年诺贝尔化学奖。

◆揭开氩元素的神秘面纱

瑞利(1842~1919)是英国物理学家和化学家。在化学方面,瑞利的重大贡献是发现氩。1892年瑞利进行氮气密度的测定,他测定出从空气中制取的氮气的密度数值是1.2572克/升,而从氨制取的氮气密度是1.2508克/升,两者不一致。最初,瑞利认为不一致的原因可能有4种:(1)由空气制得的氮气还含有微量的氧气;(2)由氨制得的氮气中混杂有微量的氢气;(3)由空气制得的氮气中可能含有与臭氧类似的N3分子;(4)由氨制得的氮气中可能已有若干分子分解,因而使气体密度降低。

经过分析,他认为第1种假设是不可能的,因为氧气和氮气的密度相差较小,氮气中必须混杂有相当数量的氧气,其密度才会有千分之五的差异。瑞利又用实验证明,由氨制得的氮气中不含氢气。其他两种可能也不存在。这时,瑞利只好将这一实验事实刊登在1892年9月28日的《自然》周刊上,征求解释。拉姆齐看到这个消息后,欣然与瑞利合作。1894年他们用化学方法将空气中的氮气、氧气、二氧化碳和水蒸气除尽后,发现容器中总留下一个小气泡,最后用光谱分析确证,这是一种新的化学元素氩。为此,瑞利获1904年诺贝尔物理学奖。

同类推荐
  • 风雨雷电的奥秘(探索神秘的大自然)

    风雨雷电的奥秘(探索神秘的大自然)

    风雨雷电是我们生活中常见的自然现象。然而在古代,由于人们对天象真相的无知,再加上对风雨雷电的敬畏,便认为风雨雷电是由神仙控制的,于是出现了风婆、雨伯、雷公、电母等神仙形象,在《西游记》里我们就看到了孙悟空与妖怪斗法时请这四位神仙来助阵的有趣故事。
  • 摄影实用小百科(最新21世纪生活百科手册)

    摄影实用小百科(最新21世纪生活百科手册)

    最新21世纪生活百科手册·摄影实用小百科最新21世纪生活百科手册·摄影实用小百科
  • 惊人大发现(科学知识大课堂)

    惊人大发现(科学知识大课堂)

    为了普及科学知识,探索科学发展的历程,领略科学丰富多彩的趣味,弘扬科学名家的丰功伟绩,学习科学家不懈的创新精神与无私的奉献精神,培养青少年科学、爱科学的浓厚兴趣,并密切结合青少年朋友日常的生活与学习特点,我们组织编写了这套《科学知识大课堂》。作为一套普及科学知识的通俗读物,本书有别于专业的学术论著,侧重于知识性、趣味性、实用性,注重对青少年科技素质的培育、科学兴趣的培养、科学精神的塑造与科学方法的启迪,不求面面俱到,但求言之有物,物有所指,指有所发。
  • 神秘的生物(探索宇宙奥秘系列丛书)

    神秘的生物(探索宇宙奥秘系列丛书)

    宇宙,是这个世界上谜团最多的地方,也是最吸引孩子好奇心的地方。宇宙包含着最神秘的未知和疑问,人类正在以高超的科学手段和不懈的努力不断深入探索宇宙的深处,希望了解人类自身的过去与未来。而地球是我们人类赖以生存的家园。在漫长的岁月中,人类一直在这个星球上繁衍生息。虽然它只是太阳系中一颗普通的行星,但它在许多方面却又是独一无二的:它是太阳系中唯一一颗表面大部分被水覆盖的行星,也是目前所知唯一一颗有生命存在的星球……《探索宇宙奥秘系列丛书》向孩子们展示这个既熟悉又神奇的世界。
热门推荐
  • 霸道校草爱上学霸萌妹

    霸道校草爱上学霸萌妹

    他是楚翼学院的校草,她是大三二班的班花。一次偶然,让他和她相遇;一次次的意外,让他爱上了她。他第一次给她写情书,让她的后桌收到了,并对他产生了误会;他的第一次表白,她拒绝,他不灰心继续追。一次不行他两次,两次不行他三次,直到把她追到手……
  • 叫我老大霸王花的爱情史

    叫我老大霸王花的爱情史

    穆超然,她的爸爸穆子刚是省武校教练,手下的弟子遍布全国各地,她的哥哥穆超凡是全国武术冠军。穆超凡从小学就开始称霸校园,初中成了全校的老大,高中的时候几千个学生一起高呼她的名字。初中时的穆超然把校草逼到墙角,霸道的说,“我只追全校最帅的男生,你觉得你有拒绝的机会么?”高中时全校最优秀的男生对她表白,穆超然惊讶的说,“你竟然敢追我。”男生淡淡一笑,“为什么不敢,就因为你长得太漂亮了吗?”“你很会讲话,我倒是很想允许你的追求,不过我现在没有谈恋爱的想法,以后别来烦我!”终于上了大学,大她七岁的干哥哥突然有一天对她说,“然然,我终于等到你长到十八岁了。”
  • 明伦汇编皇极典创守部

    明伦汇编皇极典创守部

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 魂魄天才转世成废物公主

    魂魄天才转世成废物公主

    成为了一缕魂魄,却寄生在了一位极其美丽的少女身上,这是为何?仙剑奇侠,没有一处荣的上她!在前世的死去,现在却是个冷傲狂耀的天才女子!轩辕尧维,可却在皇族里面却叫做“北山雪绯”我是尧维,可却在成为魂魄的时候,得到肉体之时,寄在了一个废物的身上!废物是什么?难道他们就不是废物了?呵!北山雪绯,我轩辕瑾维,就会协助你帮你转世!让你废材逆天成天才女子
  • 孤岛上的少女姬

    孤岛上的少女姬

    一个渺无人烟的荒岛,既然看见了她,她,她……
  • 卡拉赞的命运

    卡拉赞的命运

    一个很普通的亡灵术士,在荆棘谷的一个夜里,无意中被卷入到了一起好似平常,却又疑点重重的阴谋当中。到底谁是幕后黑手,联盟和部落的关系又到底在这里发生了什么样的变化?什么样的危机又在等着他们?
  • 大枭臣

    大枭臣

    佣兵之王林影执行任务意外惨死,重生大明时代。天启二年,阉党参政!魏党党羽肆意妄为,为谋一己私利,杀死林影父亲。同样的明朝,不一样的历史。天启年间,武宗朱厚照即位,没有“八虎”,只有魏忠贤!九千岁横空出世,开始了明朝中期阉党专政,民不聊生,满朝文武卖弄权术的破败时期!林影为报父仇,前往京城搅弄风云,成就一代枭臣!
  • 美丽俏佳人

    美丽俏佳人

    北方有佳人,绝世而独立。一顾倾人城,再顾倾人国。宁不知倾城与倾国?佳人难再得。——李延年
  • 杀手成长纪

    杀手成长纪

    十七年前,天王星大将风云在作战实验室附近捡到一名婴儿,出于好奇心把婴儿带回了作战实验室。风云无意间测试了下婴儿的基因,测试结果令他大吃一惊,作战实验室内的一台计算机荧上清楚的显示着:此组基因为优秀基因,优秀等级为5级,出现几率为十万分之一。此时的天王星正处于大战阶段,为避免婴儿惨遭毒手,风云将捡到的婴儿送到了一个距天王星十万光年,表面为蔚蓝色,名为“地球”的星球,为婴儿取名为风耀。十七年后,风云战死,天王星再次陷入危机,天王星新一任球长少中天急召风耀回归……??
  • An Old-Fashioned Thanksgiving

    An Old-Fashioned Thanksgiving

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。