登陆注册
10754300000042

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
  • 科学解密地球

    科学解密地球

    本书内容涉及海洋、河湖、自然、水火、植物、生命、科学等诸多领域,以及世界上到处流传的未曾被世人揭晓答案的神奇传说故事和谜团,把这些奥秘加以系统地、有重点地展示。
  • 战机大观

    战机大观

    科学是人类进步的第一推动力,而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代,社会的进步、科技的发展、人们生活水平的不断提高,为我们青少年的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机,大力普及科学知识,传播科学精神,提高青少年的科学素质,是我们全社会的重要课题。科学教育,是提高青少年素质的重要因素,是现代教育的核心,这不仅能使青少年获得生活和未来所需的知识与技能,更重要的是能使青少年获得科学思想、科学精神、科学态度及科学方法的熏陶和培养。
  • 飞向蓝天的历程(趣味科学馆丛书)

    飞向蓝天的历程(趣味科学馆丛书)

    “趣味科学馆”丛书,是一套自然科学类读物。丛书包罗科学的多个领域,涉及“信息化”、“绿色革命”、“发明、“生态资源”、“航天”、“军事”、“日食、月食”等当下热门关键词,有引领读者关注热点、提升其认识水平的现实价值。刘芳主编的《飞向蓝天的历程》为丛书之一。《飞向蓝天的历程》内容涉及飞机的各个侧面,并进行合乎逻辑的排列组合。文字浅显易懂,生动活泼。
  • 昆虫的生存之道

    昆虫的生存之道

    本书作者以科学的态度,仔细观察了昆虫的世界,用大量翔实的资料和科学试验的结论,真实地介绍了许许多多昆虫的生活习性和生活方式。
  • 关注明天的阳光(人与环境知识丛书)

    关注明天的阳光(人与环境知识丛书)

    这本《关注明天的阳光》由刘芳主编:现在,人类生活的两个世界——所继承的生物圈和所创造的技术圈——业已失去了平衡,正处于潜在的深刻矛盾中。而人类正好生活在这种矛盾中间,这就是我们所面临的危机。这场危机,较之人类任何时期所遇到的都更具有全球性、突然性、不可避免性和困惑不可知性。人类不禁会问,明天是否依然能够享受给人类带来累累果实的阳光、空气和水?明天是否依然能够在地球的臂弯里生存、生活?
热门推荐
  • 大道天尊

    大道天尊

    天道之下,何为正义,何为邪恶?父亲兵败南疆,母亲离奇失踪,还是少年的他,将何去何从?
  • 毛泽东的字条

    毛泽东的字条

    本书收录作者在大陆出版的《文艺报》、《中国电视报》、《中篇小说选刊》、《微型小说选刊》、人民网、楚汉文学网等及香港出版的《文艺报》、《中国文学》等76个单位刊载的作品。体裁有小说、散文、诗、杂文、随笔、评论等共165篇,有26篇获奖。
  • 江湖救急速去速回

    江湖救急速去速回

    一个优雅的高冷范国民女神—天山天女夏符曦,一个古灵精怪见吃就来神的—幽灵都灵女江南儿,一个满怀一腔热血励志报江湖的—狐灵山狐灵小仙,看三个女汉子如何零个帮!
  • 潜能:唤醒你心中沉睡的巨人

    潜能:唤醒你心中沉睡的巨人

    每个人心中都有一个沉睡的巨人——潜能,大自然赐给每个人以巨大的潜能,但由于没有进行各种有效的训练和开发,每个人的潜能从没有得到淋漓尽致的发挥。
  • 王大宝的背尸工生涯

    王大宝的背尸工生涯

    王大宝,一个三线城市的屌丝宅男。大专毕业因学的商务管理在家乡找不到工作,远赴千里求职,却阴错阳差的应征到殡仪馆当了一位背尸工,从此他的人生观彻底颠覆,随即发生一系列爆笑,诡异,超自然的事件!
  • 都市战龙

    都市战龙

    杀手圈里有一个保险公司,退休的杀手们都会给自己买个保险。这个保险,神秘强大,有了它,绝对保证老而无忧,安度晚年。不信,你看。杀手保险公司的业务员窦战龙来了。只是站在那里,整个城市,便在他的脚下颤栗。
  • 哲理故事大全集(优秀小学生必读)

    哲理故事大全集(优秀小学生必读)

    本书精选上百则感动心灵的哲理故事,它们涵盖了成长的滋味、父爱母爱、纯洁友情等内容。在每则故事后面,都配有平实生动、明白浅近的赏析点评,方便读者领会、启迪和感悟。 通过一个个感同身受的故事,让小学生体会“真”的流露,“善”的进发,“美”的呈现,进而学会感动,懂得感恩!
  • 原来努尔哈赤

    原来努尔哈赤

    在今天这样一个飞速前进的时代里更是如此,更多的人希望能了解我们的过去,借以关注我们的未来。历史大讲堂”系列的宗旨便在于此——将过去以简约的方式呈现给读者,将历史纳入读者的理性思考和人文观照之中。由此,历史便不再仅仅意味着过去,它更将使我们注意到将来。努尔哈赤少年为奴,后以十三副盔甲起兵,以“七大恨”起誓征明,一生征战四十余年,用武力和智谋统一了女真各部,建立大金”,展现了卓越的军事、政治才能。努尔哈赤作为大清帝国的奠基人,他对清代历史的影响,正如一位历史学家所说,努尔哈赤既播怔了‘康乾盛世’的种子,也埋下‘光宣衰世’的基因”。
  • 从渤海到纳木错

    从渤海到纳木错

    真实的学生骑行青藏线一路上发生的点点滴滴的故事
  • 唯爱:初心不改

    唯爱:初心不改

    冷飞扬固执的认为,如果我爱你这么多年你还没有感觉到,这是因为我爱的不够深,我会继续在沉默中爱你,直到你看到了我炽热的心事。乐观儿坐在地板上,双手抱膝,整个脑袋都深深埋在了长发里,假装睡着。因为她的心在最好的姐妹向她诉说最甜蜜的心事时却沉入了无边的黑暗,暗无了天日。木随心在忐忑的等待中不安着,她少女的心事在遥远的童年时就定格在那个挺拔的男子身上,从此后再也没有移开。杜子墨心疼的拥抱着这个夜夜入他梦中的人儿,任何安慰的话却说不口。爱,自己知道,痛,也无法代替!在岁月的脚步里,谁也无法阻挡时光的匆匆,直到苍白了所有的等待,最初的心却从未改变!