氩气的发现和性质

氩气的发现和性质


发布日期: 2016-10-24 更新日期: 2016-12-13 编辑:xuzhiping 浏览次数: 5123

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摘要: 在化学发展史上,18世纪中后期曾是研究气体的“黄金时代”,化学家们先后发现了二氧化碳、氧气、氮气和氢气等气体。到了18世纪末,许多化学家在对空气进行了反复研究以后断言:空气中除了含有氮气、氧气以及二氧化碳以外,还有少量的水和尘埃,而无其他的成分了。 但是一百年...

在化学发展史上,18世纪中后期曾是研究气体的“黄金时代”,化学家们先后发现了二氧化碳、氧气、氮气和氢气等气体。到了18世纪末,许多化学家在对空气进行了反复研究以后断言:空气中除了含有氮气、氧气以及二氧化碳以外,还有少量的水和尘埃,而无其他的成分了。

但是一百年以后(19世纪末),新一代的科学家又从空气中找出了一个“稀有气体”家族。科学的发展就是这样永无止境。

19世纪90年代,英国剑桥大学卡文迪许实验室主任、物理学家瑞利(1842—1919),对各种气体的密度进行了仔细的研究。他为了得到科学的数据,对每种气体都采用两种方法制备、收集。例如氧气,一是用电解水的方法制取;二是用氯酸钾制取。又如氮气,一是用压缩空气的方法来制取;二是用氨氧化法制取……然后再用当时最精密的天平(感量为万分之一克)一一进行测量。

瑞利测得:来自空气的氮气密度为1.2572克/升,而来自氨的氮气密度为1.250克/升。他反复多次测定,结果总有0.0064克/升的误差。为此,1892年9月29日,瑞利在《自然》杂志上刊。

登了一封信,希望读者为他解开迷惑。两年以后(1894年),他又在英国皇家学会上宣读了这份研究报告,并再次希望能够找到对这个问题感兴趣的合作研究者。会后,伦敦大学的化学教授拉姆赛(1852~1916)找到了瑞利,他认为来自空气的氮气中可能含有一种密度较大的未知气体,并表示愿意与瑞利一起共同寻找答案。

而另一位英国化学家杜瓦则向他俩提供了一条重要的线索:剑桥的前辈科学家卡文迪许曾做过一个分离空气的实验,并预言空气中除了氮气和氧气以外,还应有一种气体,它的含量“不超过全部空气的一百二十分之一”。

后来,拉姆赛和瑞利共同设计了如下的实验路线。

他们先将空气进行干燥(除去水分),然后通过五氧化二磷(进一步除去水分)和赤热的铜屑(除去氧气),再用碱石灰吸收二氧化碳,用加热的铜和氧化铜除去其中的有机物与尘埃,最后剩下的氮气用赤热的镁粉将其吸收。空气经过上述一系列处理以后,拉姆赛瑞利最终得到了剩余的一点点气体,它的体积大约是氮气的八十分之一,即空气体积的百分之一左右,而它的密度则是氮气的20倍。

拉姆赛将这种得来不易的气体装入高压放电管,并用分光镜进行观察,最后证实它是一种新的气体元素。由于这种气体与氧、氟、碳、硫、铂等都不发生化学反应,化学性质极不活泼,所以英国科学协会主席马丹建议将它取名为Argon(Ar,氩),词根的原意是“懒惰的”。

1894年8月,瑞利和拉姆赛正式宣布:他们从空气中发现了一种新的气体元素。这个消息震惊了当时在牛津参加自然科学代表大会的科学家们。因为这种在空气中含量不算少(约占空气体积的1%)的气体,竟然在科学家众目睽睽之下隐藏了100多年才被发现。

氩是一种无色、无味的气体,密度为1.7837克/升,比空气重。氩在电场的激发下可以发射出浅蓝色的光,因此可用于制作霓虹灯。氩的化学性质稳定,所以常用它充填白炽灯泡,以增加亮度和延长灯泡的使用寿命。此外,工业上还可以用氩作为特种金属冶炼或焊接的保护气体。“懒惰的气体”其实也有不少的用途。

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