元素简史：道尔顿的错误认识与X射线的发现

道尔顿将原子描述为“致密、有质量、坚硬、不可穿透、可移动的粒子”。他所说的“致密”和“坚硬”并不准确，因为原子中绝大部分是空的——正如博什科维奇（R. J. Boscovich）预判的那样。道尔顿认为原子不可分割，不论是在分裂原子的核裂变这种灾难性的尺度上，还是在原子形成亚原子粒子的普通层面上来说，这一结论都是错误的。

道尔顿的信念十分坚定，从而难以辨识出原子如何能结合成为分子。贝尔塞柳斯解决了这个问题，他的结论是：是某种形式的电将它们固定起来的。从某种意义上说，他应该是正确的，但通往真理的路常常是曲折的。这条真理之路的起点，就是19世纪末电磁能量波的发现。

自从英国物理学家麦克斯韦（J. C. Maxwell）在电磁学方面取得了突破，射线便成了19世纪下半叶学术界的热门课题。1865年，麦克斯韦证明了电场和磁场以波的形式在空间中传播，光也可以归于此类现象，而且它们的传播速度相同。初看起来，这似乎与元素没有多大关系——除了利用光进行光谱分析。总的来说，物理学家比化学家更关注“射线”。但在1895年，德国物理学家伦琴（W. Röntgen）发现了X射线，让物理学和化学的联系变得更加紧密了。

麦克斯韦在将光作为电磁辐射进行研究之后，制作了世界上第一张彩色照片。他的格子呢绶带图像，是通过使用红、绿、蓝滤镜拍摄的照片组合而成的

伦琴当时正在研究所谓的“电射线”从感应线圈穿过部分抽空的玻璃管的路径。他发现，自己所研究的射线能使荧光材料发光。进一步的研究表明，这种射线能穿透特定的一些材料，却不能穿透其他材料。借助照相底板，伦琴成功地使射线无法穿透的物体和材料投下的阴影生成了图像。他看到了自己的手骨，并为妻子的手部拍摄了世界上第一张X射线图像，手上的结婚戒指清晰可见。不出一年，X射线就被医院用来判断骨折和血管阻塞。(www.xing528.com)

1895年伦琴拍摄的妻子手部的X光图像，手上的结婚戒指清晰可见

次年，法国物理学家贝克勒尔（H. Becquerel）检测了自己的理论，即铀盐等磷光材料可以发出一种辐射，与伦琴的X射线类似。贝克勒尔很快发现，铀确实会发出某种类型的射线，但那并非X射线，因为它们可以被磁场偏转。扩大研究范围后，他发现有三种类型的辐射，其中一种可以向任一方向偏转，而第三种则完全不偏转，这表明存在着正电、负电和中性三种形态的射线或辐射。

铀长什么样？

德国化学家克拉普罗特（M. Klaproth）在1789年发现了铀，或者说，他认为自己“发现”了铀。克拉普罗特当时在研究沥青铀矿，这种矿石一直被认为是锌铁矿石，但实际上主要是天然氧化铀（UO₂，还有一些U₃O₈）。他将这种矿物溶解在硝酸中，用钾碱中和后发现生成了黄色沉淀物。如果加入更多钾碱，这种沉淀物就会溶解。克拉普罗特得出结论，认为沥青铀矿中含有一种新的元素。他以1781年德国天文学家赫歇尔（W. Herschel）发现的天王星，将这种新元素命名为铀（U）。在碳化坩埚中加热沉淀物形成的油基糊状物后，克拉普罗特得到了一种具有金属光泽的黑色粉末，他和后来的化学家们都认为这就是铀。但铀是一种暗淡的银色金属，克拉普罗特得到的应该只是铀的氧化物。但他和后来的化学家们都没能辨识出该产物其实是氧化物，这倒也并不奇怪，因为二氧化铀无法通过氢或碳来还原。