氩元素的发现及其应用

氩元素的发现

詹森和洛克耶发现氦以后24年，即1892年，著名的英国科学杂志《自然》9月号上刊登了一封来信，信中说:“我对于最近测得的氮的两个密度，并不一致。虽然两个密度相差只有50克/升，但是仍然超出了实验误差的范围。希望贵刊的读者们能提供宝贵意见。瑞利谨启。”

这是怎么回事?瑞利是一位英国物理学家，他研究各种气体的密度已经有10个年头了。实验室里有当时最精密的天平，灵敏度达到万分之一克。在测定氮气的密度的时候，他使用两种采源的氮气进行测定，以便比较。一种氮气是从空气中去掉氧、二氧化碳和水蒸气以后得到的，测得的密度是1.2572克/升。另一种氮气是从氨中制得的，它的密度是1.2508克/升。虽然两者只差0.0064克/升，可这是不正常的。瑞利又重复做了好几次测试，结果还是一样。

瑞利就这样请求《自然》杂志的读者一同来解答这个难题。可是，一封回信也没收到。

1894年4月19日，瑞利在皇家学会上介绍了他的实验结果。报告完了，化学家拉姆赛来找瑞利说，两年前我弄不清这个问题，现在明白了:从空气中得到的氮气一定含有较重的杂质，一种未知的气体。于是，两人就一起合作来解决这个科学上的难题。

在这次会上，有一位物理学家杜瓦向瑞利提供一个重要的线索，瑞利回去后立刻查阅古老的技术档案。果然，早在1785年，英国科学家卡文迪许就做过了这个实验。从空气中将人们已经知道的氮、氧、二氧化碳这些成分除尽后，发现还残留着少量的杂质。这些杂质即使在放电条件下也不和氧气化合。杂质总量不超过全部空气的1/120。

当时，谁也没有想到，就在这少量杂质里竟隐藏着一个化学元素家族。(www.xing528.com)

瑞利在实验室中重新做109年前卡文迪许做过的实验。他利用一个大圆底烧瓶倒竖在碱水槽里，烧瓶内通进两根金属导线，两线尖端相距只有几厘米。然后通电发生电火花，使瓶中空气里的氧气和氮气化合成二氧化氮。另外，将苛性钠溶液经由一根玻璃管通向瓶内，把生成的二氧化氮吸收掉。他终于得到了足够的气体。

拉姆赛用的是另一种方法。他用干燥剂除水，碱石灰除二氧化碳，热铜屑除氧，先后将空气中的这几种成分清除干净。接着，他让气体一次又一次地流过装有赤热的镁屑的瓷管。镁屑同大部分氮气反应生成氮化镁，剩下一小部分气体。这样，每通过热镁屑一次，气体体积就要缩小一些，密度则增大一些。最后剩下的一点点气体，在通过热镁屑时，体积不再缩小，密度也不再增大了。

拉姆赛把这种气体封装在两端焊有电极的玻璃管里，通上电，玻璃管中的气体闪闪发光。用分光镜检查，发现光谱中有橙色和绿色的谱线。这是已知元素所没有的谱线，是一种新的元素。

物理学家瑞利在两年前提出的问题，这次由化学家来帮助给弄清楚了。原来，用氮的化合物制成的氮气，是纯粹的氮气，密度较小;由空气中得到的氮气是不纯粹的，密度较大，里面混有一些未知的气体。

这种新发现的气体元素，跟氢、氯、氟和各种金属都不发生化学作用，跟碳、硫也不发生任何化学作用。不管加温、加压或用电火花也好，用铂做触媒也好，它还是不跟任何物质反应。根据这个性质，科学家给它取名为“氩”。氩的希腊语就是“懒惰”的意思。

氩是无色的气体，在空气中约占0.93%，比别的惰性气体含量高。氩比空气重约50%。氩在电场的激发下，会发出浅蓝色的光，可用来制作蓝色的霓虹灯管。用氩来填充白炽电灯泡，可增加亮度，还可延长灯泡寿命。在焊接一些活泼金属时，用氩做保护气体，可以防止镁、铝等在高温下氧化。