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第4章 千辛万苦提炼玛元素(二)(1 / 4)

毕凝这边的书里写了10个小故事:

1.一个矿里藏了七种元素

镱(Ytterbium)、钇(yttrium)、铽(terbium)和铒(erbium)这四种颇为拗口的元素被排列在一起是有原因的,它们都是通过几近不可能完成的手段采获的,其名称都取自其发现地——瑞典伊特比(Ytterby)的一处石英采矿场。这处采矿场以黄金矿山闻名,彼时在黄金矿山发现的诸如金轧(gadolinium)、钬(holmium)、镥(lutetium)、钪(scandium)、钽(tantalum)和铥(thulium)这些元素都被载入了新元素。没错,它们的确很容易混淆。

1843年,瑞士化学家C.G.莫桑德尔(Carl Gustaf Mosander)把硅铍钇矿(gadolinite)分解为稀土材料氧化钇(yttria)、氧化铒(erbia)和氧化铽(terbia)。然而有一次当他分享他的发现时,翻译漏掉了字母,于是氧化铒被认作氧化铽,氧化铽被认作氧化铒。1878年,新命名的氧化铒被分解成了两部分——氧化镱和新的氧化铒。人们猜测氧化镱是种包含了新元素的化合物,这种新元素就叫做镱。氧化镱被分解为镱(neoytterbium)和镥两种元素。你已经困惑了吗?neoytterbium是否会再次变为简单的旧名ytterbium,而lutecium又是否会改为luteium?

来自伊特比采矿场的矿元素最终被归为一种元素,这种归类来之有因。由于冰川时期末期的冰川活动,矿藏已经足够成熟到可以开采。有个相当奇怪的巧合在同一时间发生:矿藏最初用于开采长石,后来却被强调是生产瓷器的关键因素。在远东(the Far East)制作瓷器的过程是被严格保密的,直到后来一些炼金师参与进来才逐渐被公开。开放的伊特比矿藏可以帮助制作瓷器,化学家加多林(Johan Gadolin,这些岩石的命名者)为了帮助他的朋友——一位英国瓷器生产商,而在这里工作。

2.钡曾被认为是巫术

今天钡是一种非常常见的元素,曾用于生产白纸、涂料和阻挡X射线的着色剂,在扫描中也会借含钡的着色剂增加消化系统清晰度。在中世纪,钡是一种众所周知的物质,但和我们现在的理解有所出入。当时有种光滑的石头——多出现在意大利博洛尼亚(Bologna,Italy)——在女巫和炼金师之间十分流行,因为它们有一种特性:在光照中静置片刻后再放到黑暗处就会闪光。

在16世纪,有人提出所谓的博洛尼亚石头实际上是点金石。他们有着神秘的属性:把它们加热几分钟,接下来的几个小时它们都会发光。鞋匠文森特·卡斯诺罗(Vincentius Casciorolus)也是个业余的炼金术士,他用尽各种办法希望利用博洛尼亚石把其他金属变成金子,并试图炼出长生不老药。令人遗憾的是他失败了。在接下来的200年中,博洛尼亚石都被认为是与神秘巫术有关的奇珍异宝。

1774年,在卡尔·舍勒(Carl Scheele,因研究软锰矿(MnO2,也被称为Scheele’s green)而享有盛名)的碱土金属实验之前,钡元素一直都被视作独立存在的一种元素。最初钡金属被叫做碳酸钡(terra ponderosa)或者“重土”(heavy earth),直到一位英国化学家分离并鉴定了这能使女巫石发光的元素,才避免了之后几十年人们继续误解钡元素。

3.发现氦的巧合

从古至今,科学家们一直都争相探索猎奇、发现真理,但发现氦元素的背后有着一个异常离奇故事。

19世纪后期,在科学界有关太阳辐射的研究还是个新兴领域,科学家们认为最好(或许也是唯一)的研究方法即是在日食之时观察太阳。1868年,皮埃尔·塞萨尔·詹森(Pierre Jules Cesar Janssen)在印度开了家自己的店铺,在那里他不仅看到了日食,还观察到一种不同寻常的现象——未知的黄色光芒。当时的皮埃尔意识到自己要想知道这种奇特光芒的本质就得补充新的知识。在这种想法的驱使下,他最终成功发明了太阳单色光观测镜(审校注:利用分光镜观察太阳表面,发现一条新的黄色谱线,即太阳上新发现的氦元素。)用以在白天观察太阳辐射。

说来也是巧合,远在半个地球之外的英国天文学家约瑟夫·诺尔曼·洛克耶(Joseph Norman Lockyer)在同一时间恰巧也做着与皮埃尔同样一件事——在白天观察太阳辐射现象,而且他也看到了黄色的光。

后来两人均将自己的研究发现整理写成论文,寄送给法国科学院(the French Academy of Sciences),两篇文章也颇为神奇地在同一时刻到达目的地。一开始二人的研究成果颇受嘲笑,然而事实表明他们确实作出了伟大的科学贡献,应共享此荣。

4.命名之争

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