惰性元素之父

威廉·拉姆塞是英国化学家，1904年获得诺贝尔化学奖。他的主要贡献在于发现氦、氖、氩、氙、氡等气态惰性元素，并确定了它们在元素周期表中的位置。

1868年8月18日，英国天文学家罗克耶尔和法国天文学家詹森用光镜分析日冕时，通过光谱线发现并确定了一种新物质。当时，他们认为这可能是一种特殊的天体物质，在地球上找不到它，只能在距离我们15亿公里以外的太阳上才有。于是罗克耶尔就把这种发现的新物质命名为氦，“氦”在希腊文里就是太阳的意思。

氦气球

地球上真的没有“氦”这种物质吗?27年后，英国科学家拉姆塞和瑞利首次在地球上发现了氦。

一、良好的家庭教育

1852年10月2日威廉·拉姆塞生于苏格兰的格拉斯哥市，父亲是个土木工程师，家庭条件很好。他的父母40多岁才结婚，拉姆塞又是独子，深受父母的宠爱。接姆塞的祖父曾开了一家祖传的洗染店，虽然他父亲已经放弃经营这家洗染店，但是拉姆塞还是从祖父那里知道了许多关于化学的知识，拉姆塞后来从事化学研究很可能就是这个时候播下的种子。

拉姆塞是家里的独子，父母当然就把所有的精力都花在了他的身上，因此他从小就受到了良好的家庭教育。拉塞姆从小就兴趣广泛，3岁时，母亲开始教他识字和读《圣经》，并每天坚持让他练琴。在上学前就可以认好多字，小提琴拉得也很棒。当时，法语是上流社会的交际用语，母亲认为学会法语对拉塞姆将来的发展肯定有用，便亲自教他学习法语。父亲会讲德语，在工作之余还教拉姆塞学习德语。少年时代的拉姆塞就掌握了几门外语，还曾在当地的一所教堂里，当场把德、法文的《圣经》口译成英文。中学时，有一次，家里为给母亲庆祝生日，请了亲朋好友来做客，在宴会上，拉姆塞用几种语言朗诵了一首诗表示对母亲的祝福，在场的各位都对此大加赞赏。后来，拉姆塞又掌握了多种语言，学习外语的爱好伴随着他的一生。

有一次，国际应用化学会议在伦敦召开，在会上，拉姆塞以科学学会会长的身份，连续分别用英、德、法、意等几种语言致开幕词，令到会的科学家连连称赞。大家都夸奖他不仅是一位杰出的科学家，更是一名出色的语言学家。

二、从足球明星梦到立志做化学家

由于拉姆塞从小就聪明好学，很多方面的才华都非常出众，因此很多亲戚朋友都对他的前途发展有不同的推测。当人们看到拉姆塞小提琴拉得很出色后，以为他将来应该是一名优秀的小提琴手;可当得知拉姆塞精通好几门语言后，又觉得他很适合做一名外交家。

可是孩子的兴趣是不断变化的，他们有自己的一套思维方法，少年拉姆塞最大的梦想就是当一个足球明星。勇敢者们才玩的运动，在激烈的对抗比赛中，最能表现出人的勇气和风度。正当他热衷于足球运动时，一个小小的意外改变了他的想法，这次改变赋予了他一生最高的成就。

在一次足球比赛中，勇猛的拉姆塞狠狠地摔了一跤，被抬出场外送进了医院。由于拉姆塞的腿部伤得比较严重，需要静养。一天，他躺在床上没事做，郁闷无聊的拉姆塞看到身边有一本英国化学教授格雷厄姆写的化学常识书，就随便翻翻解闷消遣。谁知，他这么一翻就被书里面有趣的知识深深吸引了，书里的焰火制作方法吸引住了拉姆塞，于是他爱不释手地一口气读完了。伤愈出院之后，拉姆塞不能再踢足球了，他也不再做足球明星的梦了，因为他有了新的志向，要做一个化学家。

三、20岁的博士

拉姆塞的化学理论知识并没有多少，但化学是一门实验性很强的学科，而且一些简单的实验也很吸引人。他便根据书上的要求，开始做制取氧气、氢气等的一些过程比较简单的实验，所用的设备也不复杂。拉姆塞购买了各种所需的化学药品和烧瓶、试管等，自己的房间就是他的第一间化学实验室。做化学实验需要非常认真的态度，一不小心就会出现差错，还好拉姆塞是个认真的孩子，虽然他的“小小化学实验室”里有时也会传出炸裂的声音，但是幸运的是从未发生过什么大事故。拉姆塞对实验的结果总是细心地和书上的记载进行相互比较，一些化学反应的原理当时他还没有能力搞清楚。虽然拉姆塞对化学实验很迷恋，但他也并没有放松其他功课的学习，因为这个世界上还有很多事物能引起他的兴趣。

拉姆塞用了8年的时间以优异的成绩学完了要12年才能学完的中小学全部课程。他14岁的时候，就被格拉斯哥大学破格录取了。1870年，拉姆塞到德国海德堡大学学习，在著名的实验化学家罗伯特·本生教授那里学习分析化学。本生在19世纪50年代发明了本生灯，后来又与别人共同发明了光谱分析，用光谱分析的方法发现了两种新的金属元素——铷和铯。本生教授很欣赏拉姆塞的才华和治学精神，教给他很多化学分析的方法，不到一年的时间就写信把他介绍到蒂宾根大学有机化学教授鲁道夫·费迪克那里学习。在费迪克教授的指导下，拉姆塞对化学的理论和实验都有了非常深刻的认识。20岁那年，他以《甲苯和硝基苯甲酸》的论文获得博士学位。

四、发现惰性气体

获得博士学位后，1887年拉姆塞到伦敦大学任化学教授。1892年，英国物理学家瑞利在测量不同来源氮气的重量时，发现了一个奇怪的现象。从氨气分解得到的氮气每升重量是1.2508克，而从空气中得到的氮气每升重量是1.2572克，比氨气中的氮气重了0.0064克，也就是6.4毫克。瑞利想不通是怎么回事，于是就找来朋友拉姆塞一起研究。

拉姆塞猜想，可能是从空气中提取出的氮不是纯净的氮，里面混入了比氮重的杂质气体。如何才可以把这种杂质气体找出来呢?拉姆塞曾经做过一个实验，让镁在空气中燃烧，结果镁不仅能与空气中的氧气发生反应，还能和氮化合生成氮化镁。于是，他用这个方法除去了空气中的氮。他把已经除去水汽、二氧化碳和氧气的空气通过装有赤热镁屑的瓷管，使空气中的氮因与镁反应生成氮化镁而分离出来，这样反复多次，管子里还留下的就是未知的杂质气体了。经过测定，它比氮重，几乎是氮的一倍半。这样，空气中得到的氮和氨分解得到的氮之间在重量上就没有差异了。1894年8月13日，瑞利和拉姆塞在英国的科学城牛津向正在那里开会的自然科学家们宣布了他们的新发现:一个未知的新元素就在大家周围，和氧气、氮气等一起组成了空气，每立方米空气中大约有15克这种气体，在开会的大厅中就有几十公斤这种气体。与会的科学家们听了他们的报告，个个都目瞪口呆，“竟会有这样的怪事，空气中还有没有被发现的新气体?”由于这种新气体差不多不与其他任何物质发生化学反应，瑞利和拉姆塞把它命名为“氩”，在希腊文里是“懒惰”的意思。

五、从天上到地下

1859年的一天，拉姆塞正在研究氩气的各种性质，他接到了化学家亨利·梅尔斯的一封信，信中说:美国地质学家希莱布兰德把钇铀矿放在硫酸中加热时，发现冒出的气体既不可以自燃，也不能帮助其他气体燃烧。开始他以为这种气体是氮气，现在推测也有可能是氩气，说不定钇铀矿中含有铀和氩的化合物。

根据这封信的提示，拉姆塞重复做了希莱布兰德的实验，收集了一定的气体。对气体进行光谱分析的时候，又发现了一个奇怪的现象:这种气体的光谱既不是氮，也不是氩。拉姆塞把他所知道的各种物质的光谱都重新回忆了一下，也没有找到与它相近的。经过反复思索之后，他突然想起了詹森和罗克耶尔27年前发现的太阳上的氦，他核对一下光谱线大致一样，但是拉姆塞没有仪器来精密地确定谱线光谱里的位置。再说，也对自己找到太阳元素信心不足，他决定请英国当时最好的光谱专家克鲁克斯帮忙。他只告诉克鲁克斯说他发现了一种新气体，建议把它叫作“氪”，请克鲁克斯确定一下新气体谱线的位置。1895年3月23日早晨，拉姆塞收到了一份克鲁克斯发来的电报:“氪——就是氦，请来看。克鲁克斯。”这样，27年前在太阳上发现的氦也在地球上找到了。当天，拉姆塞就通知法国科学院院长贝特罗:在地球上发现氦了。

拉姆塞是科学史上第一个分离得到太阳元素的化学家，他曾经试图用许多物质与氦发生反应，但氦和氩一样不会跟任何物质化合，也是惰性气体。能不能在空气中找到氦呢?拉姆塞采取了把空气冷却成液体再逐渐蒸发的办法。他以为氧和氮会先蒸发，而氦则会蒸发得慢一些，于是他把放在杜瓦瓶内的液态空气敞开口使其蒸发，等到液态空气只剩下很少一部分时，才开始收集液态空气蒸发得到的气体，最后除去氧气和氮气。通过光谱分析，拉姆塞满以为可以找到氦，不过没有氦的特有光谱线，拉姆塞这一次估计错了。实际上，氦比氧和氮蒸发得快，它早就逃走了。但是拉姆塞还是有收获的，他意外地发现了另一种新元素“氪”。改变实验方法后，证明了空气中确实有氦存在，而且在这个实验中又发现了一种新的气体“氖”。

而后，拉姆塞又在不断的化学实验中发现了氙和氡两种新气体。这样一来，惰性气体家族中的氦、氖、氩、氙、氡、氪，除了氦是詹森和罗克耶尔通过分光镜从太阳上首先发现之外，其余的都是由拉姆塞首次发现的。不过氡是在拉姆塞获得诺贝尔奖8年后即1910年发现的。1912年60岁的拉姆塞退休后，依然在自建的小型化学实验室内从事化学研究工作，直到1916年去世为止。