一个极小的气泡的故事

一个极小的气泡的故事

科学家都有许多优秀的品质，明晰的洞察力，思考的秉性很敏锐，这便是他们成功的要素之一。因此，科学家们从来都不放过蛛丝马迹，一定要打破砂锅究到底，不弄个水落石出不罢手。

现在就让我们来了解一个小气泡与科学家的故事吧。

在18世纪的时候，有一个英国人，他叫卡文迪什，是一位很擅长气体研究的化学家。他曾详细的研究过氢气，采用了“排水银集气法”收集和研究二氧化碳。他还研究了氢气和氧气发生化合反应时的体积比，并确定了2体积的氢气大约和1体积的氧气化合，生成物只有水等等。这些实验的成果和研究结论，都为发现氢是一种元素，这样既否定了水是单质的说法，又为推翻当时的“燃素说”，提供了科学根据。

卡文迪什成天跟气体打交道，他必然要拿着空气和氮气等气体来做实验。卡文迪什利用放电法研究氢气、氧气和空气。结果，他发现用空气做实验的时候，并确定当其中的氢气、氧气和氮气及二氧化碳都已经被消耗完了的时候，总是会剩下一个小气泡，但是它的体积却小得还没有原有的空气体积的1／120。

在当时卡文迪什和他的助手，做这个实验的时候是很艰苦的，因为他们用的是手摇式静电起电机，必须摇一阵子才会有一次火花放电，就在这种条件下，做一次实验要不停用手摇，经过了20多天，才有了结果。为了证实的确最后会剩留下一个小气泡，仅有一轮实验是不足为凭的。科学家们总是这样的认真，从不放过任何的蛛丝马迹。

现在我们知道，空气中都含有不足百分之一的稀有气体（氩、氖、氦、氪、氙）。

遗憾的是，那时的卡文迪什还没有从“燃素说”的影响中解脱出来，便认为那只是不同于“浊气”（氮气）的另一种“浊气”。

卡文迪什还有一个怪脾气，那就是他非常的不擅于交际并在社交活动中与人交谈，几乎整天就待在实验室里。他实验做得很精确，实验记录也写得很详细，但是却很少发表。他拿不准的事（比如那个小气泡）更是不会轻易公开。卡文迪什的实验记录，是他死后50多年，才由别人所整理发表的，这个小气泡的问题（它到底是什么？）也就一直被积压，到了100多年后的公元1894年，才引起了人们的注意。

空气中的稀有气体，实在是含量太少了，而且性质也很特别，要想让从来就不知道的人发现它，真不是一件容易的事。后来又因为一点蛛丝马迹，才让人们想起了卡文迪什的发现。

19世纪，继任剑桥大学卡文迪什实验室主任的英国物理学家瑞利，决定再重新测定各种气体的密度，前后用了十多年的时间。由于他工作十分认真，又加上有比过去更加精密的实验仪器，很多的数据，都是经他之手而得到修正的。

瑞利所测定的气体样品，都是每种从各种不同的途径来制取的，再分别提纯，分别测定，直到结果完全一致，才确认是可取的数据。

瑞利在测定氮气的密度时，一种方法是从空气中提取氮气。他用化学方法把空气中的氧气、二氧化碳等气体除掉以后，剩下的气体（氮气）密度是每升1．2572克。另一种方法是把氨气（NH3）分解来（实际做法是氧化去氢）制氮气，但这一氮气的密度是每升1．2508克。两个数据相差只有0．0064克。几次重做，结果都是如此。

对于这千分之五的微小差别，瑞利从头开始检查实验过程，都确认无误，又用了化学的方法来测定两种来源不同的氮气，还是没有发现这其中含有杂质。尽管瑞利对此百思不得其解，但他仍不放过这一问题，他写信给一家科学杂志社，介绍了实验情况，征求读者的解答，又在英国皇家学会的一次会议上，宣读了他的实验报告。

这种事情，放在常人眼前，会被看作微不足道，而瑞利的如此严谨认真，终于在科学上有了重大的发现。

1984年，就在瑞利宣读了实验报告后，苏格兰的化学家莱姆塞，以过人的想象力告知瑞利说，这种由空气而得到的氮气里，一定含有一种未知的密度较大的气体。与此同时，他们又从别人那里得到了一个重要线索，那就是一百多年前卡文迪什发现了的小气泡。

很快他们找出了卡文迪什的实验记录，瑞利照着做了，不用多久，果然得到了卡文迪什所说的那个小气泡。莱姆塞则用赤热镁粉吸收氮气的方法，也从空气中得到一种密度是氢气的19．086倍的气体。他们坚信，这是一种新的特殊气体，在各种条件下，跟所有金属、非金属都不发生化学反应。由此可以肯定它是一种元素，是跟以往所发现的元素不同，不是金属也不是非金属的品种的新元素。

1894年的8月13日，他们在英国的科学城牛津，召开的自然科学家代表大会上，正式宣布发现了一种奇怪的新元素，并由大会公认给这种气体元素起了个名字，叫做“迟钝者”，用中文汉语音译叫“氩”。

其实1894年所发现的氩气，并不是纯净的氩气，而是五种稀有气体元素氦、氖、氩、氪、氙的混和物，只是其中氩的含量最多，它占空气中全部稀有气体体积的99．74%。

后来，莱姆塞的助手在莱姆塞的指导和委托下，终于又从空气中发现了另外四种稀有气体元素。