西奧多·威廉·理查茲(Theodore William Richards,1868年1月31日-1928年4月2日,麻薩諸塞州劍橋),美國著名化學家,是美國第一個獲諾貝爾化學獎的人,他被譽為「測定原子量專家」。 理查茲不迷信權威,對以前的原子量提出質疑,他改進了測試方法,重新精確核定了60多種元素的原子量,並對鉛的同位素進行了研究。他除了在哈佛大學任教外,還兼任吉布斯(WalcottGibbs)研究所所長,曾兩次被選為美國化學會會長。他又是一個以善教著稱的教授,培養了許多有名物理化學家。
原子量是物理學和化學重要的基礎數據,從1803年道爾頓發表第一張原子量表起(以氫原子量為1),近兩個世紀以來,一代又一代的化學家為了更精確地測定原子量值進行了不懈的努力,其中以貝採裡烏斯(1811-1826,以氧原子量為100)和斯塔(1860-1865,以氧原子量的1/16為基準)的工作最具代表性。他們以化學方法分析多種純鹽類的化學組成,測得某一元素的化合量,從而計算得出該元素的原子量。他們的工作分別代表了各自時代的精確水平。
在理查茲開始學術活動的時代,人們普遍認為原子量是元素的重要性質,既不能隨意改變其數值,也不依從時間與空間,它是宇宙原始開端的無聲證明,連元素周期律也是循原子量值的遞增而編排的。理查茲認為「某一元素所具有的許多性質中,原子量是最確切、最精密的。所以人們在試圖滿足發現有關事物的基本性質的更多知識的願望時,很自然要將原子量置於重要地位。」為此,他採用比前人更純淨的試劑和樣品,以儘可能減少實驗誤差;並以更精確的方法進行元素的原子量研究,把測試的精確度提高到新水平。
1913年,英國化學家索迪(Soddy,1877-1956)提出同位素假說。雷查茲系統研究了普通鉛及由鈾蛻變生成的鈾、鉛(206Pb)及其化合物的許多理化性質,又收集了來自鈾、釷等不同放射源蛻變生成的鉛(206Pb,208Pb),分別測定其原子量,得出這兩種化學性質相同的放射產物的原子量分別是206.02和207.94。這是Aston質譜儀發明(1919)前對同位素學說的最好的實驗證明。
在這項屬於純物質的精確化學分析的工作中,理查茲較多採用了以銀鹽沉澱待測元素的滷化物求測其化合量的方法。如果將他的學生巴克斯特(G.P.Baxter,1876-1953)和霍尼希施米特(O.Hoenigschmid,1878-1945)後來的工作也包括在內,理查茲及哈佛學派共精確測定了55種元素的原子量。
他還對來自地球不同地區的銅、鋇、鈉和氯等元素的原子量進行了精確的研究,並比較了地球上及不同隕石中鐵、鎳、鈷的原子量,以啟示人們進一步認識宇宙物質的統一性。由於在精確測定原子量方面的重大成就,雷查茲獲1914年諾貝爾化學獎,成為獲此殊榮的第一位美國化學家。關於原子量研究這一課題,雷查茲在獲諾貝爾獎時的講演中說:「離完成並結束還很遠很遠,其未來展現出進一步探索的無盡前景……我們寄希望於更完善的研究手段和更深厚的化學知識,以使進一步的改進成為可能。」
理查茲是精密量熱學的先行學者,一生發表熱化學論文約60篇。他先後研究過的課題有:不同濃度的鹽酸,氫溴酸,氫碘酸,硝酸和鋰、鈉、鉀、銫的硝酸鹽、氯化物、氫氧化物等多種電解質溶液的稀釋熱和比熱;鋰、鈉、鉀的氫氧化物被上述強酸在不同稀釋條件下中和時的中和熱(1907-1922);鋅、鋁、鎂、鈣、鐵等金屬在酸中的溶解熱(1922);以及水的汽化熱,汞齊的稀釋熱,金屬在汞中的溶解熱等等。經30年奮鬥,為熱化學提供了大量精確的數據。
1902-1904年間,通過在低溫下對10組電池反應的焓變(ΔH)和吉布斯自由能變化(ΔG)與溫度關係的研究,發現隨著溫度降低ΔG和ΔH之值越接近。他又從反應物與生成物間熱容量的差異著手解決這個問題,在溫度為18℃條件下對這些電池進行了研究,得出下式:dA/dT=-MdU/dT式中:A為亥姆霍茲自由能;U為內能;T為絕對溫度;M平均值為2。
在研究中,還得出這樣的推論:隨著溫度的降低,dA與dU的值相互接近,趨近絕對零度時,二者隨溫度的變化率也趨近於零。G.N.Lewis說:「做出的曲線非常接近後來被具體化為熱力學第三定律所概括的內容。」
理查茲在電化學領域所做的最值得稱道的工作是對法拉第電解定律(1833年提出)的精確驗證。他分別在不同溶液(硝酸銀水溶液,硝酸銀的硝酸鉀與硝酸鈉混合熔鹽溶液)中,在很大的溫差範圍區間(25℃-250℃)電解硝酸銀,精確地測定了銀的沉積量和電量。結果表明:法拉第電解定律確實是最精確、最普遍的自然規律之一。
理查茲從1895年在萊比錫考察時起就很重視對汞齊的研究。他認為從不發生電解質解離的汞溶液的研究中,可以得到無法從其他途逕取得的有關溶液的新知識。他對汞齊濃差電池電動勢的測量精確到10-6伏,並先後研究了鋅、鎘、鉈、銦、錫、銅、鈉汞齊電池的電動勢。(如需轉載,請註明來源自科技世界網)