西奧多·威廉·理查茲:測定原子量專家

2021-01-11 科技世界網

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)

相關焦點

  • 100位影響世界的科技達人——史蒂芬·威廉·霍金
    「物理學家」、「數學家」、「宇宙學家」、他是繼愛因斯坦之後最傑出的理論物理學家和科學家,他就是「宇宙之王」——史蒂芬·威廉·霍金。史蒂芬·威廉·霍金1942年,那是戰火紛飛的年代,霍金的父母為了躲避戰火從倫敦搬遷到牛津,就這時,霍金呱呱墜地,
  • 焊錫鉛量的測定原子吸收光譜法
    SMT焊接技術焊錫鉛量的測定原子吸收光譜法的適應範圍本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/194870.htm
  • 肉及肉製品中殘殺威殘留量測定的氣相色譜法
    一、肉及肉製品中殘殺威殘留量測定的氣相色譜法原理:試樣用環己烷-乙酸乙酯(1+1,體積比)均質提取,提取液用凝膠滲透色譜淨化濃縮、定容後 用氣相色譜儀測定,外標法定量。二、肉及肉製品中殘殺威殘留量測定的試劑和材料:1、試劑:1.1 環己烷(C6H12):色譜純。 1.2 乙酸乙酯(C4H8O2):色譜純。 1.3 正己烷(C6H14):色譜純。 1.4 甲苯(C7H8):色譜純。
  • 被滅絕預言籠罩的世界:史蒂芬·威廉·霍金
    史蒂芬·威廉·霍金。1942年- 2018年的宇宙學家,太空旅行者和英雄。個人簡歷史蒂芬·威廉·霍金教授出生於1942年1月8日(伽利略死後整整三百年)牛津,英國。他父母的房子是在倫敦北部,但是第二次世界大戰期間,牛津被認為是一個安全的地方生孩子。當他8家人搬到聖奧爾本斯,倫敦北部約20英裡的一個小鎮。
  • 【淺談原子物理】原子的基本狀況之原子質量和大小的測定
    一個完整的原子由原子核和核外電子構成,原子核又由中子和質子組成,質子帶正電,電子帶負電(也有一種特殊的電子,帶正電,叫正電子),中子不帶電,中子和質子則是由不同種的夸克組成,當然這都不在本節我們探討的範圍內。現在我們主要先來談一下原子物理中原子質量和大小的測定及其相關的問題。
  • 原子吸收光譜測定方法介紹
    1、石墨爐原子吸收光譜法可以測定水、生物樣品、植物和食物、有色金屬及合金、煤、石油化工、環境物質、地質礦產、玻璃和半導體材料等中的金屬元素含量。
  • 比較分析原子螢光法與直讀測汞儀法測定汞
    摘要:針對汞含量測定項目,對原子螢光法與直讀測汞儀法進行了分析對比,並通過對比得出直讀測汞儀法更具優勢,尤其是在檢測周期與結構準確度方面,應作為首選方法的結論。關鍵詞:原子螢光法;直讀測汞儀法;汞含量測定汞測定在過去很長一段時間都採用原子螢光法,但在進行檢測時,需要對樣品實施消化處理,不僅過程複雜,而且檢測結果準確度難以保證,而直讀測汞儀法的出現能有效解決這些問題。
  • 原子螢光法測定地表水中汞的含量
    【摘要】本文對原子螢光法測定地表水中的汞含量實驗進行了分析,對相關實驗參數進行了優化。實驗結果表明,運用本方法對地表水水質進行測定,提取效率高、損失少、方法穩定,且實驗結果的精密度和準確率均滿足相關要求。
  • 勞斯萊斯汽車對話攝影師科裡理查茲
    原標題:勞斯萊斯汽車對話攝影師科裡理查茲   在最新一期勞斯萊斯汽車為其品牌所打造的「領啟不凡」系列影片中,著名的《國家地理》探險家攝影師科裡理查茲(Cory
  • 相對原子質量——你不知道的故事
    這表明,通常的原子量實際是幾種同位素的原子所構成的平均原子量,從而打破了一種元素一種原子量的傳統觀念。1914年,美國的理查茲由於精確測定眾多元素的原子量而獲得諾貝爾化學獎。1929年,W.F.吉奧克和H.L.江斯登發現天然氧中存在著O—16、O—17、O—18三種同位素,它們的原子量各不相同,且在自然界的分布不完全均勻。
  • 原子螢光法測定工業廢氣中汞的含量
    【摘 要】本文對原子螢光法測定工業廢氣中汞含量的實驗進行了詳細的介紹,並對實驗的實驗的結果展開討論,結果表明該方法測定工業廢氣中的汞含量結果符合相關標準要求,並具有簡單、高效、經濟、可靠性高等優點。【關鍵詞】原子螢光法;汞;測定隨著我國社會主義經濟的快速發展,我國的工業也取得了巨大的進步,各種工業廢氣的排放也日益增加。
  • 《時間簡史》作者,史蒂芬·威廉·霍金去世,享年76歲
    就在剛剛,英國sky news發布了一條突發新聞:史蒂芬·威廉·霍金去世,享年76歲。
  • 「科學」史蒂芬·威廉·霍金和他的宇宙黑洞
    史蒂芬·威廉·霍金是現代最偉大的物理學家之一,1942年1月8日~2018年3月14日,英國牛津郡牛津城人,20世紀享有國際盛譽的偉人之一,被稱為21世紀「宇宙之王」。
  • 原子吸收分光光度法測定工業廢水中總汞的含量
    本文通過實驗研究,簡述了原子吸收分光光度法測定工業廢水汞含量的實驗方法、儀器分析方法以及測定效果,可為工業廢水中汞含量的測定和研究提供參考。關鍵詞:汞;工業廢水;原子吸收分光光度法汞,普遍存在於自然環境中,是一種具有嚴重毒性的金屬元素,對人類和環境的危害極大。但隨著我國工業的迅速發展,工業廢水不斷增加,越來越多的工業生產中出現大量的含汞廢水。
  • 山東省固定汙染源廢氣 顆粒物中銅的測定 石墨爐原子吸收分光光度法
    山東省固定汙染源廢氣 顆粒物中銅的測定 石墨爐原子吸收分光光度法北極星大氣網訊:山東省生態環境廳發布了山東省固定汙染源廢氣 顆粒物中銅的測定 石墨爐原子吸收分光光度法。本標準適用於固定汙染源無組織排放和有組織排放廢氣顆粒物中銅的測定。
  • 「領啟不凡」系列故事-勞斯萊斯汽車對話攝影師科裡·理查茲
    這一期的」領啟不凡」系列影片展現了:理查茲對於探險的執著熱愛和對完美的不懈追求與勞斯萊斯汽車精神內核的高度契合。從坎坷的童年時光,到成功挑戰無輔助供氧登頂珠峰的壯舉,理查茲的人生旅途可謂一路在披荊斬棘中砥礪前行。他對攝影的執著也指引著他將自己的足跡遍布在世界上的各個角落 —— 他徵服過無人攀爬的南極洲高峰、喜馬拉雅山無人居住的山脈,也親眼目睹過安哥拉、烏幹達和巴基斯坦那些仿佛被世人所遺忘的戰區。