金屬「鎵」的傳奇故事,它曾讓兩大科學家針鋒相對

2020-12-05 化學幫幫忙

想像這樣一種場景:在氣氛熱烈的聚會之中,你遞給朋友一把湯匙和一杯熱茶。當朋友用湯匙攪動熱茶之時,令人驚異的事情發生了,湯匙竟然在熱茶中「融化了」。你可以想像一下朋友們看到此場景的表情,絕對精彩。

能夠熔化在熱水中的勺子

這樣一種調節聚會氣氛的「小把戲」,通過化學知識很容易實現。其中需要用到一種金屬——鎵,就是它讓異乎尋常的事情發生了。鎵在室溫下是固態,但它的熔點只有22.9攝氏度,這意味著如果你把它握在手心,它就會融化成厚厚的糊狀液體,就像水銀一樣。像這樣能讓你摸到卻不會把你燒傷的液態金屬可不多,而且它還無毒,這讓它成為了化學屆惡作劇的重要道具。

熔化在手的「鎵」

金屬鎵的發現還有一段異常精彩的故事。1875年,法國化學家布瓦博德蘭在分析庇里牛斯山的閃鋅礦時,利用光譜儀發現了一種從未見過的吸收光譜,憑著豐富的經驗,他立刻準確地判斷這是一種新元素。他將這種元素命名為鎵(gallium),這個名字來自拉丁語,意思是法國(高盧,Gallia)。花了好幾年精心研究,1878年他終於得到了一塊又好又純的鎵。這件事情並沒有引起太大的轟動,當時正值元素發現的井噴期,這只不過是又發現了一種新元素而已——第65種元素,本身並沒有精彩出奇的地方。

當他將發現新元素的論文發表之後,很快就收到了一封來信。信封上的筆跡不熟悉,地點顯示此信來自」聖·彼得堡「。信中說,布瓦博德蘭之所以能夠找到鎵,完全是因為他先預言了這種元素。而且根據他的預測,布瓦博德蘭所測量的鎵的性質不完全正確,該金屬的比重不應該是4.7,而應該在5.9——6.0之間。信件的署名是」聖·彼得堡大學教授狄米德裡·門捷列夫「。

門捷列夫

布瓦博德蘭拿著這封信,心裡那個氣啊!他心想:「我才是這個世界上真正擁有金屬鎵之人,那個遠在俄羅斯的門捷列夫竟然聲稱自己早就預言了這種元素,還說我的數據有錯,世上竟有如此厚顏無恥之人?」

門捷列夫傲慢無禮的態度和缺乏證據的話語顯然激怒了布瓦博德蘭,但他畢竟是成名已久的化學家,有著嚴謹的科學態度和治學精神,他重新進行了實驗。令人驚奇的事情發生了,在最新一遍的實驗中顯示鎵的比重是5.96。布瓦博德蘭有點不敢相信自己的眼睛,他又反覆多次的進行實驗,數據沒有錯,就是5.96,竟然和那個人預測的如此相近。至此,布瓦博德蘭由最初的憤慨轉化為了欽佩,他在一篇論文中寫道:「我認為沒有必要再來說明門捷列夫先生這一理論的偉大意義了。」科學界的哲人兼歷史學家埃裡克·思科瑞對此事評價道:「科學界震驚地發現,理論化學家門捷列夫竟然比親手發現新元素的化學家更了解這種元素的特性」。這是科學史上破天荒第一次事先預言一種新元素的發現。這也說明了門捷列夫發現的元素周期表的偉大意義。

最後,還是讓我們回到一開始的「鎵」勺子。它的製造其實很簡單,水浴加熱使之熔化,倒入塑料模具,冷卻即可。由於鎵的價格偏高,製造這樣一把「鎵」勺子可不便宜。現在我們還有另一種替代方案,就是用銦、鉍和錫這三種金屬按照一定的比例組成合金,它同樣能夠在熱水中熔化,只不過這個水的溫度要稍高一點,大概在60攝氏度左右。這種合金的配方是:銦51%、鉍32.5%和錫16.5%,希望今天的內容能幫助到你,也希望你能在聚會上「大顯身手」。

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