惰性气体的发现,不仅填补了元素周期表中的空白,而且具有十分广阔的用途。
19世纪末,许多化学家都以为空气是氮气、氧气和少量的二氧化碳、灰尘、水蒸气组成的混合物。除此外,空气中不再含有别的成分。
1892年,英国物理学家、化学家瑞利在实验中,发现了一件怪事。
一天,瑞利正在实验室里测定空气中各种气体的密度(单位体积的质量),尤其是空气中氮气的密度。他取来一瓶空气,把磷在空气中燃烧,除掉氧气;然后把剩下的气体通过氢氧化纳溶液和浓硫酸,分别除掉二氧化碳和水蒸气,按道理,剩下的应该全是氮气了。经过测定,每升氮气重1.2572克。为了证实这个结果是否可靠,瑞利又从一氧化碳、氨、尿素中制得了氮气,可是测定密度的结果却是每升重1.2508克,比从空气中得到的氮轻了6.4毫克!
这虽然是个微不足道的小数字,但严谨、精细的瑞利却没有轻易放过它,他决定重新做这个实验,结果连做了两次,仍然相差6.4毫克。
这到底是什么原因呢?他只好将这一实验事实刊登在1892年9月的《自然》杂志上,以征求解释。英国化学家拉姆赛看到这个消息后,欣然与瑞利合作,共同探讨其中的奥秘。
1894年,他们用化学方法将空气中的氧气、二氧化碳、水蒸气和氮气除尽,结果发现还有1/80的气体没有被任何物质吸收。这样,就对为什么两种方法所制取的氮气密度不同有了答案。可这剩下的究竟是什么气体呢?
瑞利和拉姆赛对这种新气体进行了光谱检验,看到了红色和绿色的各组谱线,这些谱线是当时已知一切元素光谱中所没有见过的。他们发现这种气体的“脾气”十分古怪,极其“懒惰”而且“孤僻”,几乎不和任何元素结合。
1894年8月,在牛津举行的英国科学大会上,瑞利和拉姆赛报告了他们发现的这种新气体。根据会议主席马丹的建议,把这种新气体叫做Argon,在希腊文中是“懒惰”的意思,中文名为氩。
1898年,喜讯不断传来,科学家们又在空气中发现了另外4种惰性气体——氦、氖、氪、氙。后来,又发现了一种具有放射性的惰性气体氡。惰性气体的发现,不仅填补了元素周期表中的空白,而且证实了元素周期表的正确。由于这一重大发现,1904年瑞利和拉姆赛分别获得了诺贝尔物理学奖和诺贝尔化学奖。