原子量测定的历史回顾

贝采里乌斯，虽然有很多人致力于原子量的测定，但由于对化合物中原子组成比的确定一直没有找到一个合理的解决办法，更主要的是当时对分子和原子的概念尚混淆不清，因而使原子量的测定长期处于极其混乱的状态，陷入了困境。这期间，尽管法国著名化学家杜马（J.B.A.Dumas，1800～1884）曾于1826年发明了简便的蒸气密度测定法，并曾试图利用这一方法，通过测定分子量计算原子量。但因为他虽然有不同数目的原子。他还指出：“……只要我们把分子与原子区别开来，只要我们把用以比较分子数目和重量的标志与用以推导原子量的标志不混为一谈，只要我们最后心中不固执这类成见：以为化合物的分子可以含不同数目的原子，而各种单质的分子却都只能含一个原子或相同数目的原子，那么，它（指阿佛加德罗分子理论，包括安培后来的观点）和已知事实就毫无矛盾之处”。
　　
　　康尼查罗正是在明确区分了原子和分子的基础上，通过测定分子量结合物质重量组成分析结果，提出了如下结论：当考虑一系列某一元素的化合物时，其中必然有一种或几种化合物中只含有一个原子的这种元素，那么在一系列该元素的重量值中，最小值就是该元素原子量的约值。康尼查罗的上述工作，澄清了当时一些错误观点，统一了分歧意见，为原子—分子论的发展和确定扫除了障碍，使得原子—分子论整理成为一个协调的系统，从而大大地推进了原子景的测定工作。对此德国著各化学家迈尔（J.L.Meyer,1830～1895）给予极高的评价。与前人相比，康尼查罗在原子量的测定上没有什么特殊的发现，但由于他决定性地论证了事实上只有一门化学学科和一套原子量，从而在化学发展的重要时刻做出了杰出贡献。
　　
　　四、斯达与理查兹的卓越功绩
　　
　　康尼查罗虽然使原子量测定工作步入正确轨道，但所得到的只是原子量的约值。欲使化学真正成为一门精确的科学，这显然是远远不够的。在通向精确的“真实”原子量的道路上还布满荆棘，困难重重。这首先在于测定标样的化合物必须可以提高到高纯度，在诸多化合物中，只有极少数化合物能满足这一要求。其次，必须有严密的实验手段，十分干净的实验环境和相当精密的分析设备。最后，还要有高超准确的实验操作技能，以确保实验数据的高度重复性。所有这些都无不昭示要得到准确的“真实”原子量需要有非凡的实验化学家。自19世纪中叶开始到本世纪初叶，相继有两位卓越的化学家为此付出了艰辛的劳动。
　　
　　比利时化学家斯达（J.S.Stas,1813～1891）是最早进行原子量精确测定的人。他在1860年提出采用O＝16为原子量基准。在广泛使用当时发展起来的各种制备纯净物质的方法的同时，他一方面注意提高使用的蒸馏水的纯度，以防引入杂质,同时，将天平的灵敏度提高到0.03毫克；另一方面选用易被制成高纯度的金属银作为测定基准物。这些精益求精的工作使斯达在1857～1882这二十五年时间里测定了多种元素的精确原子量，其精度可达小数点后4位数字，与现在原子量相当接近。继斯达之后，美国化学家理查兹（T.w.Richards,1868～1928）的工作更为出色。这使他因此而荣获1914年诺贝尔化学奖。自1904年起，他和他的学生通过大量的分析工作修正了斯达的原子量值。例如，他发现斯达使用的银中含有少量氧，于是采用如下方法改进：用经过15次重结晶后得到的AgNO3还原得到银，再将银放置在石灰石上在氢气中熔化，从而得到不含氧的银。他通过这种方法将银的原子是从107.93修正为107.88与现代银原子量更为接近。
　　
　　五、原子量基准的演变与现代原子量的测定
　　
　　原子量基准的选择是测定原子量的重要基础。最早的原子量基准是由道尔顿提出的H=1。接着贝采里乌斯以O=100为基准。1860年，斯达提出O=16为基准，很快得到公认并在化学领域沿用了整整一个世纪（1860～1960）。伴随着化学科学的不断发展和原子量数值精度的不断提高，特别是1929年美国化学家乔克（W.F.Giauque，1895～1982)等人在天然氧中发现了17O和18O两种同位素后，使得化学和物理两大领域的原子量基准出现了差别。由于化学的原子量基准选用的是天然氧，而物理的原子量基准选用的是16O＝16，因此精确计算得出化学原子量单位＝1.000275×物理原子量单位，这佯就使得世界上存在两套原子量数值，这势必要引起一些混乱。对此，化学和物理界都认识到统一两套原子量单位的必要性。为此科学家们提出了许多建议。曾先后提出以4He=4和以19F＝19为基准，但都因各自的不足而被否定。
　　
　　1957年，美国质谱学家尼尔（A

上一页 [1] [2] [3] 下一页