“神童”莱姆塞与稀有气体元素

刘春生

元素周期表的最后一纵列包含了氦、氖、氩、氪、氙、氡六种元素，由于这六种元素的单质在通常状况下都是气体，其在自然界中的含量又极少，因而被称为稀有气体元素。又由于这六种元素的原子最外电子层都含有8个电子，已经达到稳定结构，化学性质很稳定，一般情况下不与其他物质发生化学反应，故而又把它们称为惰性气体元素。

稀有气体的六种元素发现于1894年~1910年，当时的那段时间正是人类化学元素发现的丰收年，而完成这一旷世之举的首要功臣当属著名化学家莱姆塞。

莱姆塞全名为威廉·莱姆塞，英国著名化学家。1852年10月2日莱姆塞出生于苏格兰的格拉斯哥，他的父亲是当地小有名气的染料生产商，母亲是一名护士。莱姆塞从小就酷爱读书，尤其对自然科学方面的书籍兴趣更大。此外，他还喜欢体育、音乐和绘画，兴趣广泛。莱姆塞在小学和中学学习时，因为天资聪颖，据说有些知识能过目不忘，所以被当地人称为“神童”。

而他对化学学科的兴趣产生于一件非常偶然的事情。有一次，他和小朋友踢足球，不慎脚部受伤，只好暂时卧床度日，他在感到无聊时，就从糖业专家的叔父的书架上找到一本格雷阿姆的化学书，读了以后感到非常易懂，比看小说还有意思。从此，他就对化学产生了兴趣。

1866年，14岁的莱姆塞被格拉斯哥大学破格录取。1870年毕业后，莱姆塞去德国海德堡大学跟著名化学家本生学习化学，在著名的本生实验室里做本生的助手。由于他聪明好学、勤奋踏实，成绩进步很快。一年后，本生又推荐他去蒂宾根大学继续深造，在那里，他获得了博士学位。1872年，莱姆塞至格拉斯哥大学任教。1880年，莱姆塞成为不里斯托尔学院的化学教授，第二年又成为该院院长。1888年，莱姆塞又被选为伦敦皇家学会会员，1895年获得该学会的戴维奖章，并被选为法国科学院院士，1911年成为英国科学促进学会主席。

莱姆塞一生辉煌的业绩开始于1892年，当时，英国著名物理学家瑞利发现了从化合物中得到的单质氮和从空气里分离出来的单质氮的密度不同。莱姆塞基于这一发现，经过认真的分析和研究后指出，这一差别是由于从空气里分离出来的单质氮中含有某种不为人知的气体。经过反复的实验，他和瑞利于1894年发现了第一种稀有气体——氩。此后，他基于自己的发现，继续探索这类“不为人知”的气体，终于在1895年又发现了另一种稀有气体——氦。后来，他又与拉弗斯合作，通过实验从液化气中分离出了氖、氪、氙，并确定了以上五种元素在元素周期表中的位置。由于这些杰出的贡献，莱姆塞荣获了1904年的诺贝尔化学奖。但是，成绩辉煌的他并没有就此止步，1910年，他又和格莱一起测定了第六种稀有气体元素“氡”的原子量。除了在稀有气体元素的发现方面的成就外，他还提出了最早的化合价电子理论。在物理化学方面，他进行了液体的蒸气张力、表面张力和热学性质等方面的研究，并著有多种著作。

莱姆塞一生喜爱旅游，能熟练运用多种语言。1912年退休后，他仍然从事化学研究。他曾告诫年轻人做学问的基本原则是：“多看、多学、多试。如有成果，绝不炫耀。一个人如果怕费时、费事，他将一事无成。”