那么谁发现了氘呢?
1919年,F.W.阿斯顿利用质谱仪发现多数元素存在同位素后,人们便开始尝试寻找氢的同位素。
1927年,阿斯顿以¹⁶O的原子量16.00000为基准,测得氢的原子量为1.00778,这和化学法测得的氢原子量1.00777相吻合,于是他认为氢是只有单一同位素的元素。
阿斯顿出现这样的判断失误,是因为:首先,当时测量技术存在一定的局限性。虽然化学法和他以氧原子量为基准的测量方法得到的氢原子量数值很接近,但这种微小的差异很可能被当时的测量精度不足所掩盖。
其次,在当时的认知环境下,由于没有足够多的证据显示氢有同位素,大家普遍认为元素的同位素情况比较简单。他在得到两种方法测量氢原子量相近的结果后,就先入为主地认为氢是单一同位素的元素,没有考虑到可能存在其他质量数不同的氢同位素,只是因为其占比相对较小,在当时的测量精度下没有被发现会导致原子量出现明显差异。
然而,1931年,R.T.伯奇和D.H.门泽尔依据氧原子量化学标度和物理标度的差异提出,应该存在质量数为2的氢同位素,并且估算出²H与¹H的比例为1:4500。
他之所以这样认为,是因为在当时,化学和物理对于原子量的衡量标准出现了差异。他们深入研究这个差异后,推测氢元素可能存在不同质量的同位素。
如果氢只有一种同位素,那么在两种不同的原子量测量体系下,氢原子量的结果应该更一致。而出现差异就意味着可能存在其他质量数的氢原子,从而影响了原子量的测定。
对于²H和¹H比例的估算,是基于他们对两种原子量标度差异程度的分析,以及对氢原子整体性质和可能的同位素分布情况的综合考虑,通过理论计算推测出了这个比例。不过这在当时还只是理论推测,直到尤里等人的实验成功,才真正证实了质量数为2的氢同位素的存在。
到了1931年底,H.C.尤里、F.G.布里克韦德和G.M.默菲把4升液氢在三相点温度(14K)下缓慢蒸发,直至仅剩1毫升残液,随后用光栅光谱分析,在巴耳末线中发现了质量数为2的氢同位素的谱线,就这样发现了重氢。尤里也因这一发现荣获1934年诺贝尔化学奖。
看见了没有?尤里其实只是临门一脚那个,前人如果不是做了那么多工作,他是发现不了这个东西的。他生在一个好的时代,恰好又做了自己擅长的工作,所以运气是实力的一部分。这句话一点错也没有。
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