铷和铯的发现及其重要性

2023-11-24 理论教育版权反馈

【摘要】：铷和铯是由本生和基尔霍夫发现的。本生和基尔霍夫发明的光谱分析法，被称为“化学家的神奇眼睛”，一直到今天，它还在闪闪发亮。1862年，本生加热碳酸铷和焦炭的混合物，制得了金属铷。

铷和铯是由本生和基尔霍夫（Kirchhoff.G.R.1824～1887年）发现的。

1.光谱分析法的发明者之一——本生

罗伯特·威廉·本生，1811年3月31日出生于德国的哥廷根。他父亲是哥廷根大学图书馆馆长，语言学教授，母亲是一位学识渊博的高级职员的女儿，有很好的文化素养。本生是他们四个儿子中最小的一个。他从小就受到良好的教育，学习成绩优异。1828年，他毕业于霍茨明登大学预科，后进入哥廷根大学学习化学、物理学、矿物学和数学等。他的化学教师是著名的化学家斯特罗迈尔（Str－ohmeyer.F.1776～1835年）——“镉”元素的发现者。1830年，本生获得物理学哲学博士学位。

本生获得博士学位后，因出色的研究工作得到了一笔补助金，得以到欧洲各地游学，结识了许多知名科学家，访问了一些知名的实验室、矿产地、化工厂等，这对他以后的学术研究产生了很大影响。

1833年，本生游学结束，先后在哥廷根等大学任教。1815年，他作为化学教授到了布勒斯劳大学工作。在那里，他结识了德国物理学家基尔霍夫。此后，二人长期合作研究光谱学，发明了光谱分析法。1852年，本生在海德堡大学任教，一直从事化学教学和研究，达37年之久。他在长期的教学生涯中，做出了许多出色的演示实验。这使他发现了各种化学物质的颜色反应，成为他以后建立光谱分析法的机遇。

1853年，本生研制出实验煤气灯，这种灯一直到现在还有人使用，称之为本生灯。此外他还制成了本生电池、水量热计、蒸气量热计、滤泵和热电堆等实验仪器。

本生对科学有着广泛兴趣，他早期研究过有机化学在进行氰化二甲胂实验时，还被炸瞎了右眼。后来他专攻无机化学。1834年是他的第一项研究成果问世的一年。这是用氢氧化铁作砷中毒的有效解药。直到现在，仍在采用这种方法解砷中毒。1857年，《气体鉴定方法》一书出版，这汇集了本生对气体研究的成果。

他一生做的最重要的工作是进行无机分析。他曾分析和鉴定过上千种无机物质，发展了无机分析和测量技术。

1859年，本生和基尔霍夫制成第一台光谱分析仪。他们用自己创立的光谱分析法发现了新元素铯和铷。另外本生还从熔融的氯化物中制出了金属钠和铝，用电解法制出锂、钡、钙、锶，甚至还提炼出铈、镧等稀土元素。他们创造的光谱分析法，为以后的天体化学的研究打下了坚实的基础。(www.chuimin.cn)

本生和基尔霍夫发明的光谱分析法，被称为“化学家的神奇眼睛”，一直到今天，它还在闪闪发亮。

2.用光谱分析法发现铷和铯

1859年，本生和基尔霍夫开始共同探索通过辨别焰色进行化学分析的方法。他们决定制造一架能辨别光谱的仪器。于是，他们把一架直筒望远镜和三棱镜连在一起，设法让光线通过狭缝进入三棱镜分光，这就是第一台光谱分析法。

“光谱仪”安装好后，他们就合作系统地分析各种物质。本生在接物镜一边灼烧各种化学物质，基尔霍夫在接目镜上边进行观察、鉴别和记录。他们发现用这种方法可以准确地鉴别出各种物质的成分。

本生认为：分析吸收光谱能够测定天体物质和地球上的物质的化学组成，还可以用来发现地壳中含量非常少的新元素。于是，本生和基尔霍夫取来了狄克汤姆的矿泉水，将它浓缩后，再除去其中的钙、锶、镁、锂的盐，制成的母液用来进行光谱分析。当他们将一滴试液滴在本生灯的火焰上，除了在分光镜中看到了钠、钾、锂的光谱线之外，还能看到两条显著的蓝线，他们进行查对，发现在当时已知元素中，没有一种元素能在光谱的这一部分显现出这两条蓝色，因此他们确定试液中含有一种新元素，它属于碱金属。他们把它命名为铯。即指它的光谱像天空的蓝色。

为了获得可供分析用的含铯的试液，他们要处理几吨的矿泉水。发现铯的这天是1860年5月10日。

1861年2月23日，本生和基尔霍夫将处理云母矿所得的溶液，加入少量氯化铂，即产生大量沉淀，在分光镜上鉴定这种沉淀时，只看见钾的谱线。后来，他们用沸水洗涤这种沉淀，每洗一次，就用分光镜检验一遍。他们发现，随着洗涤次数地增加，从分光镜中观察到的钾的光谱线逐渐变弱，最后终于消失，同时又出现了另外两条深紫色的光谱线，它们逐渐加深，最后变得格外鲜明，出现了几条深红色、黄色、绿色的新谱线，它们不属于任何已知元素。这又是一种新的元素。因为它能发射强烈的深红色谱线，就命名为铷（rubidium）。

1862年，本生加热碳酸铷和焦炭的混合物，制得了金属铷。此后，光谱分析法被广泛采用。如门捷列夫预言且被证实的元素镓、钪、锗等都是用光谱分析法制得的。

铷和铯的发现及其重要性

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