卡文迪許實驗上的一個疏忽
是空氣維系著我們的生命,而這神奇之物究竟是什么呢?人們探究著答案。法國科學家拉瓦錫以天平為實驗工具得出結論:除少量水分和CO_2外,空氣中氧氣占1/5,氮氣占4/5。
但是,英國科學家卡文迪什卻提出挑戰。他,1798年設計了著名的扭稱實驗,驗證了牛頓的萬有引力定律,并確定了引力常數和地球的密度,他以高度的精密和嚴謹而譽滿世界。
這次他又精心設計了卡文迪什空氣成分鑒定實驗:先除去水分和CO_2,再通入過量的氧氣,用放電法使氮變成氧化氮,然后用堿吸收,剩余的氧用紅熱的銅除去——這樣就可以計算各自的精確比例了!盡管當時他注意到,即使把所有的氧和氮除盡,仍有極微量的殘余氣體存在,可是這畢竟太微少了,也許這是空氣雜質,可以忽略不計!他興奮地記下了實驗結論:空氣組成成分:O_2 21%、N_2 78.9%、CO_2 0.03%、雜質0.03%。
然而,正是對這極微量殘存氣體的疏忽,埋下了卡文迪什實驗不幸命運的悲劇種子。一百多年后,英國科學家雷萊發現,空氣中分離出來的氮氣與氮化物分離出來的氮氣的質量每升相差6.8毫克。他沒有忽略這微小的差別,決定弄個水落石出,他與朋友拉姆賽合作,重新演做了卡文迪什實驗,對極微量的列存氣體進一步分離,結果發現了一個極為珍貴且稀少的物質元素的新家族——氬、氮、氖、氪、氙、氡——情性氣體。這些氣體現在正廣泛應用于工業生產、最子技術、激光、航天等高科技領域和日常生活的各方面,發揮著越來越重要的作用。
僅此極細微的疏漏,卡文迪什與情性氣體失之交臂了,而后者的誕生和應用也就因此遲延了一個多世紀。“禍患常積于忽微。”同樣,任何忽微之差異中都可能蘊藏著一個巨大的真理,一種嶄新的天地,這是我們應從中記取的教訓。
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