阿斯頓先后利用質(zhì)譜儀發(fā)現(xiàn)了很多元素的同位素,他在71種元素之中,陸續(xù)找到了202種同位素之多,這為我們認識同位素,開始積累了大量資料。
最引人關(guān)注的是,氫有沒有同位素的問題。為了尋找氫的同位素,人們前后用了十幾年的時間,而沒有得出肯定的結(jié)果。1931年初,有人從理論上推導(dǎo),認為應(yīng)該有質(zhì)量數(shù)為2的氫同位素存在,并且估算出2H:1H=1:4500的比例。
1931年年底,美國哥倫比亞大學(xué)的尤里教授和他的助手們,把四升液態(tài)氫在三相點14°K下緩慢蒸發(fā),最后只剩下幾立方毫米液氫,然后用光譜分析。結(jié)果在氫原子光譜的譜線中,得到一些新譜線,它們的位置正好與預(yù)期的質(zhì)
量為2的氫譜線一致,從而發(fā)現(xiàn)了重氫。尤里對它定了一個專門名,稱deuterium,中文譯氘,符號D。后來英、美的科學(xué)家們又發(fā)現(xiàn)了質(zhì)量為3的tritium,中文譯為氚,符號T,是具有放射性的另一重要氫同位素。
氖的發(fā)現(xiàn)是科學(xué)界在本世紀三十年代初的一件大事。尤里因此在1934年榮獲了諾貝爾化學(xué)獎金。他的聲譽從此飛躍,可是他并未停止不前,后來還繼續(xù)完成了很多重要研憲工作。
現(xiàn)在最常見的是氧化氘(又名重水),它的主要特性:氧化氘最大密度的溫度是11.22℃(普通水是4.08℃),熔點是3.82℃,沸點是101.42℃,這些特性與普通水都大不相同。重水易于用電解水而取得,所以電費低廉的北歐能大量生產(chǎn)。后來重水成為制造原子彈的重要材料之一。
以上簡單地敘述了一下氘和重水,是想由此引起人們對這位化學(xué)家尤里的重視。他是去年一月六日才以八十六歲的高齡病故的。下面(此文發(fā)表于1982年?編者注)扼要地介紹他的生平和業(yè)績,表示我們對他的敬念。
哈羅德?克萊頓?尤里(HaroldClaytonUrey)于1893年4月29日生在美國西北部印第安納州的一個農(nóng)民家庭里。中學(xué)畢業(yè)之后,他先在一個農(nóng)村的小學(xué)里教了三年書。后來才進了蒙大拿州立大學(xué),他當(dāng)時的主修課是生物學(xué),以化學(xué)作為副系?墒撬簧闹饕删,卻由副系化學(xué)提供了基礎(chǔ)。
他畢業(yè)后得到了獎學(xué)金,從1921年到1923年在美國加州大學(xué)進修。成績優(yōu)異,三十歲時,取得了博士學(xué)位。1923年他又得了出國進修的獎學(xué)金,去丹麥跟波爾教授專門研究原子結(jié)構(gòu)理論。
尤里回國以后,先在約翰?霍普金斯大學(xué)擔(dān)任講師。1929年到哥倫比亞大學(xué)擔(dān)任化學(xué)系副教授,他在這里和別人合作,寫了一本專著,書名是《原子、分子和量子》(Atoms、MoleculesandQuanta)。這是用英文寫的關(guān)于量子力學(xué)的名著之一。這說明了尤里對于量子力學(xué)和熱力學(xué),以及核結(jié)構(gòu)的成就,本來早已經(jīng)達到相當(dāng)高的水平了。在這期間,他用光譜法發(fā)現(xiàn)了驚人的氫同位素之一,氘。
尤里從此以后,成為同位素化學(xué)方面公認的權(quán)威。經(jīng)過他的研究,使同位素的分離開始有了化學(xué)方法。由于這種方法的成功,很多同位素才成為化學(xué)的、生物學(xué)的、地質(zhì)學(xué)等方面的示蹤物。
在二次世界大戰(zhàn)時,他利用同位素化學(xué)的豐富知識對最后戰(zhàn)勝日本起了重大的作用。過去同位素的分離,只是在極小的范圍內(nèi),用實驗室的規(guī)模進行的。二次大戰(zhàn)期間,尤里領(lǐng)導(dǎo)了一批助手,使重水分離和鈾同位素的大規(guī)模分離,得以實現(xiàn),這一技術(shù)方面的成功,便第一批原子彈的生產(chǎn),成為可能。
戰(zhàn)后,尤里接受了芝加哥大學(xué)的聘請,擔(dān)任教授。在這里,他發(fā)表了一篇極重要的論文,這篇論文的題目是《同位素物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)》。此后,尤里利用了高度精確的質(zhì)譜儀,來檢驗地質(zhì)和海洋中的氧同位素的百分比。由于這項技術(shù)的成功,他能相當(dāng)準(zhǔn)確地計算出七千萬年前海洋的溫度。
他在1952年發(fā)表了宇宙間元素豐度的數(shù)據(jù),發(fā)展了元素起源和宇宙學(xué)理論。地的專著行星:其起源和發(fā)展》(ThePlanets:TheirOriginandDevelopment)一書中,從化學(xué)過程來討論太陽系演化的學(xué)說,指出行星是由圍繞在原始太陽周圍的塵埃聚集成的。地球的原始大氣應(yīng)當(dāng)和現(xiàn)在的木星大氣相似,主要由甲烷、氨和氫所組成。地球現(xiàn)在的大氣是經(jīng)幾個長期階段的變化形成的。
1953年尤里和學(xué)生米勒(StanleyL.Miller)設(shè)計了一套儀器,模擬原始地球大氣的成份和條件,在甲烷、氨、氫和水蒸氣混合物中,連續(xù)進行了一星期的火花放電后,形成了十多種氨基酸。這說明了原始大氣產(chǎn)生蛋白質(zhì)的可能。這為研究生命起源問題開展了重要途徑。
1968年他六十五歲時,被加州大學(xué)聘為海洋研究所的高級研究員,他又提出了太陽系由隕石形成的理論,并認為在別的行星上也可能產(chǎn)生生命。
尤里還是研究月球表面的專家。阿波羅登月取回月巖的樣品,就是由尤里主持參加研究的。在海盜號火箭探索火星計劃中,尤里又擔(dān)任重要顧問。
尤里在四十一歲時榮獲諾貝爾化學(xué)獎外,他還先后得到各國政府、學(xué)術(shù)團體和科學(xué)組織授予的三十多種獎?wù)潞酮勂,美國一些大學(xué)授給他十六個榮譽博士學(xué)位,其他國家的大學(xué)也曾授予他九個榮譽學(xué)位。這說明了世界上學(xué)術(shù)界對他的科學(xué)成就之重視。
在尤里一生的最后十年中,他把很我精力放在反對原子武器的破壞作用上。他早就認為美國不可能獨占核武器,他主張美國和蘇聯(lián)都應(yīng)當(dāng)減少原子武器,使世界長期和平可能達到。他在臨終之前,還一再強調(diào),原子能只能用于和平目的。他多年來所做的大量公開講演講和文字呼吁,曾經(jīng)得到美國好此知識分子的同情,盡管有人不同意尤里的一些觀點,但沒有人懷疑,他的主張是真誠的和發(fā)自內(nèi)心的。
哈羅德.尤里的業(yè)績將永垂于化學(xué)史上。
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