氮气为何重量不同

氮气为何重量不同——氩之谜

1892年9月，在英国的著名科学期刊《自然》杂志上，刊登着这样一封读者来信：

“不久前，我制取了两份氮气，一份来自空气，一份来自含氮的化合物。奇怪的是，它们的密度值却不相同，大约每升相差千分之五克。空气中的氮重些，虽经多次测定，仍消除不了这个差值。如果读者中有谁能指出其中的原因，我将十分感谢。”

写信的人名叫瑞利，是英国物理学家和化学家，英国剑桥大学卡文迪什实验室的主任。近十几年来，他一直在从事各种气体密度的精确测定，也就是，测量出它们在不同温度下，质量与体积的比值。实验本来进展得很顺利，可是不久前，当瑞利对氮气的密度进行测定时，却出了件怪事。情况是这样的：为了提高实验的准确度，他制取了两份氮气，一份是从空气中直接得到的，另一份是通过分解氮的化合物——氨制取的。瑞利想，假如用两份氮气测出的密度值相同，就说月自己的实验准确无误，在测定其他气体的密度时他也是这么做的。谁知结果出乎意料，取自空气的那份氮气，每升重1.256克；而分解氨得到的氮气，每升是1.251克，它们在小数点后第3位数字上出现了差异。

瑞利反复检查自己的仪器，把实验重复了一遍又一遍，还改用其他的含氮化合物制取氮气……结果依然如前。瑞利无法解释这个现象，于是写了前面那封信，以寻求帮助。

可是，信刊出后，却如石沉大海。不过瑞利并没有因此放弃自己的研究，他又花了两年的时间和精力，继续测定氮气的密度。最后终于得出结论：凡是从化合物分解出的氮气，总比从空气中分离出的氮气轻那么一小点儿。他就此又写了一份科学报告，并于1894年4月19日在英国皇家学会上宣读。

这次不错，立即便有了回音。伦敦大学的拉姆齐教授找到他，对瑞利说：“两年前，我就在《自然》杂志上看到了您的信，不过当时我弄不清楚是怎么回事。这次听了您宜读的论文报告后，我突然想到是不是可以做这样的推测，从空气中得到的氮气里，含有一种较重的杂质，它可能是一种未知的气体。如果您不反对的话，我想接着您的实验继续研究。”

拉姆齐的话使瑞利感到茅塞顿开，并欣然同意与拉姆齐共同研究这一课题。在会上，英国皇家研究院的化学教授杜瓦也向瑞利提供了一条重要线索。他建议瑞利查阅一下卡文迪什实验室的资料档案，据杜瓦所知，实验室的创始人、著名科学家卡文迪什也曾做过类似实验。

这两件事真让瑞利高兴，现在他和拉姆齐决心共同解开这个氮气重量之谜。

经过4个月的努力，1894年8月，他们终于弄清楚，那从空气中提取的氮气之所以比重稍稍大一点，是因为其中含有密度比氮稍大的新发现的气体，它就是惰性元素氩。

英国物理学家汤姆孙有句名言：“一切利学上的重大发现，几乎完全来自精确的量度。”的确，如果没有瑞利和拉姆齐起初对两份氮气微小重量差别的注意和研究，怎么会有后来的重大发现呢？

氩是一种化学性质非常不活泼的惰性气体，常用来充填在电灯泡和日光灯管中，以延长其使用寿命。在航空、原子能和火箭工业中所使用的铝、镁、铍、锆、钛、钨以及高强度合金钢的焊接、切割和冶炼，常须在氩气的保护下进行。