如何用光谱分析法来检测物质中的化学元素?

发布网友发布时间：2024-10-01 12:01

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热心网友时间：2024-10-30 18:25

用光谱分析有个最大的好处是，无论钠在燃烧时发出的光多么强、多么明亮，在光谱上只是相应的彩带宽了一些，却掩盖不了其它元素的光谱了。因此，只要在对某种物质燃烧时发现了新的光谱线，那么，这种物质中就一定含有新的元素了。于是，两个好朋友就用一盏本森灯开始了他们的科学新发现。
他们两个不断地把不同的东西投入本森灯的火焰之中，然后用三棱镜对他们燃烧时产生的光谱进行分解，从1860年4月~11月，基尔霍夫和本森两个人发现好多种新的化学元素，当他们发现铯和铷的时候，人类已经知道了59种元素了。
对科学来说，更重要的是，这两位科学家把这种方法从地上扩大到了太空。用光谱分析法分析了天体的元素成分。
基尔霍夫和本森的研究起源于一个名叫夫琅和费的科学家。
早在1814年，德国光学家夫琅和费为了检验他的光学仪器，研究了许多种灯的光谱，想找一种光线为单色光的理想光源。光源没有找到，这位先生却发现了许多有趣的现象。其中最为重要的就是发现了以他的名字命名的夫琅和费线。
夫琅和费进行研究时也是用牛顿的方法。像牛顿一样，他也钻进了一间黑屋子，只留了一条狭缝让阳光照进去。
第一次，夫琅和费在狭缝跟前摆了一盏油灯，他通过三棱镜看到的是有两条大小和狭缝相等的极其明亮的黄线，并排出现在那条彩色的光谱带上，这就是钠的光谱线。
第二次，夫琅和费把油灯换成了日光，他发现黄线不见了，变成了两条宽窄相同的黑线。
这引起了他极大的好奇，当他在太阳光的谱带上仔细寻找时，发现在太阳的光谱上有许多条横断在上面的黑线，他数了数一共有500多条，截断了太阳光谱，使彩虹变成了断断续续的。这就是著名的夫琅和费线。但是，许多年来，谁也弄不清这些夫琅和费线是哪儿来的。
霍尔基夫认为钠的光谱和太阳光谱中的双黑线总是占着同一位置，这绝不是偶然的。于是他进行了一个实验：他在把本森灯放在狭缝上的同时，让日光也照了进去，他要看一看这两种光谱重叠的现象。当太阳光的强度调得较弱时(用毛玻璃挡住口)，夫琅和费线的双黑线就变成了两条明亮的纳谱线，当太阳光稍强时，黄色的纳谱线消失了，再现了那两条黑色的夫琅和费线。然后，他用石灰灯光代替阳光继续观察，他发现只要把一个含钠的灯焰放在石灰灯前，就会出现那两条黑色的夫琅和费线了。
两个好朋友终于明白了，因为含钠的灯焰吸收了石灰灯发出的钠光谱，所以才出现了夫琅和费线，那么在太阳上，也一定是钠蒸气吸收了阳光中的钠谱线才出现的夫琅和费线。这充分说明了太阳里含有钠，那么，那500多条夫琅和费线也一定和其它相应的元素谱线相对应了。
一个新的、意义深远的工作开始了。
本森和基尔霍夫首先在铁的谱线上找到了60条各种颜色的线与太阳光的谱线完全相合。紧接着，用同样的方法——通过元素的谱线与夫琅和费线对比的方法，这两位科学家查明了太阳上的30多种元素与地球上的元素基本上是一致的。
这个惊人的消息立刻传遍了整个科学界，震动了全球。到了这个时候，在科学面前，连太阳也失去了神秘性。紧接着，所有的天体的神秘性也逐渐消失了。亚里士多德月上界，月下界的划分，在科学面前，在更深的认识层次上被完全彻底地推翻了。
由于本森和基尔霍夫的巨大成功，许多科学家也纷纷把各种物质送进火焰中去烧，并且使用这种新的方法去寻找新的元素了。
1861年，英国科学家克鲁克斯发现了铊；
1863年，德国科学家利赫杰尔发现了铟；
1868年，法国让逊和英国洛克发现了氦；
1875年，法国科学家列科克，布阿博德朗发现了镓；
1879年，瑞典化学家拉尔斯·弗勒德里·尼里逊发现了钪；
1885年，德国化学家温克勒发现了锗。
这最后面的三种元素的发现，非常有意思，因为他们都是由一个伟大的预言家，在发现之前早已预言过的。而且这个预言者甚至指出了这些新元素的发现者测定的比重和原子量上的错误，在整个科学界引起了极大的震动。
这个预言家就是俄国伟大的化学家门捷列夫。
由于元素周期律是在原子论的基础上产生的，所以在讲门捷列夫的惊人发现的故事之前，还得先讲一下古希腊原子论的新生。