初中化學(xué)化學(xué)家發(fā)明光譜分析法的本生

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獨(dú)創(chuàng)光譜分析法的本生

本生

（公元1811～1899）1811年3月31日，羅怕特·威廉·本生誕生在德國的哥廷根。他家是書香門第，父親查里斯恩·本生是哥廷根高校圖書館館長、語言學(xué)教授，母親也有很好的文化素養(yǎng)，是一位學(xué)識淵博的高級職員的女兒。本生有兄弟四人，他排行第四。本生從小受到良好的教化，小學(xué)和中學(xué)都是在哥廷根讀的，成果優(yōu)異，后來轉(zhuǎn)到霍茨明登讀高校預(yù)科，1828年預(yù)科畢業(yè)后回哥廷根上高校。他在高校學(xué)習(xí)了化學(xué)、物理學(xué)、礦物學(xué)和數(shù)學(xué)等課程。他的化學(xué)老師是聞名化學(xué)家斯特羅邁爾，是化學(xué)元素鎘的發(fā)覺人。1830年，本生以一篇物理學(xué)方面的論文獲得了博士學(xué)位。

本生獲博士學(xué)位以后，因精彩的探討工作，得到了一筆補(bǔ)助金，固而使他有可能在1830一1833年步行到歐洲各地游學(xué)，他到過法、奧、瑞士等國，遍訪化工廠、礦產(chǎn)地和知名試驗室，結(jié)識了很多知名科學(xué)家。這次游學(xué)，對他以后的學(xué)術(shù)探討有很大幫助。

1833年，本生游學(xué)結(jié)束，先后擔(dān)當(dāng)了哥廷根高校等學(xué)校的老師，1843年到布勒斯勞任化學(xué)教授，在這里，他結(jié)識了物理學(xué)家基爾霍夫，此后，二人長期合作探討光譜學(xué)。1852年，本生在海德堡任教授，始終從事化學(xué)教學(xué)和探討。在長期的教學(xué)生涯中，本生講授《一般試驗化學(xué)》課程，為學(xué)生做了很多精彩的演示試驗，課堂上在自己研制的煤氣燈上，他用玻璃管很快就可以制作出所需的儀器，他的這種超群的技巧使他的學(xué)生們特別佩服。他研制的試驗煤氣燈，后來被稱為本生燈，始終到現(xiàn)在，很多化學(xué)試驗室，人們還運(yùn)用這種燈。此外，他還制成了本生電池、水量熱計、蒸氣量熱計、濾泵和熱電堆等試驗儀器。

本生對科學(xué)有著廣泛的愛好，他早期探討過有機(jī)化學(xué)，但過一段時間后，又去專攻無機(jī)化學(xué)。他一生做的最重要的工作是進(jìn)行無機(jī)分析，他曾分析和鑒定過上千種無機(jī)物質(zhì)，發(fā)展了無機(jī)分析和測量技術(shù)。

1834年，本生系統(tǒng)地探討了砷酸鹽和亞砷酸鹽，他發(fā)覺水合三氧化二鐵可以用來作砷中毒的解毒劑，認(rèn)為三氧化二鐵可以與砷結(jié)合成亞砷酸鐵，形成既不溶于水也不溶于體液的化合物，他的這一發(fā)覺，”至今還有運(yùn)用價值。

1835～1836年,本生探討了一系列的氰化物，指出亞鐵氰化銨、亞鐵氰化鉀是相同晶型的，還發(fā)覺了亞鐵氰化銨和氯化銨的復(fù)鹽。

在有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域，本生探討過二甲砷基化合物，指出二甲砷基是一種含砷的有機(jī)化合物。他在1837～1842年間，圍繞這一課題，發(fā)表了五篇論文。但在1843年，在做二甲砷氰化物的探討時，試驗裝置發(fā)生了爆炸，炸瞎了他的右眼。

第一個二甲砷基化合物是1760年卡代首先制出的，他把等重量的醋酸鉀和氧化砷混和物攪拌蒸餾，得到了一種褐色的稠狀物，此物易發(fā)煙而有惡臭，但當(dāng)時人們不知道它的組分。為了解答這個問題，本生對這種物質(zhì)進(jìn)行了深化探討，經(jīng)一系列試驗，從中離析出二甲砷基氧（C4H12As2O）。此外，本生還具體地探討了二甲砷基的衍生物，獲得了氯、碘、氟等元素的二甲砷基化合物，并用蒸氣密度的方法測定了這些物質(zhì)的分子量，從而得出它們的化學(xué)式。他經(jīng)過探討指出，只須探討一下這類化合物，我們就可從中找出一個不變的組分，它可以用C4H12As2O來表示。構(gòu)成這個組分的元素，彼此以很強(qiáng)的親合力化合鄉(xiāng)在與其他元素化合或分解對，它保持不變，這就是一個有機(jī)化合物的基。

1853年，本生在講學(xué)時指出，二甲砷基的基，應(yīng)當(dāng)寫成As(CH3)2，因為它存在著兩個甲基，這種寫法已接近了現(xiàn)代的形式。他甚至還指出，自由二甲砷基的結(jié)構(gòu)式應(yīng)為As2(CH3)4。到1858年，本生已正確地提出了幾乎全部二甲砷基化合物，他的這些探討，為有機(jī)結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展，供應(yīng)了堅實的試驗基礎(chǔ)。

本生還從熔融的氯化物中制出了金屬鈉和鋁，用電解法制出了鋰、鋇、鈣、鐳。他甚至提煉出鈰、鑭等稀土元素，并精確地用自制儀器測定了這些金屬的比熱。

1852年到1862年約10年間入本生與羅斯合作探討光化學(xué)。他采納等體積的氫和氯在光熾下進(jìn)行反應(yīng)。經(jīng)探討發(fā)覺，光照耀化學(xué)物質(zhì)使之產(chǎn)生反應(yīng)的狀況，與光的波長有關(guān)。如單獨(dú)照耀預(yù)先放人反應(yīng)器中的氯氣。不會變更其反應(yīng)的誘導(dǎo)期，當(dāng)溫度在18℃～26℃時，反應(yīng)只有微小的進(jìn)展，但假如有氧存在。則氧顯示出明顯的催化作用。本生和羅斯通過探討，還估計出太陽的輻射能、指出太陽在一分鐘內(nèi)輻射出的光能，等于25×1021立方米的氫氣和氯氣混和轉(zhuǎn)化為氯化氫所須要的能量。

聞名的本生燈獨(dú)創(chuàng)于1853年，此燈的溫度可達(dá)230O℃，且沒有顏色，正因為這一點(diǎn)人使他發(fā)覺了各種化學(xué)物質(zhì)的顏色反應(yīng)。不同成分的化學(xué)物質(zhì)，在本生燈上的燒時，出現(xiàn)不同的焰色，這一點(diǎn)引起他極大的留意，成了他以后建立光譜分析的機(jī)遇。

本生在他獨(dú)創(chuàng)的燈上的燒過各種化學(xué)物質(zhì)，他發(fā)覺，鉀鹽的灼燒時為紫色，鈉鹽黃色，鋸鹽洋紅色，鋇鹽黃綠色，銅鹽藍(lán)綠色。起初，他認(rèn)為，他的發(fā)覺會使化學(xué)分析極為簡潔，只要辨別一下它們的燒時的焰色，就可以定性地知道其化學(xué)成分。但后來探討發(fā)覺，事情絕不那樣簡潔，因為在困難物質(zhì)中，各種顏色相互掩蓋，使人無法辨別，特殊是鈉的黃色，幾乎把全部物質(zhì)的焰色都掩蓋了。本生又試著用濾光鏡把各種顏色分開，效果比單純用肉眼視察好一些，但仍不志向。

1859年，本生和物理學(xué)家基爾霍未起先共同探究通過辨別焰色進(jìn)行化學(xué)分析的方法。他們確定，制造一架能辨別光譜的儀器。他們把一架直筒望遠(yuǎn)鏡和三棱鏡連在一起，設(shè)法讓光線通過狹縫進(jìn)入三棱鏡分光。這就是第一臺光譜分析儀。

“光譜儀”安裝好以后，他們就合作系統(tǒng)地分析各種物質(zhì)，本生在接物鏡一邊的燒各種化學(xué)物質(zhì)，基爾霍夫在接目鏡一邊進(jìn)行視察、鑒別和記錄。他們發(fā)覺用這種方法可以精確地鑒別出各種物質(zhì)的成分。

1860年5月10日，本生和基爾霍夫用他們創(chuàng)立的光譜分析方法，在狄克海姆礦泉水中，發(fā)覺了新元素銫；1861年2月23日，他們在分析云母礦時，又發(fā)覺了新元素銣。此后，光譜分析法被廣泛采納。1861年，英國化學(xué)家克魯克斯用光譜法發(fā)覺了鉈；1863年德國化學(xué)家賴希和李希特也是用光譜法發(fā)覺了新元素銦，以后又發(fā)覺了鎵、鈧、鍺等。

本生在化學(xué)上建樹極多。他探討過火山、氣體，制作過本生電池和鎂照明材料，1853年，他獨(dú)創(chuàng)了利用硫酸對游離碘作容量分析的方法：1868年，他創(chuàng)建了用革取的方法分別鈀、銠、釕、銥的方法。此外，他還在1875年，對稀土元素階光譜作了統(tǒng)一探討和描述。晚年，他還制造了一架蒸氣量熱器，用來測定某些物質(zhì)的比熱。

最令人驚異的是，本生和基爾霍夫創(chuàng)建的方法，可以探討太陽及其他恒星的化學(xué)成分，為以后天體化學(xué)的探討打下了堅實的基礎(chǔ)。本生一生獲得過很多榮譽(yù)。1842年，他被選為倫敦化學(xué)會的外國會員，1853年擔(dān)當(dāng)?shù)聡茖W(xué)院的通訊院士；18842年，被法國科學(xué)院聘為外國會員；1860年，英國皇家學(xué)會授予他榮譽(yù)獎?wù)拢?877年，本生和基爾霍夫共同獲得了戴維獎：1890年，本生獲得了英國工藝學(xué)會的何爾伯獎。本生對榮譽(yù)、勛章、獎?wù)潞艿麑λ膶W(xué)生和摯友說：“這些榮譽(yù)和獎?wù)碌膬r值，全在于它們能使我的母親感到興奮，惋惜，她已經(jīng)不在人世了?！北旧幌矏壅涡缘纳缃唬绕洳粯酚诤惋@貴們交往，他認(rèn)為那是奢侈時間，1886年，海德爾堡高校實行建校五百周年慶?；顒訒r，請了很多顯貴參與紀(jì)念大會，校長和顯貴們紛紛致詞，很多人對本生的事業(yè)進(jìn)行了贊揚(yáng)，但本生卻睡著了，學(xué)生的活動驚醒了他，他說他夢見一試管掉在地上了。

本生為了事業(yè)，終生未娶，有人曾給他介紹女友，他一次也沒主動去追求，學(xué)生們問他