只有少数科学家可以自豪地宣称发现了某种元素。其中,苏格兰化学家威廉·拉姆齐脱颖而出。他不仅增加了一种元素,而且在元素周期表中增加了一个完整的族:惰性气体。这一成就为他赢得了1904年的诺贝尔奖。
拉姆齐在1894年发现了氩气,偶然发现了惰性气体。氩气是一种无色、无味且几乎不发生反应的气体。它是地球上含量最丰富的惰性气体,由地壳和地幔中钾-40的放射性衰变形成。
有趣的是,我们每次呼吸的空气中有1%是氩气,但它直到19世纪末才被发现。早些时候,在1785年,英国科学家亨利·卡文迪许注意到了它存在的最初迹象。卡文迪许在研究空气成分时,观察到从空气样本中去除所有已知气体后,残留了一个小气泡,其中包含未知的气体。
一个多世纪后,拉姆齐和瑞利勋爵解决了类似的问题。瑞利发现,来自大气中的氮气比来自化合物的氮气具有更高的密度。他们怀疑大气中的氮气含有另一种气体。1894年,他们通过反复将大气中的氮气通过热镁,使氮气结合并沉淀为氮化镁,从而分离出这种气体。
拉姆齐和瑞利在1895年发表的文章详细描述了他们为使这种新气体与各种物质发生反应所做的详尽尝试。从氧气和氢气到炽热的磷和硝酸钾,这种气体仍然没有反应。他们将其命名为氩气,源自希腊语“argos”,意思是“不活跃”或“懒惰”。
不久之后,拉姆齐发现氦气也几乎不与其他物质发生反应。这促使他将一个惰性气体族添加到门捷列夫的元素周期表中。他很快用氖、氪、氙以及后来的氡气扩展了这个族。有一段时间,一些化学家认为这些惰性气体完全没有反应。
然而,在20世纪60年代,科学家们设法创造了一些含有惰性气体的化合物。氩气坚持的时间更长。第一个氩化合物,氟氢化氩,直到2000年才在-265°C和紫外线辐射下被创造出来。尽管在化学上“懒惰”,但氩气有许多应用。
填充氩气的双层玻璃窗由于其导热性差而提供更好的隔热效果。它也用于给潜水服充气。旧文件通过储存在非反应性氩气中来防止氧化。填充氩气的白炽灯可以防止灯丝烧毁。
像氖气一样,当电流通过时,氩气会发出明亮的光。纯氩气发出紫色光,而与汞混合时,则发出蓝色光。蓝绿色氩激光用于眼科和癌症治疗。这种“懒惰”的惰性气体在许多方面都发挥着作用。