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火焰颜色揭示物质组成—火焰光谱的发现

时间:2023-08-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:本生发明的灯不冒烟,还可以随意调节,因为它的灯焰可以变得极热、极清洁而且没有颜色,也可以变得热度低点,可是火舌大些。本生在对玻璃进行焊接和吹风的时候,当然不能不注意到火焰的颜色时时在变化。本生知道,有些化学家早已经想凭着火焰的颜色来认识物质的组成了。基尔霍夫回答说:“作为一个物理学家,我要是你,就要换个方法试试。依我说,最好别直接观察火焰,应该观察火焰的光谱。那样做时,所有的颜色都会清楚得多了。”

火焰颜色揭示物质组成—火焰光谱的发现

1854年,海得尔堡开办了一家瓦斯工厂。瓦斯管已经铺设到本生的实验室里了。得预备瓦斯灯。本生实验了各种构造的灯,可就是没有一种中他的意。于是他自己发明了一种绝妙的新式瓦斯灯。

本生发明的灯不冒烟,还可以随意调节,因为它的灯焰可以变得极热、极清洁而且没有颜色,也可以变得热度低点,可是火舌大些。要是你高兴,还可以在灯头上留下一个极小极小的火舌,可灯仍然不会灭。

这种十分简单而又便利的灯,今天世界上所有的实验室还使用着。名字就叫本生灯。

本生非常喜欢摆弄火。他有很好的手艺,能把熔融的玻璃吹成各式各样的化学仪器。所以有时候,他就要一连好几个钟头坐在桌边,拉着风箱,吹那用来焊接的火焰。他那两只大手,灵巧地转动着火焰里的玻璃块儿,全神贯注地朝熔融的玻璃里吹气,把它吹成各种稀奇古怪的形状。他把金属焊在玻璃里;把一根玻璃管焊在另一根上;把一件装置焊在另一件上;常常想都不想,就赤手去拿烧软了的玻璃,好像他的手跟别人不一样,是耐热火的,不是皮和肉的。

“马上就会闻到烤肉味儿了。”大学生们看见这位教授坐到焊接管旁的时候,常常这样说。

事实上,本生的手指,有时也真冒烟。但在那时刻,他是说什么也不肯放下手中赤热的玻璃。只在痛不可忍的时候,才使用一种特殊的、本生式的办法来止痛:把烫痛了的手指举到右耳边,让它们使劲捏住耳垂。

他那两只“耐火”的手是全校闻名的。

本生在对玻璃进行焊接和吹风的时候,当然不能不注意到火焰的颜色时时在变化。使用他自己创造的瓦斯灯以后,这种变化更引起了他的注意。

他的瓦斯灯焰平常总是呈现微弱的浅蓝色,温度很高。

可是只要插进了根玻璃管,无色的灯焰立刻变成浅黄色。

灯焰要是钻进了灯头内部,把那里的铜烧红了,就要呈现绿色。而一小块钾盐,又会使灯焰呈现略带粉红的淡紫色。

有一次,本生用了一根白金丝,把各种各样的物质送进了火焰。结果呢?无色的瓦斯灯焰竟染上了种种极其美丽的颜色,变得像彩灯一样。

一小粒锶盐,使灯焰放出明亮的紫红色。

钙——砖红色。

钠——明亮的黄色。

钡——绿色。(www.xing528.com)

……

本生知道,有些化学家早已经想凭着火焰的颜色来认识物质的组成了。他们不很成功,因为他们只有酒精灯,而酒精灯焰本身就有颜色。在本生灯的无色火焰里,一切就都十分鲜明地呈现出来。

“这可太好啦。”本生想。“只消几秒钟,就能把任何一种物质的组成,检查明白了!”

本生是个分析化学专家,当然十分了解普通化学分析是多么费事。为了查明一种物质是由哪些元素组成的,你总得忙碌几小时,甚至几天。而这里呢,好像非常简单——只消把一小粒物质送进灯焰,立刻就能知道这物质里含有哪些元素!

但实在的情形是不是这样呢?是这样,可也不完全是这样。

要是那物质只含有一种元素,譬如说钾或锶,什么杂质也没有,那就好了。那时的灯焰会是洁净而且明亮的淡紫色或紫红色。可是极常见的情形,一种待分析的物质总含有好几种不同的元素,那时候,就是在最干净的本生灯焰里,也难以认出什么来。因为几种颜色会混合在一起,使你什么也分不清。

本生为了分清每一种颜色,曾经采用过种种巧妙的方法。

他曾经试着通过蓝色玻璃来观察灯焰。结果,有时候,他也能从这里看出钾的淡紫色或锂的红色,虽然用肉眼看时,这里只是一片钠的深黄色。

本生灯

原来隔着蓝色玻璃,黄色就看不出来。因此,淡紫色就清清楚楚地显了出来,但这是不太可靠的。用这种方法来检查物质的组成,100次也只能有一次成功。

有一天,散步的时候,本生把自己的体验告诉了基尔霍夫。

基尔霍夫回答说:“作为一个物理学家,我要是你,就要换个方法试试。依我说,最好别直接观察火焰,应该观察火焰的光谱。那样做时,所有的颜色都会清楚得多了。”

本生很赞同这个想法。于是他们决定由他俩负责,立刻把这个想法化为现实。

这段谈话是在1859年秋初进行的。它在科学上曾经发生了十分重大的后果。可是在谈这些后果以前,必须把米·瓦·罗蒙诺索夫当年所欣赏、歌颂和研究的虹中颜色的性质,详细介绍一下。

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