世界100个科学发现(下)

86.揭示元素新奥秘的同位素

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86.揭示元素新奥秘的同位素

19世纪末,随着越来越多的放射性“新”元素被发现,在由门捷列夫等人制定的元素周期表中,已经没有足够的空位容纳它们了。是否它们不属于周期表的范围呢?当然不是的。1910年同位素被发现,无疑使元素周期表的范围扩大了许多,使人类认识并可以利用的化学元素的实际数量增加了很多倍。同位素的发现,被认为是20世纪自然科学的重要成果之一。

1910年,科学家约翰·汤姆逊发现,带电气体原子(离子)受电场或磁场影响发生偏转时,能够对它们的质量加以测定。在同一个正电荷的作用下,较轻的原子比较重的原子更大地偏离它们的轨道,正如从旁边刮来的风,把乒乓球吹离轨道的距离比同样体积但更重一些的橡皮球更远一些。汤姆逊采用这个办法能比以往更加精确地测定不同元素的原子量。

汤姆逊让偏转的气体离子(带正电的气体原子)落在照相底片上。在洗印底片时,他发现离子触及的地方有一道黑线。当他开始测定惰性气体氖的原子量时——照以往方式计算,其原子量是20.2。而这次发现底片上有两道黑线。第一道表明原子量是20,第二道表明原子量是22。这是一个惊人的发现:以往人们总认为同一个元素的所有原子是完全相同的,现在看来,氖元素是由两种原子构成的,它们被确定具有相同的化学性能,但是重量不等,因此具有不同的原子量。这就是同位素。

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