克里斯•史密斯
本周，我们将见到一位科学家，他和其中一种化学物质促成了光谱学的诞生，但粉色是你的颜色吗?
安德里亚·萨拉
几年前，一位同事从我的门口探出头来，像化学家一样说:“我在讨要东西。”这在化学系很常见——你想做一个快速实验，只需要一点东西，而不需要订购一整瓶。所以你问一个朋友他们有没有什么东西。“你有吗?铒氧化物吗?”“当然，我说了。我实验室里有一些"几分钟后，我的朋友带着一个小瓶子走了，里面装着一种精致的粉红色粉末。
几个星期后，我在楼梯间见到他，问他铒用得怎么样了。“这是很棒的东西。你一定要看看这个。”他回答。他从口袋里掏出一个样品瓶，里面装着一些迷人的粉红色晶体，闪烁着诱人的光芒。“哇!”我说过，化学家总是对漂亮的晶体产品印象深刻。“情况越来越好了。”他神秘地说。他示意我走进一条走廊，那条走廊最近刚刚装修过。“看，”他说。
当水晶受到天花板上新挂的荧光灯的照射时，粉红色似乎加深了，变得更亮了。“哇!”我又说。我们把晶体移回阳光下，颜色又变淡了。来回移动水晶，它们以神奇的方式忽明忽暗。
这是稀土元素群发光的一个令人震惊的例子，稀土元素是其中的一员。荧光灯中的红色荧光粉一定含有铒离子，因为荧光粉的发射波长与我朋友晶体中的吸收波长完全吻合，共振吸收发生了，从而产生了神奇的光芒。
1787年，在瑞典瓦克斯霍尔姆岛(Ytterby小镇所在地)的一个采石场上，一位名叫卡尔·阿克塞尔·阿雷尼乌斯(Carl Axel Arrhenius)的瑞典中尉偶然发现了稀土元素。阿伦尼乌斯发现的矿物导致了16种元素的发现，所有这些元素都具有非常相似的性质。Ytterby这个小村庄为其中几个名字提供了灵感:镱，钇，铽，以及本播客的元素，铒。其他人的名字是钪，钬，铥以确定它们最初出现的地区。
一个多世纪以来，化学家们对这些元素一直争论不休。在这场化学争论中，最重要的人物之一是罗伯特·本生，他和古斯塔夫·基尔霍夫共同发明了光谱学。他们一起想出了一个主意，把化合物放入火焰中，用棱镜分析产生的光。他们观察到的光谱被证明是惊人的分析工具——基尔霍夫将使用这种方法来识别太阳上的元素。这种方法迅速成为化学的核心支柱之一。
但是像其他在这一领域工作的人一样，本生对镧系元素的微弱颜色和它们非凡的不变性很感兴趣。铒化合物，不管它是什么伙伴——氧化物、氯化物、氟化物、酰胺、烃基——几乎都是淡粉色的。在长达三年的时间里，本生有条不紊地进行了数百次纯化元素所需的结晶，然后细致地测量并绘制了包含许多强度不同的尖锐带的火花光谱。这是当时光谱学的杰作。终于，在1874年5月，本生完成了他不朽的手稿。他终于松了一口气，去当地的酒吧吃午饭。
想象一下，当那个可怜的人回到实验室发现手稿不见了时，他有多害怕。桌上的一只圆底水壶把窗外的春日阳光聚集在一起，把整堆水都点燃了。多年的努力化为灰烬。本生在给朋友的几封信中发泄了他的绝望之后，煞费苦心地从头重做了这项工作，为我们理解诸如铒等元素的电子结构奠定了基础。
我们现在认识到，在化合物中有11个的铒的价电子深埋在原子的核心深处。它们的位置使得它们对外部世界非常不敏感——这就是为什么不同化合物的颜色如此一致的原因。
但本生不知道的是，在光谱的红外部分有光谱带，正是这些使铒对我们今天如此有价值。你可能已经知道，我们大部分的电话通话和互联网数据传输都是通过光纤进行的。这些细如游丝的玻璃线具有罕见的完美光学性能。但就像光穿过大气层一样，也会发生散射——光子偶尔会与纤维中的玻璃链发生碰撞，光线就会减弱，从而限制了纤维的长度。这种现象被称为瑞利散射，正是这种现象导致了白天的天空是蓝色的，日落是红色的。波长越短，散射越大。铒光——1.55微米，在光谱的近红外区域——正好落在瑞利散射最小的地方，但远离玻璃的键振动吸收红外光的地方。因此，铒激光器和放大器是我们所有现代电信所围绕的中心。所以下次你打电话给朋友的时候，对他们说:“今天天气真好。我们去公园吧”，想想铒。 It may only be the 44th地球上最丰富的元素。但它的影响力远远超过它的重量。
克里斯•史密斯
具有讽刺意味的是，发明了本生灯的人最终因为太阳的照射而把自己的工作付之东流。这是伦敦大学学院化学家安德里亚·塞拉讲述的罗伯特·本生和元素铒的故事。下一集是魔法石和煮尿想要得到黄金，发现了这个元素。
尼娜Notman
磷1669年，亨尼格·勃兰特在德国汉堡首先制造出了尿，当时他蒸发了尿液，并将残留物加热至红色。发光的磷蒸汽脱落，他在水下将其浓缩。在100多年的时间里，大多数磷都是这样产生的。直到人们意识到骨头是磷的重要来源。骨头可以溶解在硫酸中形成磷酸，然后用木炭加热形成白磷。
克里斯•史密斯
但是我们能用它做什么呢?你可以在下周的《元素化学》中找到尼娜·诺特曼讲述磷的故事，我希望你能加入我们。我是克里斯·史密斯，谢谢收听，再见。
暂无评论