本播客最初被写成“Didymium”,包括两者而且

克里斯•史密斯

你好,这周买一送一。Andrea Sella报道。

安德里亚·萨拉

作为一个研究生,我曾经在真空下密封核磁共振样品。当玻璃被火炬加热时,火焰就会发出强烈的橙色光芒躲在耐热炉里。我只能吹玻璃了。任何更严重的事情都需要到一楼去见我们的吹玻璃巫师杰弗里·威尔金森,他是一个来自黑国的可爱的流氓,有着富有感染力的笑声,智慧像剃刀一样锋利。

有一天,他站在车床前,眼前是一片橙色的地狱,我问他关于他戴的眼镜。“钕钕”他神秘地回答,然后注意到我茫然的表情,他又说,“挡住了光线。”试一试。”他递给我他的眼镜,镜片是一种奇怪的绿灰色。我穿上它们,火焰突然消失了。我只能看到一块炽热的旋转玻璃,没有被强光遮住。我惊讶地盯着我,直到杰夫把眼镜从我脸上拿下来,说“把眼镜还给我,傻瓜”,然后回去工作了。

复利-钕

来源:©Andy Brunning/英国皇家化学万博代理学会

英国皇家万博代理化学与复利学会用这些元素图形来庆祝国际年,这些图形将在全年发布

钕钕这个名字在现在的教科书中并不常见。它是镧系元素或稀土系列中相邻的一对元素的名称,稀土系列曾经是元素周期表上的蛮荒西部。构成这个系列的14个元素因其相似性而引人注目。在其他任何地方都找不到化学性质如此相似的一组元素。因此,事实证明,这些元素难以相互分离和提纯。更糟糕的是,与其他金属不同,稀土金属化合物的颜色是苍白的,从一种化合物到另一种化合物的颜色几乎没有变化,这使得更难判断你的材料是否纯净。在众多宣称发现新元素的报告中,瑞典化学家卡尔·古斯塔夫·莫桑德(Carl Gustav Mosander)在1839年发表了一份报告,他将一种假想的元素命名为didymium——取自希腊语中的双胞胎。

卡尔·古斯塔夫·莫桑德(1797-1858)

资料来源:卡尔·古斯塔夫·普拉格曼(1805-1868)

卡尔·古斯塔夫·莫桑德(1797-1858)

由古斯托夫·基尔霍夫和罗伯特·本生(没错,就是他发明了本生灯)发明的光谱学现在大放异彩。人们很快意识到,稀土的光谱非常有特点,在固体和溶液中都有尖锐的气相线。终于有了一种建立纯洁的方法。

到19世纪70年代,本生已经是世界上稀土光谱学的主要权威,他把这种元素作为他的学生卡尔·奥尔的一个问题,卡尔开始进行数百次必要的分数结晶以获得纯度。到1885年,奥尔发现了两种元素,而不是一种,一种是淡蓝色的,他称之为钕,这是新的孪生元素;另一种是绿色的,他称之为镨,这是绿色孪生元素,每一种都有自己的光谱,加起来与莫桑德材料的光谱相同。本生很高兴,立刻对他学生的作品表示赞同。

但是直到20世纪40年代,快速有效的分离镧系元素的方法才被开发出来。以弗兰克·斯佩丁(Frank Spedding)为首的美国化学家描述了离子交换法,而不是一系列令人痛苦乏味的结晶,然后在几年之内,溶剂萃取开始流行起来,并生产出了几公斤重的这些元素。突然之间,商业应用成为一个真正的前景。

由于离子本身有未配对的电子,它们的磁性对科学家来说很有吸引力,对企业家来说也很有利可图。一种钕合金,而且在20世纪80年代发现的铁磁性,产生的永久磁铁比以前见过的任何磁铁都强1000多倍。钕离子板磁体不仅被用于世界各地近数十亿的电动机和电子设备中,而且还被用于儿童的玩具中。

手持高功率绿色激光笔

来源:©Shutterstock

另一方面,使本生和此后几代光谱学家着迷的尖锐光谱线意味着非常精确的电子状态。将钕嵌入合成宝石(如石榴石)中产生了钕:YAG激光器,它是工业激光切割工具的主力军,具有明亮的红外线条。你的个人ipod可能刻有一个YAG。加上一个倍频晶体,YAG给了我们比一些讲师喜欢炫耀的亮绿色激光笔。

但上世纪40年代,美国康宁玻璃工厂(Corning Glassworks)化学家的一些横向思考,创造了一项永远改变了玻璃吹制工艺的发明。有人发现,镨和钕都有吸收线,几乎完全对应那烦人的亮橙色钠线。康宁开始生产“钕玻璃”,它可以作为一个光学缺口滤光器来去除眩光,直到今天,它的效果仍然和我第一次看到它时一样令人惊讶。几年前,伦敦大学学院的一位玻璃吹制工退休了,他在退休的最后一天给我打了电话。“我有东西给你,”他神秘地说。我走到地下室和他握手,祝他一切顺利。然后,让我高兴的是,他把眼镜递给了我。“钕钕,”他说,“你需要这些。”

克里斯•史密斯

Andrea Sella讲述了钕的故事,两种元素合二为一。安德里亚下周会带着一种金属的味道回来,它会在你的口中融化,可能也会在你的手中融化。

安德里亚·萨拉

但我相信你们想知道的是,如果这真的是M & M元素,它尝起来是什么味道?我就知道你会问。所以几天前我快速舔了一下,答案是,说实话,它实际上并没有什么味道。有一种淡淡的涩味和金属味在你的舌头上徘徊了几个小时。当它熔化时,抱歉,我要把这个实验留给比我更勇敢的人。

克里斯•史密斯

你可以理解这个故事这是他和安德里亚·塞拉(Andrea Sella)在下周的节目中吃的东西元素中的化学当然,这是在假设他吃元素的滑稽动作没有同时中毒的前提下。我是克里斯·史密斯,谢谢收听,再见。