米拉Senthilingam

本周,海莉·伯奇正在挑战一个曾经的普遍真理。

海莉桦木

20世纪60年代,英国化学家尼尔·巴特利特在温哥华的英属哥伦比亚大学工作。作为当时的讲师,他一定会教给他的学生一些他不太相信的东西:元素周期表的最右边是一个死区。在那个年代,科学家们认为桌子右边的惰性气体是完全惰性的。它们没有反应,不会放弃电子,不能形成化合物。但是巴特利特证明了这个不容置疑的“真理”是完全错误的。

用粉笔画在黑板上的元素周期表

来源:©iStock/Getty Images

巴特利特开始对惰性气体可能的化合物感兴趣.当时,寻找惰性气体化合物被认为是一种类似于寻找雪人的边缘科学。但巴特利特一直在紧追不舍。他注意到氙,一种较重的惰性气体,有相似的电离势氧气.今天,我们把电离势称为电离能——它是一个数字,告诉我们从一个特定元素的原子中抽出一个电子有多容易。这个数字越高,为了使电子与其他元素反应并形成化合物所需的能量就越多。对于像氙这样的气体,电离能可以通过用其他快速移动的电子轰击它来获得,并计算出将带负电的电子从氙原子上撞击下来,产生带正电的离子所需的能量。巴特利特认为,氙的电离能与氧的电离能非常接近,这很奇怪。

为什么氧气的数据和这件事有关系呢?氧通常不会形成正离子。它没有让电子离开,而是从其他元素那里抢了多余的电子。和普通的漂白剂一样,它也是一种氧化剂。电离数据表明,从氧中抽离电子和从氙中抽离电子一样困难。然而,巴特利特偶然发现了一种化合物,它是一种强大的氧化剂,可以通过窃取氧的电子来氧化氧本身。如果这个化合物能从氧那里偷电子,那它为什么不能从氙那里偷电子,然后迫使它反应呢?

超氧化化合物是六氟化铂这是一种黄褐色的固体物质,最近由伯纳德·温斯托克和他的同事发现阿贡国家实验室伊利诺斯州的莱蒙。当他们在1957年发表他们的发现时,他们对它的氧化能力一无所知。但是在他的实验中而且当时,巴特利特不小心让一些氧气进入了混合物,产生了一种红色物质,很长一段时间他都无法辨认。他最终意识到是六氟化铂与氧发生了反应,氧离子被氧化了。

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来源:©科学图片库

阿贡国家实验室

一旦这一点变得清楚,巴特利特确信教科书是错误的,他也可以让氙与超氧化剂发生反应。他开始试图证明这一点,并在1962年3月的一个实验中达到了高潮,这个实验将永远改变科学家们对惰性气体的看法。这个概念再简单不过了:在一个烧瓶中放入氙,在另一个烧瓶中放入六氟化铂蒸汽,让它们混合在一起。不过,在那些日子里,你经常必须自己制作玻璃器皿,因为巴特利特的实验室伙伴在这方面没有人像他那样熟练,在他开始测试这个概念之前,他已经结束了漫长的一周的玻璃吹制工作——以及六氟化铂的制备。

到了周五晚上,实验室已经空了,巴特利特只能自己给两个瓶子注水。他打破了它们之间的密封,等待六氟化铂的红色蒸汽与另一个烧瓶中无色的氙气混合。几十年后,他在一本关于氟化学的书中写道:“这是一种直接的相互作用。”橘黄色的固体就在他眼前形成。他是第一个发现其他科学家还没有发现的东西的人——氙的化合物。

巴特利特低调地在一份长达三段的报告中宣布了他的发现化学学会学报.在第三段中,他写道:“[这种]化合物被认为是第一种在室温下稳定的氙电荷转移化合物。消息传出后,没过多久,其他科学家就开始帮忙重写教科书。六氟铂酸氙只是一长串稀有气体化合物中出现的第一个。我们现在知道有数百个这样的例子,它们证明了科学家应该继续挑战公认的“真理”,即使它看起来是无可争议的。

米拉Senthilingam

科学作家海莉·伯奇,揭示了氙的真实化学性质,通过它最初的自我:六氟铂酸盐。

下周,更多化合物的发现和命名。但这一次,人们对结果没有那么骄傲。

布莱恩·克莱格

以你的名字命名产品或物质无疑是一种威望。但是,有一种化合物没有人想要被记住,那就是化学武器,这是有争议的,然而这就是美国化学家温福德·李·刘易斯(Winford Lee Lewis)的负担,刘易斯的名字以他的名字命名,这令人怀疑是他的荣誉。

米拉Senthilingam

我们将在接下来的几周内了解它在战争中的用途元素中的化学.在那之前,感谢大家的收听,我是Meera Senthilingam。