发现氘的科学家尤里

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同位素这个名词的西文isotope是英国人索迪(F.Soddy,1877-1956)于1911年开始使用的。后来,另一位英国人阿斯顿(F.W.Aston,1877?1945),在1919年制成了质谱仪,可以用来分离不同质量的粒子,并且测定它们的质量。这就把研究同位素的方法提高了一大步。

  

  阿斯顿先后利用质谱仪发现了很多元素的同位素,他在71种元素之中,陆续找到了202种同位素之多,这为我们认识同位素,开始积累了大量资料。

  

  最引人关注的是,氢有没有同位素的问题。为了寻找氢的同位素,人们前后用了十几年的时间,而没有得出肯定的结果。1931年初,有人从理论上推导,认为应该有质量数为2的氢同位素存在,并且估算出2H:1H=1:4500的比例。

  

  1931年年底,美国哥伦比亚大学的尤里教授和他的助手们,把四升液态氢在三相点14°K下缓慢蒸发,最后只剩下几立方毫米液氢,然后用光谱分析。结果在氢原子光谱的谱线中,得到一些新谱线,它们的位置正好与预期的质

  

  量为2的氢谱线一致,从而发现了重氢。尤里对它定了一个专门名,称deuterium,中文译氘,符号D。后来英、美的科学家们又发现了质量为3的tritium,中文译为氚,符号T,是具有放射性的另一重要氢同位素。

  

  氖的发现是科学界在本世纪三十年代初的一件大事。尤里因此在1934年荣获了诺贝尔化学奖金。他的声誉从此飞跃,可是他并未停止不前,后来还继续完成了很多重要研宪工作。

  

  现在最常见的是氧化氘(又名重水),它的主要特性:氧化氘最大密度的温度是11.22℃(普通水是4.08℃),熔点是3.82℃,沸点是101.42℃,这些特性与普通水都大不相同。重水易于用电解水而取得,所以电费低廉的北欧能大量生产。后来重水成为制造原子弹的重要材料之一。

  

  以上简单地叙述了一下氘和重水,是想由此引起人们对这位化学家尤里的重视。他是去年一月六日才以八十六岁的高龄病故的。下面(此文发表于1982年?编者注)扼要地介绍他的生平和业绩,表示我们对他的敬念。

  

  哈罗德?克莱顿?尤里(HaroldClaytonUrey)于1893年4月29日生在美国西北部印第安纳州的一个农民家庭里。中学毕业之后,他先在一个农村的小学里教了三年书。后来才进了蒙大拿州立大学,他当时的主修课是生物学,以化学作为副系。可是他一生的主要成就,却由副系化学提供了基础。

  

  他毕业后得到了奖学金,从1921年到1923年在美国加州大学进修。成绩优异,三十岁时,取得了博士学位。1923年他又得了出国进修的奖学金,去丹麦跟波尔教授专门研究原子结构理论。

  

  尤里回国以后,先在约翰?霍普金斯大学担任讲师。1929年到哥伦比亚大学担任化学系副教授,他在这里和别人合作,写了一本专著,书名是《原子、分子和量子》(Atoms、MoleculesandQuanta)。这是用英文写的关于量子力学的名著之一。这说明了尤里对于量子力学和热力学,以及核结构的成就,本来早已经达到相当高的水平了。在这期间,他用光谱法发现了惊人的氢同位素之一,氘。

  

  尤里从此以后,成为同位素化学方面公认的权威。经过他的研究,使同位素的分离开始有了化学方法。由于这种方法的成功,很多同位素才成为化学的、生物学的、地质学等方面的示踪物。

  

  在二次世界大战时,他利用同位素化学的丰富知识对最后战胜日本起了重大的作用。过去同位素的分离,只是在极小的范围内,用实验室的规模进行的。二次大战期间,尤里领导了一批助手,使重水分离和铀同位素的大规模分离,得以实现,这一技术方面的成功,便第一批原子弹的生产,成为可能。

  

  战后,尤里接受了芝加哥大学的聘请,担任教授。在这里,他发表了一篇极重要的论文,这篇论文的题目是《同位素物质的热力学性质》。此后,尤里利用了高度精确的质谱仪,来检验地质和海洋中的氧同位素的百分比。由于这项技术的成功,他能相当准确地计算出七千万年前海洋的温度。

  

  他在1952年发表了宇宙间元素丰度的数据,发展了元素起源和宇宙学理论。地的专著行星:其起源和发展》(ThePlanets:TheirOriginandDevelopment)一书中,从化学过程来讨论太阳系演化的学说,指出行星是由围绕在原始太阳周围的尘埃聚集成的。地球的原始大气应当和现在的木星大气相似,主要由甲烷、氨和氢所组成。地球现在的大气是经几个长期阶段的变化形成的。

  

  1953年尤里和学生米勒(StanleyL.Miller)设计了一套仪器,模拟原始地球大气的成份和条件,在甲烷、氨、氢和水蒸气混合物中,连续进行了一星期的火花放电后,形成了十多种氨基酸。这说明了原始大气产生蛋白质的可能。这为研究生命起源问题开展了重要途径。

  

  1968年他六十五岁时,被加州大学聘为海洋研究所的高级研究员,他又提出了太阳系由陨石形成的理论,并认为在别的行星上也可能产生生命。

  

  尤里还是研究月球表面的专家。阿波罗登月取回月岩的样品,就是由尤里主持参加研究的。在海盗号火箭探索火星计划中,尤里又担任重要顾问。

  

  尤里在四十一岁时荣获诺贝尔化学奖外,他还先后得到各国政府、学术团体和科学组织授予的三十多种奖章和奖品,美国一些大学授给他十六个荣誉博士学位,其他国家的大学也曾授予他九个荣誉学位。这说明了世界上学术界对他的科学成就之重视。

  

  在尤里一生的最后十年中,他把很我精力放在反对原子武器的破坏作用上。他早就认为美国不可能独占核武器,他主张美国和苏联都应当减少原子武器,使世界长期和平可能达到。他在临终之前,还一再强调,原子能只能用于和平目的。他多年来所做的大量公开讲演讲和文字呼吁,曾经得到美国好此知识分子的同情,尽管有人不同意尤里的一些观点,但没有人怀疑,他的主张是真诚的和发自内心的。

  

  哈罗德.尤里的业绩将永垂于化学史上。

  

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