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"銥的故事:從恐龍滅絕到電子科技的演變"

2023-08-09 10:54 作者:yldgjs  | 我要投稿

? ? ?銥是是金屬元素,元素符號Ir,原子序數(shù)77,原子量192.22,元素名來源于拉丁文,原意是“彩虹”。銥在地殼中的含量為千萬分之一,常與鉑系元素一起分散于沖積礦床和砂積礦床的各種礦石中。1803年英國化學家史密森·特南特、法國化學家德斯科蒂等用王水溶解粗鉑時,從殘留在器皿底部的黑色粉末中發(fā)現(xiàn)了兩種新元素——鋨和銥。自然界存在兩種同位素:銥-191、銥-193。人工放射性同位素192Ir是通過穩(wěn)定元素191Ir受中子輻射獲得。衰變放出γ射線,半衰期74.2d,常用于工業(yè)探傷。

? ? ?它有什么樣的歷史呢?銥的發(fā)現(xiàn)與鉑以及其他鉑系元素息息相關。古埃塞俄比亞人和南美洲各文化的人自古便有使用自然產(chǎn)生的鉑金屬,當中必定含有少量其他鉑系元素,這也包括銥。17世紀西班牙征服者在今天的哥倫比亞喬科省發(fā)現(xiàn)了鉑,并將其帶到歐洲。然而直到1748年,科學家才發(fā)現(xiàn)它并不是任何已知金屬的合金,而是一種全新的元素。當時研究鉑的化學家將它置于王水(鹽酸和硝酸的混合物)當中,從而產(chǎn)生可溶鹽。制成的溶液每次都留下少量深色的不可溶殘留物。約瑟夫·普魯斯特曾以為這一殘留物是石墨。法國化學家維多·科萊-德科提爾、福爾克拉伯爵安東萬·弗朗索瓦和路易·尼古拉·沃克朗在1803年也同樣觀察到了這一黑色殘留物,但因量太少而沒有進行進一步實驗。1803年,英國化學家史密森·特南特分析了殘留物,并推斷其中必含新的金屬元素。沃克朗把該粉末來回在酸堿中浸洗,取得了一種揮發(fā)性氧化物。他認為這是新元素的氧化物,并把新元素命名為“ptene”,源于希臘文的,即“有翼的”。特南特則擁有更大量的殘留物,并在不久后辨認出兩種新元素,也就是鋨和銥。在一連串用到氫氧化鈉和氫氯酸的反應之后,他制成了一種深紅色晶體(很可能是Na2[IrCl6]·nH2O)。銥的許多鹽都有鮮艷的顏色,所以特南特取希臘神話中的彩虹女神伊里斯之名,把銥命名為“Iridium”。元素的發(fā)現(xiàn)被記錄在1804年6月21日致皇家學院的一封信中。1813年,英國化學家約翰·喬治·求爾德倫首次熔化銥金屬。1842年,羅伯特·海爾首次取得高純度銥金屬。他量得的銥密度為21.8 g/cm3,并發(fā)現(xiàn)這一金屬幾乎不可延展,且硬度極高。1860年,亨利·愛丁·圣克萊爾·德維爾和朱爾·亨利·德布雷第一次大量熔化銥。每公斤銥的熔化過程需要超過300升的純O2和H2。銥如此難熔化塑性,這大大限制了它的實際應用。約翰·艾薩克·霍金斯在1834年發(fā)明了裝有銥造筆尖的金質(zhì)鋼筆。1880年,約翰·霍蘭德和威廉·洛弗蘭德·達德利利用磷大大簡化了銥的熔化過程,并在美國申請了專利。英國莊信萬豐公司之后表示,他們早在1837年就開始使用類似的方法熔解銥,而且已在多個世界博覽會展出經(jīng)熔融制成的銥。奧托·佛斯納在1993年第一次在熱電偶中使用銥-釕合金材料,使這種新型器材能夠測量高達2000°C的溫度。1957年,魯?shù)婪颉つ滤贡栐谥缓琁r的固體金屬樣本中,發(fā)現(xiàn)原子能夠進行無反沖的γ射線共振發(fā)射及吸收。他所進行的實驗是20世紀標志性的物理實驗之一。此現(xiàn)象稱為穆斯堡爾效應(其他呈現(xiàn)該效應的原子核也陸續(xù)被發(fā)現(xiàn),如Fe),是穆斯堡爾譜學的中心原理,在物理學、化學、生物化學、冶金學和礦物學中都有重要的應用。論文發(fā)布的僅僅3年之后,即1961年,穆斯堡爾就因這一發(fā)現(xiàn)獲得了諾貝爾物理學獎,時年32歲。(有意的私)



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