化學元素

[物理史] 化學元素的起源

化學元素的起源
國立臺灣大學物理學系 楊信男教授、蕭如珀
(譯自APS News,2008年4月)

69035_p11948年4月1日,《物理評論》(Physical Review)刊登了一篇由阿爾菲 (Ralph Alpher)、貝特 (Hans Bethe)和加莫夫 (George Gamow)所發表,標題為〈化學元素的起源〉之論文。作者的掛名帶有一點玩笑意味(貝特並未真的對此研究有貢獻),但此篇論文卻有著重要的科學發現。阿爾菲和加莫夫說明了大爆炸之後所立即發生的極端情況可以解釋宇宙所觀察到眾多最平常元素的含量。

物理學家加莫夫於1904年出生在奧德薩(Odessa,現在的烏克蘭),他對前蘇聯心生不滿,企圖離境失敗一次之後,終於在1934年逃出,移居美國,在美國華府喬治.華盛頓大學任職。

同位素發現百年紀念

同位素發現百年紀念
國立臺灣大學科學教育發展中心特約編譯郭冠廷

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REFLECTION
Soddy in his lab at the University of Glasgow.
Credit: University of Glasgow Archive Services, GB0248 UP1/503/1

Frederick Soddy在一百年前的這個月發現:元素可以有幾種原子量。

1913年的12月4日,輻射化學家Frederick Soddy(弗雷德里克·索迪,1877年9月2日-1956年9月22日)提出「同位素」的概念。而Soddy也因此獲得1921年諾貝爾獎的殊榮。

一位早熟的少年

Soddy出生在1877年9月2日英國的Eastbourne,他是一位早熟的少年。在18個月大時,就面臨母親的去世,由信仰加爾文傳統(Calvinist tradition)[1]的堂妹扶養長大,也因此培養出索迪獨立於當代社會與宗教的獨立性思考模式。Soddy曾在Eastbourne學院、Aberystwyth學院Wales分院、Merton學院、Oxford大學就讀。而後於1898到1900之間,在Oxford大學進行獨立研究。

放射性蛻變的發現

1900年Soddy在McGill大學時,成為一名化學界的示威者。與英國物理學家Rutherford共同研究物質的放射性。而在當時,對放射性的瞭解可說是少之又少,而Soddy與Rutherford就已經意識到,放射性的存在,是肇因於元素的衰變。元素衰變時會釋放α-, β-, and γ-radiation。Soddy用化學方法來辨別出衰變的產物。並於1900到1902年之間的時8個月當中,Soddy和Rutherford共同出版了九篇歷史性的文章,文章當中提出了:原子分裂後可以產新的物質。而這正是古代煉金術師們的夢想,因此Soddy稱這個過程為煉金用語中的「蛻變(transmutation)」。

Rutherford和Soddy的放射性理論,解釋了蛻變的發生。他們是首位計算出放射性蛻變的過程中,會伴隨大量能量釋放過程的學者。可惜的是,Soddy因為被誤認為僅是Rutherford底下的年輕助手,而非工作伙伴。因而在這項發現當中,Rutherford獲得大部分的榮耀,而Soddy也因此與1908年的諾貝爾化學講擦身而過。

兩位學者共同提出放射線的存在,並從Uranium-92和Thorium-90出發。這兩個元素的最終產物都是Lead-82。因此兩位學者主張,Helium應該是Radium-88的衰變產物。