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哈羅德·克萊頓·尤里

來(lái)源:本站 | 作者:admin | 時(shí)間:2006-07-15 08:33:25 ]

   哈羅德·克萊頓·尤里(HaroldClaytonUrey)美國(guó)宇宙化學(xué)家、物理學(xué)家。1893年4月29日生于美國(guó)印第安納州的沃克頓。因發(fā)現(xiàn)氘(重氫,氫的同位素)而獲得1934年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

一個(gè)帶有錯(cuò)誤的假設(shè),導(dǎo)致了成功的發(fā)現(xiàn)

  1931年,物理學(xué)家伯奇和天體物理學(xué)家門澤爾根據(jù)他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,首先提出了“氫除含有原子量大約為1的一些原子外,還含有原子量大約為2的一些原子,后者的嘗試約為1/4500”的假說(shuō)。

  當(dāng)時(shí)在美國(guó)哥倫比亞大學(xué)工作的尤里教授對(duì)這一假說(shuō)非常感興趣。因?yàn)樗麑?duì)這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)思考過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間了,他認(rèn)為,如果讓液態(tài)氫在低溫下蒸發(fā),很可能使原子量為2的氫得到富集。

  1931年秋天,尤里得到幾立方毫米液氫。通過(guò)光譜分析,發(fā)現(xiàn)了一些新的譜線,它的位置正好與預(yù)期原子量為2的氫譜線一致,從而發(fā)現(xiàn)了重氫。根據(jù)尤里的建議,重氫被命名為DEUTERUM(中文譯為氘),在希臘語(yǔ)中是“第二”的意思。

  但是,正當(dāng)尤里因發(fā)現(xiàn)了氘而獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的時(shí)候,英國(guó)杰出的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家和化學(xué)家阿斯頓發(fā)表文章指出,伯奇和門澤爾的測(cè)量是有錯(cuò)誤的,阿斯頓用質(zhì)譜法測(cè)得的氫原子量是1.00881,代替了原來(lái)的1.0078。這就等于宣告伯奇和門澤爾原來(lái)對(duì)氫原子量的爭(zhēng)論和作出的判斷是不正確的。   那么,尤里是怎樣看待這件事呢?在獲得諾貝爾獎(jiǎng)時(shí),尤里的一段話正好表明他的態(tài)度:“當(dāng)我的講演稿已經(jīng)寫好以后,阿斯頓用新的測(cè)量證明,伯奇和門澤爾在1931年的預(yù)言是錯(cuò)誤的。但我不想因此而修改我的講演稿了。因?yàn)?,伯奇和門澤爾的預(yù)言是在發(fā)現(xiàn)前就作出的。因此這個(gè)預(yù)言十分重要,沒(méi)有這個(gè)預(yù)言,我就不會(huì)去尋氘了。”

刻苦求學(xué)之路

  哈羅德·克萊頓·尤里出生于美國(guó)印第安納州的沃克頓,在他6歲的時(shí)候,在鄉(xiāng)間當(dāng)牧師的父親去世了。后來(lái),母親改嫁,繼父也是一位牧師,他幫助尤里完成了幼年的教育,1911年,他中學(xué)畢業(yè),沒(méi)有足夠的學(xué)費(fèi),無(wú)法繼續(xù)上大學(xué),只好自己想辦法。

  碰巧,鄉(xiāng)下的一所學(xué)校缺少一名教師,尤里覺(jué)得去當(dāng)一名教師既可以解決目前的生活問(wèn)題又可以解決目前的生活問(wèn)題又可以籌集上大學(xué)的費(fèi)用。于是他成了鄉(xiāng)村學(xué)校的教師,一干就是3年。

  1914年,尤里進(jìn)了蒙大拿大學(xué),開(kāi)始他的專業(yè)是動(dòng)物學(xué),后來(lái)改讀化學(xué)。

上大學(xué)之后,困擾尤里的仍然是經(jīng)濟(jì)問(wèn)題,為此,尤里的確傷透了腦筋。為了節(jié)約開(kāi)支,他沒(méi)有租公寓住,而是在學(xué)校的一處空地上自己搭了一個(gè)帳篷,在里面學(xué)習(xí)、生活。他還盡可能的利用假期到外面去做工以解決學(xué)費(fèi)不足。

  尤里畢業(yè)的時(shí)候,正值第一次世界大戰(zhàn)期間,他先在費(fèi)城一家化工廠找到了工作,當(dāng)化學(xué)分析員。工作兩年后,他又回到母校當(dāng)起化學(xué)講師。1921年,他進(jìn)入加利福尼亞大學(xué)攻讀博士學(xué)位,他的指導(dǎo)教師是路易斯。路易斯曾預(yù)方自然界存在著原子量是普通氫原子量?jī)杀兜臍涞耐凰?,這一觀點(diǎn)明顯地影響了尤里,對(duì)他發(fā)現(xiàn)重氫起著推動(dòng)作用。他的博士論文就是研究雙原子氣體性質(zhì)的。他以優(yōu)異的成績(jī)?nèi)〉昧瞬┦繉W(xué)位。1923年他得到美國(guó)——斯堪的那維亞基金學(xué)會(huì)獎(jiǎng)學(xué)金的資助,去丹麥哥本哈根大學(xué)理論物理研究所跟波爾教授專門研究原子結(jié)構(gòu)理論。

發(fā)現(xiàn)氫的同位素——氘

  1931年,物理學(xué)家伯奇和天體物理學(xué)家門澤爾提出了有關(guān)氫同位素的假說(shuō)。尤里知道這件事的第二天就開(kāi)始設(shè)計(jì)尋找氫同位素的實(shí)驗(yàn),他設(shè)計(jì)了用分餾的方法來(lái)發(fā)地找重氫。

  這一年秋日的某一天,美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量局的布里克維吉把蒸發(fā)了大量液態(tài)氫之后剩下的最后幾滴氫裝在容器里,送給尤里做實(shí)驗(yàn)。尤里通過(guò)光譜分析,終于分辯出兩種不同的氫來(lái)。

大約5千個(gè)氫原子中有一個(gè)重氫。普通氫原子含有一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子,原子量為1。重氫則多了一個(gè)中子,原子量為2。如果重氫與氧原子結(jié)合,就生成重水。它比普通水重10%左右,比重是1:108,最大密度溫度是11.22℃。重水在許多性質(zhì)上與一般水不同。

  重水的冰點(diǎn)是3.8℃,沸點(diǎn)是101.42℃。一些動(dòng)物,如蝌蚪不能在重水中生存。一些植物種子澆了重水之后也不能生長(zhǎng)發(fā)芽。

  但重水在原子核反應(yīng)堆里能降低中子速度,又幾乎不吸收中子,因而在原子核反應(yīng)堆里是最好的中子減速劑。世界上最早的純重水是尤里的教師路易斯在實(shí)驗(yàn)室中制得的。

  1934年,在尤里發(fā)現(xiàn)氘之后的第3年,他被授予諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。這一年他僅41歲。一個(gè)發(fā)現(xiàn)在短短的3年內(nèi)就為科學(xué)所接受并授予諾貝爾獎(jiǎng),這種情況在歷史上是不多見(jiàn)的。

在實(shí)驗(yàn)室里參加反法西斯的戰(zhàn)斗

  第二次世界大戰(zhàn)期間,尤里參加了美國(guó)政府研制原子彈的“曼哈頓計(jì)劃”。尤里利用他掌握的同位素化學(xué)方面豐富的知識(shí),對(duì)于生產(chǎn)第一顆原子彈起了很大作用。

  制造原子彈必須把鈾235和鈾238分離開(kāi)來(lái)。尤里負(fù)責(zé)研究分離方法。他的辦法是,首先使鈾變成鈾的氯化物,使它以氣態(tài)存在。然后使這些氣體通過(guò)鉆有許多細(xì)孔的板,當(dāng)它們通過(guò)細(xì)孔時(shí),較輕的鈾235分子擴(kuò)散的速度要比較重的鈾238銷快一些。這樣一來(lái),在通過(guò)多孔板之后,氣體中鈾235的含量就會(huì)提高,連續(xù)通過(guò)約5000道多孔板,鈾235的含量就達(dá)到所需要的標(biāo)準(zhǔn)了。

  第一顆原子彈就是用這種方法分離出來(lái)的鈾制成的。

  尤里當(dāng)初是懷著對(duì)德意日法西斯強(qiáng)烈的憤恨參加到“曼哈頓計(jì)劃”中。他和其他科學(xué)家一道努力制造出了原子彈。但是原子彈的巨大破壞力給和平的居民帶來(lái)了可怕的災(zāi)難。

  因此,尤里堅(jiān)決反對(duì)使用原子武器。特別是他一生最后十多年里,通過(guò)公開(kāi)講演和發(fā)表文章呼吁禁止核武器,他在臨終之前還一再?gòu)?qiáng)調(diào),原子能只能用于和平目的。

  戰(zhàn)后,尤里相當(dāng)一部分精力從事宇宙化學(xué)方面的研究。他研究了地球、隕石、太陽(yáng)及其他恒星的元素豐度及同位素豐度。1953年他與學(xué)生米勒設(shè)訐了一套儀器,模擬原始地球大氣的成分和條件,在甲烷、氨、氫和水蒸氣混合物中,連續(xù)進(jìn)行了一星期的火花放電后,形成了十多種氨基酸。這說(shuō)明在原始大氣中產(chǎn)生蛋白質(zhì)是可能的。這為生命起源的研究提供了一個(gè)方向。

  1981年1月6日,87歲高齡的尤里病故。 中學(xué)生科技網(wǎng) http://m.lgmparts.com

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