弗雷德里克·索迪(弗雷德里克·索迪)
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更新时间:2023-05-20
弗雷德里克·索迪
个人简介
人物成就
元素蜕变假说
1877年9月2日索迪生于英国伦敦一个商人家庭。少年时就立志将来作一位有成就的科学家,为此,从小学到大学他都努力学习,学习成绩年年优秀,还曾多次获得奖学金,1898年,他以荣获一级荣誉学位的优异成绩毕业于牛津大学。
卢瑟福
他们首先对钍的放射性做了大量的实验。他们将硝酸钍溶液用氨处理,沉淀出氢氧化钍,过滤后检查干燥的沉淀,其放射性显著降低,而将滤液蒸干除去硝酸铵后的残渣,却有极强的放射性、但过了一个月后,残渣的放射性消失,而钍却又恢复了原有的放射性。他们证实钍的放射性的确变化无常。他们还发现,如果把钍放在密闭的器皿中,其放射性强度较稳定,如果放在一个敞开的器皿中,其放射性强度就会变化不定,尤其容易受表面掠过的空气的影响。他们推测这可能是由于有某种物质放射出来,不久他们便证明这种被放射出来的物质是一种气体;他们称它为钍射气。
他们对有放射性的镭、锕进行实验研究,也发现存在同钍一样的现象。他们把镭放射出来的气体称为镭射气,锕放射出来的气体叫锕射气。根据这些实验结果,1902年卢瑟福、索迪提出元素蜕变假说:放射性是由于原子本身分裂或蜕变为另一种元素的原子而引起的。这与一般的化学反应不同,它不是原子间或分子间的变化,而是原子本身的自发变化,放射出a、b、g射线,变成新的放射性元素。同时他们将这些实验结果和上述假说整理写成论文:“放射性的变化”。他们关于元素蜕变的假说一提出来,立即引起物理学界、化学界的强烈反对,因为认为一种元素的原子可以变成另一种元素的原子的观点,打破了长期以来认为元素的原子不能变的传统观念。周围的同事们也纷纷告诫他们,千万要小心,以免愚弄自己。开始时卢瑟福也有点犹豫,但是尊重实验事实的朴素唯物主义思想和科学家的责任感,促使卢瑟福和索迪勇敢地决定,一定要使论文发表。
他们将论文寄到当时在科学界颇有影响的《哲学杂志》时,遭到杂志主编开耳芬勋爵的拒绝。开耳芬勋爵是英国科学界的泰斗,19世纪最杰出的物理学家之一。在学术问题上开耳芬有一种观点,他认为实验仅是验证理论的一种方法。另外,晚年以思想保守而著称的开耳芬实际上是反对元素蜕变理论。卢瑟福和索迪在提出元素蜕变假说时,根据放射性元素在自发地发射射线的同时,还不断地放出能量这一事实,提出了“原子能”的概念。卢瑟福还用这理论说明太阳能和地热的来源,平息了物理学家和地质学家对此的长期争论。开耳芬则是物理学家的代表,主张这种能源来自引力收缩。开耳芬显然不愿意发表卢瑟福和索迪的论文。在这种情况下,卢瑟福只好赶回剑桥,求助于他的导师汤姆逊。通过实验测定了电子的荷质比,从而证实了电子的存在的汤姆逊,对新的科学发现和理论遭受白眼是很有感触的,因此他毫不迟疑地支持卢瑟福。汤姆逊亲自找到开耳芬,向开耳芬保证这篇文章由他负责,开耳芬才不得不同意刊登卢瑟福和索迪的论文。
同位素假说
居里夫人
1899年卢瑟福曾发现铀和铀的化合物所发出的射线有两种,一种极易被吸收、他命名为a射线:另人种有较强的穿透本领,他称之为b射线。为了探索a、b射线的本质,卢瑟福和索迪利用空气液化机在低温条件下浓缩射气,证明射气是一种气体,这气体与拉姆塞曾发现的惰性气体很相像。继续研究时,他们又发现镭衰变时放射出氦离子,于是他们推测a射线就是氦离子流。为了验证这一推测,1903年3月索迪离开了卢瑟福实验室,回到伦敦,和以发现和研究惰性气体商闻名于世的拉姆塞合作,研究放射性镭所放射的气体。不久他们的实验就确认了卢瑟福和索迪的上述推测,a、射线就是带正电荷的氦离子流。卢瑟福则证明该射线就是电子流。他们的共同努力,终于揭示了放射线的本质。
卢瑟福、索迪的开创性工作吸引了许多年轻的科学家。就在1903年以后的几年,人们不断地用各种方法从铀、钍、锕等放射性元素中分离出一种又一种“新”的放射性元素。到1907年、被分离出来并加以研究过的放射性元素已近30种,多到周期表中没有可容纳它们的空位。这就产生了矛盾,怀疑周期表对放射性元素是否适用,另外人们对这些新发现的放射性元素进行对比研究后,发现有些放射性不同的元素化学性质则完全一样。例如钍与由它蜕变生成的射钍,尽管放射性显著不同,可是将它们混合后,却难以用化学方法使它们分离。化学性质则完全一样。这类事实积累得愈来愈多。素迪根据这类事实,于1910年提出了著名的同位素假说:存在不同原子量和放射性,但其它物理、化学性质完全一样的化学元素变种,这些变种应该处在周期表的同一位置上,因而命名为同位素。接着索迪根据原子蜕变时放出a射线相当于分裂出一个氦的正离子,放出b射线相当于放出一个电子,从而提出了放射性元素蜕变的位移规则。放射性元素在进行以a蜕变后,在周期表上向前(即向左)移两位,即原子序数减2,原子量减4。发生b蜕变后,向后移一位,即原子序数增1,原子量不变。德国化学家法扬斯和英国化学家罗素也独立地发现了这一位移规则。
一战影响
一战
他是从事放射性元素的研究,所以他特别关心放射性及其能量的和平利用,他提出应当控制放射性即原子能这个大能源库,使它成为人们的又一个太阳。他十分重视科学的社会功能,强调科学家要真正担负起自己的社会职责。1956年9月22日,索迪在英国的伯莱顿去世了,享年79岁。由于他对现代化学和物理学发展的卓越贡献,他的名字将永远和同位素联系在一起。
获得荣誉
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