瑞典化学元素的发现史

作者: 范明

来源: 赛先生

发布日期: 2023-10-17 18:38:51

瑞典在化学元素的发现和研究上有着悠久的历史,其科学家在18世纪至19世纪期间发现了大约20种化学元素,仅次于英国。瑞典丰富的矿物资源和几代化学家的努力,推动了化学科学的发展,并对世界化学研究产生了深远影响。

瑞典不仅以诺贝尔奖闻名,也是一个矿物资源非常丰富的国家,其化学研究在18世纪蓬勃发展,并在19世纪上半叶达到一个高峰。至今,这个只有1000万人口的国家,其科学家分离的化学元素大约有20种,仅次于英国。

化学元素是自然界中基本的金属和非金属纯物质,所有物质都由元素构成。早在史前时代,人类就发现了碳、铜、金、铁、铅、汞、银、硫、锡、锌等物质,后来均被确认为元素。1661年,爱尔兰自然哲学家、近代化学奠基人波义耳在他的名著《怀疑派化学家》中首次明确阐述了“元素”的概念,建立了现代实验科学的里程碑。

1789年,近代化学之父、法国化学家拉瓦锡发展了波义耳的概念,在其代表作《化学基础论》一书中将“元素”定义为“不可通过(当时已知的)任何方法分解的化学物质”,使得化学从定性科学转为定量科学。

现代化学元素周期表中迄今共有118种元素,其中94种存在于自然界,其余则是人工合成的半衰期很短的放射性元素。在自然界存在的元素中,71种化学元素是在1732-1899年间的启蒙时代和工业革命时期发现的,瑞典科学家发现或分离出了其中大约20种,数量之多仅居英国之后。

这些元素在许多情况下是在矿物中发现的,其主要原因可归结于瑞典这个国家多变的地质条件,富含金属和矿物质的基岩,活跃的采矿业,以及几代极富动力、好奇心和创新精神的化学家和矿物学家们。本文将带领读者,作一次近代瑞典化学元素发现史的文化探索之旅。

从矿物学到化学,瑞典科学家勃兰特是第一位发现古代未知金属的人,他于1735年用木炭还原辉钴矿制得金属钴,从此揭开元素大发现的新纪元。瑞典属波美拉尼亚药剂师及化学家舍勒是历史上最伟大的化学家之一,他分离出了多种有机和无机化学物质,表明金属可以具有不同的氧化态。

伯格曼在乌普萨拉大学学习生物学和数学,获得天文学博士学位,撰写了《地球的物理描述》。1767年,伯格曼接替瓦勒留斯,担任乌普萨拉化学和药理学教授,设计并建造了一个用于定性和定量化学分析的实验室,发展了基于化学性质的矿物分类体系,并且从白钨矿中提取了钨的氧化物。

贝采利乌斯是继林奈之后瑞典最著名的科学家,被誉为“瑞典化学之父”。他先后发现铈、硒、硅、钍等元素。贝采利乌斯是现代化学命名体系的创立者,首先提出用拉丁文名称的开头字母作为化学元素符号。他将道尔顿的原子理论引入化学,成功测定了当时几乎所有已知元素的原子量。贝采利乌斯最早提出有机化学的概念,设计了有机元素分析方法和电化学理论,他还提出了同分异构体、聚合物、同素异形体和催化等重要的化学术语。

对化学科学的深入了解很快成为瑞典经济的驱动力,使得19世纪中期的瑞典工业获得强劲发展。化学家、发明家和实业家诺贝尔是该国工业化的象征和最重要的代表人物之一,他于1895年立下遗嘱,决定将自己的巨额财产全部捐出,设立物理学、化学、生理学或医学、文学及和平奖。

伊特比是位于斯德哥尔摩省北部的“群岛之都”Vaxholm自治市的一个岛屿,意为“旅行岛”,岛上的岩床由花岗岩和片麻岩构成。伊特比东部的一个小村庄因其在同一地点发现最多元素的地方而闻名于世,是世界各国化学家和矿物学家的朝圣地以及国际合作的独特科学场所。

于特岛意为“外岛”,是斯德哥尔摩南部群岛中最大的、也是距离波罗的海开放水域最近的岛屿之一,属于哈宁厄自治市。岛上的岩石大约在19亿年前开始形成,在此之前没有陆地,只有汹涌澎湃的深海。随着采矿业的发展,于特岛上各种矿物被陆续发现,使得该岛成为瑞典地质科学景点中独一无二的瑰宝。

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