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羅伯特·威廉·本生

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羅伯特·威廉·本生(Robert Wilhelm Bunsen,1811年3月31日-1899年8月10日)男,德國化學家。1811年3月31日生於格丁根,1899年8月16日卒於海德堡。他發現了銫和銣,完善了由英國化學和物理學家麥可·法拉第發明的、以他命名的本生燈,此外他研究了熱體的電磁波譜。曾在德、法、奧地利、瑞士等地作科學研究旅行3年。后在格丁根、馬爾堡和布雷斯勞等地的大學任教。是法國科學院院士。英國皇家學會會員。

1 羅伯特·威廉·本生 -簡介

羅伯特·威廉·本生羅伯特·威廉·本生

羅伯特·威廉·本生是 德國化學家。1811年3月31日生於格丁根,1899年8月16日卒於海德堡。

曾在霍爾茨明登學院肄業,不久考入格丁根大學學習化學,1830年獲哲學博士學位。隨後他到德、法、奧地利、瑞士等地作科學研究旅行3年。

后在格丁根、馬爾堡和布雷斯勞等地的大學任教。1852年任海德堡大學教授,直到1899年退休。

1842年當選為倫敦化學會會員。1853年當選為法國科學院院士。1858年當選為英國皇家學會會員。

2 羅伯特·威廉·本生 -簡歷

1812年出生於德國的格丁根,是四個兄弟中最年輕的一個。中學畢業后在格丁根大學讀化學。19歲獲得博士學位。從1830年到1833年他周遊西歐。在這段時間裡他在吉森結識了弗里德里希·費迪南·龍格和尤斯托斯·馮·李比希,在波恩結識了亞歷山大·米切利希。回到德國后他在格丁根大學任教,他開始試驗研究砷酸的金屬鹽的可溶性。他的發現導致了至今仍在使用的用氫氧化鐵作為砷中毒的解毒藥的辦法。

1836年本生繼弗里德里希·維勒赴卡塞爾,他在那裡任教兩年後赴馬爾堡大學聘請任教。他的工作為他很快帶來了新的名聲,但他自己幾乎死於砷中毒。在一次試驗中一個試驗瓶爆裂,一塊玻璃屑飛入他的一個眼珠,導致他一眼失明。1841年本生髮明了碳電極。這樣的碳電極可以在威廉·羅泊特·格魯夫發明的電池中取代昂貴的鉑電極。

1852年本生赴海德堡繼任列奧波德·格麥林的教授位。他使用硝酸成功地利用電解的方法獲得了純的金屬如鉻、鎂、鋁、錳、鈉、鋇、鈣和鋰。他與亨利·羅斯科合作多年來研究使用氫和氯來製作鹽酸的問題。

1859年本生中斷了與羅斯科的合作開始與古斯塔夫·羅伯特·基爾霍夫研究加熱的金屬的放射光譜。通過光譜分析人們可以在火焰中觀測化學物質的典型的譜線。為此本生完善了專門的法拉第發明的汽燈,後來這種汽燈被稱為本生燈。

1860年/61年本生和基爾霍夫在一個泉水中發現了銫和銣。通過他們的研究人們才能夠解釋太陽光譜中的夫琅和費線,這是現代天文學的一個重要基礎。

2004年本生的助手為他做試驗和教課寫下的筆記被發現,那位助手的一個後代(現在加利福尼亞州任教授)將這些筆記送給了海德堡大學。

本生78歲退休后開始研究他一直作為愛好的地理學。1899年在德國海德堡逝世。  

3 羅伯特·威廉·本生 -科學成就

羅伯特·威廉·本生氣體分析儀
氣體分析

本生由於研究了熔礦爐的氣體而對氣體產生了興趣的本生,從此就越發苦心地鑽研氣體分析的方法,幾乎終生未曾間斷。

在本生的研究中包括有氣體的捕集法、貯藏法、密度測定法、吸收率測定法、擴散速度測定法、燃燒法和爆炸試驗法等,還曾把已知的格雷阿姆原理中的氣體擴散速度和密度的關係做了進一步的展開。最後並把這些結果綜合到一起,於1857年出版了《氣體定量法》。這可能是本生的唯一的專著。

應用這些氣體試驗法進行氣體分析的事例,有對火藥爆炸時生成氣體的研究,以及火山噴氣孔的氣體的研究。前者為說明自古以來熟知的爆炸現象提供了根據;後者是在1844年旅行考察義大利達斯卡尼火山地區和1846年到冰島探險旅行后完成的。在此期間,還進行過火山岩的分析和間歇泉的產生原因等等研究,這些都是在地質化學上很著名的貢獻。在大學時代接受斯特羅邁爾的指導時,他受到過冰鋁石等礦石分析的鍛煉,這是使他成功的一個因素。關於壓力對物質熔點的影響,是在他研究間歇泉的產生原因時聯想到的發現。

本生電池

本生電池是本生在30歲那年,也就是1841年發明的。從此便開始了一聯串的大發現和重要研究。本生電池只是把過去的格羅夫電池的白金陽極改為碳(陰極是用鋅),優點是長期電力不減弱,並且經濟上便宜。在其它的新電池發明以前,這是最《地球化學》。

本生使用這種電池進行了水的電解,測定了鋅和水的化學當量,證實了法拉第定理,又根據水的電解發明了電量計。

羅伯特·威廉·本生本生燈

本生把許多電池接在一起形成高壓電流后,通入弧光燈時則生成耀眼的強光(1843年)。實際上,把電應用在照明上確有實際效果的實驗,就是從這開始的。

根據檢查弧光燈亮度的需要,本生又創製了光度計(1844年)。其實只是在紙面上滴些油的十分簡單的儀器,但是當皇太子弗里德里希親王看后卻驚嘆的說:「這真使人大吃一驚,油也成為了不起的東西了。」

本生燈 本生燈的發明是在1855年,是在本生來到海德堡不久,當時海德堡大學正在新建化學實驗室。在此以前,這座城市已經開始供應煤氣,本生感到很幸運,於是就開始考慮在新建的實驗室里能夠用上合適的煤氣燈的問題。這種燈應該具有小型、簡便、溫度高、火焰無色無光等優點,而且當煤氣量大時火焰不跳動,量少時又不熄滅,火焰沒有縮回倒燃的危險。應當努力滿足這些條件。在經過多次失敗之後,終於制出了像現在使用那樣的煤氣燈。現在我們都很習慣了,似乎忘記了它的來之不易。在實驗室工作的人們應當時常把它拆解開,仔細檢點,對其發明者應該表示敬意。

本生燈像是由本生新鍛造出來的一把名劍,佩帶著它的名將將會有更為驚人之藝,在戰鬥中將能建立更多的功勛。

本生進一步對這種燈的火焰結構和各部位的性質,進行了分析和研究,測定了它的溫度(最高達2300度),並對各部位的用途做出了說明。自從貝采里烏斯以來,一直被認為是化學分析上重要器具之一的吹管,可以認為是已經被淘汰了。因為利用這種本生燈能夠輕易地得到氧化焰或還原焰。另外,用這種煤氣燈可以測定各種金屬或鹽類的熔點和揮發速度。而且如果把不揮發性的耐熱物質在火焰的高溫部位進行強熱時則能得到強光。由此,人們能夠開始預測到照明工業將會出現一個巨大發展。

電解製法
羅伯特·威廉·本生電解製法
本生研究金屬的電解製法。經過多次反覆,最後找到的方法是先把金屬的氯化物熔化后再進行電解。開始時是由氯化鎂制鎂(1852年),接著連續地制出了鋁、鈉、鈣、鋇、鋰、鉻和錳等。這些金屬之中,有的是本生初次分離出來的(如鋰等),但多數是戴維或維勒用過去的方法制出過的。不過,以前的舊方法,就其數量來說不但不能滿足工業上的需要,就連實驗室研究的用量也難以滿足。所以,本生提出的新方法確有劃時代的意義。同時,這些金屬的珍貴性質也一個接著一個地被人們所掌握了。

最使本生發生興趣的是鎂。它在燃燒時能發出美麗的強光。能夠應用在信號或照明等其它方面。另外,由於這種光富有化學作用,也能應用於照像攝影或光線的化學作用的研究上。本生就在這個問題上同他的學生羅斯科合作,開始了光化學的研究。

他應用電解金屬化合物的方法,以後又分離出來很多珍貴的金屬,如銫、銣、鈰、鑭、釹、鐠(Didymium)和銦等。測定這些元素原子量的最簡便方法,是根據杜隆—培蒂原理從比熱值進行計算。但是由於它們都是稀有金屬,分析的試樣都是極其微量的,如果用過去的方法來測它們的比熱將有困難,所以本生就用獨創的熱量計來解決,也就是所說的冰熱量計 (1870年)。這種簡便裝置可以先用它稱量出冰溶解時的重量,然後再根據冰的溶解熱就可算出熱量。以後,本生又制出了蒸氣熱量計(1887年),測定了鉑、玻璃和水的比熱。這是他這位將近80歲的老化學家所顯示出的壯年氣概的實驗。

此外,當把本生電池的電流通入量氣管中時可迸發出火花。這項實驗時常應用在氣體分析上,以後又用在稀土類金屬元素的光譜分析研究上,並起了很大作用。

發現銫和銣
羅伯特·威廉·本生本生漫畫
本生和克希荷夫認為,光譜分析法能夠測定天體和地球上物質的化學組成,還能夠用來發現地殼中含量非常少的新元素。他們首先分析了當時已知元素的光譜,給各種元素做了光譜檔案。這就象人的指紋一樣,各不相同。考慮到鹼金屬的譜線格外明亮、靈敏,他們決定尋找新的鹼金屬元素。1860年他們開始檢驗各處的海水和礦泉水。當他們取來瑞典丟克海姆一地的礦泉水,將它濃縮,再除去其中的鈣、鍶、鎂、鋰的鹽,製成母液進行光譜分析時,奇迹出現了——他們將一滴母液滴在本生燈的火焰上時,分光鏡中除了有鈉、鉀、鋰的譜線以外,還能看到兩條明顯的藍線!當時已知的元素都不會在這個光譜區顯現出兩條藍線。因此他們得出結論,其中必然有一種新元素存在。大概屬於鹼金屬。他們將它命名為Cesium(中譯名為銫,含義為天藍色)。」然而除了預言外,他們還沒有製得一點純凈的銫或者是銫的化合物。但科學家們還是很快就承認了這個新元素的發現,這在元素髮現史上是前所未有的。後來本生處理了幾噸礦泉水,終於在1860年11月製得了鉑氯酸銫。

他們知道在一種鱗狀雲母礦中含有豐富的鋰。於是他們將這種礦石製成溶液,加入少量氯化鉑,產生了大量沉澱。然後用沸水洗滌這種沉澱,每洗滌一次,都要用分光鏡檢驗一遍。他們發現,隨著洗滌次數的增加,從分光鏡中觀察到的鉀的光譜線逐漸變弱,最後終於消失;同時又出現了另外兩條深紫色的光譜線,它們的顏色逐漸加深。本生和克希荷夫確信這又是一種新發現的鹼金屬元素,1861年2月23日他們向柏林科學院報告:「我們又找到了一種鹼金屬,由於它的深紅譜線,我們建議給它取名Rubidium(中譯名銣,暗紅色的意思)。」

4 羅伯特·威廉·本生 -人物軼事

實驗受傷 羅伯特·威廉·本生是9位在科學實驗中受傷或死亡的人之一。本生最初致力於有機化學研究,不過很快就改變了研究領域。他兩度因砷中毒幾近死亡。1843年,他因氰化砷爆炸失去了右眼。

其餘八位分別為:加利略、卡爾·威爾海姆·希爾、讓·弗朗索瓦·彼拉特·德·洛西埃、亨弗利·戴維爵士、大衛·布魯斯特、米歇爾·法拉第、伊麗莎白·弗列希曼·阿夏姆、瑪麗·斯克羅多斯基·居里。

生活小故事

羅伯特·威廉·本生只埋頭熱衷於研究工作,在結婚的日子裡竟忘記了舉行婚禮的時間,並且就那樣不了了之。

羅伯特·威廉·本生本生和基爾霍夫

有一天,一位友人來訪。這位友人似乎很面熟,但究竟是凱庫勒呢,還是斯特雷卡呢?怎麼也想不起來。在這種場面之下又不好意思請教對方姓名,只好若無其事的開始了談話。一邊談話一邊回憶,認定面前的客人是凱庫勒。於是就按著這個認定談來談去。在交談過程中又發現有些出入,此人又好像是斯特雷卡。對,是斯特雷卡!把談話內容經過適當地調整和改變之後,感到進行得很順利。但到即將結束談話時又有些奇怪,察覺到還是凱庫勒。自己也感到處理不當,在送別客人時,對自己的錯誤表示歉意地說:「剛才的談話讓您感到奇怪吧?實際上是一時疏忽而把您當做斯特雷卡了,對不起……。」「不對,先生,我現在仍然是斯特雷卡。」

記憶別人的名字,對本生來說是最棘手的事情。本生有一天在實驗室里指導學生時,來了一位參觀者。這時正在本生身旁的是一位從瑞典來的熱心學習的學生,近日來曾受到本生的多方照顧,本應向參觀者做一介紹,但本生還是記錯了名字。剛說:「這位是……」,因為忘了,只好面對青年人說:「還是請您做自我介紹吧,瑞典話里的「th」的發音我說不好。」青年學生便向著客人說:「我是瑞典來的,名字叫巴爾(Bahr),請多指教。」

盛傳有一位英國化學界名家索普,專程從英國來訪問本生的一段傳說。他一進本生的房間,面向桌子的本生就轉過身來指著沙發說:「請坐,請坐。」當索普拿出介紹函件,並開始介紹本生的英國友人的情況時,可能因為本生離他稍遠些,也可能是因為素普的德語不太高明,或者兩種可能都存在,總之談話很難懂,於是本生就站了起來,移動著魁梧的身軀來到沙發旁邊,毫不客氣地沉甸甸地坐下了。突然覺著好像坐在了什麼東西上。原來是把這位英國青年紳士的新帽子壓在底下了。

5 羅伯特·威廉·本生 -人物評價

羅斯科悼念本生時說:「作為一個科學家,本生是偉大的;作為一個導師,他更偉大;作為一個人和一個朋友,他是最偉大的。」

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