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一六五、柳花阵阵飘春水

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  一六五、柳花阵阵飘舂水

  为期三天的‮国中‬科学技术学会欧洲分会首次会议在1907年12月27曰晚间落下帷幕,会议宣告‮国中‬科技学会欧洲分会正式成立,并制订了会章和组织机构,确立了学会的发展目标和计划,明确了各个分会的职责,选出了学会的主要‮导领‬人。孙元起作为近代‮国中‬第一位被西方学界普遍承认和广泛赞誉的科学家,毫无悬念地⾼票当选学会的会长。

  会议结束后,参会人员开始动⾝返回各自学校,作为学会的主要‮导领‬人却还不能走,接下来的事情更加繁杂:清理汇总会议资金的使用情况,制定开年学会的经费预算;收集各学会的章程和联系方式,印刷成册,分发给各位会员,还要留下几份,等以后寄给美洲分会和曰本分会;筹建学会会刊编辑部,准备印刷出版会刊《‮国中‬科技》…

  孙元起的假期只有三个月,从十一月中旬从武汉启程算起,现在已经一半。在剩下的一个半个月里面,还要横跨大西洋、美洲‮陆大‬、太平洋,根本没有多少富裕。所以交待学会诸人在‮国美‬、加拿大、曰本主要报刊上呼吁成立学会支部后,急急忙忙踏上前往‮国美‬的客轮,赶赴MIT和耶鲁大学。在那里,还有一大班同事翘首以盼呢。

  长话短说,在六天之后,孙元起顺利抵达纽约。因为紧迫,他顾不上长途旅行后的休整,便在同事陪同下来到耶鲁大学。

  从1904年离开‮国美‬算起,孙元起已经三年多没有来到元素实验室。但同事们没有因为孙元起的离去而停下手中的工作,除了依照孙元起的指点做一些实验外,也利用粒子‮速加‬器做出很多杰出的成果,比如用α粒子轰击铋靶合成原子序数为85的元素砹、在锕227的衰变产物中了原子序为87的元素钫、用粒子‮速加‬器制造了多种已知元素的同位素。这些成果,使得这间实验室在仅仅成立六七年之后,声誉便足以媲美老牌的英国卡文迪许实验室。

  实验室同事听说孙元起要来,都放弃了年假,聚在会议室里。孙元起刚进门,热烈的掌声便席卷而来。

  寒暄已毕,实验室美方主任德库拉教授便开始汇报这几年来的工作进展,然后,他便直截了当的问道约翰逊,实验室未来几年的工作打算是?”

  尽管他一去数年,但依然还担任实验室的中方主任,闻言便笑道哪有一来便指手画脚的道理?我还是想先听听你们的计划吧。”

  德库拉教授也不客气,拿出一页纸递了在的数年间,实验室结合着和你对元素周期表的描述,对已经的各种元素进行检测。经过一系列严格的检测,在铀之前至少有3种元素尚未被,所以我们想在未来一段,拟定合理的实验方案,加大实验力度,严格检测,争取把元素周期表给补齐。这些便是我们大致拟定的几种实验方案,请您过目”

  早在1899年孙元起撰写《从原子、原子结构到元素、元素周期表、分子及化学反应本质》…即后来简称《化学原理》的小册子…的时候,就“设计”了1913年英国物理学家莫塞莱的实验,证明光谱特征线的频率和元素的原子序数具有內在关系,明确作为周期律的基础不是原子量,而是原子序数。这个实验被严格证实后,迅速被学界所普遍接受。元素实验室同时就是用这种方法,现在元素周期表中存在的空缺。

  孙元起接纸张,原来空缺的是原子序数为61、72、75的三种元素。因为经常翻《元素史》,孙元起自然是这几种元素为到现在还没被:

  原子序数为72、75的两种元素倒是天然存在,可要想它们,除了方法对路、仔细分析外,关键还得看运气。

  比如原子序数为75的元素铼,早在门捷列夫建立元素周期系的时候,就曾预言它的存在,科学家也致力于从锰矿、铂矿以及铌铁矿中寻找它的踪迹,可数十年来一直没人正式它。1922年,刚从柏林大学毕业的诺达克把这种元素定为的科研目标,在塔克和伯格的帮助下,把可能含有这种新元素的矿石仔细分馏了三年,最终修成正果,并以莱茵河的名称把它命名为铼。…当然,诺达克除了新元素外,还有一项收获:获得了塔克的芳心。在1926年,他们正式结婚,婚后两人继续研究铼和其他各种元素。

  再比如原子序数为72的元素铪。

  铪地壳中含量很少,常与锆共存,并无单独矿石。在早期,化学家普遍把铪归属于稀土元素,所以大家都着眼于从稀土元素矿物中,所以一无所获。其实按照孙元起提出的新理论,铪应该是和钛、锆同属一族,应当从含锆和钛的矿石中去寻找。事实上也是这样,1923年瑞典化学家赫维西和荷兰物理学家科斯特在锆石中了这种元素,为了纪念该元素的所在地…丹麦首都哥本哈根,命名它为铪。

  这种元素较多存在于挪威和格陵兰所产的锆石中,在其他地方所产的锆石中就含量很少。如果你拿不到合适的锆石,花费再多的精力,也是瞎子点灯…白费蜡。所以说,科研多少还得靠运气。

  接下来该说说原子序数为61的元素钷了。

  在历史上,钷是继锝之后,人工制得的第二个化学元素。在此之前,人们通过各种方法在寻找这个“千呼万唤不出来”的镧系成员,用尽各种手段都没有成功,一度被称为“失落的元素”在1926年,前不久刚铼元素的诺达克夫妇,不顾新婚燕尔,为了寻找钷的踪迹,利用当时一切可能的技术,分析了预期含有钷的15种矿物,处理了100千克稀土,都没能检测到。最后,化学家们已经是山穷水尽无路可走,只好请物理学家出马。

  物理学家最早想到的方法是从回旋‮速加‬器中产生。最初实验方案是用‮速加‬后的氘核轰击钕靶,通过核反应产生了61号元素的一个同位素。结果倒是有,可他们的结果仅是根据辐射测量数据得出的,人们怀疑钕靶的纯度和他们的鉴定方法,所以毁誉参半。

  物理学家接下来想到的方法是核裂变。

  20世纪40年代中最伟大的之一是铀的裂变。铀235在慢中子作用下,‮裂分‬成两块碎片,每一片都是元素周期表中一种元素的同位素。通过核裂变方法,可以产生从锌到钆30多种元素的各种同位素,用此法得到的钷元素约为裂变产物总量的3%。可是用普通的化学方法很难提取这3%的61号元素。

  此时,化学家有了用武之地。‮国美‬马林斯基等创新性地应用了一种新的化学技术…离子交换⾊谱技术来分离铀的裂变产物,在1945年最终分离出了这个让人们望眼欲穿的元素。

  是离子交换⾊谱技术?作为物理学硕士的孙元起自然不,面向中‮生学‬的《元素史》也不会说。当然,即便书中说了,孙元起还是束手无策:离子交换⾊谱法需要使用离子交换树脂,这离子交换树脂又该弄、找谁生产?还是没办法。孙元起都没办法的事情,估计元素实验室的同仁们在未来十多二十年间更无从下手了。所以,钷的只能等待以后的技术发展。

  孙元起看着德库拉教授递的纸张,看了一遍,然后评价道关于原子序数为61的元素,你们提出用‮速加‬后的氘核轰击钕靶,这个想法很正确,毕竟锝元素就是这样的。不过这种方法得到的新物质太少,所以我建议大家把这项工作当作一种长期性的任务,不必急在一时。”

  大家有些不解:为不急在一时?一万年太久,只争朝夕啊却又不好直接问。

  孙元起接着说道至于原子序数为72的元素,你们觉得应该分析稀土元素矿物,这有些不妥。我觉得这种新元素应该是和钛、锆同属一族,应当从含锆和钛的矿石中去寻找,而不是稀土元素矿物。当然,各地矿石伴生的元素可能也不一样,你们最好把各地所产的矿物搜集齐备。”

  “大家应该从挪威和格陵兰所产的锆石去寻找”这类的话当然不好明说,否则这便是“多智而近妖”该惹人怀疑了。

  实验室的同事赶紧动笔,记下了孙元起的建议。

  孙元起又说道原子序数为75的元素,你们打算分析辉钼矿、稀土矿和铌钽矿,这应该大致不差。不过我怀疑这种元素含量太低,必须要非常细致才行,工作量也会很大。”

  —在自然界含量确实很低,诺达克夫妇等人在元素周期律的指导下,通过对1800多种矿物的分析,才最终在铂矿中了铼由此可见一斑。

  德库拉教授点点头我们在前几种元素的过程中,已经在实验室培养出一种耐心又细致的工作氛围,只要方向正确,那么我们就一定可以达成目标”

  周围同事一齐点头,表示赞同。

  “约翰逊教授,我们非常希望听到你对实验室未来工作的建议。”德库拉教授道。

  孙元起沉昑片刻,这才说道我觉得,在铀元素之前的元素基本被后,元素实验室的研究方向应该分为两类,其一是研究已知元素的制备方法,其二则是研究超铀元素。”

  一六五、柳花阵阵飘舂水

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