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美国化学家,1934年诺贝尔化学奖得主哈罗德·克莱顿·尤里逝世

1981年1月5日

 

  哈罗德·克莱顿·尤里(HaroldClaytonUrey)美国宇宙化学家、物理学家。1893年4月29日生于美国印第安纳州的沃克顿。因发现氘(重氢,氢的同位素)而获得1934年诺贝尔化学奖。
 

 

  一个带有错误的假设,导致了成功的发现
 

 

  1931年,物理学家伯奇和天体物理学家门泽尔根据他们的实验结果,首先提出了“氢除含有原子量大约为1的一些原子外,还含有原子量大约为2的一些原子,后者的尝试约为1/4500”的假说。
 

 

  当时在美国哥伦比亚大学工作的尤里教授对这一假说非常感兴趣。因为他对这个问题已经思考过很长时间了,他认为,如果让液态氢在低温下蒸发,很可能使原子量为2的氢得到富集。
 

 

  1931年秋天,尤里得到几立方毫米液氢。通过光谱分析,发现了一些新的谱线,它的位置正好与预期原子量为2的氢谱线一致,从而发现了重氢。根据尤里的建议,重氢被命名为DEUTERUM(中文译为氘),在希腊语中是“第二”的意思。
 

 

  但是,正当尤里因发现了氘而获得诺贝尔化学奖的时候,英国杰出的实验物理学家和化学家阿斯顿发表文章指出,伯奇和门泽尔的测量是有错误的,阿斯顿用质谱法测得的氢原子量是1.00881,代替了原来的1.0078。这就等于宣告伯奇和门泽尔原来对氢原子量的争论和作出的判断是不正确的。 那么,尤里是怎样看待这件事呢?在获得诺贝尔奖时,尤里的一段话正好表明他的态度:“当我的讲演稿已经写好以后,阿斯顿用新的测量证明,伯奇和门泽尔在1931年的预言是错误的。但我不想因此而修改我的讲演稿了。因为,伯奇和门泽尔的预言是在发现前就作出的。因此这个预言十分重要,没有这个预言,我就不会去寻氘了。”
 

 

  刻苦求学之路
 

 

  哈罗德·克莱顿·尤里出生于美国印第安纳州的沃克顿,在他6岁的时候,在乡间当牧师的父亲去世了。后来,母亲改嫁,继父也是一位牧师,他帮助尤里完成了幼年的教育,1911年,他中学毕业,没有足够的学费,无法继续上大学,只好自己想办法。
 

 

  碰巧,乡下的一所学校缺少一名教师,尤里觉得去当一名教师既可以解决目前的生活问题又可以解决目前的生活问题又可以筹集上大学的费用。于是他成了乡村学校的教师,一干就是3年。
 

 

  1914年,尤里进了蒙大拿大学,开始他的专业是动物学,后来改读化学。
 

 

  上大学之后,困扰尤里的仍然是经济问题,为此,尤里的确伤透了脑筋。为了节约开支,他没有租公寓住,而是在学校的一处空地上自己搭了一个帐篷,在里面学习、生活。他还尽可能的利用假期到外面去做工以解决学费不足。
 

 

  尤里毕业的时候,正值第一次世界大战期间,他先在费城一家化工厂找到了工作,当化学分析员。工作两年后,他又回到母校当起化学讲师。1921年,他进入加利福尼亚大学攻读博士学位,他的指导教师是路易斯。路易斯曾预方自然界存在着原子量是普通氢原子量两倍的氢的同位素,这一观点明显地影响了尤里,对他发现重氢起着推动作用。他的博士论文就是研究双原子气体性质的。他以优异的成绩取得了博士学位。1923年他得到美国——斯堪的那维亚基金学会奖学金的资助,去丹麦哥本哈根大学理论物理研究所跟波尔教授专门研究原子结构理论。
 

 

  发现氢的同位素——氘
 

 

  1931年,物理学家伯奇和天体物理学家门泽尔提出了有关氢同位素的假说。尤里知道这件事的第二天就开始设计寻找氢同位素的实验,他设计了用分馏的方法来发地找重氢。
 

 

  这一年秋日的某一天,美国标准计量局的布里克维吉把蒸发了大量液态氢之后剩下的最后几滴氢装在容器里,送给尤里做实验。尤里通过光谱分析,终于分辩出两种不同的氢来。
 

 

  大约5千个氢原子中有一个重氢。普通氢原子含有一个质子和一个电子,原子量为1。重氢则多了一个中子,原子量为2。如果重氢与氧原子结合,就生成重水。它比普通水重10%左右,比重是1:108,最大密度温度是11.22℃。重水在许多性质上与一般水不同。
 

 

  重水的冰点是3.8℃,沸点是101.42℃。一些动物,如蝌蚪不能在重水中生存。一些植物种子浇了重水之后也不能生长发芽。
 

 

  但重水在原子核反应堆里能降低中子速度,又几乎不吸收中子,因而在原子核反应堆里是最好的中子减速剂。世界上最早的纯重水是尤里的教师路易斯在实验室中制得的。
 

 

  1934年,在尤里发现氘之后的第3年,他被授予诺贝尔化学奖。这一年他仅41岁。一个发现在短短的3年内就为科学所接受并授予诺贝尔奖,这种情况在历史上是不多见的。
 

 

  在实验室里参加反法西斯的战斗
 

 

  第二次世界大战期间,尤里参加了美国政府研制原子弹的“曼哈顿计划”。尤里利用他掌握的同位素化学方面丰富的知识,对于生产第一颗原子弹起了很大作用。
 

 

  制造原子弹必须把铀235和铀238分离开来。尤里负责研究分离方法。他的办法是,首先使铀变成铀的氯化物,使它以气态存在。然后使这些气体通过钻有许多细孔的板,当它们通过细孔时,较轻的铀235分子扩散的速度要比较重的铀238销快一些。这样一来,在通过多孔板之后,气体中铀235的含量就会提高,连续通过约5000道多孔板,铀235的含量就达到所需要的标准了。
 

 

  第一颗原子弹就是用这种方法分离出来的铀制成的。
 

 

  尤里当初是怀着对德意日法西斯强烈的愤恨参加到“曼哈顿计划”中。他和其他科学家一道努力制造出了原子弹。但是原子弹的巨大破坏力给和平的居民带来了可怕的灾难。
 

 

  因此,尤里坚决反对使用原子武器。特别是他一生最后十多年里,通过公开讲演和发表文章呼吁禁止核武器,他在临终之前还一再强调,原子能只能用于和平目的。
 

 

  战后,尤里相当一部分精力从事宇宙化学方面的研究。他研究了地球、陨石、太阳及其他恒星的元素丰度及同位素丰度。1953年他与学生米勒设讦了一套仪器,模拟原始地球大气的成分和条件,在甲烷、氨、氢和水蒸气混合物中,连续进行了一星期的火花放电后,形成了十多种氨基酸。这说明在原始大气中产生蛋白质是可能的。这为生命起源的研究提供了一个方向。
 

 

  1981年1月6日,87岁高龄的尤里病故。

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