【元素家族——連載8】太陽元素：氦

這不是首先在地球上發現的元素。

牛頓用三稜鏡發現了原來白光是由七種顏色的光組成的，化學家本生和物理學家基爾霍夫這一對好基友讓不同元素的鹽在本生燈上燃燒，發出的光芒通過三稜鏡，他們發現每種元素都有屬於自己的一套特徵光譜，從此以後，光譜分析成為化學家趨之若鶩的風潮，並發現了很多新元素，這些細節我們後面會詳細講。

【牛頓第一個用三稜鏡打開了光的魔盒，接下來的幾個世紀里，光是波還是粒子的論戰讓人類對於光，甚至對於時間空間的認識都前進了一大步。而在化學領域，牛頓之後的本生、基爾霍夫開創了光譜化學。】

日全食是天文愛好者和天文學家甚至所有科學家的盛宴，月球擋住了太陽本影，將太陽的外圍清楚的暴露在太空里，地球上的人們得到了寶貴的機會去研究太陽大氣甚至太陽以外的東西，科學家們會不遠萬里，奔波到最適合觀測日全食的地方，歷史上很多科學發現都是在日全食的機會下發生的。最有名的莫過於愛丁頓遠道跋涉到南半球觀測日全食，發現太陽的引力確實讓遠處的星光發生了偏折，證明了愛因斯坦廣義相對論是正確的。

【每次日全食都牽動著萬千科研工作者的心，太陽好比一座寶庫，有太多的奧秘等待著人類去發掘。】

1868年8月18日也是精彩的一天，法國天文學家讓遜來到印度把望遠鏡對準了太陽觀察日全食，希望觀測日珥。他讓陽光通過了當時最流行的分光鏡，在光譜中，他找到了一條從未發現過的黃線。兩個月以後，其他人也在太陽光譜里發現了這條新線。按照當時大家的認識，發現了新的特徵光譜意味著發現了新元素。由於這條線從來沒有在地球上的物體里找到過，大家都認為這是只有在太陽上才存在的元素。甚至有人猜想，正是因為太陽上有這種元素，才能發光發熱。化學界一致同意，以希臘文的太陽（helios）來命名這種新元素，這是人類第一次在地球以外發現的新元素。

【古希臘的太陽神叫赫利奧斯，他每天早晨從東方升起，乘著四匹噴火的馬拉的金車在天空運行，傍晚在西方落入瀛海。他的兒子法厄同覺得好玩，也想駕駛他的金車練練手，結果被燒死。如果你管不住自己的孩子，可以給他講法厄同的故事嚇他，比老虎、警察的效果會好很多。】

20多年以後，人們幾乎已經遺忘了這件事。蘇格蘭化學家拉姆塞發現了惰性氣體氬，他想讓氬跟別的元素化合，都以失敗告終。有一天他正忙得焦頭爛額，有人告訴他把釔鈾礦放到硫酸里以後會冒出很多氣體，讓他看看是不是氬。拉姆塞把這些氣體收集起來，讓他們通過高溫的鎂粉，去除了氧氣和氮氣。然後他觀測剩下的氣體的光譜，確實裡面有氬的光譜，但是同時又發現了一條黃線，一開始他以為是鈉。

化學家都是強迫症，他想：「我又沒把管子洗乾淨，該死的食鹽又出現了。」然而，無論他如何仔細地清洗裝置，那條黃線還是存在著，而且總是和鈉的黃線保持一定距離。「該死，我的分光鏡壞了！」拉姆塞開始抓狂，他又去折騰他的分光鏡。

【忙得焦頭爛額的拉姆塞。】

又是好幾百次嘗試，他嘗試了所有的辦法，這條和鈉保持一定距離的神秘黃線一直存在。終於他開始陷入癲狂了：「是不是上帝在跟我開玩笑？」拉姆塞甚至開始這樣想，因為自從本生和基爾霍夫開始，物理學家和化學家就知道鈉的雙黃線譜線是有一定不變的位置的，不管你從高山上，還是大海里找到的不同的鈉鹽，甚至觀測太陽，其中的雙黃線光譜也一定會出現在同樣的位置！

最後他實在沒招，把裝有氣體的管子郵寄給了好朋友克魯克斯，過了幾天，得到了好朋友的電報：「您請過來看看吧，你那管子里就是氦！」

太陽元素終於在地球上被發現了！

【氦光譜。】

【鈉光譜，與氦光譜的黃線差不了多少，但是這一點點是逃不過科學家的火眼金睛的。科學之路上，必須要有鑽牛角尖的精神。】

為什麼之前一直沒有被發現呢？其實空氣里是有氦的，但是實在太少，才2.5ppm。而釔鈾礦里的氦又是從哪兒來的呢？原來鈾是一种放射性元素，它每時每刻都在放射出三種射線：α射線，β射線和γ射線，其中α射線就是氦原子核，所以氦原子核也叫α粒子。它是一種穿透性很弱的射線，甚至用一張紙就可以擋住它，α射線在捕捉到一些自由電子以後，就形成了氦原子。因此在放射性物質周圍，經常會發現很多的氦元素。從宏觀上看，被封閉的天然氣裡面經常會有氦氣，截至現在，發現的氦氣儲量最大的地方在美國的大平原底下，氦氣含量最多的地方竟然可以達到7%。

【放射性重元素放射出的射線裡面就有α粒子，其實就是氦原子核。】

小測試：

1，最早在太陽光譜中發現氦譜線的是：

A） 拉姆塞

B） 讓遜

C） 牛頓

D） 克魯克斯,

2，氦譜線跟哪種元素的譜線比較相似，容易搞混：

A） 氫

B） 氧

C） 鈉

D） 鉀