Год открытия: 1859
Световое излучение возникает что при нагревании каждый элемент излучает свет с очень определённой интенсивностью. Характерные частоты. Кто это открыл? Густав Кирхгоф и Роберт Бунзен.
Почему это одно из 100 величайших открытий?
Двадцать новых элементов (начиная с открытия цезия в 1860 году) были открыты с помощью одного метода химического анализа. Этот же метод позволяет астрономам определять химический состав звёзд, находящихся в миллионах световых лет от нас. Он также позволил физикам понять процессы атомного горения на нашем Солнце, которые производят тепло и свет. Этот же метод позволяет другим астрономам рассчитывать точную скорость и движение далёких звёзд и галактик.
Этот метод – спектрографический анализ, открытие Кирхгофа и Бунзена,
который анализирует свет, испускаемый горящими химическими веществами или далёкой звездой. Они обнаружили что каждый элемент излучает свет только на своих собственных частотах. Спектрография предоставила первое доказательство того, что элементы Земли присутствуют и в других небесных телах.
Земля не была уникальным химическим явлением во Вселенной. Их методы широко используются учёными практически во всех областях биологии, физики и наук о Земле.
Как это было обнаружено?
В 1814 году немецкий астроном Йозеф Фраунгофер обнаружил, что солнечная энергия излучается неравномерно во всех частотах светового спектра, а концентрируется в виде всплесков энергии на определённых частотах. Некоторые сочли это интересным, но никто не счёл это важным. Эта идея оставалась без внимания 40 лет.
Густав Кирхгоф (родился в 1824 году) был энергичным польским физиком, рост которого едва достигал пяти футов. В середине 1850-х годов он сосредоточил свои исследования на электрических токах в Университете Бреслау. В 1858 году, помогая другому профессору с побочным проектом, Кирхгоф заметил яркие линии в спектре света, создаваемого пламенем, и вспомнил, что читал о подобном явлении в статьях Фраунгофера. Проведя исследование, Кирхгоф обнаружил, что яркие пятна (или пики) в свете, полученном в результате его исследований пламени, имели точно такую же частоту и длину волны, которые Фраунгофер обнаружил в солнечном излучении.
Кирхгоф размышлял над тем, что это могло бы означать, и был поражен тем, что оказалось блестящей идеей. использовать призму для разделения любого светового луча, который он хотел изучить, на его составные части (вместо того, чтобы смотреть на него через последовательность цветных стеклянных фильтров, как это было принято)
Кирхгоф полагал, что это позволит ему обнаружить всплески в излучении, исходящем от любого горящего газа. Однако эта схема не сработала как следует. Пламя, которое он использовал для нагрева газов, было слишком яркий и мешал его наблюдениям.
Появляется Роберт Бунзен, немецкий химик. В 1858 году 47-летний Бунзен занимался фотохимией — изучением света, испускаемого горящими элементами. В ходе этой работы Бунзен изобрёл новый тип горелки, в которой воздух и газ смешивались перед горением. Эта горелка (которую мы используем до сих пор и называем горелкой Бунзена) давала чрезвычайно горячее (более 1270°C) пламя, которое давало очень мало света.
Кирхгоф и Бунзен познакомились в Гейдельбергском университете в 1859 году. Стоя рядом, Кирхгоф едва доставал Бунзена до плеча. Они объединили идею призмы Кирхгофа с горелкой Бунзена и потратили шесть месяцев на разработку и создание первого спектрографа (устройства для сжигания химических образцов и разделения полученного света с помощью призмы на спектр отдельных частот).
Они начали каталогизировать спектральные линии (определенные частоты, на которых каждый элемент излучает свою световую энергию) каждого известного элемента и обнаружили, что каждый элемент всегда создавал один и тот же характерный набор спектральных линий, который однозначно идентифицировал присутствие этого элемента.
Вооруженные этим открытием и каталогом характерных спектральных линий каждого элемента, Кирхгоф и Бунзен провели первый полный химический анализ морской воды и Солнца, доказав, что водород, гелий, натрий и полдюжины других микроэлементов, распространённых на Земле, присутствуют в атмосфере Солнца. Это впервые доказало, что Земля не является уникальной в химическом отношении территорией Вселенной.
Кирхгоф и Бунзен подарили науке один из самых универсальных и гибких аналитических инструментов и открыли способ определять состав любой звезды с той же точностью, с какой мы определяем состав серной кислоты, хлора или любого другого соединения.
Интересные факты: Кирхгоф и Бунзен использовали свой спектрограф, чтобы открыть два новых элемента. Цезий в 1860 году (они выбрали это название, потому что цези (небесно-голубой, цвет пламени спектрографа) и рубидий в 1861 году. Этот элемент имеет ярко-красную линию в спектрографе. Рубидий происходит от латинского слова «красный».
Больше для изучения
Кларк, Дональд. Энциклопедия великих изобретателей и открытий. Лондон. Маршалл Cavendish Books, 1991.
Группа диаграмм. Справочник по химии «Факты в файле». Нью-Йорк. «Факты в файле», 2000. Лайдлер, Кит. Мир физической химии. Нью-Йорк. OxfordUniversityPress, 1995. Ломаск, Милтон. Великие жизни изобретений и технологий. Нью-Йорк. Чарльз
Сыновья Скрибнера, 1994. Филбин, Том. 100 величайших изобретений всех времён. Нью-Йорк. Citadel Press, 2003.
Швац, Джо. Человек, живущий в B-таймере. Открытия Роберта Бунзена изменили мир химии не только одним способом. Чикаго. Thomas Gale, 2005.
Туниз, Р. Дж. Ускорительная масс-спектрометрия. Нью-Йорк. CRC Press, 1998.
