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| 西奧多·威廉·理查茲 | |
|---|---|
| 原文名 | Theodore William Richards |
| 出生 |
1868年1月31日 馬薩諸塞州劍橋 |
| 逝世 | 1928年4月2日 |
| 國籍 | 美國 |
| 教育程度 | 哈佛大學 |
| 職業 | 美國著名化學家 |
西奧多·威廉·理查茲（Theodore William Richards，1868年1月31日－1928年4月2日，馬薩諸塞州劍橋），美國著名化學家，是美國第一個獲諾貝爾化學獎的人，[1] 理查茲不迷信權威，對以前的原子量提出質疑，他改進了測試方法，重新精確核定了60多種元素的原子量，並對鉛的同位素進行了研究。他除了在哈佛大學任教外，還兼任吉布斯（WalcottGibbs）研究所所長，曾兩次被選為美國化學會會長。他又是一個以善教著稱的教授，培養了許多有名物理化學家。
生平年表
- 1868年1月31日，理查慈出生在費城一個美術家庭，從小愛畫畫，但更迷戀天文和化學。
- 1885年去哈佛大學深造，在庫克(D·P·Cooke)指導下學習工作，去德國進修期間，受邁耶爾(V?Meyer)測有機物分子量的啟發，回哈佛後繼續進行原子量測定工作。
- 1888年，獲博士學位，是哈佛創立以來最年輕的博士。
- 1911年獲法拉第獎章。
- 1912年獲吉布斯獎章。
- 1913年證實了同位素的存在，並進一步證實了放射性衰變理論。
- 1914年因精確測定大量化學元素的原子量，而獲得諾貝爾化學獎。
- 1910年獲戴維獎章。
- 1916年獲富蘭克林獎章。
- 1928年的4月2日，理查茲在馬薩諸塞州劍橋與世長辭，享年60歲。
學術研究
精確測定原子量
原子量是物理學和化學重要的基礎數據，從1803年道爾頓發表第一張原子量表起(以氫原子量為1)，近兩個世紀以來，一代又一代的化學家為了更精確地測定原子量值進行了不懈的努力，其中以貝采里烏斯(1811-1826，以氧原子量為100)和斯塔(1860-1865，以氧原子量的1/16為基準)的工作最具代表性。他們以化學方法分析多種純鹽類的化學組成，測得某一元素的化合量，從而計算得出該元素的原子量。他們的工作分別代表了各自時代的精確水平。
在理查茲開始學術活動的時代，人們普遍認為原子量是元素的重要性質，既不能隨意改變其數值，也不依從時間與空間，它是宇宙原始開端的無聲證明，連元素周期律也是循原子量值的遞增而編排的。理查茲認為"某一元素所具有的許多性質中，原子量是最確切、最精密的。所以人們在試圖滿足發現有關事物的基本性質的更多知識的願望時，很自然要將原子量置於重要地位。"為此，他採用比前人更純淨的試劑和樣品，以儘可能減少實驗誤差;並以更精確的方法進行元素的原子量研究，把測試的精確度提高到新水平。
1913年，英國化學家索迪(Soddy，1877-1956)提出同位素假說。雷查茲系統研究了普通鉛及由鈾蛻變生成的鈾、鉛(206Pb)及其化合物的許多理化性質，又收集了來自鈾、釷等不同放射源蛻變生成的鉛(206Pb，208Pb)，分別測定其原子量，得出這兩種化學性質相同的放射產物的原子量分別是206.02和207.94。這是Aston質譜儀發明(1919)前對同位素學說的最好的實驗證明。
在這項屬於純物質的精確化學分析的工作中，理查茲較多採用了以銀鹽沉澱待測元素的鹵化物求測其化合量的方法。如果將他的學生巴克斯特(G.P.Baxter,1876-1953)和霍尼希施米特(O.Hoenigschmid,1878-1945)後來的工作也包括在內，理查茲及哈佛學派共精確測定了55種元素的原子量。
他還對來自地球不同地區的銅、鋇、鈉和氯等元素的原子量進行了精確的研究，並比較了地球上及不同隕石中鐵、鎳、鈷的原子量，以啟示人們進一步認識宇宙物質的統一性。由於在精確測定原子量方面的重大成就，雷查茲獲1914年諾貝爾化學獎，[2]關於原子量研究這一課題，雷查茲在獲諾貝爾獎時的講演中說:"離完成並結束還很遠很遠，其未來展現出進一步探索的無盡前景……我們寄希望於更完善的研究手段和更深厚的化學知識，以使進一步的改進成為可能。"
精密量熱學
理查茲是精密量熱學的先行學者，一生髮表熱化學論文約60篇。他先後研究過的課題有:不同濃度的鹽酸，氫溴酸，氫碘酸，硝酸和鋰、鈉、鉀、銫的硝酸鹽、氯化物、氫氧化物等多種電解質溶液的稀釋熱和比熱;鋰、鈉、鉀的氫氧化物被上述強酸在不同稀釋條件下中和時的中和熱(1907-1922);鋅、鋁、鎂、鈣、鐵等金屬在酸中的溶解熱(1922);以及水的汽化熱，汞齊的稀釋熱，金屬在汞中的溶解熱等等。經30年奮鬥，為熱化學提供了大量精確的數據。
1902-1904年間，通過在低溫下對10組電池反應的焓變(ΔH)和吉布斯自由能變化(ΔG)與溫度關係的研究，發現隨着溫度降低ΔG和ΔH之值越接近。他又從反應物與生成物間熱容量的差異着手解決這個問題，在溫度為18℃條件下對這些電池進行了研究，得出下式:dA/dT=-MdU/dT式中:A為亥姆霍茲自由能;U為內能;T為絕對溫度;M平均值為2。
在研究中，還得出這樣的推論:隨着溫度的降低，dA與dU的值相互接近，趨近絕對零度時，二者隨溫度的變化率也趨近於零。G.N.Lewis說:"做出的曲線非常接近後來被具體化為熱力學第三定律所概括的內容。"
電化學領域
理查茲在電化學領域所做的最值得稱道的工作是對法拉第電解定律(1833年提出)的精確驗證。他分別在不同溶液(硝酸銀水溶液，硝酸銀的硝酸鉀與硝酸鈉混合熔鹽溶液)中，在很大的溫差範圍區間(25℃-250℃)電解硝酸銀，精確地測定了銀的沉積量和電量。結果表明:法拉第電解定律確實是最精確、最普遍的自然規律之一。
理查茲從1895年在萊比錫考察時起就很重視對汞齊的研究。他認為從不發生電解質解離的汞溶液的研究中，可以得到無法從其他途徑取得的有關溶液的新知識。他對汞齊濃差電池電動勢的測量精確到10-6伏，並先後研究了鋅、鎘、鉈、銦、錫、銅、鈉汞齊電池的電動勢。
獲得榮譽
理查慈對化學界的影響既深且遠，不少學術團體吸收他為榮譽成員;牛津、劍橋、曼徹斯特、布拉格等不少大學授予他名譽學位。
- 1910年獲戴維獎章。
- 1911年獲法拉第獎章。
- 1912年獲吉布斯獎章。
- 1914年諾貝爾化學獎。
- 1916年獲富蘭克林獎章。
- 1922年獲勒布蘭克·拉瓦錫獎章等多項表彰。[3]
幸福家庭
幸福家庭理查茲有一個幸福的家庭，1896年他和一位哈佛大學教授的女兒結婚。他的夫人充分理解並全力支持他的事業，使他的家庭生活平靜而溫馨。他的三個子女中，長女是科南特教授的夫人，一個兒子繼續他的事業在大學任教職，最小的一個學習建築。
性格愛好
理查茲具有謙虛樸實、彬彬有禮、慷慨無私、幽默隨和等受人歡迎的品格，這些使他有巨大的人格力量並深受人們的愛戴，他的多方面興趣使他交遊廣泛，他以朋友的成就為最大快樂，朋友們時常憶及他的熱心幫助及他所具有的能在人們遇到困難的嚴峻時刻給人們以勇氣的特殊能力。
理查茲年幼時喜愛美術和音樂。在戶外運動中他喜歡遊艇活動，還有一段時間熱心打網球，並且是高爾夫球的愛好者，終生樂此不疲。
工作精神
理查茲是一位心靈手巧、實驗技術高超的實驗化學家。他的整個學術生涯都在努力更精確地測試如原子量、表面張力、能量變化、熱化學及電化學數據等基本自然常數及驗證某些自然規律，以求對自然奧秘的更深入了解。他認為自然界表現的某些不均勻、不規律的異常現象，就像一個裂縫，由這裡出發進行研究突破，就容易接近事物本質。
他對待課題精益求精，在他發表的約300篇論文中，往往一而再，再而三地重新校驗前人(也包括自己)的結果，充分表現出他對科學事業不懈追求的精神。雷查茲在工作中總是持十分嚴謹的態度，每進行一項研究，他都要周密計劃，通盤考慮。對試劑樣品力求其純，對反應則力求完全，對測試的每一細節都給予細心的審視。所以他的研究活動通常都能進行得比較順利。
他在工作中做出了許多有針對性的發明，如:為確保灼燒過的待稱重物的乾燥而設計的裝瓶器和為測定少量鹵化銀含量而設計的濁度計(1895);測定液體壓縮率的壓縮計(1904);設計出簡便精確的銀電量計、校準砝碼的方法、重結晶時離心分離母液的方法等。他所設計的方法通常既精確又簡便，能方便地解決實用問題。
雷查茲把自己從事精密化學研究的經驗總結在《精密化學研究方法》一書中(1910)。他在書中簡明地指出從事精密研究的人應遵循的方法和應注意的事項，強調尊重實際的極端重要性，認為人們不應滿足於現有的試驗方法和科學理論;對實驗的每一步驟都應有問號，儘量避免每一種造成誤差的可能性;並且要耐心再耐心，只有經過堅持不懈的努力才能取得最終的成果。[4]