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弗雷德里克·索迪（弗雷德里克·索迪）

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弗雷德里克·索迪

索迪，F(xiàn)rederickSoddy1877一1956，19世紀(jì)、20世紀(jì)之交發(fā)生的物理因此而生長出一批富有活力的新學(xué)科，促成了一系列新技術(shù)和新的實驗手段的出現(xiàn)，揭開了現(xiàn)代自然科學(xué)的序幕，在這場偉大的科技革命中，一些化學(xué)家也建立了永載史冊的業(yè)績，居里夫人、索迪就是其中的代表。索迪于1910年提出了同位素假說，1913年發(fā)現(xiàn)了放射性元素的位移規(guī)律，為放射化學(xué)、核物理學(xué)這兩門新學(xué)科的建立奠定了重要基礎(chǔ)。因此榮獲了1921年的諾貝爾化學(xué)獎。

基本信息

外文名	Frederick Soddy
出生日期	1877年
去世日期	1956年
國籍	英國
出生地	伊斯特本

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個人簡介

弗雷德里克·索迪

索迪是英國著名化學(xué)家。1877年9月2日生于伊斯特本，1956年9月22日卒于布賴頓。1898年畢業(yè)于牛津大學(xué)。1900～1903年，在加拿大蒙特利爾的麥吉爾大學(xué)隨E.盧瑟福工作，共同創(chuàng)立放射性衰變的理論，修正了道爾頓原子學(xué)說。1903～1904年，在倫敦大學(xué)和W.拉姆齊合作，證明鐳能產(chǎn)生氦。1904～1914年，在格拉斯哥大學(xué)任教，1914～1919年，任阿伯丁大學(xué)教授，1919～1936年，任牛津大學(xué)教授。

人物成就

元素蛻變假說

1877年9月2日索迪生于英國倫敦一個商人家庭。少年時就立志將來作一位有成就的科學(xué)家，為此，從小學(xué)到大學(xué)他都努力學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)成績年年優(yōu)秀，還曾多次獲得獎學(xué)金，1898年，他以榮獲一級榮譽學(xué)位的優(yōu)異成績畢業(yè)于牛津大學(xué)。

盧瑟福

1899年英國化學(xué)家克魯克斯在分離鈾礦物過程中，發(fā)現(xiàn)一部分鈾具有放射性，另一部分鈾卻無放射性。其他一些科學(xué)家也發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象。同時還發(fā)現(xiàn)，釷、鐳等放射性元素不僅能產(chǎn)生具有放射性的物質(zhì)，而且還能使與它有接觸的物質(zhì)也產(chǎn)生放射性。這種放射性還會隨著時間流逝而減弱，最后會消失。這些奇異的、當(dāng)時無法解釋的現(xiàn)象引起了當(dāng)時正在加拿大蒙特利爾大學(xué)任實驗物理學(xué)教授的盧瑟福的極大興趣。他決定開展這一課題的研究，然而他覺得開展這項研究，必須為自己配備一個精通化學(xué)的實驗助手。正當(dāng)盧瑟福為自己尋找助手時，恰逢索迪到蒙特利爾大學(xué)訪問。索迪一眼就被盧瑟福相中。就這樣索迪剛出校門不久，就很幸運地成為盧瑟福的助手。事實已證明他們的合作是卓有成效的。

他們首先對釷的放射性做了大量的實驗。他們將硝酸釷溶液用氨處理，沉淀出氫氧化釷，過濾后檢查干燥的沉淀，其放射性顯著降低，而將濾液蒸干除去硝酸銨后的殘渣，卻有極強的放射性、但過了一個月后，殘渣的放射性消失，而釷卻又恢復(fù)了原有的放射性。他們證實釷的放射性的確變化無常。他們還發(fā)現(xiàn)，如果把釷放在密閉的器皿中，其放射性強度較穩(wěn)定，如果放在一個敞開的器皿中，其放射性強度就會變化不定，尤其容易受表面掠過的空氣的影響。他們推測這可能是由于有某種物質(zhì)放射出來，不久他們便證明這種被放射出來的物質(zhì)是一種氣體；他們稱它為釷射氣。

他們對有放射性的鐳、錒進行實驗研究，也發(fā)現(xiàn)存在同釷一樣的現(xiàn)象。他們把鐳放射出來的氣體稱為鐳射氣，錒放射出來的氣體叫錒射氣。根據(jù)這些實驗結(jié)果，1902年盧瑟福、索迪提出元素蛻變假說：放射性是由于原子本身分裂或蛻變?yōu)榱硪环N元素的原子而引起的。這與一般的化學(xué)反應(yīng)不同，它不是原子間或分子間的變化，而是原子本身的自發(fā)變化，放射出a、b、g射線，變成新的放射性元素。同時他們將這些實驗結(jié)果和上述假說整理寫成論文：“放射性的變化”。他們關(guān)于元素蛻變的假說一提出來，立即引起物理學(xué)界、化學(xué)界的強烈反對，因為認(rèn)為一種元素的原子可以變成另一種元素的原子的觀點，打破了長期以來認(rèn)為元素的原子不能變的傳統(tǒng)觀念。周圍的同事們也紛紛告誡他們，千萬要小心，以免愚弄自己。開始時盧瑟福也有點猶豫，但是尊重實驗事實的樸素唯物主義思想和科學(xué)家的責(zé)任感，促使盧瑟福和索迪勇敢地決定，一定要使論文發(fā)表。

他們將論文寄到當(dāng)時在科學(xué)界頗有影響的《哲學(xué)雜志》時，遭到雜志主編開耳芬勛爵的拒絕。開耳芬勛爵是英國科學(xué)界的泰斗，19世紀(jì)最杰出的物理學(xué)家之一。在學(xué)術(shù)問題上開耳芬有一種觀點，他認(rèn)為實驗僅是驗證理論的一種方法。另外，晚年以思想保守而著稱的開耳芬實際上是反對元素蛻變理論。盧瑟福和索迪在提出元素蛻變假說時，根據(jù)放射性元素在自發(fā)地發(fā)射射線的同時，還不斷地放出能量這一事實，提出了“原子能”的概念。盧瑟福還用這理論說明太陽能和地?zé)岬膩碓矗较⒘宋锢韺W(xué)家和地質(zhì)學(xué)家對此的長期爭論。開耳芬則是物理學(xué)家的代表，主張這種能源來自引力收縮。開耳芬顯然不愿意發(fā)表盧瑟福和索迪的論文。在這種情況下，盧瑟福只好趕回劍橋，求助于他的導(dǎo)師湯姆遜。通過實驗測定了電子的荷質(zhì)比，從而證實了電子的存在的湯姆遜，對新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和理論遭受白眼是很有感觸的，因此他毫不遲疑地支持盧瑟福。湯姆遜親自找到開耳芬，向開耳芬保證這篇文章由他負(fù)責(zé)，開耳芬才不得不同意刊登盧瑟福和索迪的論文。

同位素假說

居里夫人

關(guān)于元素蛻變假說的論文的發(fā)表，引起的轟動是可想而知的。起初，甚至連居里夫人也表示不能輕易相信。門捷列夫則不但自己表示懷疑，還號召其他科學(xué)家不要相信。至于開耳芬，盡管同意發(fā)表了這篇論文，他還是在1906年和1907年英國科學(xué)促進協(xié)會的兩次年會上一再發(fā)起挑戰(zhàn)，認(rèn)為鐳產(chǎn)生新元素并不能證明原子的蛻變，而可能鐳本身就含有該元素的化合物。盧瑟福、索迪、居里夫人都對開耳芬進行了反駁，而最有力的反駁莫過于實驗事實。在提出元素蛻變假說后，盧瑟福、素迪開始了對放射性元素的進一步深入研究。

1899年盧瑟福曾發(fā)現(xiàn)鈾和鈾的化合物所發(fā)出的射線有兩種，一種極易被吸收、他命名為a射線：另人種有較強的穿透本領(lǐng)，他稱之為b射線。為了探索a、b射線的本質(zhì)，盧瑟福和索迪利用空氣液化機在低溫條件下濃縮射氣，證明射氣是一種氣體，這氣體與拉姆塞曾發(fā)現(xiàn)的惰性氣體很相像。繼續(xù)研究時，他們又發(fā)現(xiàn)鐳衰變時放射出氦離子，于是他們推測a射線就是氦離子流。為了驗證這一推測，1903年3月索迪離開了盧瑟福實驗室，回到倫敦，和以發(fā)現(xiàn)和研究惰性氣體商聞名于世的拉姆塞合作，研究放射性鐳所放射的氣體。不久他們的實驗就確認(rèn)了盧瑟福和索迪的上述推測，a、射線就是帶正電荷的氦離子流。盧瑟福則證明該射線就是電子流。他們的共同努力，終于揭示了放射線的本質(zhì)。

盧瑟福、索迪的開創(chuàng)性工作吸引了許多年輕的科學(xué)家。就在1903年以后的幾年，人們不斷地用各種方法從鈾、釷、錒等放射性元素中分離出一種又一種“新”的放射性元素。到1907年、被分離出來并加以研究過的放射性元素已近30種，多到周期表中沒有可容納它們的空位。這就產(chǎn)生了矛盾，懷疑周期表對放射性元素是否適用，另外人們對這些新發(fā)現(xiàn)的放射性元素進行對比研究后，發(fā)現(xiàn)有些放射性不同的元素化學(xué)性質(zhì)則完全一樣。例如釷與由它蛻變生成的射釷，盡管放射性顯著不同，可是將它們混合后，卻難以用化學(xué)方法使它們分離?；瘜W(xué)性質(zhì)則完全一樣。這類事實積累得愈來愈多。素迪根據(jù)這類事實，于1910年提出了著名的同位素假說：存在不同原子量和放射性，但其它物理、化學(xué)性質(zhì)完全一樣的化學(xué)元素變種，這些變種應(yīng)該處在周期表的同一位置上，因而命名為同位素。接著索迪根據(jù)原子蛻變時放出a射線相當(dāng)于分裂出一個氦的正離子，放出b射線相當(dāng)于放出一個電子，從而提出了放射性元素蛻變的位移規(guī)則。放射性元素在進行以a蛻變后，在周期表上向前（即向左）移兩位，即原子序數(shù)減2，原子量減4。發(fā)生b蛻變后，向后移一位，即原子序數(shù)增1，原子量不變。德國化學(xué)家法揚斯和英國化學(xué)家羅素也獨立地發(fā)現(xiàn)了這一位移規(guī)則。

根據(jù)同位素假說，他們把天然放射性元素歸納為三個放射系列：鈾-鐳系、釷系、錒系。這不僅解決了數(shù)目眾多的放射性“新”元素在周期表中的位置問題，而且也說明了它們之間的變化關(guān)系。根據(jù)位移規(guī)則推論，三個放射系列的最終產(chǎn)物都是鉛，但各系列產(chǎn)生的鉛的原子量卻不一樣。為了驗證同位素假說和位移規(guī)則的準(zhǔn)確性，1914年美國化學(xué)家里查茲完成了此項工作。1919年，英國化學(xué)家阿斯頓研制成質(zhì)譜儀，使人們對同位素有了更清晰的認(rèn)識。

一戰(zhàn)影響

一戰(zhàn)

1914一1919年的第一次世界大戰(zhàn)期間，索迪在格拉斯哥大學(xué)任阿伯丁講座教授。這段時間，除了擔(dān)負(fù)一部分戰(zhàn)時工作外，他對放射性元素的位移規(guī)則進行了深入的研究。1919年，索迪應(yīng)聘擔(dān)任牛津大學(xué)的化學(xué)教授，在這個崗位上，他勤懇地耕耘了17年。在繼續(xù)從事放射性化學(xué)研究的同時，他幾乎把大部分精力都投入了改進化學(xué)教學(xué)和實現(xiàn)實驗室的改造。他的晚年似乎在化學(xué)研究中沒有再作出突出的成就，據(jù)后人分析，也可能是因為他只注重個人努力，只身從事實驗和研究，顯然不適合現(xiàn)代科學(xué)研究的要求，由于現(xiàn)代科學(xué)研究的深度和廣度，大量的研究工作從分散的單純個人活動轉(zhuǎn)化為社會化的集體活動。在前期的研究中、有像盧瑟福、拉姆塞這樣的名家與他合作；在后期研究中，他卻沒有一個研究群體，在他周圍也沒有聚集起一些優(yōu)秀的人才。另外一個原因是，在第一次世界大戰(zhàn)中，與素迪工作有往來的另一個青年化學(xué)家莫斯萊，投筆從戎，戰(zhàn)死在戰(zhàn)場。一個已顯露出超人才華的科學(xué)家僅27歲就過早地去世了，給索迪和整個英國科學(xué)界帶來極大的悲痛和憤慨。對此索迪深感科學(xué)的進步與社會很不協(xié)調(diào)，為什么科學(xué)的進步不能阻止戰(zhàn)爭，反而加劇了戰(zhàn)爭給人們造成的危害？從此素迪關(guān)心起科學(xué)與社會的關(guān)系等問題，提出科學(xué)促進文明的口號，積極參加各種有關(guān)的社會活動，成為一個知名的社會活動家。

他是從事放射性元素的研究，所以他特別關(guān)心放射性及其能量的和平利用，他提出應(yīng)當(dāng)控制放射性即原子能這個大能源庫，使它成為人們的又一個太陽。他十分重視科學(xué)的社會功能，強調(diào)科學(xué)家要真正擔(dān)負(fù)起自己的社會職責(zé)。1956年9月22日，索迪在英國的伯萊頓去世了，享年79歲。由于他對現(xiàn)代化學(xué)和物理學(xué)發(fā)展的卓越貢獻，他的名字將永遠(yuǎn)和同位素聯(lián)系在一起。

獲得榮譽

諾貝爾物理及化學(xué)獎?wù)?/div>

各種放射性物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)了兩種或兩種以上放射性物質(zhì)無法用化學(xué)分離手段分開的事例。索迪認(rèn)為這是同一元素不同質(zhì)量的一些原子混合在一起的結(jié)果，提出了同位素的概念，同位素一詞是他的1913年首先使用的。他曾預(yù)言同質(zhì)異能素的存在。索迪首先發(fā)現(xiàn)放射性物質(zhì)經(jīng)α衰變后，新物質(zhì)在周期表中的位置向左移動兩格。由于這些貢獻，他獲得1921年諾貝爾化學(xué)獎，1913年獲得坎尼扎羅獎金。1910年他當(dāng)選為英國皇家學(xué)會會員，還先后被選為蘇聯(lián)、瑞典和意大利科學(xué)院的外國院士。他的主要著作有《放射性》、《衰變理論的論證》、《鐳的闡明》、《原子的闡明》等。

諾貝爾化學(xué)獎獲得者弗雷德里克·索迪說：熱力學(xué)定律“最終控制著政治制度的興盛和衰亡，國家的自由與奴役，商務(wù)與實業(yè)的命脈，貧困與富裕的起源，以及人類總的物質(zhì)福利?！?/span>

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