道爾頓在他的 原子論中明確指出：每一種元素以其原子的質(zhì)量為其最基本的特征。在19世紀(jì)上半葉，許多化學(xué)家都投入原子量的測定工作，他們把它當(dāng)作化學(xué)發(fā)展中的一項(xiàng)重點(diǎn)“基本建設(shè)”。

在從事測定原子量工作的化學(xué)家中，瑞典化學(xué)家 貝采里烏斯的工作是最突出的；在1310一1830年的大約20年問，在簡陋的實(shí)驗(yàn)室中，他對大約2千多種單質(zhì)和化合物進(jìn)行了準(zhǔn)確的分析，為計(jì)算原子量提供了豐富的實(shí)驗(yàn)資料。鑒于氧化物的廣泛存在，貝采里烏斯決定把氧的原子量作為基準(zhǔn)，規(guī)定它的原子量為100。1814年他發(fā)表了列出41種元素的原子量表， 1818年被列入的元素增加到47種。由于貝采里烏斯沒有理解和接受 阿佛加德羅的分子理論，致使他假設(shè)的一些氧化物的 化學(xué)式出現(xiàn)錯誤，因此很多元素的原子量都有誤差，有的甚至高出一倍或幾倍。1819年法國科學(xué)家 杜隆和培蒂發(fā)現(xiàn)的原子熱容定律， 1819年 貝采里烏斯的德國學(xué)生米希爾里希發(fā)現(xiàn)的同晶定律，都曾被用來修正貝采里烏斯的原子量表。盡管貝采里烏斯這樣一些有豐富經(jīng)驗(yàn)的化學(xué)家作了很大的努力，不承認(rèn)分子理論所造成的原子量的測定上和化學(xué)式的表示上的混亂仍然無法消除，貝采里烏斯的原子量系統(tǒng)在1830一1840年間還遭到了懷疑 原子學(xué)說的科學(xué)家的多方攻擊。

1860年在德國 卡爾斯魯厄的國際化學(xué)家會議上， 康尼查羅的工作終于使原子——分子論得以確立。消除了化學(xué)理論上的許多疑問和爭論，混亂的局面得以改善，原子量的測定工作也取得了較大的發(fā)展。不僅絕大多數(shù)元素的原子量能準(zhǔn)確地測定出來，而且 精確度也有較大提高。其中以比利時化學(xué)家斯塔的工作最為出色。他首先想方設(shè)法制備出最純狀態(tài)的化合物，通過分析和合成，確定元素的化合比，然后再推算出原子量。他材定了測定原子量的非常準(zhǔn)確的方法，大量的實(shí)驗(yàn)資料使他確定的原子量在精確性上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了前輩和當(dāng)時的其他化學(xué)家，他的原子量測定值一直被人們認(rèn)為是最準(zhǔn)確的，以至于直到1903年沒有一個化學(xué)家對這些原子量提出過懷疑，更沒有人試圖用新的實(shí)驗(yàn)方法去檢驗(yàn)它。在20世紀(jì)，第一個敢于對斯塔的原子量系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)定和修正的是美國年輕的化學(xué)家里查茲。

偉大的物理學(xué)家愛因斯坦曾明確他說：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要，因?yàn)榻鉀Q問題也許僅是一個數(shù)學(xué)上或?qū)嶒?yàn)上的技能而已，而提出新的問題、新的可能性，從新的角度去看舊的問題，卻需要有創(chuàng)造性的想象力，而且標(biāo)志著科學(xué)的真正進(jìn)步。”發(fā)現(xiàn)問題、提出問題在學(xué)習(xí)和科學(xué)研究中是很重要的。

1887年，不滿20歲的里查茲從 哈佛大學(xué)畢業(yè)。他來到他家的老朋友、哈佛大學(xué)化學(xué)教授庫克所領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)室從事化學(xué)研究。他選擇的第一個課題是驗(yàn)證 普勞特假說。所謂普勞特假說即是1815年由英國醫(yī)生普勞特提出來的，認(rèn)為所有元素的原子量均為氫原子量的整數(shù)倍，氫是原始物質(zhì)。眾多的實(shí)驗(yàn)事實(shí)表明許多元素的原子量并非氫原子量的整數(shù)倍，因而化學(xué)家們都沒有接受這一假說。當(dāng)門捷列夫發(fā)現(xiàn)了 元素周期律后，它所揭示的元素之間存在的內(nèi)在聯(lián)系又使化學(xué)家們感到各種不同元素的原子可能存在某種共同的東西，它們可能來自同一根源或者由同一基本物質(zhì)單位所組成。這一思潮再次使普勞特假說受到重視。斯塔最初幾乎完全相信 普勞特假說是正確的，但是通過精確測定卻表明原子量實(shí)際上并非整數(shù)，其中有些偏差相當(dāng)大，例如C1=35．46。于是斯塔得出給論：普勞特假說只不過是一種假想，是一種肯定與實(shí)驗(yàn)矛盾的純粹假想。

19世紀(jì)末，調(diào)射線、 放射性和電子的發(fā)現(xiàn)，揭開了物理學(xué)革命的序幕，也使許多科學(xué)家開始悟到原子是可分的，原子存在著復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在這種情況下，里查茲檢驗(yàn)普勞特假說是有特殊意義的。為了測得氫和氧的相對重量，首先要精確地測定水的成分。經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，他得到的氫和氧的原子量比例為1：15．96，再次證明普勞特假說不能成立。

在精確地測定氫和氧的原子量比值之后，里查茲致力于幾種金屬元素原子量的測定。在這些實(shí)驗(yàn)中，他有三點(diǎn)收獲。他從不同地方得到的銅，它們具有完全相同的原子量，說明各地的銅都具有相同的性質(zhì)。他測定了鐳和鎳的原子量，雖然在周期表中鉆排在鎳的前面，但鉆的原子量確實(shí)大于鎳。再次證實(shí)周期表中確實(shí)存在這一個疑問。第二點(diǎn)收獲是他大大地改進(jìn)了 重量法測定原子量的技術(shù)。具體他說就是他發(fā)展了兩種重要的實(shí)驗(yàn)方法，一是設(shè)計(jì)了一種裝置，可以用它變換所稱量的樣品而又避免樣品與潮濕的空氣接觸；另一方法是研制出散射 濁度計(jì)，用這種儀器可以測量或比較 懸浮體的 散射光，由此計(jì)算出試樣溶液的沉淀量。里查茲的第三個收獲，也是他最大的收獲是根據(jù)他的測量，1903年已察覺到斯塔的原子量數(shù)值并非像以前設(shè)想的那么精確。里查茲的大部分化學(xué)分析都是利用了 鹵化銀將某一金屬元素變成鹵鹽沉淀下來而進(jìn)行的。1904年，通過他和他的學(xué)生對鹵化銀的反復(fù)測定，證明銀的原子量是107．87，而不是斯塔的107。93。致1905年，他進(jìn)而發(fā)現(xiàn)了斯塔的經(jīng)典研究中的一系列錯誤，同時也找到了斯塔研究中的錯誤根源。

斯塔的錯誤在于兩個方面。斯塔名義上取氧的原子量=16．00為標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際上他的測定值大多數(shù)是基于銀的原子量，所以銀的原子量的微小偏差也必然對其它元素原子量數(shù)值產(chǎn)生影響。另一方面，斯塔在測定中，還忽略了一些微小卻又重要的因素，例如 氯化銀的 溶解性，這又影響了原子量數(shù)值的 精確度。在找到斯塔測定工作的錯誤后，里查茲領(lǐng)導(dǎo)著一個小組開始重新測定一些主要元素的原子量，例如氮、氯、鈉、鉀等25種元素。里查茲的工作使那些已公認(rèn)的原子量得到了有意義的修正、雖然這些修正在數(shù)值上并不大，但是在化學(xué)研究中卻是不可忽視的。里查茲的學(xué)生也修正了其他30多種元素的原子量。

里查茲在化學(xué)研究中的第二個重要貢獻(xiàn)是他第一個用化學(xué)實(shí)驗(yàn)的事實(shí)驗(yàn)證了英國化學(xué)家索迪提出來的同位素概念。自從1896年法國物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn) 放射性后，放射性物質(zhì)成為許多物理學(xué)家和化學(xué)家的研究對象。1907年有人在研究中發(fā)現(xiàn)，存在著化學(xué)性質(zhì)完全相同而原子量不同的元素。這類事實(shí)積累得越來越多，到1910年英國化學(xué)家索迪根據(jù)這些事實(shí)提出了同位素假說，即存在有原子量和放射性不同但其物理化學(xué)性質(zhì)完 全一樣的化學(xué)元素變種。接著素迪又提出了放射性元素蛻變的位移法則。當(dāng)時唯一能驗(yàn)證這些假說的方法是化學(xué)分析。精于原子量測定技術(shù)的里查茲決定從事這項(xiàng)研究。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，各系列的鉛的原子量究竟相同與否？為了驗(yàn)證同位素假說和位移規(guī)則的正確性：就應(yīng)該精密測定不同來源鉛的原子量。1914年里查茲仔細(xì)測定了不同來源的 放射性礦中鉛的原子量。他測得 普通鉛的原子量為207．21；由最純的鐳蛻變最后生成的鉛，其原子量為206．08；釷礦中的鉛，其原子量為208：澳大利亞混和鉛的原子量為206． 34。這些數(shù)值與蛻變假說的計(jì)算值極為符合，這就證實(shí)了蛻變假說，同時也確證了同位素的存在。所以在同位素理論的確立中，里查茲的功績是永載史冊的。

除了在原子量測定工作中取得突出成績外，里查茲還在熱化學(xué)和電化學(xué)兩個領(lǐng)域作了重要研究。他充分地發(fā)揮了他那高超的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，測定了許多元素和化合物的物理常數(shù)。這些物理常數(shù)至今在一些物理手冊中被公認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)值。里查茲的科研成果既不是發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)定律，也不是提出科學(xué)理論，而是扎扎實(shí)實(shí)地從事基礎(chǔ)性的研究工作，這同樣贏得了科學(xué)界的尊重和極高的榮譽(yù)。除了 諾貝爾獎金外，他還被授予 英國皇家學(xué)會的 戴維獎?wù)�、英國化學(xué)會的法拉第獎?wù)隆?美國化學(xué)會的 吉布斯獎?wù)隆?/p>

認(rèn)真·精確·耐心