元素周期表的挑战者:铼与核裂变预言的先驱

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IDA TACKE 与挑战元素周期表极限的金属

二十世纪初,发现一个新元素是知识勇气的壮举。1925年,一位年轻的德国化学家伊达·塔克——后来被称为伊达·诺达克——做到了。在那个很少有女性能够进入实验室的时代,塔克发现了最后一个尚未被发现的天然元素之一:铼(Re)。

她的发现填补了元素周期表缺失的一块,并在多年后,使她预见了一个将改变物理学历史的发现:核裂变。

从拉克豪森到实验室

伊达·塔克于1896年出生在德国拉克豪森,她在柏林学习化学工程,并于1921年获得博士学位。她曾在AEG和西门子-哈尔斯克公司工作,专攻X射线光谱分析。这段经历为她探索物质的微观结构提供了关键的技术优势。

在与瓦尔特·诺达克和奥托·伯格合作中,塔克系统地寻找门捷列夫预言的“空白”。他们分析了数百份矿物样本,直到检测到一条未知的光谱线:第75号元素,他们以莱茵河命名为“Rhenium”(铼)。

几个月后,他们成功分离出纯净形态的铼,证实了它的存在。他们还声称发现了第43号元素(命名为“Masurium”),但科学界未能复现这一结果;后来人们才知道,该元素只能通过人工方式获得——即现在的锝。

超前于时代的直觉

1934年,塔克——此时已是伊达·诺达克——发表了《Über das Element 93》。在短短两页纸中,她提出,在用中子轰击原子核时,原子核可能会“分裂成较大的碎片”。

这句话在当时几乎无人注意,却是对核裂变的早期描述。没有人重视她的观点。十年后,奥托·哈恩和莉泽·迈特纳通过实验证实了诺达克早已凭直觉预见的现象。

铼:一种稀有而耐用的金属

铼(Re)属于元素周期表第7族。它极其稀有:在地壳中含量仅为十亿分之0.7。它不形成独立的矿物,而是在铜和钼精炼过程中,作为辉钼矿(MoS₂)的副产品获得。

其特性使其显得异常卓越:

  • 熔点约3,182°C(仅次于钨和碳)。
  • 高密度和耐腐蚀性。
  • 广泛的氧化态(-1 到 +7)。

全球年产量约为60吨,集中在智利、美国和波兰。

战略用途

  • 航空航天:70-80%的铼用于制造喷气发动机涡轮的超级合金。其稳定性使其能在超过1000°C的温度下工作。
  • 能源:铂-铼催化剂改变了石油精炼工艺,使得生产高辛烷值无铅汽油成为可能。
  • 高精度领域:用于必须承受极高温度的热电偶、电触点和灯丝。

其稀有性和实用性使其成为现代技术的关键金属。

坚韧的科学精神

在二十世纪三四十年代,诺达克面临着科学界对女性科学家不友好的敌意。尽管如此,她仍与丈夫一起持续发表成果,获得了利比希奖章(1931年),并三次获得诺贝尔化学奖提名。

即使未获得充分的认可,她的工作仍在科学史和欧洲女性研究者的能见度上留下了深刻的印记。

铼是一种能抵抗极端温度并在其他金属熔化时保持其结构的金属。在许多方面,伊达·塔克·诺达克也是如此。

她的名字曾被遗忘数十年,如今作为严谨、直觉和毅力的象征重新回归。在每一个飞机发动机里,在每一个提高能源效率的催化剂中,都留存着那位不顾一切预见不可见之物的科学家的精神。

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