i en berömd uppsats som jämför de ryska författarna Ivan Turgenev och Leo Tolstoy citerar filosofen Isaiah Berlin en mystisk fras av den grekiska poeten Archilocus: ’räven vet många saker; igelkotten vet en stor sak’. Berlin delar således författare i dem som följer en enda ide envist och de som kastar sina nät bredare, men kanske med mindre djup. Bland rävarna i kemisk historia är William Crookes, den stora och kontroversiella viktorianska polymath.
William Crookes; Engelsk kemist och fysiker (1832-1919). Upptäckt tallium och banbrytande vakuumurladdningsrör
Crookes var son till en framgångsrik Regent Street skräddare. Hans rika far fick honom intresserad av fotografering * bygga honom ett källarlaboratorium i familjehuset – vilket så småningom ledde Crookes att delta i en kurs vid new Royal College of Chemistry där den karismatiska August Hofmann lockade några av de ljusaste unga studenterna.
han blev snart Hofmanns assistent och tog hand om några av de nya rekryterna, inklusive den unga William Perkin. Han fick också många andra vänner, inklusive Charles Wheatstone, George Stokes och Michael Faraday. Deras inflytande säkerställde att Crookes egna intressen, trots sin mentors affinitet för organisk kemi, förblev ganska mer ’fysiska’.
Crookes var pionjär inom vetenskaplig fotografi, som han insåg tillät forskare att observera fenomen som var osynliga för blotta ögat. Han tog till och med fotografier av flamspektra flera år före Gustav Kirchhoff och Robert Bunsen, även om han inte insåg betydelsen av hans resultat. Men efter att ha deltagit i en kunglig Institutionsdiskurs som antydde Bunsens spektroskopiska upptäckt av rubidium, satte Crookes sitt hjärta på ett eget element.
han tog korta undervisningsposter i Oxford och i Chester och började redigera London Photographical Society (LPS) journal, men hade sedan en livsförändrande uppfattning: han skulle starta Chemical News, en billig veckobroschyr som rapporterade den senaste kemiska utvecklingen. Han blev snart avskedad av LPS, men hans hjärnbarn tog gradvis fart.
under tiden fortsatte han i sitt hemlaboratorium sin jakt på ett nytt element i varje mineralprov som han kunde lägga händerna på och sökte metodiskt efter oanmälda spektroskopiska linjer. Slutligen, i prover från vilka han hade isolerat selen för Hofmann, bland de förväntade linjerna selen, natrium och litium, såg han ett ljusgrönt utsläpp – ett nytt element som han kallade tallium.
under de kommande 10 åren arbetade Crookes mot hård konkurrens från den franska kemisten Claude-August Lamy för att mäta talliums atomvikt. För att minimera luftens flytkraft evakuerade han långsamt balanskammaren med en Sprengelpump och testade vakuumet med en elektrisk urladdning. Han fick så småningom en vikt som skulle stå oförändrad i 40 år. Men till hans förvåning berodde mätningarna på temperaturen * varmare föremål verkade lättare än svalare.
med hjälp av sin briljanta assistent Charles Gimingham utvecklade Crookes allt känsligare sätt att väga små föremål, balansera glimmer eller pithbollar på glasfiber suspenderade i en evakuerad glödlampa. Dessa känsliga saldon rörde sig när de utsattes för ljus; utövade ljuset ett tryck? Hans förslag hade en blandad mottagning på Royal Society och tvingade honom tillbaka till labbet.
med Gimingham utvecklade han en ’light mill’ eller radiometer – fyra blad av folie, ansikten svart och vitt, upphängd från ett smalt glaskors på nålspetsen. Upplyst skulle skovlarna snurra galet och ’bevisa’ hypotesen. Det var ett härligt känsligt instrument som möjliggjorde mycket känsliga mätningar av ljusintensitet. Förklaringen var dock fel. Osborne Reynolds i Manchester visade att skovlarnas hastighet berodde på gastryck i glödlampan, med hjälp av James Clerk Maxwells kinetiska teori för att redogöra för rörelsen. Crookes medgav tyst och motvilligt.
men han fokuserade nu på utsläpp i evakuerade glödlampor. Kopiering av experiment av Faraday och Julius PL Exceptioncker, Crookes använde Giminghams nya pump · flera Sprengelpumpar anordnade parallellt – för att flytta till allt lägre tryck. Mystiska glöd inuti rören pekade på en rörelse av partiklar och Crookes observerade en mörk region som skulle komma att bära hans namn.
källa: D-Kuru/Wikimedia Commons, licens: CC-BY-SA-3.0-AT
aldrig en krympande violett, Crookes presenterade spektakulära demonstrationer av ’hans’ rör. Med ett metallkors inuti röret kunde en skarp skugga ses på de glödande väggarna, vilket bevisade att strålarna reste i raka linjer från katoden. Många av dessa Crookes rör finns fortfarande i skolor idag, och jag minns deras käftande underverk när jag såg dem som tonåring i ett mörkt Nairobi-klassrum.
även om Crookes ’anspråk på att ha upptäckt en’ fjärde tillstånd av materia ’ var bara hälften rätt, hans experiment drivit utsläpp fenomen fast upp dagordningen för fysik. Wilhelm r Ubicntgen skulle först observera röntgenstrålar med Crookes rör, och Joseph Thomson skulle identifiera elektronen och börja subatomära studier som så småningom skulle ge oss Radar och TV.
men Crookes intressen tog honom i andra intressanta riktningar. Hans punning motto ’Ubi Crookes, ibi lux’ var ovanligt passande. Han gjorde glödlampor med kolfilament (ironiskt nog lämnade Gimingham för att arbeta för Swan och Edison). Hans spektroskopi av de sällsynta jordarna hjälpte lay att vila de kontroverser som hade förföljt den nästan oskiljaktiga gruppen av element under mycket av seklet. Och i hans senare år, Crookes utvecklat formuleringar av glas för att skydda fabriksarbetarnas ögon från bländning av gjuterier och glasbruk, uppfinningar ekade idag i didymium specs används av glasblåsare. De kemiska nyheterna förblev obligatorisk läsning för kemister fram till sin död 1919.
så om Crookes var en man av många delar, vilken är du: igelkott eller räv?
Andrea Sella (@Sellathechemist) undervisar i kemi vid University College London, Storbritannien
