19世纪初，原子学说刚刚提出，一位年轻的英国化学家普劳特提出了一个猜想，即根据各种气体的密度精确地是氢气密度的整数倍，他推测氢原子可能是各种元素的“元粒子”。这被称为“普劳特假说”。瑞典化学家贝采尼乌斯举出氯气的例子，指出氯气的密度并不是氢气的整数倍，因此反对这种假说。在当时，由于气体密度的测定方法并不准确，一种气体往往有很多密度值同时存在，因此英国科学界相信“普劳特假说”，而欧洲大陆则拒绝接受这种说法。
1879年，理论物理学家麦克斯韦去世，剑桥大学卡文迪许实验室主任职位空缺，接替的是37岁的瑞利(Rayleigh J.W.S.,1842~1919)。瑞利的祖上是男爵，因此后来瑞利被称为瑞利勋爵。这个人非常严谨，非常重视定量研究。他首先想，如果连“普劳特假说”都证实不了，那化学家们使用的相对原子质量都不能说是准确的，定量分析还有什么意义呢？因此，他决定从称量各种气体的密度开始，验证“普劳特假说”。
瑞利先称最轻的气体：氢，然后是氧气的密度。他通过加热高锰酸钾、氯酸钾和电解水三种方法得到氧气，互相验证。经过十年的测定，他宣布氢和氧的相对原子质量之比实际上不是1：16，而是1：15.882，因此“普劳特假说”的前提并不成立。
接下来，瑞利要去称量氮气的密度。那个时代的化学家认为，空气里除了氧气和极微量的水蒸气、二氧化碳，剩下的就是氮气。所以瑞利先让空气通过红热的铁屑或者铜片，去除氧气，再通过碱溶液，去除二氧化碳，最后通过浓硫酸，吸收水蒸气。瑞利称量了剩下的气体，密度为1.2572克/立方厘米。
可以停止了么？没有。瑞利是一个特别严谨的科学家，和小学生做数学题要验算一样，他还得通过另一种方法来制取氮气，验证一下之前的结果。他选择让氨气和氧气通过红热的铜丝，生成水蒸气和氮气，再用浓硫酸吸收剩余的氨和生成的水蒸气，这种方法也可以得到纯净的氮气。结果很快也出来了，这种方法得到的氮气密度是1.2505克/立方厘米，跟之前的方法相差千分之五左右。
很多人也许会想：“千分之五？这也许是实验误差吧，我们在学校做实验的时候误差比这大多了。”可是瑞利不这么想，对于严谨的他来说，这两种实验结果都可以重复，千分位上出现的不是误差，足以让他认为这是两种物质：“重氮”和“轻氮”。
瑞利又采用方法物质来制取氮气，笑气、一氧化氮。他发现这些氮气都和从氨气里得到的“轻氮”一样重。而无论如何处理空气，最终留下的“重氮”仍旧比较重。从1892年到1894年，这些工作让他花费了整整两年时间去跟这些气体搏斗。可他却在提纯空气中氮气这个最基本的实验上陷入泥沼。
1894年春天，瑞利在英国皇家学会上宣读了他的报告，提出了“轻氮”和“重氮”的问题。报告结束，伦敦大学化学教授拉姆塞(William Ramsay, 1852~1916)推断空气中的氮气里可能含有一种密度较大的未知气体。于是他找到瑞利，表示有兴趣跟他合作。瑞利同意了拉姆塞的建议，会议结束之后，他们两人经常通信，没有任何隐瞒和保密，成为莫逆之交。
在瑞利宣读完他的报告以后，还有一位科学家迪瓦尔也找到瑞利，说卡文迪许的手稿曾提到过氮气的质量问题。早在1785年，英国化学家卡文迪许(Cavendish H.，1732~1810)在研究空气组成时，就发现了一个奇怪现象。在卡文迪许的时代，科学家已经发现了氧气和氮气。卡文迪许发现用一个起电盘不断制造出电火花(当时既没有原电池，也没有发电机)，就可以让这两种气体化合，并且氢氧化钾溶液吸收掉掉反应后的气体。卡文迪许让空气和一些氧气混合，跟他的仆人就这么用手一直摇了三个礼拜，终于发现管里的气体不再反应了，再用一种“硫肝液”（硫化钾和多硫化钾的混合液）吸收掉未反应完的氧气，结果最后还是有一个小气泡，不参与任何反应。根据这个实验，卡文迪许得出了一条结论：空气里的氮气不是纯净物，其中约有1/120，跟主要部分性质绝不相同。可见它是两种物质的混合物。”
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在瑞利翻找文献的时候，拉姆塞已经回到自己实验室，开始做实验了。几年前，很偶然的机会，他发现用灼热的镁粉可以和氮气生成固态的氮化镁，因此可以有效的吸收氮气。于是事情变得简单了，只要用灼热的镁粉将“重氮”中的氮气吸收掉，剩下的物质就是那种位置成分了。果然，每经过一次灼热的镁粉，剩下的“重氮”密度就会增加。当这些“重氮”被镁粉处理过足够多次以后，它的密度达到了氢气的20倍，其密度就再也不会变重了。很明显，“重氮”里所有的氮气已经都和镁粉反应了，剩下的是一种未知的物质。
拉姆塞花费了整整一个夏天，终于收集到了100毫升的新气体。而瑞利重复卡文迪许的实验，速度就慢了许多，只得到0.5毫升气体。这已经不重要了，两位科学家殊途同归，得到了相同的结果。
这种新气体究竟是什么物质？是新单质还是新的化合物？光谱分析可以给出答案。他们将气体放进分光镜，通电之后，管里发出一阵冷光。分光镜里出现了红线、绿线和更多颜色的谱线，这些谱线的位置跟之前任何元素的都无法对应。看来，新气体里至少含有一种新元素。
严谨的拉姆塞和瑞利还想到，氩会不会是氮和镁高温之后生成的呢？为了排除这种可能性，他们又使用物理的方法，通过不同相对分子质量气体的扩散速度不同，也得到了这种新气体。进一步实验表明，这种新气体和许多试剂都不发生反应，极不活泼。1894年，他们把这种新元素命名为Argon，即“不活泼”之意。中译名为氩。
氩在地球大气中的含量以体积计算为0.934%，而以质量计算为1.29%。然而，在很长时间内，人们并不知道它的存在。氩的发现真是令人意外，然而更让人惊讶的还在后面。氩只是第一个被发现的稀有气体元素，稀有气体有整整一族元素。1904年，瑞利和拉姆塞因为氩气的发现包揽诺贝尔物理学奖和化学奖，成为科学史上一段佳话。返回搜狐，查看更多