Как сравнение двух образцов обнаружило неизвестный газ
Чтобы сравнить плотность газов, важно взять одинаковые объёмы и привести их к одинаковым условиям. Рэлей получил азот двумя путями: выделил его из воздуха и получил из химических соединений. Состав газа в обоих случаях считался одним и тем же — азотом, — но образец из воздуха оказывался немного тяжелее.
Небольшое расхождение было важно именно потому, что измерения повторялись и разница не исчезала. Значит, дело могло быть не в погрешности весов, а в том, что один образец содержал незаметную примесь.
Почему примесь пережила очистку
Азот из воздуха отделяют от других его компонентов, но обычная очистка не обязательно удаляет каждый газ. Среди оставшегося азота находился аргон — газ, который почти не вступает в химические реакции. Он не соединялся с веществами, которыми пытались убрать азот, и потому сохранялся в образце.
При одинаковом объёме аргон весит больше, чем газообразный азот: частица аргона — отдельный атом, а молекула азота состоит из двух атомов, но атом аргона тяжелее всей этой молекулы. Даже небольшая примесь поэтому могла сдвинуть измеренную плотность.
От расхождения к новому элементу
Чтобы проверить догадку, химик Уильям Рамзай пропустил азот из воздуха над нагретым магнием. Магний связывал азот в твёрдое соединение, а аргон оставался в виде газа. Так примесь удалось выделить и изучить отдельно.
Разница в весе оказалась не просто помехой в измерении: она указала на целый компонент атмосферы, который прежде проходил незамеченным именно потому, что почти не реагировал с другими веществами.
