氧的发现
书名:叶永烈科普经典阅读系列·极简趣味化学史作者名:叶永烈本章字数:2216更新时间:2024-06-11 11:04:31
罗蒙诺索夫在解释开口瓶中加热金属,结果质量增加的现象时说:“那是因为不断地在热金属表面流动着的空气微粒,会同灼热的金属相化合,因而增加了它的质量。”
“空气微粒”,究竟是怎样和金属化合的呢?空气中究竟有些什么东西?当时,氧气还没有被发现,人们对于这些问题还不太清楚。虽然热素学说被推翻了,但是,要想再推翻“燃素学说”,还必须彻底揭开燃烧的秘密,必须搞清楚空气在燃烧过程中究竟担任了什么样的角色这一问题。
实际上,燃烧就是物质和空气中的氧气激烈化合而放出光和热的过程。氧气的发现,成了揭开燃烧之谜必不可缺的前提。
据考证,中国学者马和在公元8世纪时,已经对氧气做了深入的研究。他在《龙认》一书里,记载了氧气的制取和燃烧原理。在欧洲,人们以为氧气是由瑞典化学家卡尔·威尔海姆·舍勒和英国化学家约瑟夫·普利斯特利分别在不同的地方,各自独立发现的。
普利斯特利是英国的牧师,他写过许多关于宗教和传教的书籍,但是他也很喜爱自然科学,特别是喜欢化学。他出生在一个很贫苦的裁缝家里,在他7岁时,母亲便死了。普利斯特利是一个很文静的人,身体瘦弱,但学习很勤奋。小时候,他跟一个牧师学拉丁文和希腊文,到了16岁的时候,又自学法文、意大利文和德文。后来,他做了牧师,并兼任一个学校的校长。
有一次,普利斯特利偶然遇到了美国科学家富兰克林。富兰克林向他讲述了许多自然科学方面有趣的问题,一下子吸引了他。从此,普利斯特利开始对自然科学产生兴趣。他常常在空闲的时候,做着各种化学实验。特别是1772年以后,他在英国舍尔伯恩伯爵的图书馆里工作时,阅读了不少自然科学方面的著作,更加爱上了化学。
1771年8月17日,普利斯特利在一个密闭的瓶子里,放进一支点着了的蜡烛。蜡烛很快就熄灭了。接着,他又往瓶子里放进一束带着绿叶的薄荷枝。到了8月27日,他重新再往瓶里放进一支点燃了的蜡烛,蜡烛竟然能够燃烧。
于是,普利斯特利又做了另一个实验:在两个密闭的瓶子里,都放进点燃了的蜡烛,在它熄灭之后,在一个瓶子里放进薄荷枝,而另一个瓶子里什么也不放。几天之后,当他再把点燃了的蜡烛分别放进两个瓶子时,放了薄荷枝的瓶子里的蜡烛继续燃烧着,而在另一个没有放薄荷枝的瓶子里,蜡烛刚一伸进去,立即熄灭了。
这究竟是怎么回事儿呢?普利斯特利对这个奇怪的现象很感兴趣。于是,他便开始钻研这个问题。
1774年8月1日,是普利斯特利难忘的日子,对于世界化学史来说,也是一个值得纪念的日子。在这一天,普利斯特利在自己的实验记录中,记述了一个重大的发现,现在把他的原文引述在下面:
我在找到了一块凸透镜之后,便非常快乐地去进行我的实验了。
如果把各种不同的东西放在一只充满水银的瓶子里,再把那瓶子倒放在水银槽中,用凸透镜使太阳的热集中到那物体上,我不知道会得到些什么样的结果。在做了许多实验后,我想拿三仙丹来做做看。我非常快乐地看到,当我用凸透镜照射之后,三仙丹竟然产生了许多气体。
这是些什么古怪的气体呢?普利斯特利接着写道:
当我获得了比所用的三仙丹的体积大三四倍的气体之后,我便取出了一些气体,倒进一些水,看见这气体并不溶解于水。但是,使我更奇怪的说不出来的是,当我把一支蜡烛放到这种气体中燃烧的时候,蜡烛竟然发出一种非常亮的火焰。这种奇怪的现象,我真是完全不知道该怎样解释才好。
除了对这种新发现的气体做燃烧实验外,普利斯特利还把两只小老鼠放到充满这种气体的瓶子里,小老鼠在瓶子里却显得挺快活,挺自在!
老鼠既然在这种气体中能舒舒服服地生活,我自己也要亲自来试试看!我用玻璃管从一个大瓶里把这种气体吸进肺中,我竟觉得十分愉快。我的肺部在当时的感觉,好像和平常呼吸空气时没有什么区别,但是,我自从吸进这种气体后,觉得经过好久,身心还是十分轻快舒畅。唉,又有谁知道,这种气体在将来会不会变成时髦的奢侈品呢?不过,现在世界上享受到这种气体的快乐的,只有两只老鼠和我自己!
这种气体究竟是什么呢?
本来,普利斯特利已经知道了这种气体的几个最重要的性质,如果他再仔细地加以分析、研究,是不难揭开谜底的。可惜!普利斯特利和舍勒一样,受燃素学说的影响太深,已经成了一个十分固执的燃素论者,他犹如被戴上了有色眼镜,竟把树上红艳的苹果看成是跟树叶一样的颜色。
普利斯特利从燃素学说观点出发,错误地进行“解释”:他认为燃烧就是燃素从燃烧物中跑出来的过程。加热三仙丹得到的新气体,既然能够帮助蜡烛燃烧得更旺,发出炫目的光芒,那么,这一定是由于这种气体本身没有燃素,这才特别喜欢从会燃烧的物体中去吸取燃素。这样,普利斯特利就断言:“这种新气体具有那样的特性,显然是因为它完全没有燃素,因而贪婪地从燃烧物里去吸取燃素。”
因此,普利斯特利把自己新发现的气体,命名为“失燃素的空气”—这也就是现在我们所称的“氧气”。
恩格斯深刻地指出:普利斯特利和舍勒析出了氧气,但不知道他们所析出的是什么,他们为“既有的”燃素说“范畴所束缚”。这种本来可以推翻全部燃素说观点,并使化学发生革命的元素,在他们手中没有能结出果实。恩格斯还指出:从歪曲的、片面的、错误的前提出发,循着错误的、弯曲的、不可靠的途径行进,往往当真理碰到鼻尖上的时候还是没有得到真理。
知识就是力量。可是,错误的“理论”就像一个坏了的指南针,它不仅不能给人力量,相反地还会使人失去综合、分析、判断事物的能力,掉进错误的泥坑。普利斯特利正是因为受了燃素学说的影响,以致铸成大错。不仅如此,他到了晚年,还变得越发固执了。