化学传奇之三:第一个发现氧气的竟然是中国的风水大师
不管是波义耳还是“燃素说”,都认为燃烧和空气密切相关,而罗蒙诺索夫说的更加干脆,在解释加热金属重量会增加时,他说“那是因为不断地在热金属表面流动的空气微粒,和灼热的金属结合,重量才增加了”。
这其实已经就差一步就可以燃烧的本质说出来了,差哪一步呢?就差空气的成分了。
关于空气成分的问题,早就一千年前就有人说过了,罗蒙洛索夫难道就不会查一下文献吗?他还真不会,因为他看不懂汉字,没错,这是中国人说的。
在唐朝时有一个人叫做马和,这个人的职业可了不得,他是专门寻找龙脉的风水大师,他写了一本关于风水的书叫做《平龙认》,就是在这本书中,马和指出在大地和云端之间充满了含真气,这自然就是空气了,含真气又分为阴气和阳气两种,其中阴气可以助燃,而且阴气可以通过加热硝石得到,在水中也存在着阴气和阳气,不过水中的阴气很难分解出来,这阴气很明显就是我们现在所说的氧气。
这就是说中国人早在唐朝时就知道了氧气了,看来大唐盛世果然名下无虚呀,可是为什么我们没有提出燃烧的本质呢?因为我们相信五行学说呀,看来科学思维是很重要的,不止是风水大师为思维所困,就是科学家也难以摆脱思想的牢笼。
舍勒就是被“燃素说”折断了科学的翅膀。
舍勒也是一个穷人,不过比罗蒙诺索夫好一点,至少读完了小学,不过也就读完了小学,然后就去药店当了学徒,但是他遇到了一个好老板,这个老板学识渊博手艺高超,在老板的影响下,舍勒成为了一名药剂师,同时也对化学产生了浓厚的兴趣,可是他的老板破产了。
舍勒只好再次寻找工作,他运气爆棚了,又遇到了一个好老板,这位老板不但对他关爱有加,还给了他一套房子来做实验。
1773年,舍勒通过加热硝石得到了一种气体,把红热的木炭扔到这种气体当中,木炭会迅速燃烧起来并发出耀眼的光芒,毫无疑问,这种气体和燃烧有关,舍勒感到“我意识到必须对火进行研究,但是我注意到,假如不能把空气弄明白,那未对火的现象则不能形成正确的看法。”他把这种气体叫做“火空气”。
不过舍勒并没有立即公布实验结果,接下来他继续实验,找到了各种方法获得“火空气”,直到1775年底才把实验结果整理成书,交给了出版商,书稿又在出版商那里压了两年,1777年才出版。
而在1774年就有人发表了关于这种气体的论文,这个人就是普利斯特里。
普利斯特里的境况比起舍勒来好了不少,他父亲有一个小农庄,这可以让他安心读书,他当过教师做过牧师,写过语言学专著,还获得了博士学位,不过是法学的,在获得法学博士后,他开始了科学研究,写出了一本《电的历史与现前状态》,这本书成为了电学的标准教材,后来发明电池的伏特都受到了影响,他也因此成为了英国皇家学会的会员,这人生有点太圆满了,足以让舍勒嫉妒死了,这还不止呢,他的妻子是大富商的女儿,而舍勒临死前才和同事的遗孀走到了一起,真是人比人气死人呀。
按理说这就是人生巅峰了,可是他还没有满足,他还要研究化学。
1774年,普利斯特里得到了一个大型凹透镜,这就是俗称的“火镜”,只要把可燃物放到凹透镜焦点上,凹透镜通过汇聚阳光就可以点火了。
有了凹透镜,普利斯特里就把氧化汞放到了焦点上。氧化汞已经出现了不止一次了,为什么大家都这么喜欢氧化汞呢?咱们早就说过了,以前化学只是炼金术的附庸,而氧化汞俗称“三仙丹”,那是炼金术士的最爱,其实不止是炼金术士,我们中国的炼丹专家们也很喜欢氧化汞,大萌朝的红丸案中的红丸就含有氧化汞。
对于化学家们来说,自然是近水楼台,所以他们没事就喜欢玩玩氧化汞。
普利斯特里把凹透镜对准“三仙丹”后,发现三仙丹放出了一种气体,他闻了闻,顿觉神清气爽,这是一种非常危险的做法,他运气好闻的是氧气,要是什么有毒气体的话就可能发生危险了, 而舍勒运气就没有这么好,舍勒发现氯气之后,也顺便闻了闻,结果造成了很大的伤害。
普利斯特里又把;蜡烛放到了这种气体中,烛光顿时明亮起来,又把老鼠塞了进去,发现老鼠在里面活的时间比在普通空气中长了四倍。
毫无疑问,这是一种新的气体,他把这种气体叫做“脱燃素空气”。
舍勒和普利斯特里两人各自独立发现了氧气,可以由于他们是“燃素说”的拥趸,以至于并没有揭开真正的燃烧的秘密,看来先入为主这种观念害死人呀。
有一个人就没有这种先入为主的观念,他就是拉瓦锡。
1774年,普利斯特里在他的保护人谢尔本勋爵的带领下来到了巴黎,在巴黎,他们拜访了很多科学家,其中最著名的就是拉瓦锡。
要是说舍勒是普通玩家,普利斯特里是人民币玩家,那么拉瓦锡就是土豪玩家。
拉瓦锡可谓天选之人,出生在一个富裕的律师家庭,五岁时就由于母亲去世继承了大笔遗产,虽然学的是法律,但是对自然科学兴趣浓厚,20岁上就获得了法国学院征文的奖励,25岁上就成为了法国科学院院士。
28岁则娶了同事14岁的女儿玛丽,这位夫人貌美如花,夫妇两人迅速成为了社交场上的明星,玛丽可不是追求奢华的浅薄女子,她倾尽心力支持拉瓦锡的科学研究。
玛丽精通多种语言,她负责把其他化学家的论文翻译成法文,有力地支持了拉瓦锡的工作,她还雅擅丹青,拉瓦锡书籍中的插图大多出自她手。
和舍勒普利斯特里的不同不仅仅体现才财富地位上,最关键的是拉瓦锡不相信“燃素说”,“燃素说”的要害在于无法解释金属加热后重量增加的问题,针对这一点,拉瓦锡设计了钟罩实验,其实就是十八年前罗蒙洛索夫的金属加热实验,实验结果自然是加热前后重量不变,这相当于拉瓦锡重新发现了一遍质量守恒定律。
可是光有质量守恒定律还不能完全驳倒“燃素说”,这个时候普利斯特里送来了及时雨。
普利斯特里对拉瓦锡说起了自己的实验,拉瓦锡如获至宝,他立刻重复了实验,不过他重复的实验比起普利斯特里来严格了许多,而且实验还反复做了二十天,史称“二十天实验”。
尤其令人羡慕的是,这二十天内,他那一位漂亮的萝莉夫人放弃了各种舞会晚宴,一直陪在拉瓦锡旁边。
这是拉瓦锡的“二十天实验”,和普利塞特里的实验原理相同。由于金属汞和外界大气隔离,只和钟罩内的空气接触,加热时,只能消耗中钟罩内的空气,钟罩内的氧气消耗后,由于大气压的作用,水会进入钟罩内,这样就可以测量出氧气在空气中的体积含量,这也是拉瓦锡的高明之处。普利斯特里的实验只能得出氧气的性质,例如助燃,呼吸,却难以得出具体的数据。
这个实验还可以反复进行,继续加热氧化汞,氧化汞受热分解,氧气又会回到钟罩中,这就敲响了“燃素说”的丧钟。
实验得到了完全相同的结果,不过拉瓦锡却做出了不同的解释,他把助燃的1/5空气称之为氧气,不助燃的4/5称之为氮气。
1777年,拉瓦锡向巴黎科学院提交了名为《燃烧概论》的报告,报告里,他提出了氧化说,认为空气分为氧气和氮气,只有在有氧气情况下,物质才会燃烧,物质燃烧后质量增加是因为吸收了空气中的氧。
燃烧的秘密就此揭开了。