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第17章 化学的发展(1)

在自然科学的重要学科——化学方面,代表人物有开创化学制药业的瑞士医学家、化学家帕拉切尔苏斯,有把化学确立为科学的英国化学家、物理学家玻意耳,有现代化学的创始人法国化学家拉瓦锡,有发现元素周期律的俄国化学家门捷列夫,有把化学应用到农业生产上的德国化学家李比希,有设立诺贝尔奖金的瑞典化学家诺贝尔。帕拉切尔苏斯开创化学制药业帕拉切尔苏斯(1493~1541)帕拉切尔苏斯,瑞士医学家、化学家,出生于艾因西德伦。

帕拉切尔苏斯从小在父亲的指导下学医。他16岁进巴塞尔大学,专攻化学。1516年他获费拉拉大学医学博士学位,并更名为帕拉切尔苏斯,意即赛过切尔斯(公元1世纪,公认的最伟大的罗马医学家)。他曾到矿山了解了矿工的疾苦,后到印度、叙利亚等地旅行,获得了不少实际知识,回国后任市府医官。帕拉切尔苏斯一生从事化学和医学的研究及革新。他最大的贡献是把化学从炼金术中解放出来,认为化学的真正用途不在炼金,而在制药,这在当时是一大进步。

帕拉切尔苏斯不迷信,不怕权威,敢于攀登真理高峰。他主张医学必须建立在自然哲学、天文学、炼金术和德行的基础上,把人体的生活功能看做是一个化学过程,提倡把化学应用到医疗方面。实践中采用许多新的药物,包括用汞剂治梅毒、用愈创树治外伤等,收到很好的效果。

帕拉切尔苏斯的思想在当时被视为“叛逆”,宗教裁判所要处其死刑。1532年,他逃亡国外,流浪10年之久,死于贫病交加之中。

玻意耳与分析化学研究玻意耳(1627~1691)玻意耳,英国化学家、物理学家,出生于爱尔兰芒斯特。

1635~1638年他在伊顿学院学习。玻意耳根据实验阐明气压升降的原理,1662年,他发现气体体积随压强变化的规律。1676年,法国物理学家马略特再次发现这一规律,因此被称为玻意耳—马略特定律。

在化学方面,玻意耳将当时习用的定性试验归纳为一个系统,初次引入化学分析名称,开始了分析化学研究,使化学研究开始建立在科学基础之上。

玻意耳提出运动中原子与大部分自然现象有关的观点,对光的颜色、真空与空气弹性等也有研究。

化学试纸发现的故事

一天清晨,玻意耳刚走进书房,一阵花香扑鼻而来,使人感到心旷神怡。原来,屋角处摆着一盆美丽的深紫色的紫罗兰。玻意耳忍不住随手摘下一朵花,然后不时地嗅着这沁人心脾的馨香,来到实验室。

在实验室里,他的助手为了准备当天的实验正往烧瓶里倒盐酸,不小心使盐酸溅泼在桌子上,一阵刺鼻的气味顿时弥漫在实验室里。

玻意耳的实验仪器玻意耳见状忙放下手中的紫罗兰,快步赶过去帮忙。当他转过身来时,发现那朵放在桌上的紫罗兰冒起了青烟。

“真可惜,这花也沾上盐酸了。”玻意耳说。他随手把花插在一旁,继续和助手一起准备实验室里的工作。

过了一会儿,他想起了那朵紫罗兰。拿起花时,玻意耳顿时惊呆了,原先深紫色的紫罗兰,现在却变成了红色!

“奇怪!紫罗兰怎么眨眼之间就变了颜色呢?是不是盐酸的缘故?”

想到这里,玻意耳忙把书房里的那盆紫罗兰端了过来。

急于找到答案的玻意耳,立刻取出一只烧杯,倒入一些盐酸。玻意耳摘下一朵花,浸入盐酸中。果然,花瓣渐渐地由深紫色变成淡紫色,最后完全变成了红色!

“太奇妙了!”助手说。

“我们再试试其他酸液。”玻意耳兴犹未尽。他又取出几只烧杯,分别倒入不同的酸液,再往杯里各放进一朵紫罗兰花。实验结果表明,这些深紫色的花都在酸液中变成了红色。

“这么说,酸液能使紫罗兰由紫色变成红色。也就是说,我们可以用紫罗兰的花瓣来判断另一种溶液是不是酸性了!”玻意耳为这个意外的发现而感到兴奋不已,“那么,碱是不是也能使紫罗兰改变颜色呢?”

玻意耳又做了碱液实验,发现碱也能使紫罗兰改变颜色,只不过是由紫色变蓝色了。

助手说:“要是没有紫罗兰花开的季节,这种鉴别方法就不能使用了。”

“对。不过,我们可以想想别的办法。”玻意耳赞许地说,“我们可以把它泡成浸液,这样就方便多了。”

他们不仅用紫罗兰花瓣泡成浸液,还用蔷薇花瓣、药草、苔藓、五倍子、树皮和各种植物的根做实验,结果萃取了多种浸液。在这些浸液中,玻意耳发现用石蕊苔藓提取的紫色浸液效果最好,它遇酸变红,遇碱变蓝。

玻意耳是位不容易满足的科学家,他觉得用浸液来鉴别溶液的酸碱性质还是不够方便。于是他又开动了脑筋。几番思考之后,他终于想出了一个最简单易行的办法,用这种溶液把纸浸透,再把纸烘干。这样,带着溶液成分的纸片,就成了最早的化学指示剂。

此后,要鉴别溶液的酸碱性质,可就容易多了。

拉瓦锡——现代化学的创始人拉瓦锡(1743~1794)拉瓦锡,法国化学家,出生于巴黎。

父亲是律师,从小在家庭教师的辅导下,学过天文学、数学、化学、植物学、矿物学和地质学,其中对化学最感兴趣。

拉瓦锡是现代化学的创始人,主要功绩是把过去和当时的许多实验结集一起,综合成为完整学说。拉瓦锡曾进行“烧干了水不会变土”的实验,长达百天之久。通过实验,他推翻了物质不能互变的学说,进一步证明了物质不灭定律的正确性。

拉瓦锡从1772年开始研究燃烧问题,进行了一系列实验。他发现空气中有1/5的物质可助燃,这一发现推翻了当时占统治地位的“燃素”学说,使化学这门科学向前推进了一大步。拉瓦锡还通过实验证明,动物呼吸同物质燃烧一样也是一种氧化作用。

拉瓦锡与另外三位法国化学家一道,共同拟订出化合物的第一个合理命名法,开始用初步的化学方程式说明化学反应过程和量的关系,建立起化学新体系。小化学迷

暑假来临了,小拉瓦锡中学毕业晚会刚刚结束。拉瓦锡家的老朋友盖塔尔来到拉瓦锡家中做客。

“我有个建议,”盖塔尔说道,“我们为绘制法国地质图已经进行了多年的研究,要是小拉瓦锡今年夏天能和我在一起,帮助我做这件事,我会非常高兴的,还有好几个山区等着我们勘测呢!”

“啊!这种旅行大概非常美妙吧?!”小拉瓦锡惊呼道。

“不仅非常美妙,而且肯定能学到很多东西,亲爱的朋友。”盖塔尔说。

这年夏天,小拉瓦锡确实学到了不少东西。蕴藏在地下的矿石真是五花八门,应有尽有!有多少物质仍然是不解之谜,还严守着各种未知元素的奥秘啊!

小拉瓦锡热心极了,只要一看见不太寻常的小石块,总要仔细地挑选出来。每到晚上,他们就坐在篝火旁,对白天所收集到的矿石进行细致的分类研究。

“这些亮光闪闪的黑色晶粒也是铁矿石,”盖塔尔对他说,“它们的性质相当有趣,能和磁石一样吸住铁屑。”

“真好玩。”小拉瓦锡说,“让我试试看。”

“试试吧。由于它具有这种性质,所以叫做‘磁铁矿’。”

小拉瓦锡拿起一块亮晶晶的乌黑矿石移近几段细铁丝,想把它们吸起来。可是,只要手轻轻一动,它们就从矿石上掉了下来。

小拉瓦锡对矿物界了解得越深,他的疑问也就越多。原来矿物学和他打算终生从事的化学一样有趣。夏天不知不觉地过去了,小拉瓦锡已变成了一个化学迷了。

发现质量守恒定律

2月的一个晚上,天气很冷。拉瓦锡读到一篇文章,其中谈到高温下烧得炽热的金刚石会“消失”得无影无踪。

第二天,拉瓦锡取来几块金刚石,然后用石墨调制成很稠的软膏。实验中,他将厚厚的一层软膏涂在小块金刚石上,然后加热这些乌黑的圆球。小球很快烧得通红,开始像炉子里的煤球一样发光。几小时后,等圆球冷却,除掉涂料。金刚石竟然完好无损,拉瓦锡看到后大为吃惊。

“怪事!”

“这就是说,金刚石莫名其妙地‘失踪’多少与空气有关。难道它们和空气发生化合了?”拉瓦锡揣测道。

“这一现象和我们对燃烧的认识截然相反,真是叫人想都不敢去想。”助手卡德低声说。

“毕竟有实验可以作证,情况正是这样。”拉瓦锡坚信不疑地说。

这项发现太不一般,以致其他一切问题全都退居到次要地位。当时,科学家拉瓦锡只想着一个问题——燃烧。他立即着手研究磷和硫的燃烧过程。他将磷燃烧后所生成的白色烟雾全部收集起来,并且加以称量,发现烟雾比当初使用的磷更重一些。

“原来磷和空气发生了化合!”

这个想法使他的心情难以平静。与磷化合的空气有多大数量?化合的方式如何?他又设计出这样一个实验,在封闭容器中使磷燃烧,然后再测出各有关物质,首先是空气的数量。

“只有1/5的空气与磷化合,难道空气是一种复杂的混合物吗?”

拉瓦锡又研究了硫的燃烧。硫燃烧后也和1/5的空气化合。此后,拉瓦锡又去研究煅烧金属。金属经过长时间的煅烧,都变成了金属灰,可是金属灰在高温下与木炭一起加热,又会重新变成金属。在这一过程中,却析出一种被化学家们称为“固定空气”的气体即二氧化碳。

经过反复的实验,他终于弄清了空气是由两个部分组成的,一部分可以助燃(在煅烧过程中与金属化合),另一部分不能助燃,生物放在里面就会死亡。物体燃烧时要吸收性质活泼的这部分空气,即拉瓦锡所说的“有用空气”,生成物重于反应物的原因就在于此。拉瓦锡用密闭容器又做了一些实验。他发现在密封的玻璃容器中煅烧铅、汞等其他金属时,加热前和加热后的容器重量毫无变化,但生成的金属灰却比原来的金属要重。这一伟大发现就是我们现在所说的质量守恒定律。

门捷列夫发现元素周期律门捷列夫(1834~1907)门捷列夫,俄国化学家,出生于西伯利亚托波尔斯克。

1855年他从彼得堡师范学院毕业后任中学化学教师。门捷列夫是化学元素周期律发现者之一。

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