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《元素的故事》:两位伟大的科学家,却有不同的人生

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有2位伟大的化学家同时对“空气”展开研究,可是2人中只有一人,最终对“空气”在自然界的真正功能,做出了正确的结论。为什么两位都是科学家,一样的天才,同样的勤奋,却只有一个人最终得到了正确的结果呢?

01

空气逃跑了

有一天夜里,舍勒做了一个实验:


他把一小块磷,放进一个空烧瓶里,塞上瓶塞,然后把烧瓶放到一支燃烧着的蜡烛上。

烛焰的边沿刚刚触到烧瓶,瓶里的磷立刻融化,沿着瓶底摊成一片。又过了一秒钟,磷爆发出一阵明亮的火焰,烧瓶里立刻浓雾弥漫,没多久,这浓雾就沉积在瓶壁上,像层白霜。


舍勒并不在意磷燃烧后的变化,他只关心一个问题:烧瓶里的空气在磷燃烧时发生了什么变化?


烧瓶刚凉,舍勒立刻将瓶颈朝下,没入一盆水中,然后拔去瓶塞。这时候发生了一件奇怪的事:

盆里的水从下而上涌进瓶中,填充了烧瓶体积的1/5。

竟然有1/5的空气不知去向!!!


怪事!无论舍勒把什么东西放在密闭的容器里燃烧,总会看见一种相同的现象,

就是:容器内的空气会在燃烧中少掉1/5。烧瓶不是用塞子塞严了吗?那瓶里的空气怎么能够溜掉呢?


(卡尔舍勒照片)

02

火为什么会灭

舍勒开始研究火焰和燃烧,他对烧瓶中任何一种物质燃烧后,所剩下的空气特别关心。

这种空气似乎是死的,完全无用。

无论什么东西,都不愿意在这种空气里燃烧。


蜡烛会灭、烧红的炭会冷却。至于易于燃烧的磷,到了这种空气里也不肯着火。有几只老鼠,被舍勒关到充满了这种空气的罐里,立刻窒息而死。

这种空气,被舍勒称作“死空气”。它无色、无味,和普通空气一样。


舍勒明白了,原来从四面八方围绕着我们的普通空气,绝对不是原来人们以为的是一种元素。空气不是单质,而是由两种截然不同的成分混合而成的东西。


两种成分里面,有一种能够助燃,但在燃烧中会不知去向;另一种比较多,却对火不起作用,并在燃烧过程中保留了下来。如果空气只含有它,那么就不会出现一个小火花了。


舍勒最好奇的,并不是空气中“死”的部分,而是它“活”的部分,会在燃烧中不知去向的那部分。

03

“死空气”和“活空气”

“能不能不掺‘死空气’,只有‘活空气’呢?” 舍勒知道这是有办法的。


舍勒之前观察到,制作黑火焰的原料硝石在熔化时,只要有含火星的烟灰飞过上空,就会出人意料地突然着火。


舍勒想,为什么这些细末来到沸腾的硝石上面,才那么容易着火呢?

是不是因为从硝石里冒出的气体,正是空气中能够助燃的哪一部分呢?


舍勒通过对硝石的蒸馏,提取出了这种可以助燃的空气,于是舍勒把 “活空气”又叫作“火焰空气”。


舍勒发现,各种物质在“火焰空气”里,燃烧得很快,所放出的光,也比在普通空气里明亮得多。而容器里的“火焰空气”本身却要在燃烧中全部消失,一点都不剩下。


当舍勒把磷放在盛满了“火焰空气”的密闭烧瓶中燃烧时,看得特别清楚。这时爆发的火焰,简直亮得刺目。


后来烧瓶冷却了,舍勒拿起它,打算把它放进水里,却听见一声霹雳,烧瓶炸成碎片,四面纷飞。


原来,“火焰空气”在燃烧中离开了烧瓶,使瓶里出现真空。因此烧瓶才被外面的大气压所压碎。


第二次,舍勒选了一只结实的烧瓶来盛磷,瓶壁很厚,完全经得住大气的压力,然后把瓶口浸入一盆水中。这次发现瓶塞怎么也拔不出来了。很明显,瓶里已经成了真空。


舍勒无法拔出塞子,就把塞子往里面推,这却立刻办到了。塞子刚被推进瓶内,盆里的水就自下而上的涌入瓶中,把整个瓶子填满。


这样,他才确切无疑地得出“火焰空气”会在燃烧中完全消失。这种被舍勒称作“火焰空气”,现在有一个专业名称,就是“氧”。


04

舍勒成功了,但他却失败了

舍勒本想猜破“为什么火会灭”这个哑谜,不料却发现了空气不是元素,而是两种气体的混合物。


这两种气体,他给取名叫“火焰空气”和“无用空气”。

这是舍勒最重要的一项发现。

可是舍勒查出了火的真正性质了吗?

明白燃烧是怎么回事,燃烧时会发生些什么变化了吗?

舍勒认为自己完全明白了。

但很遗憾,并没有,火的秘密,对他仍旧是个秘密。


回到我们最初的问题:

“空气去哪儿了呢?”

舍勒给出的解释是:“一种物体燃烧时,它里面的‘燃素’会和‘火焰空气’化合,而这种看不见的化合物很容易挥发,悄悄地渗透玻璃溜了。”


我们知道,这是多么荒诞的想法啊。

其实只要舍勒仔细找找,他一定会找到“火焰空气”的去向。

但他没有,因为他太相信“燃素”了。虽然舍勒很有才干,却没有最终解开“火焰空气”的秘密。

然而,“燃素”却被另一位伟大的化学家给推翻了。

神奇的是,当“燃素”消失了,“火焰空气”的神秘面纱,也就立刻失去了全部的神秘性。

舍勒的实验记录)





said:

“火焰空气”的秘密到底隐藏在哪里呢?



又是谁解开了这个秘密?



明天,我们继续分享《一个小天平,竟然让化学前进了一大步!》






《元素的故事》

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文章转载自微信公众号:百班千人

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