最輕的氣體氫氣
氫氣是世界上已知的最輕的氣體。在18世紀(jì)末以前,曾經(jīng)有不少人做過制取氫氣的實(shí)驗(yàn),但直到1766年,氫才被英國科學(xué)家卡文迪許確定為化學(xué)元素,并證明氫氣在空氣中可以與氧氣燃燒生成水。
早在16世紀(jì),瑞士著名醫(yī)生帕拉塞斯就描述過鐵屑與酸接觸時有一種氣體產(chǎn)生;17世紀(jì)時,比利時著名的醫(yī)療化學(xué)派學(xué)者海爾蒙特曾偶然接觸過這種氣體,但沒有把它分離、收集起來。盡管波義耳偶然收集過這種氣體,但并未對此進(jìn)行研究。他們只知道它可燃,此外對它的了解就很少了。
最早把氫氣收集起來,并對它的性質(zhì)仔細(xì)加以研究的是卡文迪許。因此,在化學(xué)元素發(fā)現(xiàn)史上,氫元素的發(fā)現(xiàn)者目前公認(rèn)的是卡文迪許。
卡文迪許
1766年,卡文迪許用鐵、鋅等與稀硫酸、稀鹽酸作用制得一種氣體,他把這種氣體命名為“易燃空氣”(實(shí)際就是氫氣)。他用普里斯特利發(fā)明的排水集氣法把它收集起來,對其進(jìn)行研究。他發(fā)現(xiàn)這種氣體與空氣混合后點(diǎn)燃會發(fā)生爆炸,與氧氣化合后會生成水。不僅如此,卡文迪許還發(fā)現(xiàn)該氣體不溶于水和堿液。金屬與各種不同類型的酸作用時,所產(chǎn)生的氣體的量都是固定的,酸的種類、濃度都影響不了它。這樣特殊的性質(zhì)與其他已知?dú)怏w都不相同,因此他推論這是一種新的元素。
卡文迪許制取和收集氫氣的裝置
然而,卡文迪許對“燃素說”非常虔誠,根據(jù)他的理解,這種氣體燃燒起來這么猛烈,一定富含燃素。他錯誤地認(rèn)為這種氣體是從金屬中分解出來的,而不是來自酸中。
由于氫氣的密度很小,卡文迪許一度把它當(dāng)成夢寐以求的燃素。這種推測很快就得到當(dāng)時的一些杰出化學(xué)家,如舍勒、基爾萬等人的贊同。其他許多燃素論者也因此而歡欣鼓舞。充滿氫氣的氣球在空氣中會徐徐上升的現(xiàn)象在當(dāng)時曾被一些“燃素說”的信奉者們當(dāng)成他們論證燃素具有負(fù)重量的重要根據(jù)。但好景不長,科學(xué)態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目ㄎ牡显S通過一系列的實(shí)驗(yàn)終于弄清了空氣浮力問題,而且證明了氫氣是有重量的,只是密度比空氣小得多而已。
學(xué)海拾貝
1871年,電學(xué)大師麥克斯韋應(yīng)聘擔(dān)任劍橋大學(xué)教授。他在負(fù)責(zé)籌建卡文迪許實(shí)驗(yàn)室時,發(fā)現(xiàn)了存放60年之久的卡文迪許的實(shí)驗(yàn)筆記。麥克斯韋仔細(xì)閱讀了這些手稿,驚訝地發(fā)現(xiàn)卡文迪許在60年前幾乎預(yù)料到電學(xué)上的所有偉大事實(shí)。
1782年,法國化學(xué)家拉瓦錫在建立正確的燃燒理論的基礎(chǔ)上,用紅熱的槍筒分解了水蒸氣。他明確地提出:水不是元素,而是氫和氧的化合物。這個正確的結(jié)論糾正了兩千多年來把水當(dāng)做元素的錯誤概念。1787年,拉瓦錫把卡文迪許稱做“易燃空氣”的這種氣體命名為“氫”,意思是“產(chǎn)生水的”,并確認(rèn)它是一種元素。
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