不管是波義耳還是“燃素說”,都認(rèn)為燃燒和空氣密切相關(guān),而羅蒙諾索夫說的更加干脆,在解釋加熱金屬重量會(huì)增加時(shí),他說“那是因?yàn)椴粩嗟卦跓峤饘俦砻媪鲃?dòng)的空氣微粒,和灼熱的金屬結(jié)合,重量才增加了”。
這其實(shí)已經(jīng)就差一步就可以燃燒的本質(zhì)說出來了,差哪一步呢?就差空氣的成分了。
關(guān)于空氣成分的問題,早就一千年前就有人說過了,羅蒙洛索夫難道就不會(huì)查一下文獻(xiàn)嗎?他還真不會(huì),因?yàn)樗床欢疂h字,沒錯(cuò),這是中國人說的。
在唐朝時(shí)有一個(gè)人叫做馬和,這個(gè)人的職業(yè)可了不得,他是專門尋找龍脈的風(fēng)水大師,他寫了一本關(guān)于風(fēng)水的書叫做《平龍認(rèn)》,就是在這本書中,馬和指出在大地和云端之間充滿了含真氣,這自然就是空氣了,含真氣又分為陰氣和陽氣兩種,其中陰氣可以助燃,而且陰氣可以通過加熱硝石得到,在水中也存在著陰氣和陽氣,不過水中的陰氣很難分解出來,這陰氣很明顯就是我們現(xiàn)在所說的氧氣。
這就是說中國人早在唐朝時(shí)就知道了氧氣了,看來大唐盛世果然名下無虛呀,可是為什么我們沒有提出燃燒的本質(zhì)呢?因?yàn)槲覀兿嘈盼逍袑W(xué)說呀,看來科學(xué)思維是很重要的,不止是風(fēng)水大師為思維所困,就是科學(xué)家也難以擺脫思想的牢籠。
舍勒就是被“燃素說”折斷了科學(xué)的翅膀。
舍勒也是一個(gè)窮人,不過比羅蒙諾索夫好一點(diǎn),至少讀完了小學(xué),不過也就讀完了小學(xué),然后就去藥店當(dāng)了學(xué)徒,但是他遇到了一個(gè)好老板,這個(gè)老板學(xué)識(shí)淵博手藝高超,在老板的影響下,舍勒成為了一名藥劑師,同時(shí)也對(duì)化學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣,可是他的老板破產(chǎn)了。
舍勒只好再次尋找工作,他運(yùn)氣爆棚了,又遇到了一個(gè)好老板,這位老板不但對(duì)他關(guān)愛有加,還給了他一套房子來做實(shí)驗(yàn)。
1773年,舍勒通過加熱硝石得到了一種氣體,把紅熱的木炭扔到這種氣體當(dāng)中,木炭會(huì)迅速燃燒起來并發(fā)出耀眼的光芒,毫無疑問,這種氣體和燃燒有關(guān),舍勒感到“我意識(shí)到必須對(duì)火進(jìn)行研究,但是我注意到,假如不能把空氣弄明白,那未對(duì)火的現(xiàn)象則不能形成正確的看法。”他把這種氣體叫做“火空氣”。
不過舍勒并沒有立即公布實(shí)驗(yàn)結(jié)果,接下來他繼續(xù)實(shí)驗(yàn),找到了各種方法獲得“火空氣”,直到1775年底才把實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理成書,交給了出版商,書稿又在出版商那里壓了兩年,1777年才出版。
而在1774年就有人發(fā)表了關(guān)于這種氣體的論文,這個(gè)人就是普利斯特里。
普利斯特里的境況比起舍勒來好了不少,他父親有一個(gè)小農(nóng)莊,這可以讓他安心讀書,他當(dāng)過教師做過牧師,寫過語言學(xué)專著,還獲得了博士學(xué)位,不過是法學(xué)的,在獲得法學(xué)博士后,他開始了科學(xué)研究,寫出了一本《電的歷史與現(xiàn)前狀態(tài)》,這本書成為了電學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)教材,后來發(fā)明電池的伏特都受到了影響,他也因此成為了英國皇家學(xué)會(huì)的會(huì)員,這人生有點(diǎn)太圓滿了,足以讓舍勒嫉妒死了,這還不止呢,他的妻子是大富商的女兒,而舍勒臨死前才和同事的遺孀走到了一起,真是人比人氣死人呀。
按理說這就是人生巔峰了,可是他還沒有滿足,他還要研究化學(xué)。
1774年,普利斯特里得到了一個(gè)大型凹透鏡,這就是俗稱的“火鏡”,只要把可燃物放到凹透鏡焦點(diǎn)上,凹透鏡通過匯聚陽光就可以點(diǎn)火了。
有了凹透鏡,普利斯特里就把氧化汞放到了焦點(diǎn)上。氧化汞已經(jīng)出現(xiàn)了不止一次了,為什么大家都這么喜歡氧化汞呢?咱們?cè)缇驼f過了,以前化學(xué)只是煉金術(shù)的附庸,而氧化汞俗稱“三仙丹”,那是煉金術(shù)士的最愛,其實(shí)不止是煉金術(shù)士,我們中國的煉丹專家們也很喜歡氧化汞,大萌朝的紅丸案中的紅丸就含有氧化汞。
對(duì)于化學(xué)家們來說,自然是近水樓臺(tái),所以他們沒事就喜歡玩玩氧化汞。
普利斯特里把凹透鏡對(duì)準(zhǔn)“三仙丹”后,發(fā)現(xiàn)三仙丹放出了一種氣體,他聞了聞,頓覺神清氣爽,這是一種非常危險(xiǎn)的做法,他運(yùn)氣好聞的是氧氣,要是什么有毒氣體的話就可能發(fā)生危險(xiǎn)了, 而舍勒運(yùn)氣就沒有這么好,舍勒發(fā)現(xiàn)氯氣之后,也順便聞了聞,結(jié)果造成了很大的傷害。
普利斯特里又把;蠟燭放到了這種氣體中,燭光頓時(shí)明亮起來,又把老鼠塞了進(jìn)去,發(fā)現(xiàn)老鼠在里面活的時(shí)間比在普通空氣中長(zhǎng)了四倍。
毫無疑問,這是一種新的氣體,他把這種氣體叫做“脫燃素空氣”。
舍勒和普利斯特里兩人各自獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了氧氣,可以由于他們是“燃素說”的擁躉,以至于并沒有揭開真正的燃燒的秘密,看來先入為主這種觀念害死人呀。
有一個(gè)人就沒有這種先入為主的觀念,他就是拉瓦錫。
1774年,普利斯特里在他的保護(hù)人謝爾本勛爵的帶領(lǐng)下來到了巴黎,在巴黎,他們拜訪了很多科學(xué)家,其中最著名的就是拉瓦錫。
要是說舍勒是普通玩家,普利斯特里是人民幣玩家,那么拉瓦錫就是土豪玩家。
拉瓦錫可謂天選之人,出生在一個(gè)富裕的律師家庭,五歲時(shí)就由于母親去世繼承了大筆遺產(chǎn),雖然學(xué)的是法律,但是對(duì)自然科學(xué)興趣濃厚,20歲上就獲得了法國學(xué)院征文的獎(jiǎng)勵(lì),25歲上就成為了法國科學(xué)院院士。
28歲則娶了同事14歲的女兒瑪麗,這位夫人貌美如花,夫婦兩人迅速成為了社交場(chǎng)上的明星,瑪麗可不是追求奢華的淺薄女子,她傾盡心力支持拉瓦錫的科學(xué)研究。
瑪麗精通多種語言,她負(fù)責(zé)把其他化學(xué)家的論文翻譯成法文,有力地支持了拉瓦錫的工作,她還雅擅丹青,拉瓦錫書籍中的插圖大多出自她手。
和舍勒普利斯特里的不同不僅僅體現(xiàn)才財(cái)富地位上,最關(guān)鍵的是拉瓦錫不相信“燃素說”,“燃素說”的要害在于無法解釋金屬加熱后重量增加的問題,針對(duì)這一點(diǎn),拉瓦錫設(shè)計(jì)了鐘罩實(shí)驗(yàn),其實(shí)就是十八年前羅蒙洛索夫的金屬加熱實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果自然是加熱前后重量不變,這相當(dāng)于拉瓦錫重新發(fā)現(xiàn)了一遍質(zhì)量守恒定律。
可是光有質(zhì)量守恒定律還不能完全駁倒“燃素說”,這個(gè)時(shí)候普利斯特里送來了及時(shí)雨。
普利斯特里對(duì)拉瓦錫說起了自己的實(shí)驗(yàn),拉瓦錫如獲至寶,他立刻重復(fù)了實(shí)驗(yàn),不過他重復(fù)的實(shí)驗(yàn)比起普利斯特里來嚴(yán)格了許多,而且實(shí)驗(yàn)還反復(fù)做了二十天,史稱“二十天實(shí)驗(yàn)”。
尤其令人羨慕的是,這二十天內(nèi),他那一位漂亮的蘿莉夫人放棄了各種舞會(huì)晚宴,一直陪在拉瓦錫旁邊。
這是拉瓦錫的“二十天實(shí)驗(yàn)”,和普利塞特里的實(shí)驗(yàn)原理相同。由于金屬汞和外界大氣隔離,只和鐘罩內(nèi)的空氣接觸,加熱時(shí),只能消耗中鐘罩內(nèi)的空氣,鐘罩內(nèi)的氧氣消耗后,由于大氣壓的作用,水會(huì)進(jìn)入鐘罩內(nèi),這樣就可以測(cè)量出氧氣在空氣中的體積含量,這也是拉瓦錫的高明之處。普利斯特里的實(shí)驗(yàn)只能得出氧氣的性質(zhì),例如助燃,呼吸,卻難以得出具體的數(shù)據(jù)。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)還可以反復(fù)進(jìn)行,繼續(xù)加熱氧化汞,氧化汞受熱分解,氧氣又會(huì)回到鐘罩中,這就敲響了“燃素說”的喪鐘。
實(shí)驗(yàn)得到了完全相同的結(jié)果,不過拉瓦錫卻做出了不同的解釋,他把助燃的1/5空氣稱之為氧氣,不助燃的4/5稱之為氮?dú)狻?/p>
1777年,拉瓦錫向巴黎科學(xué)院提交了名為《燃燒概論》的報(bào)告,報(bào)告里,他提出了氧化說,認(rèn)為空氣分為氧氣和氮?dú)?,只有在有氧氣情況下,物質(zhì)才會(huì)燃燒,物質(zhì)燃燒后質(zhì)量增加是因?yàn)槲樟丝諝庵械难酢?/p>
燃燒的秘密就此揭開了。
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