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第8章 燃素说的危机(2)

然而,他对化学发生兴趣,还得从一个啤酒厂谈起。1733年3月13日,约瑟夫·普利斯特里出生于英国约克郡菲尔德赫德。7岁时丧母,由一位笃信宗教的姑母把他养大成人。他身体瘦削,纤弱多病,说话口吃。年轻时他学习语言、逻辑学和哲学,在这些方面他都是一个罕见的好学生。

1755年普利斯特里开始接触自然科学,特别是在南特威治的教堂学校任教时,他结识了爱德华·哈鲁德,除了神学之外,他们两人还研究了天文学、物理学和其他自然科学。

1766年,有一次,普利斯特里到伦敦购书,偶然遇见了富兰克林。富兰克林正在试图调解就美国东部13个州的课税问题的一场争论。富兰克林是美国著名的科学家和政治家。两人在伦敦的会晤,对普利斯特里从神学、哲学等社会科学领域走进自然科学产生了很大的影响。

过了一段时间,普利斯特里接任利兹的一个牧师的管区,在他的隔壁有一个啤酒厂,这正是他在科学上发迹的一个园地。

1767年9月,普利斯特里在利兹又当上了传教士。有一次,普利斯特里到瓦林顿传教,听了一位来自利物浦的托尔纳博士的一堂化学课,使他深感惭愧,觉得自己对化学知识了解的实在很少。心想:“如果我连燃烧这样一个不太复杂的过程都不能解释的话,那么,我就是一个不合格的哲学家!”于是,他开始学习有关化学的知识。他建造了一个相当简陋的实验室。普利斯特里34岁才开始学习化学、研究化学现象,后来竟然成为伟大的化学家,并做出了不朽的贡献。

普利斯特里虽然起步晚,但是凭借他那顽强的拼搏精神,终于写下了科学史上光辉灿烂的一页。

他博览群书,昼夜研究,攻破一道道难关,一步一步走进化学发明的世界。

1768年复活节前夕,普利斯特里因为看书时间过长,感到非常疲倦,他想休息一会儿,就来到布莱克叔叔的纺织厂。叔叔答应让他同三个堂妹一起去看看隔壁的啤酒厂,他们对此都非常感兴趣。在参观工厂时,普利斯特里大开眼界,特别是发酵车间,使他着了迷。普利斯特里爬上梯子,躬下身子观看桶中的发酵液体。

“立刻下来,不要对着啤酒汁呼吸,否则你会失去知觉。”大妹妹史蒂文喊道。

普利斯特里很奇怪,赶忙直起身子,离开大桶,询问史蒂文和二妹妹台特是怎么回事。

“我自己懂得的也不多。”台特答道,“你瞧,我确实不知道是怎么回事。”

台特在灯上点着一根细木条,把它举到啤酒汁上面。使普利斯特里惊奇的是,燃烧着的木条立刻就熄灭了。

“呵!这就是说木桶中有另外一种空气。让我也试试。”

普利斯特里重复了一次试验,火焰又熄灭了。在木条熄灭时出现的淡蓝色烟云漂浮在木桶的上面。普利斯特里用手轻轻地推了一下烟云,它就慢慢地降了下去。

“瞧!木桶中储藏着多么有趣的空气呵!它比纯洁的空气重,在这种空气中一切都将熄灭。”

普利斯特里回到家中还在思索着这个问题:“看来存在着好几种空气——一种是一切生物呼吸的纯洁的空气,而另一种是比纯洁的空气还重的空气。生物在后一种空气中难道会死去?不让我在木桶上面呼吸,就是这个缘故吧?”他左思右想,更加兴奋起来。于是他立刻起身,走进实验室,点燃了一根蜡烛,把它放到预先放有小老鼠的玻璃容器中,然后拿盖子紧紧地盖住玻璃容器。过了一些时候,蜡烛熄灭了,不久,小老鼠也死了。普利斯特里立即想到,空气中大概存在着一种什么东西,当它燃烧时就会污染空气。

这个想法一直在普利斯特里脑子里盘旋了好几天。他浮想联翩,为什么冬天大气中的空气是纯洁的呢?自古以来人们就使用火,千万种生物居住在地球上……对于这个问题他只能给予假定的回答——运用逻辑推理的方法。可是,如何证明呢?是不是把被污染的空气加以净化,它就又成为可以呼吸的呢?

普利斯特里做了净化空气试验。他用一个大水槽,在槽底倒了一些水,将一个大玻璃罩口朝下放入槽中。在罩内放一支燃烧着的蜡烛,这样就制得了“被污染的”空气。他想用水净化它,但结果使他发现,水只能净化空气的一部分,而另一部分对生命还是无用:老鼠在其中照样死去。企图使关闭在罩子里的空气恢复具有生气的一切尝试都失败了。普利斯特里如同丈二和尚摸不着头脑。突然,他又想到了植物。于是,便把一盆花放在罩内,花盆旁放了一支燃烧着的蜡烛来“污染”空气。蜡烛很快就熄灭了。可是,几个小时过去了。植物却毫无变化。普利斯特里将水槽连同花盆一起放到靠近窗户的桌子上。第二天早晨,他惊奇地发现,花不但没有枯萎,而且又长了一个花蕾。

可能植物能净化空气吧!普利斯特里兴奋地又点燃一根蜡烛,并且迅速地把它放入罩内。蜡烛继续燃烧,就像罩里充满纯洁的空气一般。过了一会儿,蜡烛熄灭了,“空气又被污染”了。

普利斯特里反复做自己的试验,想确定究竟存在几种空气。

那时候,“气体”这个概念还没有被使用,科学家们把一切气体统称为空气。实际上,普利斯特里在啤酒发酵、蜡烛燃烧、动物呼吸时观察到的气体是二氧化碳。二氧化碳,当时被称为“固定空气”。它是英国化学家布拉克用石灰石和盐酸制得的。由于它能被石灰乳和其他碱液所吸,所以称它为“固定空气”。普利斯特里继续了布拉克的研究工作,证明了二氧化碳也能被水吸收,形成一种有酸味的溶液,就是我们现在所说的碳酸。并且他还发现,将溶有“固定空气”的水煮沸或结冰时,气体就要从水中逸出,水得到净化。与此同时,他还证明,植物吸收“固定空气”而放出“活命空气”(氧气)。这种没有被研究过的“活命空气”维持着动物的呼吸,有了它,物质就会更猛烈地燃烧。

普利斯特里带着上述想法又开始投入制取“活命空气”的实验中。

有一次,他取了一根粗玻璃管,把一端封闭,装入水银,用手指堵住管口,把开口的一端置于盛有水银的槽中。然后把装有硝酸和铜屑的另一根管子与装水银的管子连接在一起,便开始加热混合试剂。经过短时间的加热,无色的气体把水银排出管外,于是管内充满了新的物质。普利斯特里将管子取出,把它打开,俯身嗅了一嗅,突然惊奇地发现:一种无色气体开始挥发,眼看就变成了棕红色的蒸气,它的强烈味道很像硝酸。因此普利斯特里把这种无色的气体叫做“硝石空气”(一氧化氮)。这种气体一旦和空气中的氧气接触,瞬息间就变成了二氧化氮。

测管试验的结果使普利斯特里从测管试验中发现了两种新的气体,但是,他却没有制取到“活命空气”。这位科学家没有失去信心,仍然继续坚持实验。他对多种化合物进行了试验,意外的制得了“碱空气”(氨)、“盐酸空气”(氯化氢)、二氧化硫……他根据观察结果和一些发现写成了《论各种不同的空气》,丰富了近代气体化学的内容。

1767年,普利斯特里由于哲学方面的突出成绩,成为伦敦皇家学会会员。1772年,又因为他在化学方面的研究成果卓著,成为法兰西科学院名誉院士。

1774年8月1日,普利斯特里在一只大玻璃瓶底放了厚厚一层黄色的粉末——水银灰,把透镜聚焦的阳光投射到水银灰上。光照在粉末上形成了耀眼的光点。普利斯特里细心地观察它,突然发现了一种奇怪的现象:粉末微微地颤动、腾跃,似乎有人在向它们吹风。数分钟过后,在这个地方出现了小水银珠。

普利斯特里认为光就是燃素,他点燃干木条,将它放入玻璃瓶内,想去点燃燃素。气体点着了,而且燃烧得很旺,光焰更亮。他迅速地取出小木条,扑灭了火焰,但是冒烟的木条又重新燃烧起来。

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