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氧气发现与命名:撼动燃素学说大厦

科普小知识2022-05-20 10:34:53
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“火空气”和“去炎空气”对你来说一定很奇怪。然而,这并不新鲜,这是氧气。

那么,为什么人们给氧气起这么奇怪的名字呢?原因很简单。在最初命名的时候,对化学元素的理解还不成熟,所以不可能用包含这些元素的名词来命名。从这个角度来看,各种元素的发现和命名对化学、物理和其他学科,甚至对我们的日常生活都具有重要意义。

2017年12月,联合国大会指定2019年为国际化学元素周期表年

118元素周期表(图片来源http://www.chemsoc.org.cn/)

燃素理论的出现

在许多元素被发现之前很久,人们就知道有金、银、铜、铅和其他物质,但是他们不知道组成这些物质的元素是什么。古希腊人认为世界由土、空气、火和水组成。所有的东西都来自这四个元素。然而,随着人们对物质研究的深入,这一理论逐渐受到质疑。

到17世纪中叶,人们已经能够区分三种气体:普通空气、可燃空气(即氢气)和固定空气(即二氧化碳)。到18世纪,科学家已经发现了近20种元素,随着研究的深入,人们相信会发现更多的元素。在此期间,对空气的研究成了热门话题。

1.消防空气

在19世纪70年代早期的瑞典,药剂师卡尔·威尔海姆·舍勒(1741786)受他的朋友伯格曼的启发,分析了加热氧化汞、软锰矿和其他物质所产生的气体的性质。他发现这种气体有助于燃烧。在18世纪,“燃素说”非常流行。根据理论,“燃素”在物质燃烧时开始离开物体,当物体中所有的“燃素”消失时,燃烧停止。当时,化学家认为空气中至少有两种不同的气体。一种有助于燃烧,另一种则没有。舍勒也相信“燃素理论”,并根据“燃素理论”解释了他的实验现象,称他发现的气体为“火气”。后来,他把这些实验的结果写成了一本书《空气和火的化学处理》,但是直到1777年才出版,因为手稿已经出版两年了。

卡尔·威廉·舍勒(照片来源:*)

2.去炎空气

同时,英国牧师约瑟夫·普利斯特列(1731804)也喜欢做气体实验。1774年8月1日,普里斯特利加热氧化汞,发现了气体生成。收集气体后,他研究了它的特性。人们发现,当蜡烛放入新产生的气体中时,燃烧得更旺。木棍在气体中迅速燃烧,到处都是火花。把老鼠放在这种气体中,我以为老鼠会很快死去,但是老鼠活得很*。这时,他没有意识到他发现了一种重要的气体。由于他对“燃素理论”的信仰,普里斯特利只相信新产生的气体中没有燃素,并把这种没有燃素的气体称为“燃素空气”。1775年,他的研究成果发表了

约瑟夫·普利斯特列论文中燃烧现象的描述(图片来源:参考文献

拉瓦锡(照片来源:参考[5)

批判“燃素说”:拉瓦锡发动化学革命

新元素的命名和对“燃素论”的批评使普里斯特利和拉瓦锡之间的关系一度紧张,拉瓦锡坚持“燃素论”。但是随着1789年法国大革命的到来,这一切变得不那么重要了。在英国,同情起义的普里斯特利被一个暴徒烧毁。勉强生存下来后,他不得不逃到美国生活。

法国拉瓦锡就没那么幸运了。作为一个非常富有的资产阶级成员和税收官,拉瓦锡于1794年5月8日被送上断头台。数学家拉格朗日在评论这件事时说:“只需一眨眼的时间就能砍掉拉瓦锡的脑袋,但也许不需要100年就能长出这样的脑袋。”[5]

然而,拉瓦锡留下了宝贵的遗产。他抛弃了旧教条,代之以定量实验方法,并提出了元素的定义,这在化学领域引发了一场革命。从1789年到1797年的八年间,他的《化学基础理论》在八个国家用六种语言印刷了26次,显示了其在当时的巨大影响。

从氧的最初命名到氧化理论的产生,燃烧理论得到了阐述。拉瓦锡对“燃素理论”的挑战受到了许多坚持“燃素理论”的化学家的质疑。然而,他始终坚持从定量的实验结果出发,不断验证自己的理论,以详细的实验结果和完善的理论解释逐渐得到大家的认可。

恩格斯在《资本论》第二卷序言中提到:“拉瓦锡根据这一新事实研究了整个燃素化学,只发现这种新气体是一种新的化学元素;燃烧时,它不是从燃烧的物体中分离出来的神秘燃素,而是与燃烧的物体结合在一起的新元素。通过这种方式,他建立了所有曾经以燃素形式倒立的化学物质。”

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参考:

[1]http://www.un.org/zh/documents/view_doc.asp?符号

[2] J. R .帕廷顿(1962)。化学史,第3卷。伦敦麦克米伦;纽约圣马丁出版社。

[3]约瑟夫·普利斯特列。《空气中进一步发现的记述》,《哲学学报》,1775年,第65卷,第38394页。

[4]http://www . encyclopedia . com/people/science-and-technology/chemistry-biologies/Antoine-Laurent-lavoisier

[5]https://www . science history . org/history-profile/Antoine-Laurent-lavoisier