二氧化碳发现史：1500年付出换来超级回报

“太热了！爸爸，我想喝苏打水。”当她从学校回到家时，她的女儿径直走向冰箱。喝了半瓶汽水后，小家伙问道:“为什么喝汽水感觉很酷？”

“因为你喝了一种叫做二氧化碳的气体！”我漫不经心地回答。

“两个什么碳？就像冰淇淋一样？”她又来了，打破沙锅模式(问)到最后。

“二氧化碳。它不同于冰淇淋。在工厂里，工人的叔叔将二氧化碳溶解在苏打水中。当你喝汽水时，尽管你的胃不吸收二氧化碳，但由于你体内的高温，二氧化碳会很快从你的口中排出，带走一些热量，所以喝完汽水后你会感到凉爽。”一口气说完，也不管七岁的她能不能理解。

喝汽水让人感觉舒适凉爽！(网络图)

“虽然不明白。但我知道这种气体很神奇。”果然。

“这没什么。你知道吗，昨晚电视连续剧《西游记》中天上的云和你上个月看到的桂林山水都是由于二氧化碳造成的我说得很仔细。

“不可能？”我女儿的口头禅，“爸爸，你得告诉我这种神奇的气体是怎么来的。你不是每天都写文章吗？”

我也喝醉了，“这可以在1700多年前谈论！”

花了15个世纪才找到这个东西！

公元299年秋，西晋洛阳城的一位六十多岁的官员回到*，在院子里发现了一个奇怪的现象:一个仆人把一盆水倒在一堆白色的石头上，一股白烟立刻升起。“这是怎么回事？”官员们看着白烟，想了很久，但还是不明白。当时，他正在写一本叫《吴波志》的书，里面记载了所有的怪事。因为他的同事晚上来看他，他把这种现象写在博客上，在他有空的时候慢慢研究。不幸的是，那是在“八王之乱”的末期，他抽不出时间。一年后，他在混乱中死去。

老人的名字是张华，当时的文学领袖。他记录了白石的燃烧，俗称石灰石，化学名称为碳酸钙。碳酸钙遇水产生的“烟”是二氧化碳。这是二氧化碳的最早记录。

西晋文学领袖张华是第一个记录二氧化碳(网络图)的人

匆忙中，17世纪中叶到来了。一个名叫约瑟夫·布莱克的苏格兰人打破了张华的记录。作为一名科学家，除了思考，他还使用科学方法——实验来说话。布拉克在与水反应后称重之前测量了石灰石的重量。结果，他发现石灰石变得非常疏松，重量减轻了约44%。他还将盐酸与石灰石反应，并使用一定量的石灰水来捕获反应过程中产生的气体。这时，他发现石灰水捕获的这种气体的重量正好是石灰石的44%。由于这种气体似乎固定在石灰石中，布拉克称之为“固定空气”。布拉克想通过排水来收集这些气体。然而，它没有成功，因为它溶于水。

约瑟夫·布莱克(网络图)

十年后，英国著名化学家卡文迪许在研究气体时对布拉克的实验产生了兴趣。他将气体引入水银罐，事实上这种“固定空气”是在水银表面收集的。卡文迪什对此进行了一系列研究，发现“固定空气”与普通空气不同。它会无情地杀死麻雀、老鼠和其他动物。卡文迪什还确定“固定空气”的密度是空气的1.57倍(实际数据是1.53倍)。后来，他发现“固定空气”与动物呼吸和燃烧木炭产生的气体相同。

又过了10年，法国化学家拉瓦锡发现，这种“固定空气”也是在实验中钻石在高温下燃烧时产生的。为了研究“固定空气”的成分，他让纯氧和纯碳进行燃烧试验，发现产生的气体是“固定空气”。这个实验有力地证明了“固定空气”是由碳和氧组成的化合物。由于拉瓦锡当时研究得太多，他不想测量“固定空气”的组成元素的比例。

在20世纪20年代，“固定空气”中的碳氧比被实际测量。那时，人们发现了更精确的实验方法，在道尔顿和贝泽纽斯等化学家的努力下，他们终于证明了“固定空气”分子中的碳和氧原子的比例是1:2。因此，“固定空气”这个名称被二氧化碳所取代。

从“白烟”到“固定空气”，再到二氧化碳，历时15个世纪。人们发现二氧化碳是时间跨度最长的气体。

这些东西，居然离不开它！

“1500年，太久了。顺便说一下，你不是说二氧化碳是神奇的吗？这有多神奇？”每隔半天，我女儿都会想起这件事。

我又喝醉了。幸运的是，我已经研究了二氧化碳，可以平静地谈论它。

中秋节和国庆节就要到了。以山水闻名的广西桂林已成为许多游客的首选。桂林的奇峰怪石形态各异，地下有无数洞穴，洞穴中有奇妙的石柱等。所有这些都让游客惊叹不已。在感慨万千的同时，许多人会质疑神秘的桂林山水是如何形成的。事实上，这也是由于二氧化碳。桂林是一个喀斯特地貌。石灰岩构成了这种地形的大部分岩石。石灰石的主要成分是碳酸钙。碳酸钙几乎不溶于水，但可以被二氧化碳分解，生成水和可溶性碳酸氢钙。从世界上落下的雨水含有二氧化碳。二氧化碳的量很少，但能量不小。在有这种气体的雨水流过的地方，以碳酸钙为主的石灰石将被溶解，随着时间的推移，桂林将形成奇怪的山峰和岩石。

美丽的喀斯特地貌(中国国家地理)

也许，有人说，这没什么。你可以不旅行而生活。

嗯，你必须在家看电视。在神话电影和电视剧中，经常会有云翻滚和密集云的特殊效果。人们在云里飞来飞去，让人觉得他们好像是上帝。例如，在第86版的《西游记》中，玉帝和太后住的天宫，观音住的南海，如果佛的大雷寺和其他地方整天都笼罩在云里，给人超级视觉享受。那么，这些云是如何形成的呢？事实上，这一切都归功于固态二氧化碳，干冰。众所周知，二氧化碳在6079.8千帕的常温常压下会凝结成无色液体。随着温度的持续下降和低压的增加，液体会迅速蒸发并凝结成固态的冰和雪，也就是干冰。当干冰被加热并变成气体时，它会将附近空气中的水蒸气凝结成许多小水滴，这被称为白雾。如果把热水倒在干冰上，白色的雾会显得更浓，就像仙境一样。为了舞台上的特殊效果，将大量干冰放入专用机器中，并根据需要启动风扇、鼓风机等类似机器，将干冰吹至升华，从而产生舞台上的云雾效果。

干冰产生云效应(网络图)

也许，有人说，这没什么。不看电视或电影，谁也不会死。

然而，当一个人坐在房间里，灾难来自天堂。当你去上学，去上班，去购物，甚至在家休息时，发生火灾会发生什么？一旦发生火灾，自然要灭火，这取决于我们的“大神”——二氧化碳。只要我们稍加注意，我们就会发现红色的钢瓶站在公共场所，如超市、学校或办公楼。它们是泡沫灭火器。泡沫灭火器里有一个小玻璃瓶，里面装着硫酸铝和从甘草、肥皂等中提取的液体。，而一个大钢瓶里装着碳酸氢钠。当垂直放置时，它们都呆在自己的瓶子里，彼此没有关系。一旦灭火器颠倒过来，这两种液体将混合在一起并发生化学反应，产生大量二氧化碳并夹带大量泡沫。普通化学知识告诉我们，物质燃烧需要两个基本条件:温度达到燃点以上和氧气存在。如果这两个条件中的一个不能满足，火就会熄灭。同样，当钢瓶中的二氧化碳和泡沫浮在燃烧物上，将燃烧物与空气(主要是空气中的氧气)隔离开时，火就会熄灭。

释放二氧化碳的干粉灭火器(网络图)

也许，有些人会说，火灾的概率是如此之小，它会发生在我身上吗？

所以，我们总是吃馒头，蔬菜和肉？这些东西是如何保持新鲜的？古人用冰来保鲜，但是现在，一种新的防腐剂干冰在食品工业中被点燃了。例如，在食品仓库或火车冰柜里放一些干冰不仅可以降低温度，还可以防止细菌繁殖，从而保持鱼、肉和水果的新鲜。干冰比冰有无可比拟的优势。例如，它重量轻，约占相同体积水冰的1/18。重量轻有利于运输。此外，干冰在升华后不会留下液体，这比冷藏水更干净，也不会使食物变湿。同时，干冰升华产生的二氧化碳密度高于空气，因此二氧化碳气体会附着在重食物的表面，将食物与氧气隔离，抑制细菌生长，减缓其新陈代谢等作用，并确保新鲜水果、蔬菜和海产品不会变质。值得一提的是，用干冰制作美味的食物也能创造一种温暖而浪漫的气氛，让用餐者感觉像在仙境一样快乐。如今，用干冰做美味的食物已经成为许多高端酒店的必需品。

美味凉爽的干冰淇淋(网络图)

也许，有些人会说，1500多年来，人类对二氧化碳一无所知，难道不一样吗？

在回答这个问题之前，我们不妨先看看另一个问题，那就是，地球上能没有植物吗？答案是否定的。植物可以提供阴凉，调节温度，降低风速，减少噪音和防止土壤侵蚀等。没有植物，世界是不可想象的。

植物茁壮成长是因为它们从空气中吸收二氧化碳。植物如何吸收和利用这种无形的气体？最初，植物中有一种叶绿素，它是一种“绿色工厂”:从空气中吸收二氧化碳，与水结合，释放氧气合成植物生长所需的有机物质，如葡萄糖、淀粉等。这个过程在科学上被称为“光合作用”，是生物学存在的基础。

光合作用是生物的基础

从溶解苏打水给人降温到帮助植物进行光合作用，二氧化碳渗透到地球的每一个角落，与人类的生存息息相关。这也是对科学家超过1500年的超级奖励。

当然，二氧化碳的作用是显而易见的，但是如果它在空气中的含量(正常情况下为0.04%)太高，就会有大问题。吸入高浓度二氧化碳的人会出现昏迷和脑缺氧。当浓度超过6%时，会出现严重的缺氧、窒息甚至死亡。二氧化碳也被认为是全球变暖的“罪魁祸首”。如何减少大气中的二氧化碳含量已经成为科学家们研究的重要课题。

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