“火焰空氣”或“活空氣”的發現,及燃素學說的垮台,在整個化學領域造成了翻天覆地的變化。對於化學現象的看法革新了。也隻有現在,才有可能來認真研究圍繞我們的全部世界是由哪些元素組成的。
哪一種物質更為複雜?是磷,還是磷酸呢?是炭,還是碳酸呢?是金屬,還是金屬的灰燼呢?
在拉瓦錫以前,所有的化學家都說:
“磷當然比磷酸更複雜,金屬當然比金屬變成的粉末更複雜。因為磷是由燃素和磷酸兩種元素組成的,錫裏麵也包含著燃素和錫粉這兩種元素。其餘類推。”
現在呢,已經查出物質燃燒或生鏽(氧化)時,什麽也沒有失掉,反而還把“火焰空氣”吸進自己裏麵。於是一切都完全變了樣子。
現在必須把幹的磷酸看成複合物質,把磷看成元素了,因為磷酸是由磷和“火焰空氣”化合而成的,而磷卻再也不能分解成別的物質。
必須承認純碳為元素,而不承認碳酸是元素了。
金屬呢?拉瓦錫宣布所有的金屬都是元素,而金屬的粉末則是複合物質。
此外,新發現的“火焰空氣”和“無用空氣”也出現在元素的名單裏。“火焰空氣”,拉瓦錫給它取名叫酸素(我們叫氧),來表示它能和幾種易燃物質化合成酸。例如:和磷化合,即成磷酸(實際是磷酸酐)(10);和碳化合,即成碳酸(實際是碳酸酐);和硫化合,即成硫酸(實際是亞硫酸酐)。而“無用空氣”則被命名為窒素(我們叫氮),拉瓦錫從希臘文借用的原字就是無生命的意思。
在這以前,水也被認為是一種不可分解的元素。從遠古時代起,科學家和哲學家們列舉元素時,總要從空氣和水開始。空氣的複合性被發現的經過,上麵已經講過了。這一發現後,大約過了十年,人們又研究水的成分。水絕對不是元素,而是一種複合物質,這是由英國人卡文迪許(11)和法國人拉瓦錫相繼證明的。
水,普通的水,竟被發現裏麵含有兩種元素,一種是“活空氣”或氧,一種是拉瓦錫叫它水素的物質,這一發現引起普遍的驚訝,是可以想象得到的(水素就是金屬溶解在酸裏的時候,析出來的那種最輕的易燃氣體,我們叫氫)。
於是水也跟著空氣被剔除出了元素名單。
這以後,拉瓦錫就試著計算世界上一共有多少種元素——在30種以上。按照拉瓦錫的意見,世界上不計其數的複雜的物體就是由這30多種元素組成的。
不過對於自己這張元素名單中所開列的某幾種物質,他也曾經偶然流露過懷疑。
“我不得不把它們算作元素,隻是因為暫時還無法分解它們。”他承認說,“有許多事實說明它們實際上是複合物質。總有一天,化學家會找到方法,令人信服地證明這一點,像過去證明空氣和水是複合物質一樣。”
拉瓦錫的預言很快就精準地實現了。下一章就講這個預言變成現實的經過。
(1) 卡爾·舍勒(1742—1786),瑞典化學家,氧氣的發現者之一,發現了一係列元素和它們的化合物。——編者注
(2) 羅伯特·波義耳(1627—1691),英國化學家,是他首先提出化學元素的科學定義。——編者注
(3) 現在我們把這物質叫作磷酸酐(即五氧化二磷,化學式為P2O5),它的水溶液,才叫磷酸。但在舍勒那個時代,這兩種物質都叫磷酸。——原注
(4) 本書讀者若想親手做這個實驗,務必小心,因為可能發生爆炸。你們在點燃氣體以前,必須等幾分鍾,等氣體充滿了整根玻璃管再點。這個實驗最好在老師指導下做,別獨自做。——原注
(5) 古希臘哲學家們認為世界上共有火、水、氣、土四大元素。——譯者注
(6) 現在我們把這類燃燒的生成物叫酸酐,也叫氧化物。——原注
(7) 拉瓦錫(1743—1794),法國化學家,被後世譽為“現代化學之父”。——編者注
(1) 拉瓦錫並不是獨自戰鬥,他得到了這篇故事裏提到的傑出的盟友——天平——的幫助。俄羅斯的著名學者米·瓦·羅蒙諾索夫早於拉瓦錫15年,就曾比較過一隻盛了金屬的焊嚴了的曲頸甑在放進火裏去燒以前和以後的重量。他在1756年曾經寫過一條筆記:“我曾用焊得極嚴的容器做了幾次實驗,來考查金屬會不會由於純粹加熱而增加質量。”接著又用短短的兩行說明實驗的結果:“我由這些實驗查出……如果不放外麵的空氣進去,金屬經過火燒以後,質量不變。”
這樣,羅蒙諾索夫就對當時化學家們所認同的燃素學說狠狠地給了當頭一棒。這還不算。根據自己的實驗,他又得出了另外一條結論:“自然界中的一切變化都是這樣的情況,從一物體取出的東西,全部都要加到另一物體裏去,其結果,如果一處減少了些物質,別處就會有所增加。”這位偉大的學者又用這幾句話說出了一條重要的化學定律——物質不滅定律。——原注
(8) 普裏斯特利(1733—1804),英國化學家,發現氧、二氧化氮、氨、二氧化硫等氣體。——編者注
(9) 現在我們把這物質叫磷酸酐。——原注
(10) 磷酸酐即為五氧化二磷,化學反應方程式是4P+5O2=2P2O5(反應條件為點燃),它的水溶液,才叫磷酸。但在舍勒那個時代,這兩種物質都叫磷酸。
(11) 卡文迪許(1731—1810),英國化學家、物理學家,研究空氣的組成,測定了水是化合物而非單質。——編者注