你聽說過*恐怖的元素之一氟嗎?這位大名鼎鼎的死神元素?zé)o情收割了數(shù)十位站在科學(xué)界*頂端的科學(xué)家,同時我們還了解了氟元素的前世今生,知道了氟在當(dāng)今社會中的用途。今天我們來介紹他的好兄弟,另一位鹵族元素——氯,作為與氟元素性質(zhì)和長相都極其相似的兄弟元素,氯元素的危險程度絲毫不輸給氟,甚至在歷史上,氯給人類帶來的傷害遠遠大于氟,造成了成千上萬人的死亡!
氯氣和液氯
1774年,這是一個化學(xué)界暗流涌動的時間點,正是統(tǒng)治化學(xué)界百年之久的燃素學(xué)說被推翻的前夕,瑞典的化學(xué)家舍勒受人委托投入了軟錳礦的研究,這是一種松軟的黑色礦物,也就是現(xiàn)在我們說的二氧化錳。他發(fā)現(xiàn)這種黑色礦物不溶于更強的硫酸和硝酸,但是與鹽酸混合加熱后,軟錳礦會溶解,溶液逐漸變成深棕色,并散發(fā)出一種令人感到窒息的黃綠色氣體。他這樣描述到這些黃綠色氣體:“用木頭塞子封裝后,會讓木頭變黃;可以讓所有的有顏色花褪色,不論是紅的、黃的、藍的、紫的,只要遇到這種氣體都會變白,且顏色無法復(fù)原;幾乎所有的金屬都會與這種氣體發(fā)生反應(yīng);所有的昆蟲遇到這種氣體后都會死亡……”
軟錳礦
可以見得,舍勒對于這種綠色的氣體做了很多研究工作,但是我們在氧的篇章中就說過,舍勒是一名忠實的“燃素學(xué)說”信徒,他使用錯誤的理論,自然也不可能得到正確的結(jié)論。他認為這種氣體是“脫燃素的鹽酸氣”,因為按照當(dāng)時的說法,把鹽酸中的氫稱為燃素,在制備氯氣的過程中,錳取代了鹽酸中的燃素,從而得到氯氣,我們現(xiàn)在看來這種說法是很荒謬的,因此“燃素學(xué)說”成功讓他錯過了發(fā)現(xiàn)新元素。
舍勒用牛尿泡收集氣體
時間過了幾年,隨著拉瓦錫勇敢站出來批判燃素學(xué)說,燃素說被推翻了,化學(xué)界發(fā)生了翻天覆地的變化,之前的各種研究全部都要重新解釋。法國化學(xué)家克勞德·貝托萊把研究方向?qū)柿诉@種黃綠色氣體,他發(fā)現(xiàn)這種氣體溶解在水中后,收到光照就會釋放出氧氣,剩下鹽酸。如今我們已經(jīng)知道,這個反應(yīng)是實質(zhì)是氯氣遇水歧化為鹽酸和次氯酸,次氯酸不穩(wěn)定在光照條件下又會分解為鹽酸和游離態(tài)的氧。但是在當(dāng)時,貝托萊簡單的認為綠色氣體=鹽酸+氧氣,干脆就叫他“氧化鹽酸”好了。
克勞德·貝托萊
既然被稱為“氧化鹽酸”,那么這種氣體中一定得含有氧元素吧,于是無數(shù)化學(xué)家開始沖鋒陷陣,想把“氧化鹽酸”中的氧元素分離出來。但是盡管試了很多方法,比如通過灼熱的木炭,與干燥氯化銀、硼酸酐、木炭共熱,都沒有分離出氧氣。這時候我們的電解狂魔戴維坐不住了,他又拿出了他的拿手好戲:電流。他把“氧化鹽酸”放入電流中電解,剛開始沒有發(fā)生明顯變化,只是電極變暗了,電解幾小時后,居然發(fā)生了劇烈的爆炸!于是他換個思路,使用“氧化鹽酸”與其他金屬化合,再電解形成的化合物,*終……他還是沒有用電流將里面的氧元素分離出來。
帥哥戴維
這樣一來,戴維開始回過頭反思自己,他產(chǎn)生了一個大膽的想法:“氧化鹽酸”根本不是什么化合物,里面也沒有氧,而是一種不可被分割的元素,而鹽酸中正好有這種元素,是化學(xué)反應(yīng)將鹽酸中的這種元素剝離了出來!后續(xù)戴維又對鹽酸和黃綠色氣體做了一系列實驗,成功證實了他的想法是對的,這種氣體不能再被分成其他物質(zhì)了。他還發(fā)現(xiàn)鹽酸中可能并沒有氧元素,這與大化學(xué)家拉瓦錫認為所有酸中都有氧的觀點沖突了,為此戴維還站出來發(fā)了一篇論文來反駁拉瓦錫。就這樣,電解狂人戴維又成功發(fā)現(xiàn)了一種元素,根據(jù)這種氣體的顏色,他把這種元素命名為Chlorine,希臘文中意指綠色,化學(xué)符號為Cl,中文很形象的把Cl翻譯成氯,也有綠色之意。
電解狂魔戴維
同年的11月,英國**學(xué)會宣讀了戴維的論文,并正式宣布了氯是一種新的元素,同時糾正了拉瓦錫提出的所有的酸都含有氧的觀點,后續(xù)發(fā)現(xiàn)不僅是鹽酸,硫化氫、溴化氫等一系列酸中均沒有氧元素,這類酸統(tǒng)稱為無氧酸。相應(yīng)的,硫酸、硝酸、磷酸這類帶有氧的酸被稱為有氧酸,化學(xué)界變得更加開闊了!
1820年,戴維被選為英國**學(xué)會會長
雖然舍勒是**個發(fā)現(xiàn)這種綠色氣體的化學(xué)家,但是錯誤的“燃素學(xué)說”讓他固執(zhí)的把氯看成了一種化合物而非單質(zhì)元素,好在戴維并沒有搶舍勒的功勞,他認為**個發(fā)現(xiàn)氯元素的是舍勒,他只是站在巨人的肩膀上做了一系列研究并糾正了舍勒的錯誤罷了,果然大佬的世界云淡風(fēng)輕,事了拂衣去,深藏功與名。
戴維和他的徒弟法拉第
在人類的科學(xué)發(fā)展史上,一項偉大的發(fā)現(xiàn)足以讓一位科學(xué)家名垂千古,而對于戴維來說,他同時擁有很多個這樣改變?nèi)祟惖陌l(fā)現(xiàn)。日本有名化學(xué)家山崗?fù)?jīng)這樣評價戴維:在整個化學(xué)史上,戴維可以享受極高的榮譽因為他做的研究比世上任何一位化學(xué)家都更加意義深遠,而他做的*偉大的工作就是關(guān)于氯元素的研究,也就是1810年7月12日發(fā)現(xiàn)氯的那**。戴維擺脫世俗的觀念,同時挑戰(zhàn)燃素學(xué)說和酸素學(xué)說,*終發(fā)現(xiàn)了氯也發(fā)現(xiàn)了真理。
法拉第的徒弟麥克斯韋
雖然戴維在化學(xué)界做出的貢獻十分巨大,但是我們幾乎沒有在教科書上看到過戴維的名字,可是有一個人我說出來名字你肯定聽過,那就是大名鼎鼎的電學(xué)之父法拉第,他正是戴維的得意門生。在氟的篇章中我們就提到了晚年的戴維雖然飽受氟元素的侵蝕,但是依然不止一次的提到:“我*大的發(fā)現(xiàn)是法拉第!”法拉第的電磁定律直接造福了千秋萬代,并且法拉第也有一個*大的發(fā)現(xiàn)——電磁學(xué)之父麥克斯韋!麥克斯韋提出了光的電磁說并建立了麥克斯韋方程組,被普遍認為是對物理學(xué)*有影響力的物理學(xué)家之一!每每想到他們師徒三人總能讓我熱血沸騰,這是怎樣的學(xué)術(shù)思維才能同時創(chuàng)造出三位站在科學(xué)界*頂端的科學(xué)家,可能就是大部分科研民工缺少的批判性思維吧!