让·莱
我们不能从波意耳、胡克和梅猷所开辟的真正发现的道路走向燃素学说的丛林时,对让,莱(Jcan Rey)一字不提。他是一位佩里果的医生,早在他们三位之前在1630年就发表一篇论文:《关于焙烧锡和铅重量增 加原因的研究》(Sur la Recerche de la cause pour laqrelle l'Estain & lePlomb augmentent de poids,quand on les calcine.),,戈贝(Gobet)D在1777年重印过。莱用夸饰的文体说他“花费几小时“考虑焙烧锡和铅重量增加(当时熟知此事)的原因并得出结论:这是“浓密的空气”“混进烧渣中”的缘故(c’est l’air qui semesle parmib la chauxde I’estain & du plomb qu'on calcine,qui 1’augmente de poids)。莱说他做了—些焙烧锡的实验。但他从来没有说过烧渣形成是由于全部或部分空气同金属结合,重量的增加就是由于这种结合。他的想法有趣但是浅薄,其重要性也被估计过高。莱明确指出重量增加不会超过某一限量,“造物主以其不可思议的智慧,总是设置有她永不逾越的界限(s’est isi mise des barres qu’elle ne franchit jamais)。”
燃素学说
约翰·约阿希姆·贝克(JohannJoachimBecherl635一1682)1635年生于施派耶尔,曾在英国居留一段时期,据说死于1682年。他在1669年出版一本书,书名是《地下的自然哲学》(Physic03subterrane03)。他说物体的组成部分是空气、水及三种土质,一种是可燃的[terra pinguis(油状土)],第二种是汞状的,第三种是可熔的或玻璃状的。这三种土质和炼金家的硫磺、水银跟盐相对应。燃烧时,“油状土”被烧掉了。
乔治·恩斯特,史塔尔(GeorgErnstStahl)1660年生于安斯巴赫,在耶拿学医,后讲授化学,1687年成为萨克斯—魏玛公爵的医生。1694年成为哈雷新建的大学的医学和化学教授,但1716年他离职去做柏林的普鲁士王的御医,1734年他死在柏林。他的性格阴郁。史塔尔的著作常是晦涩的,还有些用拉丁文和德文混合写成,其中还夹杂着带拉丁文变格词尾的炼金术的符号。虽然史塔尔在年轻时相信烁金术,但后来提出警告,反对炼金术的欺诈性,并且作为金属不能在土中“成熟”成金子的证明,他说到不列颠的锡同腓尼基人采掘时的锡仍然一样——“煮不硬的一种特殊的腐败的蛋”。
1703年,史塔尔重印了贝克的著述,并作了一个长的评注,他在讲课及教科书[《化学基础》(Fundamenta Chymia)1723]中传播修正过的贝克的观点。他把贝克的油状土改名为燃素(他写成希腊字oXoTtxrr6v)这手已经被哈比流斯(拉斐尔·艾林)[Hapelius(RaphaelEglin)](1606)、森纳尔(Sennert,1619)和范·海尔孟(见43页)在同一意义下使用过。燃素是“火质和火素而非火本身”,它从燃烧的物体中做一种快速的转动逸出,它包含在所有可燃物体中,也包含在(能烧成烧渣的)金属里面。烧过的产物可复原为原先的物质,只须任何含燃素的物质,像油、蜡、木炭或烟炱(它几乎是纯燃素),提供给它燃素。锌加热变红时,以明亮的火焰燃烧起来,因此燃素(令)跑掉了。白色的残渣是锌的烧渣。如果把它同木炭(富于燃素)一起加热,锌就蒸馏出来。所以,锌的烧渣+X=锌。其他金属也是一样。如燃烧磷,就产生一种酸性物质,放出大量的热和光。所以,磷=酸+X如把酸和木炭一起加热,酸吸收了燃素,磷又重新产生出来。
1697年,史塔尔“证明”硫是硫酸(元素)和燃素的化合物:硫磺燃烧有火焰(因为燃素逸走),生成硫酸(史塔尔使人注意硫酸的直接生成):硫磺=硫酸+φ。如果我们能把燃素重新放回硫酸中,我们就会得到硫磺。为了防止酸受热挥发,首先用钾碱“固定”,所得的盐(硫酸钾
)同木炭(富于燃素)一起加热,生成暗褐色的物质,与用钾碱和硫磺共熔所制取的“硫酐”完全一样:
(硫酸+钾碱)+φ=硫酐
硫磺+钾碱=硫酐
从这些实验马上叫以得到:硫酸+φ=硫磺
燃素是一种物质,有时是火质,有时是干土质(烟炱),有时是没状要素(存于硫磺、油、脂肪、树脂中),有时是从燃着的蜡烛发射出的不可见的粒子。它含于动物物体、植物物体、矿物物体中,它在各种物体中都是一样的。燃素能由一种物体转移到另一种物体,它是金属性
质、颜色(如烟炱及普鲁士蓝)、气味(如硫的化合物、精油等)的根源盐是酸和碱的化合物。各种碱是不一样的(史塔尔能区别开钾碱和钠碱)。但所有酸都是万用酸——硫酸变来的。硝酸是硫酸和燃素的化合物。发酵是缓慢的燃烧。酒精是水和燃素的化合物;酒精燃烧时,燃素跑掉后,就剩下了水。
史塔尔把正确的燃烧和焙烧学说弄倒了。实际上,加入燃素就,是除去氧;除去燃素,就是加入氧。他忽略了化学变化的定量方面,不考虑当时已经知道的关于气体的各种事实,一点也不注意原子学说。他关于酸的理论是错误的。但另一方面,他表示不赞成炼金术和炼金术的三种要素(盐、硫磺、水银),他的理论把大量事实联系在一起,组成一个首尾一贯、条理井然的错误学说,并建议新的实验,引导到新的发现。随着时间的推移,人们对燃素学说提出了各种各样的修正。卡文迪许(1766)提出:可燃空气(氢)就是燃素;包梅(Baum6,1777)提出:可燃要素是由火质和一种土质以各种比例组成,金属焙烧时失去燃素,并且吸收纯火或火和比例较少的土的结合物。马凯(Macquer)认为燃素就是光质;金属和可燃物燃烧时失去它,同时与空气或者其最纯部分化合。燃渣取了燃素还原成金属反而变轻,这困难可以用不同的方法解释。史塔尔说,加入元素就减少重量(peraccessionemenimpar—tium in flammabilium levius fit concretum);舍费尔(Scheffer)(1757)认为金属重量增加还是减少要看燃素从其中除去还是添加于其中;查登农(Chardenon)(1764)区别开比重(密度)和绝对重量(重量);他认为化合物中有比空气轻的元素就力图上升。居东·德·莫尔渥(Guyton deMorveau)(1772)说燃素比空气或最稀薄的介质轻,在这种介质中,减少物体的重量。芬涅尔(Venel)(1750左右)认为燃素有负重量,这理论为格伦(Gren)(1786)所接受,但被J.T.迈耶尔(J.T.Meyer,1790)及亨登堡(Hindmnburg)(1790)批判之后,格伦就放弃了这个理论。
拉瓦锡的氧的燃烧学说建立以后,曾企图保留燃素学说的某些要点以便角释燃烧中发出的热和光。陆波克(Lubbock,1784)、加多林(Gadolin 1788)及李希特尔(Richter,1791)假设可燃物含有与燃素X结合的物质基,氧气是与热质(caloric)结合的物质基质。燃烧时,两种物质基彼此吸引而化合,同时燃素和热质借亲和力而结合,结果着火,发光。只有到能的概念被接受之后(1850年左右),才不再感到需要关于燃烧的热和光的诸如此类的解释了。
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书摘2
卡文迪许做他的实验的时候,普里斯特利并没闲着。他把小块木炭用陶甑加热来制取可燃空气,所以其中必定含有一氧化碳;他还加热硝石制取脱燃素空气,所以其中必定含有氮。他把这样制出的可燃空气和脱燃素空气放在一起爆炸,不出我们所料,他得到固定空气和硝酸。爆炸所生成的水的重量是用滤纸吸掉球内的水再称重以后测定出的,普里斯特利说他不十分满意,“希望有一架更精密的天平”,但“尽我所知,总可以从滤纸吸收的水分求出被分解空气的重量”。
詹姆斯·瓦特写了两封信,第一封(日期是1783年4月26日)给普里斯特利,第二封(日期是1783年置1月26日)给德·吕克(Dehie),解释昔里斯特利的实验。普里斯特利把4月26日的信交给皇家学会主席约瑟夫·邦克斯(SirJosephBanks),并曾被布雷顿(Blagden)看过。本来打算宣读这封信,但瓦特要求推迟一些日子,因为他希望有时间检查一些新实验,据说普里斯特利的这些实验与他的理论有矛盾。1784年直月15日,宣读了卡文迪许的论文(《关于空气的实验》),于是瓦特要求宣读他的信,就这么办了,1784年4月22日宣读第一封信(日期是1783年4月26日),1784年4月29日宣读第二封信(日期是1783年11月26日)。这是由于一个皇家学会的外籍会员德·吕克向瓦特恶意地表示卡丈迪许想剽窃瓦特理论所致。瓦特在给普里斯特利的一封信中提出,“水是由脱燃素空气和去掉其一部分潜热的燃素所组成”。因为瓦特说燃素和氢一样,好像他认为自己是第一个明确陈述水的组成的要求颇为合理。事实上,瓦特似乎根本没有完全懂得他自己说话所指的意思。他在给德·吕克的1783年11月的那封信中说:“简单说,我的看法就是空气是水去掉其燃素再同热结合而成。”
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展开
当然,化学史论著有许多,有的专门,有的详尽,对于一般读者来讲,最好有一本既简明而又权威的著作。幸运的是,化学史的确有这样一本,这就是J.R.柏廷顿(James RiddickPartington)的《化学筒史》。为什么说本书是最好的,关键是著者。J.R.柏廷顿被公认为20世纪最伟大的化学史家。但是,由于化学史研究也像化学一样趋于专门,化学史家未必有能力写出一部好的通史。J.R.柏廷顿之所以能担此重任,是由于他兼具四种难得的品质:首先,他是一位化学家;其次,他是一位百科全书式的广博学者,不仅对整个化学有全面的知识,对相邻领域也有修养;第三,他是一位著述家,从专门著作、综述到教材,都有论著,真可谓著者作等身;最后,也是最重要的,他是一位全面的化学。史家,曾经著有四大卷本《化学史》,共几千页,被公认为标准的化学通史专著,几十年内恐怕无人能及。有了这样的作者,本书的分量自不待言。
J.R.柏廷顿1886年6月20日生于英格兰的兰开夏郡的波尔顿,1965年10月9日在英格兰的切郡的威弗汉姆去世,享年7岁。
20世纪初,J.R,柏廷顿在曼彻斯特大学学习化学。先是在著名化学家阿瑟·拉普沃斯(ArthurLapworth)指导下从事短期的有机化学研究工作,获得“1851年世界博览会”奖学金。其后,他到德国柏林大学跟随著名物理化学大师、诺贝尔化学奖获得者能斯特(W.H.Nemst)研究气体比热容。1913年,他被任命为曼彻斯特大学化学讲师,仍继续研究。不久之后,第一次世界大战爆发,他和其他人一起为军需部进行战时研究,主要研究水的提纯以及氮的氧化之类的基本问题,这些问题有极大的实用价值,使他后来被封为爵士。战后从1919年到1951年,他任伦敦大学玛丽王后学院化学教授,仍继续研究气体比热容。他在无机化学和物理化学方面的研究誉满全球。
在这期间他出版各种著作,从教材到专著达十几种之多,其中包括《化学学生用高等数学》(1911年初版,1931年第4版)、《热力学教科书》(1913年)、《无机化学教科书》(1921年初版,1950年第6版)、《化学热力学》(1924年,后多次再版)、《水的组成》(1928年)、《碱工业》(1918年)、《氮工业》(1922年,同L.H.派克合著)。他还写过科普著作《日常化学》(1929年初版,1952年第3版)。
20世纪30年代,他的主要研究方向转向化学史,正如权威的18卷本的《科学家传记词典》所述,“他天赋的百科全书式的头脑以及非凡的写作能力”造就了这位最杰出的化学史家。他对从远古到20世纪中的化学史进行了系统而深入的研究。在化学史方面第一部著作《应用化学的起源和发展》(1935)主要研究化学前史以及古代文明中的化学工艺,为此他搜集了25 000件文献。他的四卷巨著《化学史》(A History of Chemistry),第二卷于1961年出版,第三卷于1964年出版,第四卷于1965年出版,遗憾的是在他去世时,第一卷的最后加工没能完成,但第一卷第一部分已于1970年出版。世人对此巨著好评如潮,“这部卓越的著作连同其庞大的文献是绝无仅有的,而且恐怕在很长时期内仍然是史料的独一无二的巨大源泉”。本书——《化学简史》——可以看成是巨著的前驱和大纲。初版于1937年,再版于1948年,1957年出版他生前最后增订版,本书即根据第三版译出。他的整个脉络是传记式而非分专题叙述式的,但庞大的资料使读者不难按专题整理。他的这种方法对于20世纪之前的化学史是非常适当的。因为这样可以全面叙述不同学科、不同专题是如何演化的,利于读者对化学产生整体的印象。
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