戴維－電解離析出金屬鉀鈉鈣鎂的人

1、戴維電解離析出金屬鉀鈉鈣鎂的人戴維和道爾頓是同時(shí)代的化學(xué)家。比道爾頓小12歲的戴維熱情奔放 ,擅長(zhǎng)演說(shuō) ,實(shí)驗(yàn)技術(shù)高明 ,年輕時(shí)就困做出了不少驚世之舉而成為舉世矚目的化學(xué)家。他以實(shí)際行動(dòng)在資本主義開(kāi)展時(shí)期顯示了科學(xué)的意義 ,為提高科學(xué)的社會(huì)地位作出了突出的成績(jī)。 從學(xué)徒到科學(xué)家1778年12月17日 ,亨弗利·戴維出生在英格蘭彭贊斯城附近的鄉(xiāng)村。父親是個(gè)木器雕刻匠。他5歲入學(xué) ,是個(gè)淘氣、貪玩的學(xué)生。他衣服的兩個(gè)口袋 ,常常是一個(gè)裝著釣魚(yú)的器械 ,另一個(gè)裝滿了各種礦石 ,這是在離家不遠(yuǎn)的礦區(qū)揀的。他有驚人的記憶力 ,別人講過(guò)的故事或自己看過(guò)的書(shū) ,他不但記得故事情節(jié) ,還能生動(dòng)他講敘

2、出來(lái)。每逢過(guò)節(jié)聚會(huì) ,大人們都喜歡讓他背誦詩(shī)歌 ,小伙伴們那么求他講故事 ,這無(wú)形中培養(yǎng)了他的口才。當(dāng)他讀完小學(xué)后 ,父親送他到彭贊斯城讀書(shū) ,寄養(yǎng)在外祖父家。在城里有一件新鮮享吸引了他 ,那就是醫(yī)士配制藥物時(shí)物質(zhì)的各種奇異變化。此后他時(shí)常偷偷躲人頂樓 ,用碗、杯、碟作器具 ,學(xué)著做起實(shí)驗(yàn)來(lái)。偶而在實(shí)驗(yàn)中惹了麻煩 ,遭到外祖父的諷斥 ,但這絲毫也沒(méi)有減弱他對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的愛(ài)好。1794年他父親去世 ,家境更加困難了。為了謀生糊口 ,作為長(zhǎng)子的戴維被送到當(dāng)?shù)匾晃幻邪乩澋尼t(yī)生那里當(dāng)學(xué)徒。這項(xiàng)工作很符合戴維的志趣。他一方面充當(dāng)醫(yī)生的助手 ,護(hù)理病人 ,學(xué)習(xí)行醫(yī)的本領(lǐng) ,另一方面他必須天天調(diào)配各種藥物

3、 ,用溶解、蒸餾的方法配制丸藥和藥水 ,真正地操作化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器。這時(shí)他才明白自己的知識(shí)大淺薄了 ,于是開(kāi)始勤奮地學(xué)習(xí) ,抓緊空隙認(rèn)真閱讀拉瓦錫的?化學(xué)概論?等化學(xué)著作。通過(guò)學(xué)習(xí) ,他做實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和目的明確了 ,但凡著作中講過(guò)的實(shí)驗(yàn) ,他盡可能地一一試試。但凡好書(shū)他都設(shè)法借到 ,如饑似渴地閱讀。遇到學(xué)識(shí)淵博者 ,他就主動(dòng)求教。恰好此時(shí)有個(gè)叫格勒哥里。瓦特創(chuàng)造家詹姆斯·瓦特的次子的人來(lái)到彭贊斯考察 ,小戴維聞?dòng)嵑?,登門(mén)求教。瓦特很喜歡這個(gè)聰明好學(xué)的年輕人 ,熱情地幫助他解疑答惑。就這樣 ,在四年的學(xué)徒生潔中 ,他的知識(shí)增長(zhǎng)很快。1798年經(jīng)瓦特介紹 ,戴維來(lái)到布里斯托爾 ,在帕多斯醫(yī)生

4、開(kāi)設(shè)的氣體療病研究所實(shí)驗(yàn)室當(dāng)管理員。在當(dāng)時(shí) ,許多氣體相繼被人們發(fā)現(xiàn)。人體吸人氧氣 ,感到清新舒暢；氨氣那么有強(qiáng)烈的刺激性。究竟各種氣體如何影響人的生理功能？哪些氣體能用來(lái)治病？這些都是很多醫(yī)生所關(guān)心的。帕多斯創(chuàng)辦的這一研究機(jī)構(gòu)那么專(zhuān)門(mén)從事這一問(wèn)題的探索。帕多斯懂得化學(xué) ,擅長(zhǎng)醫(yī)術(shù) ,戴維對(duì)這里有更好的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)時(shí)機(jī)感到滿意如意。他們共事一段時(shí)間后 ,帕多斯發(fā)現(xiàn)戴維有精湛的實(shí)驗(yàn)技術(shù) ,是個(gè)有前途的人才 ,于是提出愿意資助戴維進(jìn)大學(xué)學(xué)醫(yī)。但是 ,這時(shí)的戴維對(duì)化學(xué)興趣益濃 ,已下決心要一輩子從事化學(xué)研究 ,所以謝絕了帕多斯的好意。1799年4月 ,氣體療病所發(fā)生了一件事 ,使戴維的名聲大振：戴維制

5、取了一氧化二氮又名笑氣。有人認(rèn)為它是一種有毒氣體 ,帕多斯認(rèn)為它能治療癱瘓病。究竟怎樣多戴維決心親自試驗(yàn)一下。許多朋友都勸他 ,認(rèn)為這樣做太危險(xiǎn)。勇于探險(xiǎn)的性格使戴維立即投入實(shí)驗(yàn) ,事后在記錄上他寫(xiě)道："我是知道進(jìn)行這實(shí)驗(yàn)是很危險(xiǎn)的 ,但從性質(zhì)來(lái)推測(cè)可能不致于危及生命。.當(dāng)吸入少量這種氣體后 ,覺(jué)得頭暈?zāi)啃?,如癡如醉 ,再吸四肢有舒適之感 ,慢慢地筋肉部無(wú)力了 ,腦中外界的形象在消失 ,而出現(xiàn)各種新奇的東西 ,一會(huì)兒人就象發(fā)了狂那樣又叫又跳 ,."醒來(lái)后 ,他覺(jué)得很難受。通過(guò)親身的體會(huì) ,他知道這種氣體顯然不能過(guò)量地吸人體內(nèi) ,但少量的可用在外科手術(shù)中作麻醉劑。隨后他將這

6、試驗(yàn)的過(guò)程和親身的感受及笑氣的性質(zhì)寫(xiě)成小冊(cè)子。許多人讀到這小冊(cè)子后 ,為戴維的介紹所吸引 ,好奇地以吸入笑氣為時(shí)髦。戴維的名聲就隨著笑氣而宣揚(yáng)開(kāi)了 ,許多人爭(zhēng)先恐后地來(lái)結(jié)識(shí)戴維。此時(shí)他僅22歲。因研究熱力學(xué)而知名的物理學(xué)家湯普遜即倫福德伯爵 , 1799年來(lái)到了英國(guó)。為了普及科學(xué)知識(shí) ,他通過(guò)私人募捐 ,在倫敦創(chuàng)辦了皇家科普協(xié)會(huì)。這一科學(xué)團(tuán)體并不進(jìn)行教學(xué)活動(dòng) ,而是定期地舉辦各種講座 ,傳授科學(xué)的新發(fā)現(xiàn)及其應(yīng)用。協(xié)會(huì)設(shè)有教授席位 ,并為教授提供設(shè)備完善的實(shí)驗(yàn)室。所聘請(qǐng)的教授幾乎全是當(dāng)時(shí)著名的科學(xué)家。1801年初 ,經(jīng)多人推薦 ,戴維被皇家科普協(xié)會(huì)聘請(qǐng)。倫福德伯爵早聞戴維才干 ,但是他們第一次見(jiàn)

7、面時(shí) ,戴維穿的很破舊 ,神態(tài)也很拘謹(jǐn) ,倫福德很失望。考慮到他很年輕 ,就委任他為化學(xué)助教 ,兼管實(shí)驗(yàn)室。不久戴維豐富的知識(shí)和高超的實(shí)驗(yàn)技術(shù)使倫福德意識(shí)到他最初的印象是個(gè)錯(cuò)覺(jué) ,所以戴維到職后第六個(gè)星期就升任副教授 ,第二年又提為教授 ,成為第二任化學(xué)教授。在科學(xué)的講座上 ,戴維以他的超群智力和非凡口才獲得了出乎意料的成功。人們蜂擁而來(lái) ,有時(shí)竟達(dá)千人之多 ,把會(huì)場(chǎng)擠得水泄不通。他很快就贏得了杰出講演者的名聲 ,成為倫敦的知名人士。正如當(dāng)時(shí)有人的評(píng)述："他的講演給人的感覺(jué)和所得到的熱烈稱(chēng)贊 ,完全出乎想象之外。許多科學(xué)家、文學(xué)家、大學(xué)生及那些莊重的紳士、時(shí)髦的小姐急迫地?fù)頂D在會(huì)場(chǎng)

8、,看著這文弱青年的簡(jiǎn)單操作 ,聽(tīng)著那富于表情的表達(dá)。他那淵博的知識(shí)、生動(dòng)的比喻和精巧的實(shí)驗(yàn)引起了驚奇的注目 ,獲得了極高的贊賞。許多人恭維他 ,請(qǐng)他吃飯 ,送他禮物 ,幾乎把戴維忙得難以招架。聽(tīng)眾的熱烈情緒 ,對(duì)戴維是個(gè)極大鼓勵(lì) ,他更加勤奮地進(jìn)行化學(xué)研究。每天很早起床 ,早飯前從事2小時(shí)的閱讀和著寫(xiě) ,上午10時(shí)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室工作到下午4時(shí) ,晚上是講座或各種社交活動(dòng)。日復(fù)一日?qǐng)?jiān)持下去。成績(jī)和榮譽(yù)沒(méi)有辜負(fù)勤奮的人 , 12年中戴維先后在電化學(xué)、建立酸的氫學(xué)說(shuō)、發(fā)現(xiàn)碘元素、創(chuàng)造礦用平安燈、創(chuàng)制電弧燈等方面作出奉獻(xiàn)。1303年他被選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員 ,1807年出任皇家學(xué)會(huì)秘書(shū) , 1820年被選

9、為皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)。1826年積勞成疾而病倒 ,1827年死于日內(nèi)瓦 ,終年51歲。電化學(xué)的豐碩成果1799年意大利物理學(xué)家伏打創(chuàng)造了將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的電池 ,使人類(lèi)第一次獲得了可供實(shí)用的持續(xù)電流。1800年英國(guó)的尼科爾遜和卡里斯?fàn)柌捎梅螂姵仉娊馑@得成功 ,使人們認(rèn)識(shí)到可以將電用于化學(xué)研究。許多科學(xué)家紛紛用電做各種實(shí)驗(yàn)。戴維在思考 ,電既然能分解水 ,那么對(duì)于鹽溶液、固體化合物會(huì)產(chǎn)生什么作用呢？在皇家科普協(xié)會(huì)繁忙的工作中 ,他開(kāi)始研究各種物質(zhì)的電解作用。首先他很快地熟悉了伏打電池的構(gòu)造和性能 ,并組裝了一個(gè)特別大的電池用于實(shí)驗(yàn)。然后他針對(duì)拉瓦錫認(rèn)為蘇打、木灰一類(lèi)化合物的主要成分尚不清楚的看法

10、 ,選擇了木灰即苛性鉀作第一個(gè)研究對(duì)象。開(kāi)始他將苛性鉀制成飽和水溶液進(jìn)行電解 ,結(jié)果在電池兩極分別得到的是氧和氫 ,加大電流強(qiáng)度仍然沒(méi)有其它收獲。在仔細(xì)分析原因后 ,他認(rèn)為是水從中作祟。隨后他改用熔融的苛性鉀 ,在電流作用下 ,熔融的苛住鉀發(fā)生明顯變化 ,在導(dǎo)線與苛性鉀接觸的地方不停地出現(xiàn)紫色火焰。這產(chǎn)生紫色火焰的未知物質(zhì)因溫度太高而無(wú)法收集。再次總結(jié)經(jīng)驗(yàn)后 ,戴維終于成功了。在1807年皇家學(xué)會(huì)的學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)上 ,戴維是這樣介紹的：將一塊純潔的苛性鉀先露置于空氣中數(shù)分鐘 ,然后放在一特制的白金盤(pán)上 ,盤(pán)上連接電池的負(fù)極。電池正極由一根白金絲與苛性鉀相接觸。通電后 ,看到苛性鉀慢慢熔解 ,隨后看

11、到正極相連的部位沸騰不止 ,有許多氣泡產(chǎn)生 ,負(fù)極接觸處 ,只見(jiàn)有形似小球、帶金屬光澤、非常象永銀的物質(zhì)產(chǎn)生。這種小球的一局部一經(jīng)生成就燃燒起來(lái) ,并伴有爆鳴聲和紫色火焰 ,剩下來(lái)的那局部的外表慢慢變得暗淡無(wú)光 ,隨后被白色的薄膜所包裹。這小球狀的物質(zhì)經(jīng)過(guò)檢驗(yàn) ,知道它就是我所要尋找的物質(zhì)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)戴維進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到 ,這種物質(zhì)投入水中 ,沉不下來(lái) ,而是在水面上急速奔躍 ,并發(fā)出咝咝響聲 ,隨后就有紫色火花出現(xiàn)。這些奇異的現(xiàn)象使他斷定這是一種新發(fā)現(xiàn)的元素 ,它比水輕 ,井使水分解而釋放出氫氣 ,紫色火焰就是氫氣在燃燒。因?yàn)樗菑哪净抑刑崛〉?,故命名為鉀。對(duì)木灰電解成功 ,使戴維對(duì)電解這種方法

12、更有信心 ,緊接著他采用同樣方法電解了蘇打 ,獲得了另一種新的金屬元素。這元素來(lái)自蘇打 ,故命名為鈉。連續(xù)六個(gè)星期的緊張實(shí)驗(yàn) ,把戴維累得形容枯槁 ,兩眼窩陷 ,臉色蒼白 ,但是他還是以堅(jiān)強(qiáng)的毅力堅(jiān)持著。1807年11月19日 ,他支撐著在學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)上介紹了發(fā)現(xiàn)鉀、鈉兩元素的經(jīng)過(guò)。暴風(fēng)雨般的掌聲和熱烈的祝賀 ,使戴維感到非常幸福 ,當(dāng)他回到家中 ,病魔終于把他打倒。操勞過(guò)度招來(lái)的熱病使他在死亡的邊緣掙扎了9個(gè)星期。由于公眾的關(guān)心 ,醫(yī)生的日夜看護(hù) ,病勢(shì)終于好轉(zhuǎn)了。疾病絲毫也沒(méi)挫減他的銳氣和熱情。當(dāng)身體稍好一點(diǎn) ,他又來(lái)到實(shí)驗(yàn)室 ,開(kāi)始新的攻關(guān)。從1808年3月起 ,他進(jìn)而對(duì)石灰、苦土氧化鎂等

13、進(jìn)行電解 ,開(kāi)始時(shí)他仍采用電解蘇打的同樣方 法 ,但是毫不見(jiàn)效。又采用了其它幾種方法 ,仍未獲得成功。這時(shí)瑞典化學(xué)家貝采里烏斯來(lái)信告訴戴維 ,他和篷丁曾對(duì)石灰和水銀混和物進(jìn)行電解 ,成功地分解了石灰。根據(jù)這一提示 ,戴維將石灰和氧化汞按一定比例混和電解 ,成功地制取了鈣汞齊 ,然后加熱蒸發(fā)掉汞 ,得到了銀白色的金屬鈣。緊接著又制取了金屬鎂、鍶和鋇。電化學(xué)實(shí)臉之花在戴維手中結(jié)出了豐碩的果實(shí)。永載史冊(cè)的業(yè)績(jī)拉瓦錫曾認(rèn)為所有的酸中都含有氧。這一觀點(diǎn)一度很流行。據(jù)此 ,鹽酸中應(yīng)含有氧 ,氯不是元素而是氧化物。然而 ,化學(xué)家們想盡方法也沒(méi)有從鹽酸或氯氣中找到氧剛剛在電解制取堿金屬。堿土金屬的實(shí)驗(yàn)中獲得成

14、功的戴維開(kāi)始研究這一難題。通過(guò)一系列精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn) ,戴維確認(rèn)氯氣是一種元素 ,鹽酸中不含氧 ,氫才是一切酸類(lèi)不可缺少的要素。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的檢驗(yàn) ,人們接受了戴維的觀點(diǎn) ,酸的氫元素說(shuō)取代了錯(cuò)誤的酸的氧元素說(shuō)。從此 ,人們對(duì)酸的本質(zhì)有了正確的認(rèn)識(shí)。戴維生活的時(shí)代 ,工業(yè)革命在英國(guó)蓬勃地展開(kāi)。燃料普遍以煤代替木材 ,大大刺激了煤礦的開(kāi)采。然而瓦斯爆炸時(shí)常發(fā)生 ,它象魔鬼一樣使礦工不寒而栗。礦主和礦工組成的"預(yù)防煤礦災(zāi)禍協(xié)會(huì) ,久仰戴維的大名 ,登門(mén)請(qǐng)求戴維幫助。戴維立即親赴礦場(chǎng)分析這一爆炸性氣體 ,證明可燃?xì)怏w都有一定燃點(diǎn) ,而瓦斯的燃點(diǎn)較高 ,只有在高溫下才可能點(diǎn)燃爆炸 ,通常由于礦

15、井中點(diǎn)火照明而引爆了瓦斯。針對(duì)這點(diǎn) ,戴維制作了一種礦用平安燈 ,并親自攜帶此燈深入最危險(xiǎn)的礦區(qū)作示范。戴維的創(chuàng)造很快被推廣 ,有效地減少了瓦斯的燃爆 ,深受礦工們歡送。這時(shí)有人勸戴維保存這一創(chuàng)造的專(zhuān)利 ,但是他拒絕了 ,他鄭重申明："我相信我這樣做是符合人道主義的。"由此可見(jiàn)他從事科研的目的。戴維在研究硼酸、硝石、金剛石 ,在發(fā)現(xiàn)碘元素、創(chuàng)造弧光燈等許多方面作出了出色的成績(jī)。在這些成績(jī)之外 ,還有兩件工作是后人常常稱(chēng)頌的。倫福德創(chuàng)辦的皇家科普協(xié)會(huì)是*私人捐助維持的 ,但是這種捐款很不容易籌得。雖然教授們的講座的好壞對(duì)捐款有影響 ,但起決定作用的是學(xué)院的方向。按倫福德原先的設(shè)想 ,主要從事科普和應(yīng)用科學(xué)新成就的示范。戴維等人讓協(xié)會(huì)主動(dòng)地為一些有影響的團(tuán)體做一些科學(xué)實(shí)驗(yàn) ,積極地承當(dāng)某些有影響的研究工程 ,從而擴(kuò)充了協(xié)會(huì)的工作內(nèi)容。例如1802一1812年間 ,由于法國(guó)大革命而減少了對(duì)英國(guó)的糧食進(jìn)口 ,為幫助農(nóng)業(yè)開(kāi)展 ,戴維在協(xié)會(huì)開(kāi)設(shè)了農(nóng)業(yè)化學(xué)的課程。1801一1806年 ,戴維還開(kāi)展了制革技術(shù)的研究。1815年他創(chuàng)造了礦用平安燈