趣话化学史元素一从炼金术的鬼

思考中的拉瓦锡

上期我们说到,拉瓦锡从普利斯特那里得到启发,重复了普利斯特的实验,建立“氧化说”,推翻了“燃素说”,其实是因为拉瓦锡的“定量”的思想起到推进科学进步的作用。他在普利斯特的基础上,发现了氧气大约占空气的五分之一,并且依旧是用钟罩实验,确定了足量的白磷燃烧时也能消耗掉五分之一的空气,这一点无疑是对他氧化说的一次补充。那么,空气中的氧气大概多重呢?拉瓦锡发现,1单位重量的白磷燃烧大概能得到2.7个单位重量的烟灰(也就是五氧化二磷)。至此,拉瓦锡把化学从定性、感性上的认识提升至定量、理性上的分析,这就是拉瓦锡的最大贡献。然而,元素到底有多少种?究竟该如何定义?波义耳虽然在《怀疑派化学家》一书中对逍遥学派所坚持的“四元素说”持怀疑态度,但并没有指出自然界中元素到底有多少种。倒是之前那个提出“燃素说”雏形思想的炼金术师贝歇尔给出了一张元素表,今天的我们很难看懂图中各种符号的意义。

贝歇尔鬼画符般的元素表

显然,拉瓦锡对这样的元素分类是持否认态度的,他要给出一份他自己认为正确的元素表。于是,拉瓦锡就给出了这样的定义:“如果元素表示构成物质的最简单组分,那么目前我们可能难以判断什么是元素;如果相反,我们把元素与目前化学分析最后达到的极限概念联系起来,那么我们现在用任何方法都不能再加以分解的一切物质,对我们来说,就算是元素了。”(参见百度词条:拉瓦锡)

拉瓦锡制订的元素表

这里,我们必须注意到拉瓦锡说这一段话中的“现在”这一词,这说明拉瓦锡对他的元素的概念留有一定的余地,这对将来丰富这样的元素表起到至关重要的作用。于是,拉瓦锡整理并亲自试验,他穷尽了一切燃烧、溶解等方法,最终经历了4年的辛苦,终于,拉瓦锡出版了《化学概要》一书,他制订了一份元素表。

然而,这个时候,如果我们能时光倒流回到拉瓦锡这个年代,就应该明白没有网络、没有全球化的交流是多么的不方便了。尽管拉瓦锡建立了氧化说,但思维依然受到燃素说的影响,因此他把元素分为以下几种:

第一种,简单的中性物质(笔者认为应该叫非酸物质),这里包括氧、氢(通过金属铁在硫酸或盐酸中可以放出氢气,再在氧气中点燃可发生氢气燃烧,最后得到水)、氮(就是空气中剩下的五分之四不支持燃烧和氧化的气体),同时还有两个,就是光和热(这里应该是受到燃素说的影响);

第二种,简单的非金属物质(这里应该称作呈酸物质,因为燃烧后的氧化物可以和水结合生成对应的酸,但盐酸例外),主要有硫、磷、碳、盐酸素(氯化氢气体)、氢氟酸素(氟化氢)、硼酸素;(这里需要指出,氯化氢、硼酸等不支持燃烧,但根据当时的技术,是不能分离得到氯气或单质硼的)

第三种,简单的金属(或许该称弱碱性金属)物质,这里主要包括了当时发现的锑、银、铋、铜、钴、锰、汞、金、铂、铅、锌、锡、铁、钼、镍、钨等金属。拉瓦锡认为,这些金属可以被氧化生成中和酸的盐;(金和铂不能被氧化,可能是由于能溶于王水的缘故,拉瓦锡把这种现象视为氧化)

第四种,那就是简单碱性物质,包括石灰(氧化钙)、镁土(氧化镁)、钡土(氧化钡)、铝土(氧化铝)和硅土(主要可能是石英)等;(这些所谓的简单物质,大多是碱金属或碱土金属的氧化物,笔者认为应该还有氧化钠、氧化钾等,这都是通过高温煅烧没有办法最终分离得到的活泼金属的氧化物)

第五种,看不见的元素,那就是以太(以太的概念是由惠更斯提出的,用来支持光的波动说,由此可见拉瓦锡是支持波动说的学者)。

通过拉瓦锡的如此总结,基本上可以把当时能分析得到的再也无法分离的物质全都包含了进去。然而站在今天的角度看,拉瓦锡的元素表还是非常粗糙的。但是不可置否的是,拉瓦锡的这一份元素表是意义重大的。因为人类的认识总是由浅入深,由表及里,由简单到复杂的。尽管粗糙,但拉瓦锡依旧按照当时他的理解做出了艰难的分类。可是,人类总得需要前进,因此简单的元素表必然需要被完善。但一个人难以承担所有的研究发现工作,因此必须不断有人发现新的元素,才能充实和完善元素表。那么,这个人就是贝采利乌斯。那么这个贝采里乌斯是干嘛的?他对化学的贡献又有哪些呢?敬请大家

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