二、元素观的变迁
到的最明显的现象是那向上跃动的火焰和呛人的浓烟,使人感觉到似乎有什么东西被释放出来。1703年德国医生兼化学家施塔尔(1660-1734)在分析了燃烧现象和各家的观点之后,提出了燃素说。按照燃素说的观点,一切燃烧现象都主要是物体逸出燃素的过程;火是由燃烧物质发出无数细小而活泼的物质微粒构成的,由这种火微粒构成的元素就是燃素。燃素可以同其他元素结合形成化合物,也可以处于游离状态,大量游离的燃素聚集起来就形成火,当燃素从可燃烧物中跑出来成为游离状态时,就表现为火。燃素说能牵强附会地说明当时已知的大多数化学现象,因而被人们普遍接受,统治人们的思想将近一个世纪之久。
2.火之恋
曾经有这样一个寓言故事,相传有一位老农,在临死前,把儿子们都叫到床前,告诉他们在自家的葡萄园里埋着许多黄金。老农死后,儿子们挖遍了葡萄园也没有找到黄金。然而,到了第二年秋天,他们却获得了葡萄的特大丰收。
相信燃素说的人们也是这样,他们做了大量的实验,也没有找到燃素,却意外地发现了许多气体,终于导致了燃烧理论的革命和新元素观的建立。
1756年英国化学家布莱克(1728-1799)在煅烧石灰石时,产生了大量的气体,他称之为“固定空气”(即二氧化碳)。布莱克发现这种气体不支持燃烧和呼吸,不是他要找的燃素。布莱克发现固定空气,把英国化学家们的注意力引到了气体化学研究这方面来。10年后,卡文迪许(1731-1810)利用排水集气法收集了稀酸和金属发生反应时所放出的气体,他发现这种气体和“固定空气”不同,不溶于水,点燃后有淡蓝色火焰,就把它命名为“可燃空气”(即氢气)。卡文迪许认为可燃空气是在酸的作用下,从金属中逸出的,所以他认为这就是人们梦寐以求的燃素。
1774年英国牧师兼化学家普利斯特列(1733-1804)在给氧化汞加热时,得到了一种新的气体。他发现这种气体能使蜡烛的光焰更明亮。他还发现把一只小老鼠放在充满这种气体的密封箱里,比在只有空气的箱子里活泼。他受了好奇心的驱使,自己也试着吸了几口,他说:“当时我的肺部所得到的感觉,和平时吸入普通空气一样;但自从吸过这种气体以后,经过好多时候,身心一直觉得十分轻快舒畅。有谁能说这种气体将来不会变成通用品呢?不过现在只有两只老鼠和我才有享受这种气体的权利罢了。”普利斯特列是燃素说的信奉者,认为这种新发现的气体是从普通空气中除去燃素的气体,对从燃烧的物质中逸出来的燃素具有良好的吸收能力。因此,他称它为“脱燃素空气”。
当时,法国有个名叫拉瓦锡(1743-1794)的化学家,对用燃素说来解释燃烧现象十分不满。于是他从1772年开始研究这个问题,做了大量有关物质燃烧的实验。
2年后,拉瓦锡做了这样一个实验。他将一块锡放在一个密闭的容器里,把它们放在天平上称了一下,然后,他拿了面聚光镜,让太阳光照在锡块上,锡块开始熔化,最后变成了灰白色的粉末,这时拉瓦锡又称了一下,发现重量并没有变化。可是一打开容器盖,空气立即进入容器,结果整个容器的重量增加了。这使拉瓦锡大胆地提出这样的假设:金属煅烧并不是放出燃素,而是吸收了空气中的某种气体,形成了比原来重的煅灰。
如果这是正确的话,那就会从金属煅灰中析出部分空气。拉瓦锡沿着这个思路,做了大量的实验,但是并没有找到这种理想的气体。正当拉瓦锡一筹莫展的时候,普利斯特列于同年10月到巴黎访问,拉瓦锡宴请了这位化学家。席间,他们谈到了有关燃烧的问题,普利斯特列把自己得到那种“脱燃素空气”的情况告诉了拉瓦锡。拉瓦