正文 第9章 近世代數理論的形成(3)(2 / 3)

18世紀,靜電學的發展得到了長足的進步。例如區分了正電和負電、導體和非導體;發明了巨大的起電器和有效的貯電瓶——萊頓瓶;弄清了正負電間的相互作用力與電量、兩極間距離之間的關最早的蓄電池——萊頓瓶。係;認識到了靜電感應現象;發明了驗電器等等。化學家則發現了電火花可以引起氫氧、氮氧間的化學反應,這些都為電化學的發展奠定了基礎。

1786年,意大利解剖醫生伽伐尼偶然發現了金屬對青蛙肌肉所引起的抽搐現象。1880年,意大利物理學家伏打辨明了這一現象源於兩種金屬之間的接觸,並發明了以銀、銅為極板的伏打電堆,接著又發明了所謂“杯冕”電堆,即世界上第一個可以提供持續、穩定電流的實用銅鋅電池。他在研究金屬起電現象的過程中發現了金屬的如下起電順序:鋅-鉛-錫-鐵-銅-銀-金-石墨。其中任何兩種金屬相接觸時,都是位序在前的一種帶正電,後麵一種帶負電。

電解時代的到來

伏打電堆發明後,化學家們立即使用這種新裝置來研究電所引起的化學反應。1800年英國化學家尼科爾森和卡萊爾用伏打銀鋅電堆實現了水的電解,證明了水的化學組成是氫和氧。

1806年左右,英國化學家戴維發現了金屬鹽類水溶液在電解時,正負電極附近溶液中產生了酸和堿,證明溶液中的鹽在電的作用下發生了分解反應,從而啟發他提出了金屬與氧之間的化學親合力實質上是一種電力吸引的見解。這一事實和見解啟發了貝采利烏斯提出了各種原子和分子都是偶極體,但卻淨荷不同的電性的學說,認為不同原子間的結合都是源於這種電性而產生的吸引力。這一假說即所謂“電化二元論”。1807年,戴維用強力的伏打電堆實現了對苛性鉀和苛性鈉的電解,製得了金屬鉀和鈉。接著又電解了石灰、氧化鍶和氧化鋇,於是主要的堿金屬和堿土金屬先後都被發現。1886年,法國化學家莫桑於-23℃的低溫下電解無水氫氟酸和氟氫化鉀的混合物,終於分離出了單質氟。

氟的早期應用

早在1670年,德國玻璃工施瓦哈德偶然將螢石與硫酸接觸,產生的蒸氣(氟)使他所戴的眼鏡蒙上了一層薄霧,並使鏡片變得粗糙,說明玻璃已被腐蝕。盡管他不知道原因何在,但他用蠟保護玻璃的某些部分,使其他部分受到這種蒸汽的腐蝕,這樣就刻蝕出美麗的花紋和精巧的圖案,連當時的皇帝也對他的工藝表示讚賞。他因此技術賺了不少錢。

艱難的“氟”探索之路

1780年,著名的瑞典化學家杜勒經認真研究後認為:螢石接觸硫酸所生成的蒸汽,是氫和一種未知的活潑元素結合而成的酸——被稱之為“氟酸”。這位18世紀的化學家有個怪癖,喜歡用鼻嗅口嚐的辦法去鑒定他新發現的化合物。他曾吸入過劇毒氰化氫,幸免於死;這次他又吸入了“氟酸”,結果病了幾年之後,在43歲的盛年就過早地離開了人世。

1813年,安培與英國化學家戴維已把這種待發現的新元素命名為氟。1836年,愛爾蘭人諾克斯兄弟倆企圖用氯與氟化汞反應以製取氟,不僅未獲得成功,也因中毒而長期受到病痛的折磨。隨後,比利時化學家勞埃脫企圖重複上述實驗,結果也因氟化氫中毒而獻出了自己的生命。勞埃脫的學生弗萊明總結了前人失敗的經驗,他認為因為氟太活潑了,連合適的容器也難找,用化學方法是不可能得到氟元素的。1885年他決定采用當時已有的電解方法,並且製造了無水氟化氫,可幹燥的氟化氫並不導電,他的試驗仍然失敗了。但他畢竟跨出了重要的一步,為他的學生莫桑的成功做了基礎性的工作。

捕捉氟元素的高手——莫桑

莫桑(1852~1907)是個藥房學徒出身的化學家,從1883年開始研究電解單質氟的工作。經過三年的艱苦工作,到1886年6月26日終於試驗成功。莫桑用自己設計的鉑製U形管,並將試驗裝置上的玻璃零件都換成了螢石製的。他向U形管中倒進“無水”氫氟酸,在白金電極上接通了電流。為了防止高溫引起的對容器腐蝕,他還采用了冷凍劑給實驗裝置降溫。這時從陽極放出了一種淡黃色、有特殊刺激性的氣體,這正是他夢寐以求的氟元素!他用一塊矽晶體去檢驗,果然發生了燃燒,冒出了火焰,這就是氟。

在實驗中,莫桑耗費了嶽父的大量錢財。他雖然在1906年榮獲了諾貝爾化學獎,但第二年就去世了,終年隻有54歲。