“可燃性空氣”是什麼
現在的人們,都知道空氣中有氧氣和氮氣,它是一種成分比較固定的氣體。可是,在二百多年以前,沒有弄清楚空氣是什麼的時候,人們頭腦裏隻有“氣”的概念,並認為凡是氣就是空氣或空氣的“變形”,因此就有所謂“可燃性空氣”的說法,實際上這時指的是氫氣。
自然界雖然沒有遊離的氫氣,但在生活和實驗的實踐活動中,有一些很普通的反應就會產生氫氣,如水蒸汽跟熱的炭火相遇,水跟碳即反應生成一氧化碳和氫氣,再如鐵、鋅等金屬碰到一些酸,也會有氫氣生成。也許是生成的氫氣隨即在炭火中燃燒了,使人無法察覺它的存在,或許是由於人們的粗心和沒有設法把它收集起來而被忽略了。在歐洲,直到十六世紀末,才有人開始注意到氫氣的一些行為,其中的一項就是它能燃燒,就此把它叫做“鐵的易燃溶液”或“可燃性空氣”。
六十多年後的1766年,英國化學家卡文迪什詳細的研究了氫氣法和性質後,還發表了關於“可燃性空氣”的專門論述,但他仍不知道氫氣是什麼,甚至還認為氫氣就是一種叫做“燃素”的東西,當時的西歐化學界,流行一種“燃素說”,認為一切可燃物中,都含有一種元素,稱之為“燃素”,用這種“燃素”的觀點解釋燃燒現象時,說成是可燃物正在釋放“燃素”。既然他們認為“燃素”能夠被釋放也能夠被吸收,就必定能夠捕捉到。就在他們各處去尋找“燃素”時,找到了氫這種特別輕而又能燃燒的氣體,怎能不高興呢。卡文迪什是燃素說的虔誠信徒,認為能燃燒的金屬中含有燃素,當金屬和酸反應就是“它們所含的燃素便釋放了出來,形成了這種可燃性空氣”。
七、八年後的1773年和1774年,人們發現了氧氣、弄清楚了燃燒的本質,再做氫氣燃燒的實驗時,注意到收集燃燒後的生成物,發現隻有純淨的水。這時,才知道水不是一種元素,而是氧元素跟那種“可燃性空氣”的化合物。由於“可燃性空氣”不能被分解成更簡單的物質,應該確認它是一種元素,是水的組成之一。在1786——1787年間,法國化學家拉瓦錫才正式給它起了個名字,叫它“水之本源”,中文按它密度極小意譯為“輕氣”,後改為“氫”。
現在很難說是何人何時最早發現了氫氣。由於卡文迪什是詳細研究了氫氣性質的第一位科學家,所以公認是他在1766年發現了氫氣。實際上在西歐當時的科學界中,接觸到或研究過氫氣的人裏麵,有英國化學家波義爾,他在1671年發現鐵在鹽酸中產生氫氣,叫它是“鐵的易燃溶液”;有法國的化學家列邁裏,他比較詳細的研究了氫氣製法和性質,在1700年送交巴黎科學院的報告中,把氫氣叫做“易燃空氣”,並認為它跟普通空氣不是一種氣體;其後有一位英國的牧師,曾集中的收集了多種氣體,把它們都叫做“變形”了的空氣,其中也包括有氫氣;在卡文迪什研究了氫氣後的公元1776年,法國化學家馬柯發現了氫氣燃燒後的生成物有水;1781年,英國化學家普列斯特裏,做了氫氣和空氣混和氣的爆炸實驗時,也發現了生成物是液珠,但不敢斷言它是水;就在1781年,卡文迪什也用氫氣跟空氣的混合物進行實驗,確認生成的液滴是純淨的水。這時氧氣已經被發現了,卡文迪什就用來做實驗,並發現氫氣、氧氣化合的體積比為2∶1。但是這時卡文迪什仍迷信燃素說,認為氧氣是失去燃素的水,而氫氣或許就是燃素本身,或許就是含有過多燃素的水,並沒有認識到水才是一種化合物。後來,拉瓦錫重做了氫、氧化合的實驗後,明確提出水是化合物,並認定氫是元素。
有意思的是一位前蘇聯科學院的通訊院士郝達考夫,在他1937年出版的一本名為《氫氣》的著作中,認為“氫和水的複雜組成在歐洲人認識以前好久,就被中國學者所知悉,隻不過在中國的文獻中,氫是另一個名稱,它是用“火”和“氣”的詞句來表示的。雖然這一說法,至今尚未見我國內的研究學者就此發表專論,但估計我國的古代煉丹方士和煉金術士們,曾經注意到某些可燃性氣體的特別現象,其中可能說到一氧化碳和氫氣,甚至也會包括幹鎦木材時的木煤氣。
當然,僅就以上有關氫氣的人和事而言,人們要得到一個真正的科學的認識,都需要有一個漸進的進步的過程。一個人的有限的人腦的思維是有限的,無限多個有限的人腦,對無限性的物質的認識,則將永遠是無限的。我們要繼承前人思維的正確成果,也要參與自已的思維,才能在我們的麵前,繼續產生新的成果。人們學習曆史,就應該用思維去創造未來的曆史。