初中化學(xué)化學(xué)家電解離析出金屬鉀鈉鈣鎂的戴維

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戴維

（公元1778～1829）戴維和道爾頓是同時代的化學(xué)家。比道爾頓小12歲的戴維熱忱奔放，擅長演說，試驗(yàn)技術(shù)超群，年輕時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)際行動在資本主義發(fā)展時期顯示了科學(xué)的意義，為提高科學(xué)的社會地位作出了突出的成果。從學(xué)徒到科學(xué)家

1778年12月17日，亨弗利·戴維誕生在英格蘭彭贊斯城旁邊的鄉(xiāng)村。父親是個木器雕刻匠。他5歲入學(xué)，是個調(diào)皮、貪玩的學(xué)生。他衣服的兩個口袋，經(jīng)常是一個裝著釣魚的器械，另一個裝滿了各種礦石，這是在離家不遠(yuǎn)的礦區(qū)揀的。他有驚人的記憶力，別人講過的故事或自己看過的書，他不但記得故事情節(jié)，還能生動他講敘出來。每逢過節(jié)聚會，大人們都喜愛讓他背誦詩歌，小伙伴們則求他講故事，這無形中培育了他的口才。當(dāng)他讀完小學(xué)后，父親送他到彭贊斯城讀書，寄養(yǎng)在外祖父家。在城里有一件簇新享吸引了他，那就是醫(yī)士配制藥物時物質(zhì)的各種奇異改變。此后他時常偷偷躲人頂樓，用碗、杯、碟作器具，學(xué)著做起試驗(yàn)來。偶而在試驗(yàn)中惹了麻煩，遭到外祖父的諷斥，但這絲毫也沒有減弱他對化學(xué)試驗(yàn)的愛好。

1794年他父親去世，家境更加困難了。為了謀生糊口，作為長子的戴維被送到當(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)的本事，另一方面他必需每天調(diào)配各種藥物，用溶解、蒸餾的方法配制丸藥和藥水，真正地操作化學(xué)試驗(yàn)儀器。這時他才明白自己的學(xué)問大淺薄了，于是起先勤奮地學(xué)習(xí)，抓緊空隙細(xì)致閱讀拉瓦錫的《化學(xué)概論》等化學(xué)著作。通過學(xué)習(xí)，他做試驗(yàn)的內(nèi)容和目的明確了，凡是著作中講過的試驗(yàn)，他盡可能地一一試試。凡是好書他都設(shè)法借到，如饑似渴地閱讀。遇到學(xué)識淵博者，他就主動求教。恰好此時有個叫格勒哥里。瓦特（獨(dú)創(chuàng)家詹姆斯·瓦特的次子）的人來到彭贊斯考察，小戴維聞訊后，登門求教。瓦特很喜愛這個聰慧好學(xué)的年輕人，熱忱地幫助他解疑答惑。就這樣，在四年的學(xué)徒生潔中，他的學(xué)問增長很快。

1798年經(jīng)瓦特介紹，戴維來到布里斯托爾，在帕多斯醫(yī)生開設(shè)的氣體療病探討所試驗(yàn)室當(dāng)管理員。在當(dāng)時，很多氣體相繼被人們發(fā)覺。人體吸人氧氣，感到清爽安逸；氨氣則有劇烈的刺激性。原委各種氣體如何影響人的生理功能？哪些氣體能用來治?。窟@些都是很多醫(yī)生所關(guān)切的。帕多斯創(chuàng)辦的這一探討機(jī)構(gòu)則特地從事這一問題的探究。帕多斯懂得化學(xué)，擅長醫(yī)術(shù)，戴維對這里有更好的學(xué)習(xí)和試驗(yàn)機(jī)會感到稱心如意。他們共事一段時間后，帕多斯發(fā)覺戴維有精湛的試驗(yàn)技術(shù)，是個有前途的人才，于是提出情愿資助戴維進(jìn)高校學(xué)醫(yī)。但是，這時的戴維對化學(xué)愛好益濃，已下決心要一輩子從事化學(xué)探討，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。原委怎樣多戴維決心親自試驗(yàn)一下。很多摯友都勸他，認(rèn)為這樣做太危急。勇于探險的性格使戴維馬上投入試驗(yàn)，事后在記錄上他寫道：“我是知道進(jìn)行這試驗(yàn)是很危急的，但從性質(zhì)來推想可能不致于危及生命?！?dāng)吸入少量這種氣體后，覺得頭暈?zāi)啃?，如癡如醉，再吸四肢有舒適之感，漸漸地筋肉部無力了，腦中外界的形象在消逝，而出現(xiàn)各種新穎 的東西，一會兒人就象發(fā)了狂那樣又叫又跳，……”醒來后，他覺得很難過。通過親身的體會，他知道這種氣體明顯不能過量地吸人體內(nèi)，但少量的可用在外科手術(shù)中作麻醉劑。隨后他將這試驗(yàn)的過程和親身的感受及笑氣的性質(zhì)寫成小冊子。很多人讀到這小冊子后，為戴維的介紹所吸引，新穎 地以吸入笑氣為時髦。戴維的名聲就隨著笑氣而宣揚(yáng)開了，很多人爭先恐后地來結(jié)識戴維。此時他僅22歲。

因探討熱力學(xué)而出名的物理學(xué)家湯普遜即倫福德伯爵，1799年來到了英國。為了普及科學(xué)學(xué)問，他通過私人捐獻(xiàn)，在倫敦創(chuàng)辦了皇家科普協(xié)會。這一科學(xué)團(tuán)體并不進(jìn)行教學(xué)活動，而是定期地舉辦各種講座，傳授科學(xué)的新發(fā)覺及其應(yīng)用。協(xié)會設(shè)有教授席位，并為教授供應(yīng)設(shè)備完善的試驗(yàn)室。所聘請的教授幾乎全是當(dāng)時聞名的科學(xué)家。

1801年初，經(jīng)多人舉薦，戴維被皇家科普協(xié)會聘請。倫福德伯爵早聞戴維才能，但是他們第一次見面時，戴維穿的很破舊，神態(tài)也很拘謹(jǐn)，倫福德很悲觀?？紤]到他很年輕，就委任他為化學(xué)助教，兼管試驗(yàn)室。不久戴維豐富的學(xué)問和超群的試驗(yàn)技術(shù)使倫福德意識到他最初的印象是個錯覺，所以戴維到職后第六個星期就升任副教授，其次年又提為教授，成為其次任化學(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勝利。人們蜂擁而來，有時竟達(dá)千人之多，把會場擠得水泄不通。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)時有人的評述：“他的講演給人的感覺和所得到的熱情贊揚(yáng)，完全出乎想象之外。很多科學(xué)家、文學(xué)家、高校生及那些莊重的紳士、時髦的小姐急迫地?fù)頂D在會場，看著這文弱青年的簡潔操作，聽著那富于表情的敘述。他那淵博的學(xué)問、生動的比方和精致的試驗(yàn)引起了驚異的注目，獲得了極高的贊許。很多人恭維他，請他吃飯，送他禮物，幾乎把戴維忙得難以招架。聽眾的熱情心情，對戴維是個極大激勵，他更加勤奮地進(jìn)行化學(xué)探討。每天很早起床，早飯前從事2小時的閱讀和著寫，上午10時進(jìn)入試驗(yàn)室工作到下午4時，晚上是講座或各種社交活動。日復(fù)一日堅(jiān)持下去。成果和榮譽(yù)沒有辜負(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、發(fā)覺碘元素、獨(dú)創(chuàng)礦用平安燈、創(chuàng)制電弧燈等方面作出貢獻(xiàn)。1303年他被選為英國皇家學(xué)會會員，1807年出任皇家學(xué)會秘書，1820年被選為皇家學(xué)會會長。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)家伏打獨(dú)創(chuàng)了將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的電池，使人類第一次獲得了可供好用的持續(xù)電流。1800年英國的尼科爾遜和卡里斯?fàn)柌杉{伏打電池電解水獲得勝利，使人們相識到可以將電用于化學(xué)探討。很多科學(xué)家紛紛用電做各種試驗(yàn)。戴維在思索，電既然能分解水，那么對于鹽溶液、固體化合物會產(chǎn)生什么作用呢？在皇家科普協(xié)會繁忙的工作中，他起先探討各種物質(zhì)的電解作用。首先他很快地熟識了伏打電池的構(gòu)造和性能，并組裝了一個特殊大的電池用于試驗(yàn)。然后他針對拉瓦錫認(rèn)為蘇打、木灰一類化合物的主要成分尚不清晰的看法，選擇了木灰（即苛性鉀）作第一個探討對象。起先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)度仍舊沒有其它收獲。在細(xì)致分析緣由后，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)生明顯改變，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)因溫度太高而無法收集。再次總結(jié)閱歷后，戴維最終勝利了。在1807年皇家學(xué)會的學(xué)術(shù)報告會上，戴維是這樣介紹的：

將一塊純凈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上，盤上連接電池的負(fù)極。電池正極由一根白金絲與苛性鉀相接觸。通電后，看到苛性鉀漸漸熔解，隨后看到正極相連的部位沸騰不止，有很多氣泡產(chǎn)生，負(fù)極接觸處，只見有形似小球、帶金屬光澤、特別象永銀的物質(zhì)產(chǎn)生。這種小球的一部分一經(jīng)生成就燃燒起來，并伴有爆鳴聲和紫色火焰，剩下來的那部分的表面漸漸變得暗淡無光，隨后被白色的薄膜所包袱。這小球狀的物質(zhì)經(jīng)過檢驗(yàn)，知道它就是我所要找尋的物質(zhì)。

通過試驗(yàn)戴維進(jìn)一步相識到，這種物質(zhì)投入水中，沉不下來，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)覺的元素，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?/p>

對木灰電解勝利，使戴維對電解這種方法更有信念，緊接著他采納同樣方法電解了蘇打，獲得了另一種新的金屬元素。這元素來自蘇打，故命名為鈉。

連續(xù)六個星期的驚慌試驗(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)毅的毅力堅(jiān)持著。1807年11月19日，他支撐著在學(xué)術(shù)報告會上介紹了發(fā)覺鉀、鈉兩元素的經(jīng)過。暴風(fēng)雨般的掌聲和熱情的慶賀，使戴維感到特別華蜜，當(dāng)他回到家中，病魔最終把他打倒。操勞過度招來的熱病使他在死亡的邊緣掙扎了9個星期。由于公眾的關(guān)切，醫(yī)生的日夜看護(hù)，病勢最終好轉(zhuǎn)了。

疾病絲毫也沒挫減他的銳氣和熱忱。當(dāng)身體稍好一點(diǎn)，他又來到試驗(yàn)室，起先新的攻關(guān)。從1808年3月起，他進(jìn)而對石灰、苦土（氧化鎂）等進(jìn)行電解，起先時他仍采納電解蘇打的同樣方法，但是毫不見效。又采納了其它幾種方法，仍未獲得勝利。這時瑞典化學(xué)家貝采里烏斯來信告知戴維，他和篷丁曾對石灰和水銀混和物進(jìn)行電解，勝利地分解了石灰。依據(jù)這一提示，戴維將石灰和氧化汞按肯定比例混和電解，勝利地制取了鈣汞齊，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)試驗(yàn)之花在戴維手中結(jié)出了豐碩的果實(shí)。永載史冊的業(yè)績

拉瓦錫曾認(rèn)為全部的酸中都含有氧。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。堿土金屬的試驗(yàn)中獲得勝利的戴維起先探討這一難題。通過一系列細(xì)心設(shè)計的試驗(yàn)，戴維確認(rèn)氯氣是一種元素，鹽酸中不含氧，氫才是一切酸類不行缺少的要素。經(jīng)過一段時間的檢驗(yàn)，人們接受了戴維的觀點(diǎn)，酸的氫元素說取代了錯誤的酸的氧元素說。從今，人們對酸的本質(zhì)有了正確的相識。

戴維生活的時代，工業(yè)革命在英國蓬勃地綻開。燃料普遍以煤代替木材，大大刺激了煤礦的開采。然而瓦斯爆炸時常發(fā)生，它象魔鬼一樣使礦工毛骨悚然。礦主和礦工組成的“預(yù)防煤礦災(zāi)禍協(xié)會，久仰戴維的大名，登門懇求戴維幫助。戴維馬上親赴礦場分析這一爆炸性氣體，證明可燃?xì)怏w都有肯定燃點(diǎn)，而瓦斯的燃點(diǎn)較高，只有在高溫下才可能點(diǎn)燃爆炸，通常由于礦井中點(diǎn)火照明而引爆了瓦斯。針對這點(diǎn)，戴維制作了一種礦用平安燈，并親自攜帶此燈深化最危急的礦區(qū)作示范。戴維的獨(dú)創(chuàng)很快被推廣，有效地削減了瓦斯的燃爆，深受礦工們歡迎。這時有人勸戴維保留這一獨(dú)創(chuàng)的專利，但是他拒絕了，他慎重申明：“我信任我這樣做是符合人道主義的?！庇纱丝梢娝麖氖驴蒲械哪康?。

戴維在探討硼酸、硝石、金剛石，在發(fā)覺碘元素、獨(dú)創(chuàng)弧光燈等很多方面作出了精彩的成果。在這些成果之外，還有兩件工作是后人經(jīng)常稱頌的。

倫福德創(chuàng)辦的皇家科普協(xié)會是靠私人捐助維持的，但是這種捐款很不簡潔籌得。雖然教授們的講座的好壞對捐款有影響，但起確定作用的是學(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)會主動地為一些有影響的團(tuán)體做一些科學(xué)試驗(yàn)，主動地?fù)?dān)當(dāng)某些有影響的探討項(xiàng)目，從而擴(kuò)充了協(xié)會的工作內(nèi)容。例如1802一1812年間，由于法國大革命而削減了對英國的糧食進(jìn)口，為幫助農(nóng)業(yè)發(fā)展，戴維在協(xié)會開設(shè)了農(nóng)業(yè)化學(xué)的課程。1801一1806年，戴維還開展了制革技術(shù)的探討。1815年他獨(dú)創(chuàng)了