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第16章 舍勒

舍勒于1742年12月19日生于瑞典的斯特拉尔松,著名的化学家,氧气的发现者之一,另外,他还对氯化氢、一氧化碳、二氧化碳、二氧化氮等气体做了深入而细致的研究。

舍勒小的时候,由于家庭经济上的困难,他只能勉强上完小学后就到哥德堡的班特利药店当了小学徒。虽然在当时看来舍勒有些不幸,但正是这样的境遇使得他有机会接触化学,并成为著名的化学家。药店的老药剂师——马丁·鲍西是一位好学的长者,他整天手不释卷,孜孜以求,学识渊博,同时,又有很高超的实验技巧。另外,他不仅能制药,而且还是哥德堡的名医。在当时他就像中国的名医华佗一样的神奇,并且充满了神奇的色彩。名师出高徒,马丁·鲍西的思想和行为对舍勒产生了极为深远的影响。舍勒在工作之余也勤奋自学,他饱读了当时流行的制药化学著作,还学习了炼金术和燃素理论的有关著作。他自己动手,制造了许多实验仪器。

舍勒在药店里边工作,边学习,边实验,经过多年的努力,他的知识和才干在一滴一滴的积累,从一个只有小学文化的学徒,成长为一位知识渊博、技术熟练的药剂师。正当他准备大展宏图的时候,生活中出现了一个不幸,也许是上天的磨练吧!马丁·鲍西的药店破产了。药店负债累累,无力偿还债款,只好拍卖包括房产在内的全部财产。这样,舍勒失去了生活的依托,失业了。他只好孤身一人,在瑞典各大城市游荡。后来,舍勒在马尔摩城的柯杰斯垂姆药店找到了一份工作,药店的老板有点像马丁·鲍西,很理解舍勒,支持他搞实验研究。他们给了他一套房子,以便他居住和安置藏书及实验仪器。从此,舍勒结束了游荡生活,再不用为糊口奔波。环境安定了,他又重操旧业,开始了他的研究和实验。

读书,可以启发人的思维,舍勒也不例外,他曾回忆说:“我从前人的著作中学会很多新奇的思想和实验技术,这些知识开拓了我的思维和视野”。

实验是化学的基础,在当时使舍勒探测到许多化学的奥秘,舍勒的实验记录有数百万字,而且在实验中,他又创造了许多仪器和方法,甚至还验证过许多炼金术的实验,并就此提出自己的看法,为以后化学的发展提供了坚实的基础。

舍勒在自己的兴趣之下,仍然是孜孜不倦的进行化学研究,他利用在瑞典著名的鲁恩德大学工作上的便利,来造就他的学术。马尔摩城学术气氛很浓,而且离丹麦的名城哥本哈根也不远,这不仅方便了舍勒的学术交流,同时也使他得以及时掌握化学进展情况,买到最新出版的化学文献,这些都使舍勒的学识在不断增加。另外,从学术角度考虑,舍勒认为真正的财富并不是金钱,而是知识和书籍。因此,他特别注意收藏图书,每月的收入,除了吃穿用,剩下的几乎全部用来买书。舍勒勤学好问,潜心于事业,为人正派,救困扶贫。因此,他的人品受到学术界的极高评价。舍勒研究化学专心致志,他对一切问题,都愿意用化学观点来解释。舍勒的好友莱茨柯斯在回忆他与舍勒的交往以及舍勒的气质时说舍勒的天才完全用于实验科学,他有“惊人的记忆力和理解力”,但似乎他只记住与化学有关的事情,他把许多事情都与化学联系起来加以说明,他有化学家的独特的思考方式。

有了这样的声誉,舍勒所经营的药店名气自然就会很大,收入也相当的可观。同时,舍勒也十分喜欢这种把科学研究与生产商业活动有机地结合在一起的工作。虽然有几所大学慕名请舍勒任教授,但都被他谢绝了,因为他觉得药房确实是一个好的研究场所,不愿意离开。舍勒一生几乎都献给了化学事业并为化学的发展作出了举足轻重的贡献,其中最重要的是发现了氧,并对氧气的性质做了很深入的研究。在研究的氧气的过程当中,他通过加热硝石得到一种他称之为“硝石的挥发物”的物质,但对这种物质的性质和成分,当时尚不能解释。舍勒为深入研究这种现象废寝忘食,他曾对他的朋友说:“为了解释这种新的现象,我忘却了周围的一切,因为假使能达到最后的目的,那么这种考察是何等的愉快啊!而这种愉快是从内心中涌现出来的。”舍勒曾反复多次做了加热硝石的实验,他发现,把硝石放在坩埚中加热到红热时,会放出气体,而加热时放出的干热气体,遇到烟灰的粉末就会燃烧,放出耀眼的光芒。这种现象引起舍勒的极大兴趣,“我意识到必须对火进行研究,但是我注意到,假如不能把空气弄明白,那么对火的现象则不能形成正确的看法。”舍勒的这种观点已经接近“空气助燃”的观点,但遗憾的是他没有沿着这个思想深入研究下去。

舍勒正式发现氧气可以定在1773年以前,比英国的普利斯特列发现氧气要早一年。他制取氧气的方法比较多,主要有:加热氧化汞(HgO);HgO→Hg+O2

加热硝石(KNO3);KNO3→KNO2+O2

加热高锰酸钾(KMnO4);KMnO4→K2MnO7+MnO2+O2

加热碳酸银(AgCO3);AgCO3→Ag2O+O2

碳酸汞(HgCO3);HgCO3→HgO+CO2

舍勒把这些实验结果,整理成一本书,书名叫《火与空气》,此书书稿于1775年底送给出版家斯威德鲁斯,但一直到1777年才出版,书稿在出版社压了两年。书稿不能按时出版,对此舍勒十分不快。随着人们对物质的认知程度的加深,舍勒发现氧的优先权,由于出版商的延误被别人占有了,但是人们仍承认他是氧的独立发现者。

舍勒是一个孜孜不倦的化学家,制得了氧气以后,他还不满足,进而对空气的成分进行深入的研究,为此他做过许多实验。

第一个实验是把湿铁屑放在倒置于水中的密闭容器中,几天以后,铁屑生锈,空气大的减少了1/5,容器中剩下的4/5空气,可以使燃烧的蜡烛熄灭。即4Fe+3O22Fe2O3

第二个实验是把一小块白磷置于倒置于水中的密闭容器中,让白磷在密闭容器中燃烧,燃烧完毕后,器壁上沉积了一层白花,并且空气的体积减少了1/5。即4P+5O22P2O5

类似以上的实验,舍勒曾做过多次,都发现空气是复杂的。他对这类实验做的假定性说明是:“空气是由两种性质不同的流体组成,其中一种表现出不能吸引燃素的性质,即不助燃,而占空气总量1/4到1/5的另一种流体,则特别能吸引燃素,即能助燃。”舍勒还把不助燃的空气称为“浊空气”,把助燃的空气称为“火空气”,火空气实际上就是现在大家熟悉的氧气。舍勒为了证明他的观点,千方百计地制造纯净的“火空气”,他用加热硝石的方法和加热氧化汞的方法,用牛尿泡收集了约2升的“火空气”后来他又改进了实验,能顺利地收集大量的“火空气”。值得指出的是,舍勒还做过“浊空气”和“火空气”的生物实验。他把老鼠和苍蝇放在密封的浊气中,过了一段时间老鼠和苍蝇都死掉了。

与此同时,他把蜜蜂放在密闭的“火空气”容器中,过了一个星期,蜜蜂还生活得很好。这些实验足以证明,“火空气”可以帮助燃烧,维持生命,相反,“浊空气”不能帮助燃烧,不能维持生命。到此,舍勒本应对“火空气”和“浊空气”的性质有一个充分的认识,但是,非常可惜,舍勒并没有能从他的出色实验中,引出正确的结论。

但是舍勒终生笃信燃素说,认为燃素就和“以太”相似,浊气是因为吸足了燃素所至,火空气则是纯净的没有吸过燃素的。他在理论上墨守陈规,这使他的发现黯然失色。之所以出现这种情况,一是舍勒缺乏理论思维的能力;二是和他生活的社会文化背景、化学理论背景有直接关系,当时燃素说盛行,没人对这种学说提出怀疑,与舍勒交往的化学教授都对燃素说信奉不疑。再加上舍勒重实验,轻理论,只要用现有的理论把他的实验结果解释一番他就满足了,至于这种理论是否正确,他没想到要去验证。

虽然是这样,舍勒的杰出贡献,她给化学的进步带来了巨大的影响。舍勒的研究涉及到化学的各个分支,在无机化学,矿物化学、分析化学、甚至有机化学、生物化学等诸多方面,他都作出了巨大贡献。舍勒除了发现了氧、氮等以外,还发现了砷酸、铝酸、钨酸、亚硝酸,他研究过从骨骼中提取磷的办法,还合成过氰化物,发现了砷酸铜的染色作用,后来很长一段时间里,人们把砷酸铜作为一种绿色染料,并把它称为“舍勒绿”。从这个角度上说,舍勒是近代有机化学的奠基人之一。1768年,他证明植物中含有酒石酸,但这个成果因为瑞典科学院的忽视,一直到1770年才发表。舍勒还从柠檬中制取出柠檬酸的结晶,从肾结石中制取出尿酸,从苹果中发现了苹果酸,从酸牛奶中发现了乳酸,还提纯过没食子酸。统计表明,舍勒一共研究过21种水果和浆果的化学成分,探索过蛋白质、蛋黄、各种动物血的化学成分。当时的有机化学还很幼稚,缺乏系统的理论,在这种情况下,舍勒能发现十几种有机酸,实在难能可贵。

为了进一步的研究化学,舍勒还研究了许多矿物,如石墨矿、二硫化铜矿等,提出了有效地鉴别矿物的方法。他在研究萤石矿时,发现了氢氟酸。同时探索了氟化硅的性质。他还测定过软锰矿(二氧化锰)的性质。证明软锰矿是一种强氧化剂。他用盐酸与软锰矿首次实现了下述反应:MnO2+4HClMnCl2+2H2O+Cl2

他发现这种呛人的黄色气体(Cl2)能使染料退色,有许多奇特的性质。舍勒在生物化学中,解决了食醋长期保存的问题,这种方法后来被微生物学家所采用。舍勒一生完成了近千个实验,也正是这些化学实验中的有毒物质严重的侵害了舍勒的身体。

舍勒的工作给人类带来巨大的利益,他一生尽瘁于化学事业,他认为化学“这种尊贵的学问,乃是奋斗的目标。”舍勒逝世后,瑞典人们十分怀念他,在他150周年和200周年诞辰时,人们给他举行了隆重的纪念会,这种会议也成了化学家们进行学术交流的场所。舍勒的遗作,大部分都整理出版了。在科平城和斯得哥尔摩都为他建立了纪念塑像,他的墓地前立有一块朴素的方形墓碑,碑上的浮雕是一位健美男子,高擎着一把燃烧的火炬。

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