氧气的发现史

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氧气的发现史

氧气的发现, 在化学史上有着十分重要的意义。这不仅因为氧是地球上含量最多、分布最广的元素,也是自然界和人类生存不可缺少的元素。氧气的发现使化学理论发生革命性的改变, 宣告了统治化学达百年之久的燃素说的破产。五十万年前,原始人就掌握了火。但是火的实质是什么? 长期以来, 无论古希腊的四元素说,还是中国古代的五行说以及中世纪的炼丹或炼金理论,都没有对这个问题做出科学的解答。

尽管人类从诞生到现在一直呼吸空气中的氧气,但是直到18世纪才认识到氧气的存在。在目前发现的所有元素中,氧是最重要的元素,它的发现曾经引发了一场革命——化学革命;同时,氧也是最能引起争议的元素,关于它的发现同样引发了许多争论。谁发现了氧气?谁第一个发现了氧气?发现氧气是一个事件还是一个过程?

1774年,法国化学家拉瓦锡在实验中发现:密闭容器中锡和铅经加热后表面形成了一层金属灰,加热后容器内物体的总质量没有发生改变,但是锡和铅的质量增加了,而空气减少了。他意识到这一现象的本质是金属与空气中某些成分发生了化合反应。此后,拉瓦锡得知并重复了普里斯特利的实验,进而发现与金属化合的空气成分就是氧气。1777年,拉瓦锡正式提出了氧化学说:燃烧的本质是物体与氧的化合。 那么,空气中那种能与金属结合的成分又是什么呢?拉瓦锡认真地思索着。这时,有个瑞典化学家舍勒在加热某些硝酸盐、碳酸盐、氧化物的实验中,获取到一种他称之为“火气” 的气体。他发现,许


多物质在这种气体中燃烧后,这气体便消失了。其实这种气体就是氧气。可惜舍勒是燃素说的信徒,他错误地认为燃烧是火气与燃烧物中的燃素结合的过程,火和热是火气与燃素化合的产物。从而使这个很好的实验成果在他手中没有引出正确的结论。

与此同时,在英国有个化学普利斯特里家也正在研究这种气体。1771年他曾把硝石加热,产生的气体在水中捕集。他发现蜡烛的火焰在这气体中比在空气中燃烧更加炽热和明亮。当时这并没有引起他的注意,他以为是这种气体中混进了硝石的微粒。1774年8月 ,他将汞灰(氧化汞)放在一个充满水银的细长玻璃瓶中,这玻璃瓶又倒置在水银槽中。然后用上述凸透镜迎着太阳加热汞灰。他在原玻璃瓶中慢慢地收集到一种气体。这种气体用燃烛一试,它的火焰显得格外明亮。这时他才意识到这种气体可能是一种新气体。

普利斯特里也是一个极顽固的“燃素”说信徒,他仍然认为空气是单一的气体。他认为助燃能力之所以有差别仅在于“燃素”的含量不同。汞灰中分解出来是新鲜的一点“燃素”都没有的空气,所以吸收“燃素”能力特别强,助燃能力就强,故称为“脱燃素的空气”。一旦空气被“燃素”饱和就不再吸收“燃素”,也就不再助燃,变成了“被燃素饱和了的空气”(即氮气)。 而一般空气则处于二者之间,故助燃能力一般。

普利斯特里与舍勒一样, 被流行的燃素说所束缚。当科学的珍珠摆在面前时,他却认为是鱼目,虽然掌握了使化学理论发生变革的氧元素,却没有获得认识上的硕果。


拉瓦锡则不是这样。1775年末,他看到普利斯特里发表的关于脱燃素空气的论文后,恍然大悟。原来他多年寻找的,能与金属结合又有助燃作用的空气成分,他曾误认为最纯净的空气原来是一种新的物质元素。随后他专心致志地对这种气体元素的性质进行细致的考察。除了重申普利斯特里已在实验中指出的:这种气体具有助燃、助呼吸等性质外,还发现许多酸都是由非金属物质与空气中这种助燃成分结合而成。为此他把这种气体命名为酸素。现在世界上通用的氧元素符号是“O”,是氧的命名oxy-gen的第一个字母。

拉瓦锡抱着批判燃素说的眼光,将大量的实验资料联系起来,去伪存真做出了正确的科学判断。他指出:空气主要由氧、氮组成。空气本身不是元素,而是混合物。他明确地宜布: 燃烧过程在任何情况下,都是可燃物质与氧的化合。可燃物质在空气中燃烧,因吸收了氧因而增重了。所增加的重量恰好等于所吸收之氧的重量。所谓的燃素,实质上是不存在的。

拉瓦锡却能接过普利斯特里手中的氧气,重新解释燃烧,完成了化学领域里的重大发现。这也决非偶然。他真正坚持了唯物主义观点,重视科学实验和定量研究的同时,用批判的态度审查一切旧观念、旧理论,敢于冲破一切传统思想,勇于排除发现氧气征途上的最大障碍——“燃素说”,所以他才成为化学发展史上真正发现氧气的人。

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