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2.2 一波三折發現氧氣

氧氣是動物賴以生存的物質基礎。沒有氧氣,也就不會有千姿百態的動物世界,當然更不會有人類。因為人如果沒有氧氣,六七分鐘便會死亡。雖然它時時刻刻地“出入”我們的身體,無孔不入,雖然它的腳步走過世界的每個角落,無處不在,可是,直到1772年和1774年,舍勒和普利斯特里才各自獨立發現氧氣的存在,而其間的過程也是一波三折。

舍勒和普利斯特里

舍勒誕生于瑞典一戶貧苦人家,他的兄弟姐妹很多,家庭經濟困難。因無錢上學讀書,舍勒14歲便到一家藥店當學徒,開始自食其力的生活。舍勒聰明好學,又有堅強的意志,在三年的學徒中,他自學了當地圖書館里的全部化學書籍。這大大充實了他的基礎知識,擴大了他的視野,使他了解了當時化學研究的一些重大問題。舍勒還有一個很大的優點,就是對實驗有濃厚的興趣,非常喜歡動手做實驗,他常常將制藥中的問題通過實驗去解決。

1772年秋季的一天,舍勒在實驗室里正埋頭做制取硝酸的實驗。他把硝石(硝酸鈉)和礬油(濃硫酸)放入曲頸甑里進行高溫蒸餾,并用盛石灰水的豬膀胱吸收放出來的棕色氣體。他無意中把點燃的小蠟燭伸進豬膀胱,可是燭火不但沒有熄滅,反而發出耀眼的光芒,這可把舍勒嚇了一跳。他苦苦思索,反復實驗,結果都一樣。于是他得出一個結論:豬膀胱里還有一種未知的無色氣體。

舍勒繼續用其他藥品進行實驗,如加熱硝石、硝酸汞或把二氧化錳與濃硫酸混合加熱,都可以制得能使點著的小蠟燭發出更亮光芒的神奇的氣體。舍勒把這種神奇的氣體取名為“火氣”。接著他又做了許多實驗,發現“火氣”在空氣中也有,且占空氣體積的1/5。

無獨有偶,正當舍勒精心做自己的實驗的時候,英國人普利斯特里也在做他的探索實驗。

普利斯特里的父親是個裁縫,家中生活也很貧困,他一度輟學打工。成年以后,生活迫使他當了一名牧師。艱苦的環境使他養成了許多優良品質,如愛學習、珍惜時間等。1766年,他遇見了著名美國物理學家富蘭克林,受其教誨,決心獻身自然科學的研究,從此他對空氣產生了興趣。

1774年8月1日上午,天氣特別好,陽光明媚,萬里無云,他的實驗室也顯得格外明亮。他的心情特別愉快,因為他前一天剛收到朋友瓦爾泰爾送來的一包紅色三仙丹(氧化汞),他想用聚焦太陽光的方法來分解它。

11點鐘,太陽光正強烈,他先把三仙丹放在玻璃瓶里,然后手持一個大的凹透鏡,把太陽光聚焦到三仙丹上。很快,它便分解了,除了生成銀白色的水銀珠外,還有一種無色氣體。普利斯特里把點燃的小蠟燭放入玻璃瓶里,看到的現象和舍勒的一樣,小蠟燭的光芒更亮了。他把這種氣體收集到另一個瓶子里,并試著用鼻子嗅了一下,沒聞出什么味兒。接著,他從瓶子里深深地吸了一口氣,肺里頓時覺得十分舒暢。他又把一只小白鼠放入瓶中,小白鼠非但沒窒息而死,反而十分活躍。

普利斯特里記錄上述實驗時風趣地寫道:“有誰能說這種氣將來不會變成時髦的奢侈品呢?不過,現在世界上享受到這種氣體的只有一只老鼠和我自己。”

普利斯特里經過多次試驗,確定空氣中有1/5的氣體是“活命空氣”。他把自己的發現告訴了法國化學家拉瓦錫。拉瓦錫重復了普利斯特里的實驗,確認這是一種新的氣體,正式給它命名為“氧氣”。

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氧氣

氧氣的化學式O2,分子量32。

氧氣的物理性質:通常情況下,氧氣是一種無色無味的氣體,不易溶于水,1L水中溶解約30mL氧氣。標準狀況下,氧氣的密度比空氣的密度略大,在空氣中氧氣約占21%。液氧為天藍色,固氧為藍色晶體。

氧氣的化學性質:常溫下不很活潑,與許多物質都不易作用。但在高溫下則很活潑,能與多種元素直接化合,這與氧原子的電負性僅次于氟有關。氧氣有助燃的作用。

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