世界在电流下分解——戴维与碱金属元素
戴维切断电源,小心翼翼地用钳子夹起热坩埚,一次又一次地把它的底部触及水面,进行冷却。隔了好一会儿,他确信坩埚已经充分冷却,才谨慎地把坩埚里的物体倒进一个盛着水的大杯子里。
水突然沸腾起来。气泡发出咕噜咕噜的响声。
顷刻之间,大水杯猛烈燃烧起来,几乎同时发出了震耳欲聋的爆炸声……
实验室附近的人们闻声赶来,只见戴维躺在地板上,双手捂着淌血的面孔。实验用品炸成碎片,一片狼藉……
医生迅速赶来。幸好戴维的伤势不重,只是玻璃杯的碎片刺伤了这位著名化学家的脸。
这是1807年英国化学家汉佛莱·戴维进行化学实验失败的一幕。
1778年戴维生于英国南部的彭赞斯。他17岁开始在一家药店当学徒。18世纪末,欧洲的药店实质上就是一个业余化学实验室。因为当时的医生和药剂师都相信只有化学能够制药。戴维利用学徒的业余时间自修化学。还不到20岁的时候,他就成了远近知名的“笑气专家”了。
原来,布里斯托尔的贝多斯博士成立一个气疗诊所,利用氧气等各种气体治疗疾病。他让戴维负责用化学方法制取各种气体。
戴维承担的第一个任务,是研究一氧化二氮的特性。于是,一连串可笑的事发生了。
一次,戴维制取了很多一氧化二氮,装在几个大玻璃瓶里,放在地板上。这时贝多斯博士走进了实验室。两人热烈地交谈起来,博士扬起胳臂不小心碰倒一个铁三角架,砸碎了装着一氧化二氮的瓶子。
“请您原谅我。”博士很难为情,弯下腰来亲手收拾玻璃碎屑。戴维也急忙蹲下帮忙。这时,他看见博士的两只眼睛由于惊异而睁得大大的。一向以孤僻和冷漠而闻名的贝多斯博士,突然带着令人费解的微笑盯着他。
“汉弗莱,您太爱开玩笑了。您怎么可以把铁架子同玻璃器皿放在一起呢?它们相互碰撞起来的声音多么响啊!”接着,他哈哈大笑起来,笑声震撼了整个实验室。
“的确,真是一件令人开心的事。”戴维望着贝多斯博士也大笑不止。
这两位学者面对面地站着,笑得前仰后合。这种不寻常的喧哗,引起了隔壁实验室助手的惊奇。他推开门,站在门边愣住了:“你们怎么啦?莫非犯精神病了?!”话音刚落,他也禁不住大笑起来了。
不久贝多斯博士实验室出现了狂笑症的消息传到了镇上。博士陷入了窘境。事后,经过戴维的反复认真地研究,才发现狂笑不止是由一氧化二氮引起的。于是,他发现了一氧化二氮的新性质。从此以后,人们称一氧化二氮为“笑气”。戴维也因此成为“笑气专家”。
戴维同19世纪早期许多化学家一样,出身贫困,掌握化学知识完全靠自学。有一天,戴维看了贝多斯博士带来的科学期刊《皇家学会会报》,他的注意力集中到英国化学家尼柯尔森和卡莱尔发表的论文《论利用电池电流分解水的方法》上。戴维被这项工作吸引住了。他想,既然两位化学家用电流可以分解水,那么电流也一定能够分解其他物质。从此,戴维投入电流与物质相互作用的研究中去。他用电解法发现了钾、钠元素。后来他又分离出钡、锶、镁、硼等新元素。戴维创立了电化学,尽管当时英法两国处于敌对的战争状态,拿破仑还是破例向他授了勋章。
戴维的科学生涯是在巨大的荣誉、鲜花和掌声中度过的。戴维迁居到伦敦以后不久,就赢得了杰出演说家的声誉。戴维的讲演尽管内容全都是关于科学方面的,但讲演形式活泼,语言诙谐,生动有趣,在很短时间内,戴维就成为伦敦风靡一时的新闻人物。人们争先恐后地、怀着敬慕的心情来听他的讲演。
1807年,戴维用伏打电池产生的强大电流,分解了以前被认为是不能分解的碱类。他在这年的10月上旬分离出了钾单质体,不久又分离出纳金属单质。由于钾、钠都是极其活泼的碱金属,遇水能产生强烈的爆炸,所以戴维在电解分离它们时,多次发生爆炸事故。有时白金勺里的东西全部炸飞,有时留下一些较大的金属颗粒。
人们风闻戴维发现了重大的自然奥秘,都期待、渴望着戴维的下一次科学讲演。然而一次由于爆炸的伤害和过度的疲劳,戴维病倒了。戴维的病情日渐严重,似乎到了濒死的边缘,这更加提高了他的名声。诸如王公贵族等上层显赫要人,十分关心他的健康,每天向社会公布他的病情。一些名医不要报酬,主动前去诊治。经过9个星期的精心治疗,戴维的病情才有了好转。戴维痊愈后,立即投入新的科学研究。
有一天,戴维正忙于实验,皇家学会的干事伯纳德爵士闯了进来。
“祝贺您,戴维先生。”
戴维迷惑不解地瞧着这位爱好科学的贵族爵士。只见他拿出一个纸片读了起来:
“拿破仑皇帝发布一项命令,授予英国科学家汉弗莱·戴维奖章,以表彰他在电学以及化学方面建立的功勋。”
“的确,这是很高的荣誉。”戴维抑制不住内心的喜悦。
“授奖仪式将在巴黎进行。”
“可是,我们同法国在打仗呀……”戴维感到困惑了。
拿破仑皇帝
“是的,皇家学会的全体成员都认为你不应当接受奖赏。”伯纳德爵士说道,“我们没有权利从敌人手中接受奖赏。但是,我们感到自豪的是,甚至连敌人也承认我们的成就。这是您的成就,戴维。”
“我不同意您的意见,伯纳德爵士。”戴维神情严肃起来。
“我是为科学、为人类工作的。我认为即使两国政府之间进行战争,科学家之间是不应进行战争的。相反,应当通过科学家的合作减少战祸才对。”
戴维不顾反对,毅然去了法国。
巴黎凡尔赛宫,典礼大厅布置得富丽堂皇。在这里为戴维举行了隆重而盛大的授奖仪式。法国科学院还赠与戴维3000法郎的奖金。拿破仑皇帝向他授了勋章……
凡尔赛宫
戴维,刚满35岁,已是举世闻名的大化学家了。他受到了欧洲科学界的尊重。戴维既是科学大师,又是慧眼识英才的伯乐。1812年,他推荐法拉第为皇家学院实验室的实验助手。后来法拉第成为19世纪最杰出的实验科学家。这是与戴维的帮助分不开的。人们感慨地说,在戴维的许多发现中,最伟大的发现就是发现了法拉第这位伟大的科学英才。
凡尔赛宫内部
法拉第
戴维的一连串的科学发现,成为19世纪上半叶鼓舞人们前进的强大力量。
1811年,戴维用一组由2000个电池联成的大电池制造了碳弧电极。它在19世纪70年代白炽灯问世之前,一直作为电光源供人使用。1813年,戴维在法拉第的协助下,只用了一周时间,就发现并且测定了元素碘。1814年他又预言了氟元素单质的存在。1816年为了避免煤矿工人因瓦斯爆炸而造成的伤亡,戴维发明了矿工佩用的“安全灯”。矿工们从此可以摆脱一些致命的危险。
现代矿工使用的安全灯
戴维的科学实践横跨了物理学和化学两大领域,在电学及化学元素发现方面作出了重大贡献。戴维一改18世纪那种以经验为主的逐步改进的方法,转向以科学原理指导技术革新的科学技术发展新方向。19世纪初,正是产业革命兴起之时,戴维的科学实践在社会经济发展与进步方面显示出科学的实际意义,从而为提高科学的社会地位做出了榜样。戴维时代,由于科学发现的巨大社会作用,使科学家的社会地位有了明显的提高。科学技术成了社会经济发展的主导因素。
劳动永远是人类和不知的基础,是他造就人类文化幸福的基础。
——马卡连柯
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