氧气的发现

氧气的发现

火与人类的生活密切相关，火的使用是人类进步文明的一个重要标志。希腊神话中说:火是由普洛米修斯从太阳那里盗窃来的。虽然这只是故事，但很久以来人们的确不清楚火究竟是怎么回事，有些物质为什么会燃烧。

到了17世纪，随着冶金工业和化学工业的发展，人们更频繁地使用各种燃烧手段，这就更迫切地需要弄清燃烧的本质。

德国有两位著名的医生贝歇尔和斯塔尔，由于工作需要，他们对燃烧现象进行了系统的观察和研究，于1703年提出了燃素学说。他们认为，一切可燃物如木材、磷、硫等都含有燃素，不可燃物如石块、黄金皆不含燃素。当可燃物燃烧时发出光和热，就被认为是可燃物的燃素逸出，他们依此得到一个公式:

可燃物－燃素=灰烬

氧气瓶

用这个公式可以轻而易举地解释许多化学现象。纸张、木材、油类之所以易燃，因为它们都含有大量燃素。物质含的燃素越多，燃烧就越旺。油类里含的燃素最多，所以就比木材、纸张燃烧得更剧烈。石头、黄金等不含燃素，所以不能燃烧。但燃素说却无法解释金属灼烧后质量增加这一事实。

在探索燃烧本质的过程中，瑞典化学家舍勒和英国化学家普利斯特列是两位不屈不挠的勇士。

1742年舍勒诞生于瑞典一户贫苦人家，他的兄弟姐妹很多，更增加了家庭经济困难。因无钱上学读书，14岁他便到一家药店当学徒，开始自食其力的生活。但是舍勒聪明好学，又有坚强的意志，在三年学徒中，他自学了当地图书馆里的全部化学书籍。这大大充实了他的基础知识，扩大了他的视野，使他了解了当时化学研究的一些重大问题。舍勒还有一个很大的优点就是对实验有浓厚的兴趣，非常喜欢动手做实验。他常常将制药中的问题通过实验去解决。

1771年秋季的一天，舍勒在实验室里正埋头做制取硝酸的实验。他把硝石(硝酸钠)和矾油(浓硫酸)放入曲颈甑里进行高温蒸馏，并用盛石灰水的猪尿泡吸收放出来的棕色气体。他无意中把点燃的小蜡烛伸进猪尿泡，可是烛火不但没有熄灭，反而发出耀眼的光芒，这可把舍勒吓了一跳。他苦苦思索，反复实验，结果都一样。于是他得出一个结论:猪尿泡里还有一种未知的无色气体。

舍勒继续用其他药品进行实验，如加热硝石、硝酸汞或把二氧化锰与浓硫酸混合加热，都可以制得能使点着的小蜡烛发出更亮光芒的神奇的气体。舍勒把这种神奇的气体取名为“火气”。接着他又做了许多实验，发现“火气”在空气中也有，且占空气体积的1/5。

但由于舍勒受燃素说的影响太深，没能越过陈旧的观念，他把燃烧仍解释为空气中的“火气”与可燃物中“燃素”结合的过程。于是，本可以发现的关于燃烧的新原理却悄悄地溜走了。

空气中有氧才能维持我们的生命

无独有偶，正当舍勒精心做自己的实验的时候，英国人普利斯特列也在做他的探索实验。

1733年普利斯特列生于英国黎兹城的郊外。他的父亲是个裁缝，家中生活也很贫困，他一度辍学打工。成年以后，生活迫使他当了一名牧师。艰苦的环境使他养成了许多优良品质，如爱学习，珍惜时光等。1766年，他遇见了著名美国物理学家富兰克林，受其教诲，决心献身自然科学的研究，从此他对空气产生了兴趣。

1774年8月1日上午，天气特别好，晴空无云，他的实验室也显得格外明亮。他的心情特别愉快，因为他前一天刚收到朋友瓦尔泰尔送来的一包红色三仙丹(氧化汞)，他想用聚焦太阳光来分解它。

11点钟，太阳光正强烈，他先把三仙丹放在玻璃瓶里，然后手持一个大的凹透镜，把太阳光聚焦到三仙丹上。很快，它便分解了，除生成银白色的水银珠外，还有一种无色气体。普利斯特列也把点燃的小蜡烛放入玻璃瓶里，看到的现象和舍勒的一样，小蜡烛的光芒更亮了。他把这种气体收集到另一个瓶子里，并试着用鼻子嗅了一下，没闻出什么味儿。接着，他从瓶子里深深地吸了一口气，肺里顿时觉得十分舒畅。他又把一只小白鼠放入瓶中，小白鼠非但没窒息而死，反而十分活跃。

普利斯特列记录上述实验时风趣地写道:“有谁能说这种气将来会不会变成时髦的奢侈品呢?不过，现在世界上享受到这种气体的只有一只老鼠和我自己。”

非常可惜，普利斯特列面对自己的新发现，却作了完全错误的解释。他认为从三仙丹里分解出来的气体能使蜡烛燃烧得更旺，那么，它本身一定是没有燃素的，它一定要疯狂地去吸取蜡烛里的燃素，才能使小蜡烛光芒更加明亮。因此，普利斯特列把这种奇特的无色气体取名为“失燃素的空气”。

普利斯特列和舍勒一样，没有从旧的学说中摆脱出来，而是用“旧瓶子装新药”，从而使一个重要的发现被埋没了。所以后人称以上两个勇士为“鼻尖碰到真理还不能发现真理的人”。

1774年10月，普利斯特列渡过英吉利海峡，来到巴黎，访问了法国科学院，有幸会见了法国著名化学家拉瓦锡。他向拉瓦锡等人表演了他制取“失燃素空气”的实验。表演非常成功，轰动了法兰西和整个科学院，大家都感到惊奇和迷人。

看了表演之后，拉瓦锡立即回到自己的实验室重复做了普利斯特列的实验，结果和英国客人所做、所说的完全一样。但是拉瓦锡在解释这个实验时，却换了个说法，他否认有“失燃素空气”的说法，而把三仙丹分解放出的气体称之为“上等纯空气”。

接着他把锡和铅放在空气中加热，结果加热后的金属质量增加了。这是化学家波义耳早就做过的实验。他又把锡和铅放在密闭容器中加热，结果无论加热多久，金属质量不变。这是1748年俄国化学家罗蒙诺索夫曾做过的实验。但是拉瓦锡并不满足验证前人的实验，经过许多天的周密思考，他又设计了一个具有划时代意义的新实验。

他在一个曲颈甑里放入已称量好的少量水银，曲颈甑口用一个玻璃罩罩上，并与盛水银的槽相通，玻璃罩的体积是已知的。接着他加热曲颈甑使水银沸腾，加热到第二天，银白色的水银面上浮起了红色鳞斑似的渣滓。继续加热数天，红色渣滓一天比一天多，直至加热到第十二天，红色渣滓不再增多时，结果发现玻璃罩子里的空气的体积差不多减少了1/5，而红色渣滓的质量也比原来的水银增加了。随后，拉瓦锡把点燃的小蜡烛放入玻璃罩，烛火立即熄灭。他又放进小白鼠，小鼠也窒息而死。

随后，拉瓦锡将红色渣滓收集起来，放在另一个较小的容器中，用凹透镜聚焦太阳光加热红色渣滓，重新得到水银和无色气体。而此时得到的气体体积等于加热水银时玻璃罩中减少的体积。他把这种气体加到原先的玻璃罩里，和剩余的气体混合，结果得到的气体跟空气的性质完全一样。拉瓦锡终于发现了这一气体新的特征，他把这种气体取名为氧。他认为，燃烧决不是什么燃素的放出，恰恰相反，是物质跟氧的猛烈作用，并放出光和热。进一步分析后，拉瓦锡提出:空气是由两种气体组成的，一种为能帮助燃烧的氧气，约占空气体积的1/5;另一种为不能帮助燃烧的气体，叫氮气，约占空气体积的4/5。

3依据拉瓦锡创立的新燃烧理论，在空气中加热金属时，金属与氧气化合生成了氧化物，由于氧参加进去了，所以氧化物的质量比原金属重了。而木材、纸张燃烧时，由于有二氧化碳生成，逸到空气中了，仅剩下灰烬，所以质量减少了。

拉瓦锡的理论还能够解释呼吸作用不是缓慢放出燃素，而是较缓和的氧化过程，吸入氧气，呼出二氧化碳气体。

至此，燃烧的本质才被提示，拉瓦锡创立的的燃烧理论把在化学界统治70年之久的燃素学说彻底推翻了。他的理论被后来更多的实验所证实。他的发现使化学研究大大地前进了一步。

每当人们做化学燃烧实验，或用到氧时，都不会忘记它的发现者——拉瓦锡。