伏特的伏打电堆上期我们说到人类掌握的第二个自然力,电。这是在火这一自然力之后人类在认识和征服自然的方向上第二次的飞跃。电的发现,从富兰克林第一次捕捉到天上的雷电(之前人类有意识或无意识的发现都不算做对电的探索)到伏特发明伏打电堆为止,大概经过了多年的时间。当伏特发明伏打电堆之后,一大批化学家开始利用这种伏打电堆进行研究,他们把这种伏打电堆的电极伸入不同的液体中,带着各种好奇,去探索究竟这两端的电极会产生什么。人们把电极伸入溶液中,结果得到了氢元素和氧元素(由于在年以前人们不承认分子的存在,因此人们并没有建立氢气和氧气的概念);人们把电极插入熔融状态下的烧碱和苛性钾,结果得到了金属钠和金属钾(这一部分笔者将在后面详细介绍)。一时间,因伏打电堆的缘故而发现的新元素不断地被发表在欧洲的各大期刊上。就在这个时候,一个名叫贝采里乌斯的人登上了化学史的历史舞台。瑞典化学家贝采里乌斯贝采里乌斯是瑞典人,但他出身极为普通,但是非常不幸。贝采里乌斯幼年丧父,母亲改嫁。贝采里乌斯在一种极其逆境的环境中成长,直到中学毕业,考上大学。经济上极为困窘的贝采里乌斯为了交学费,不得不一边打工,一边上课。贝采里乌斯所从医院的助手,但他教的孩子是来自整个欧洲不同国家的,各自操着本国的语言。于是,为了适应这种工作,贝采里乌斯不得不自学了各国语言,以便和所教的孩子们良好地沟通。就这样,贝采里乌斯艰难地度过了他的大学生活,最终毕业。毕业后,贝采里乌斯独自到了斯德哥尔摩的一个医学院,某求了一个助教的工作,但没有报酬,相当于大学里免费劳动力。因为没有收入,因此他必须找一个能够给他提供生活来源的地方,他被介绍认识了当地一个叫做希津格尔的矿主,并且住在了他的家里。希津格尔为贝采里乌斯提供生活保障,贝采里乌斯就利用空余时间为希津格尔分析研究矿石,希津格尔为贝采里乌斯还提供了实验室。由于伏打电堆的出现,贝采里乌斯的研究方法也变得多种多样。他利用加热、溶解后电解、熔融矿石电解等方法进行矿石分析,得到不少发现。也许是上帝对瑞典这块土地的特别眷顾,因此瑞典的稀土矿特别的多。因此,作为稀土元素的钇元素早在年被发现并被报道出来。就在贝采里乌斯他们研究稀土矿的时候,发现了和钇土特别像的物质,但又和钇土不太一样——它不溶于碳酸铵,在煤油灯上灼烧,也没有钇土的那种耀眼红色的光芒。于是,贝采里乌斯和希津格尔把这种新元素命名为“铈”,并于年发表出来,一时间轰动全欧洲。这一年,贝采里乌斯24岁。三年之后,贝采里乌斯如愿地当上了大学的讲师,从此结束了自己的漂泊不定的生活,开始连年交上好运:一年后,他当上了教授;又过了一年,他当选了瑞典科学院院士;又过了三年,他被聘为学校的化学与制药学教研室主任。不断被修正的原子量表(部分节选)这个时候,生活有了保障的贝采里乌斯就有了更多的时间去钻研学问了。和之前我们所提到的吕萨克一样,贝采里乌斯也是道尔顿原子学说的拥护者。但是,道尔顿的原子量的测定确实让人不敢恭维——太不准确了!因此,自年起,贝采里乌斯用了20年的时间进行了原子量的测定工作。在道尔顿的基础上,贝采里乌斯经过反复阅读文献和实验,最终确定了水就是两个氢原子和一个氧原子结合的事实,在这个基础上,他确定了氧原子的原子量为16。自此,他就以氧原子的原子量为标准,去测定其它已知元素的原子量(为什么要用氧原子的原子量为标准,这是因为所发现的大多数元素基本上都和氧有结合),并不断地修正。到了年,他的原子量表就基本上是和现在我们公认的非常接近了。其中,必须指出来的是,贝采里乌斯对磷和砷的原子量测定,在年和年的结果差别为两倍。这主要是因为这两种元素在自然界中和氧元素结合时往往是以三氧化二砷、五氧化二磷的形式结合,因此在计算原子量方面,有可能出现偏差。有了原子量的测定,贝采里乌斯又开始修正道尔顿元素原子的表示方法。他以字母来命名,这样使元素的表达工作变得简单一些。这些早期的元素符号,就是今天元素周期表中最早的雏形。前面说过,由于伏特的伏打电堆的发明,人们获得了稳定的电源,因此可以用来进行化学研究。那么,化学反应到底是一个什么过程呢?通过对伏打电堆电解不同液体的研究,又结合电荷的同性相斥、异性相吸的特点,他就认为,在阳电极聚集并生成了氧气的氧元素带负电荷,在阴电极聚集并生成氢气的氢元素带正电荷。那么,这些化合物的结合,不就也应该是电荷的异性相吸么?于是,就在年,贝采里乌斯就提出了著名的电化二元论假说,以此解释了化学反应的实质,其实就是带不同电荷的基团进行的结合。把这套理论用于溶液中,可以解释酸碱溶液的性质;把它应用于燃烧,也可以解释金属、碳氢元素和氧气结合的道理。一时间,电化二元论就成了流行的理论,直到现代化学,在取代反应中,电化二元论才显出缺陷,最终被其它的理论所代替。然而,这种电化二元论却是人类在化学反应实质上认识的一次进步。贝采里乌斯一生经历坎坷曲折丰富,他的研究理论遍布极广,并开启了如有机化学等化学的分支学科,这一点,笔者后期都要介绍到。那么,有了贝采里乌斯的原子量测定及元素符号的表达,加上阿伏伽德罗的分子学说的建立,人们此时对元素和原子的认识已经逐步丰满。然而,现在我们所看到的贝采里乌斯的带有原子量的元素表,似乎还缺点什么?敬请大家
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