无氧酸的认识小史讲的是什么

舍勒（1742～1786）

Scheele，Carl Wilhelm

瑞典化学家。1742年12月9日生于波美拉尼亚的施特拉尔松德（今属德国），1786年5月21日卒于瑞典雪平。1757年在哥德堡做一药剂师的学徒，并开始学习和研究化学。1775年在雪平开设药房。同年选入斯德哥尔摩皇家科学院。舍勒发现的有机和无机物不下30种。其中最著名的是氧和氯的发现。他在1773年以前，研究了燃烧现象，分离出了氧气（当时他称为“火空气”），并于1775年底写成《论空气与火》一书，直到1777年才与读者见面。其实，他发现氧气的时间比英国的J.普里斯特利(1774)还早一年。他还证明“火空气”存在于空气中。1772年舍勒曾研究氮气，他用硫黄与铁粉的混合物来吸收空气中的氧气而取得氮气，当时他称为“浊气”或“乏空气”。他是第一个认为氮气是空气成分之一的人。1774年他对软锰矿做了多种试验，并确定它是一种新金属的氧化物，将这种金属定名为锰。为同年J.G.甘恩由这种矿石中制得金属锰打下了基础。舍勒在研究软锰矿中，将盐酸加到这种矿石粉末中时，观察到有氯气析出，从而发现了这种气体元素。这项成果在他于1774年送交瑞典科学院的一篇论文《关于锰及其性质》中有详细的论述。但因他相信燃素说，而称此气体为“脱燃素盐酸”，而没有认为它是一种元素。舍勒在其他方面还有许多重要的发现，例如：①无机酸类：磷酸（1774）、砷酸（1775）、钼酸（1778）、钨酸（1781）。②其他无机化合物：氟化氢（1771）、砷化氢（1775）、亚砷酸铜（1778）、氰化氢和氰化物(1782）。③有机酸类：酒石酸（1770）、草酸（1776)、乳酸和尿酸（1780）、柠檬酸（1784）、苹果酸（1785)、没食子酸和焦性没食子酸（1786）。④其他有机化合物：酪朊和骨螺紫（1780）、乙醛和酯类（1782）、甘油（1783）等。著有《论空气与火》。

燃素说

燃素学说是很久很久以前的化学家们对燃烧的解释,他们认为火是由无数细小而活泼的微粒构成的物质实体。这种火的微粒既能同其他元素结合而形成化合物，也能以游离方式存在。大量游离的火微粒聚集在一起就形成明显的火焰，它弥散于大气之中便给人以热的感觉，由这种火微粒构成的火的元素就是“燃素”。

燃素充塞于天地之间，流动于雷电风云之中。在地上，天上，海洋，陆地，动、植、矿物，和人的心中都含有它。大气中含有燃素，因而会在空气中引起闪电，而使大气动荡不已；生物含有燃素就富有生机；无生命物质含有燃素，就会燃烧。燃素不仅具有各种机械性质，而且又像灵魂一样，本身就是一种动因，是“火之动力”。物体失去燃素，变成死的灰烬，灰烬获得燃素，物体又会复活。

物质在加热时，燃素并不能自动分解出来。而须外加空气将其中燃素吸取出来，燃烧才能实现；上好的空气是具有吸收燃素的性质的。

腐蚀剂夺取了金属中的燃素，金属就被腐蚀煅烧金属，金属失去尊贵的光芒而变成渣滓——当赋予它们以燃素，它们又变得不可一世。

物体中含燃素越多，燃烧起来就越旺；含的燃素少，燃烧起来就弱。上好的空气是具有吸收燃素的性质的，因此物体必须在空气中才能燃烧；各种实体都是由物体所共有的基本物质（元素）和该物体所特有的“灵气”所构成．并可以用火炼的方法使其分离。当实体被加热时，“灵气”便从实体中逸出。

由于金属等物质被氧化后质量增重，有的科学家认为燃素和“灵气”一样与地心是相排斥的具有负重量（即所谓“轻量”），因此金属失去燃素时，重量反而增加了。有人说，金属失去燃素，好比活着的人失去了灵魂，因此就象死体比活着的时候要重那样，“死”的灰渣自然就比活的金属重。燃素说后被证明是错误的。

氯是地壳中大量存在的元素，它在地壳中含量为0.028%。氯也是与人类关系极为密切的元素之一，直接参加人体的新陈代谢，在人体内的含量占人体质量的1/400。为了维持正常活动，每人每天要摄入几克氯的化合物。

装有液氯的钢瓶（网络图）

氯元素的发现之旅颇为曲折，数位科学家经过半个世纪的努力，才得出氯这个名字。氯元素最突出的特性是有毒。而这种毒性居然是被科学家“尝”出来的。

品尝毒气  开个“好头”

18世纪后期，为了促进冶金工业的发展，世界各国科学家前赴后继地研究各种矿石。瑞典人舍勒（注一）也是其中一位。他对黑苦土非常着迷，连续研究了三年，得知黑苦土里面有一种新金属，他把这种新金属定名为锰。进一步研究，他确定黑苦土的主要成分是氧化后的锰。按当时参照的拉瓦锡理论，他把氧化后的锰叫做“脱燃素的锰”。

舍勒(网络图)

“这是什么玩意，闻起来怎么如此难受？”公元1774年的一天，舍勒把盐酸与“脱燃素的锰”进行化学反应实验时，产生了一种刺激性很强的黄绿色气体。他根据燃素学说推论，黑苦土与盐酸作用时，将盐酸里的燃素脱去，因而这种气体自然脱去燃素的盐酸。舍勒给这种“脱去燃素的盐酸”取了个名字，叫盐精。经过多次试验，他发现盐精与普通的空气不同，它微溶于水，能浸蚀金属，还能漂白有色的花朵和绿叶。为了彻底弄清这种元素的特性，舍勒作出一个大胆的决定：“品尝”一下。于是，他将微量盐精溶于水中，然后舀起一小勺放进嘴里。10秒钟后，他的肺部开始难受，伴随剧烈咳嗽。根据多年经验，他知道去除一般毒，就是毒吐出来。于是他马上冲进厕所，一边喝水，一边抠喉咙，吐了一地。经过这次事件，舍勒确定盐精是有毒的。

然而，虔信燃素学说的舍勒坚信，盐精只是由“脱燃素的锰”从盐酸中夺去燃素时产生的气体而已，也没有认为它是一种元素。

其实，舍勒“品尝”有毒物质并非第一次。据报道，他一生中完成近千个试验，亲自吸入或“品尝”七八种有毒物质，并因此伤害了身体，直至身故。这种科学精神让人叹服。

迷信权威  错失机遇

舍勒之后，科学家们并没止步。10年后的公元1785年，法国化学家贝托雷在研究“盐精”时发现，这种气体的水溶液被太阳照射后，会分解出氧气，变成盐酸。按照拉瓦锡的酸性理论（注二），酸里必定含有氧。他认为这种气体是氧和盐酸的松弛化合物。作为拉瓦锡的忠实信徒，贝托雷把这种气体叫做“氧化盐酸”。他认为，只要有光的作用，氧气就可以解离出来，因为光对氧气的亲合力比盐酸对氧的亲合力大。

拉瓦锡燃烧实验所用的装置（网络图）

公元1809年，拉瓦锡的坚实支持者，法国著名化学家吕萨克和泰纳为了证明拉瓦锡理论的正确，便进行实验，希望从盐酸和“氧化盐酸”里把氧分离出来。他们将干燥的木炭装在玻璃管里，再把玻璃管烧到红热，然后再将盐酸气和“氧化盐酸”气通过这根烧红的盛有木炭的玻璃管。如果盐酸和“氧化盐酸”里含有氧，那么在玻璃管的出口可以得到碳酸气，还可以得到按拉瓦锡理论所推导的“盐酸素”。可是，他们在玻璃管的出口处，并没有得到碳酸气，也没有什么“盐酸素”。进去的气体和出来的气体完全没有变化。

接着，为了用氢气去夺取“氧化盐酸”里的氧，他们将氢气与“氧化盐酸”气混合在一起，进行日光曝晒。最后结果出乎他们的预料，只生成了盐酸气，没有生成水。很明显，“氧化盐酸”里没有氧，盐酸里没有氧！虽然实验结果与拉瓦锡的理论相悖，但他们不能接受“盐酸里没有氧”的结论，此事也不了了之。这不能不说是一种遗憾。

大胆想象  小心求证

同一时间里，英国化学家戴维也对盐酸和“氧化盐酸”进行仔细的研究。他用类似的方法做了盖·吕萨克所做的内容相同实验：用强大的伏打电堆的电流将木炭烧到白热，再分别通人盐酸气和“氧化盐酸”气体。实验结果也与盖·吕萨克、泰纳关于“氧化盐酸”和氢气混合的实验，反应生成物也是盐酸气，没有得到水。

“这完全不符合拉瓦锡的理论！”戴维心想，“难道氧化盐酸是一种音质，或者根本就是一种新元素？”想到这里，他惊了一下。毕竟此前大家都坚信拉瓦锡的理论，自己这种设想太过大胆。然而，平生喜欢创新的戴维思忖良久后，还是下定决心，要揭开“氧化盐酸”的神秘面纱。

经过冷静、客观地分析，并经过数次小心谨慎的实验，戴维终于得出结论：“氧化盐酸”是一种单质。1811年11月15日，他在英国皇家学会宣读了论文。论文包括两个观点：一是盐酸是由氯和氢化合而成，里面没有氧；二是把黄绿色的“氧化盐酸”气体取名为“Chlorine”，元素符号为“CI”（Chlorine是希腊文，原意为“绿色”，后来译成中文名为“氯气”）。

实验室制氯气装置图（网络图）

尽管戴维的这一结论很合乎实际，也容易理解，但当时的化学家如法国的盖·吕萨克、贝托雷，瑞典的贝齐利乌斯等并不愿意接受，也不承认氯是一种元素，更不相信氯气的存在。直到碘和溴两个元素被相继发现后，戴维的论点才得到法兰西学派化学家的承认。这时，距舍勒第一次制得气态的“盐精”已经50年，整整半个世纪。

亦过亦功  合理利用

经过半个世纪，氯终于被科学家们发现。又经过很长一段时间，人们终于摸清了氯的“脾气”，对它的利用也越来越多。

氯的产量已经成为工业发展的重要标志之一，它的身影在现代生活中随处可见：我们每天饮用的自来水，就是通过氯气进行消毒的；聚氯乙稀（简称PVC）为原材的管材、板材、薄膜、人造革等，给人们带来了许多便利；根据舍勒发现的氯的漂白作用，人们还用氯制成工业用的漂白粉或漂粉精。值得一提的是，虽然氯气可直接利用，但为了制取纯净的氯气，并考虑贮运的方便，要把一部分氯气进行液化制成液氯，用钢瓶或槽车运往用户。

氯气的用途（网络图）

当然，利用不当，氯和氯的化合物也会给人们带来伤害：单质氯可以用作毒气，它生产出来的毒气光气，曾给许多士兵和平民带来巨大灾难；许多杀虫的含氯农药（如DDT、666等），在使用过程中都会对环境造成污染。

如何趋其利避其害，更合理地利用，应该是科学家们继发现氯元素后，有一个重要课题。

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注释：

注一：卡尔·威尔海姆·舍勒（1742～1786），瑞典著名化学家，对氯化氢、一氧化碳、二氧化碳、二氧化氮等多种气体都有深入的研究。一生尽瘁于化学事业，给人类带来巨大的利益。他150和200周年诞辰时，瑞典人民举行隆重的纪念会，这种会议也成了各国化学家们进行学术交流的场所。

注二：酸性理论，化学家拉瓦锡在《燃烧概论》和《酸性概论》两文中，正式阐释了氧化说。他认为燃烧是物质和空气中约占五分之一的氧气反应的结果，同时基于很多燃烧产物的水溶液具有酸性，他得出任何酸中都含有氧的结论。这种结论影响世界科学界几十年。

舍勒发现了氯气是对化学上的一个重要的贡献。18世纪的后期由于冶金工业的发展，开展了对各种矿石的研究。其中有一种叫做软锰矿的，舍勒经过3年功夫，确定它是一种新金属的氧化物，按当时的说法它是“脱燃素的新金属”，舍勒把这种金属定名为锰。舍勒在这种软锰矿的研究中发现了氯气。软锰矿不溶于稀硫酸和稀硝酸中，但能溶于盐酸，并立即冒出一种令人窒息的黄绿色气体，它和加热王水时所产生的气体相似，使人的肺极为难受。他用这种气体作了种种实验，发现它微溶于水，使水略有酸味；具有漂白作用，能使蓝色的纸条几乎变白，又能漂白有色花朵和绿叶；还能腐蚀金属；在这种气体中的昆虫会立即死去，火也立即熄灭。由于他虔信燃素学说，误认为这是由于“脱燃素的锰”（二氧化锰）从盐酸中夺去了燃素而产生了这种气体，因此称它为“脱燃素盐酸”，而没有认为它是一种元素。正是这个观点使他失去了正确认识氯气的机会。

舍勒虽然发现了氯气，也知道它的一些性质，究竟它是什么形态的气体，仍然没有清楚。这时法国化学家贝托雷继续研究氯气。他首先将氯气通入一个冷的空玻璃瓶里，让氯气里的含酸蒸气受冷凝结，再将除去酸蒸气的氯气依次通入三个盛满水的瓶使氯气溶于水。他发现溶有氯气的水溶液，在有光照的地方可以分解成盐酸和氧气。贝托雷以此判断出氯气是盐酸和氧结合成的：

氯＝盐酸＋氧

氯气是盐酸和氧结合得很松散的化合物，因此露置在阳光下就分解了。其实在当时人们已经用过许多强烈的药剂或其它手段来处理氯气，都未能使它分解为盐酸和氧。贝托雷的判断显然跟其它一些研究是矛盾的。他作出这个错误判断的主要原因，在于他忽视了水对氯气的作用。

1809年化学家盖·吕萨克和泰纳（Thenard,L.J.1777－1857），用分解法研究盐酸的组成。那时金属钾已被人们证明是一种元素。于是他们就用金属钾或铁等与盐酸气反应，看他是不是能够放出氯气。实验得出结果后，他们说：“我们考察金属钾对于盐酸气的反应。在寻常温度时，这个反应很慢；但钾熔时立刻燃于盐酸气中发光，结果得到氯化钾和氢。”

“在这个实验中收集的氢气之量，恰与钾和水接触时发生的相等。”

“我们在暗红热时，用盐酸气通过擦净的铁屑，许多氢气放出，而不觉有盐酸混合在内，同时得到氯化铁；残渣铁屑并没有氧化。”

“当中等温度时，用盐酸气通过既熔而又研成细粉的一氧化铅，又收集有氢，不过已与氧化合变成水的状态了。”

这个实验证明，不是氯气分解成盐酸和氧，而是盐酸分解成氯和氢。

在同一年盖·吕萨克和泰纳用合成法证明了盐酸的组成。他们把同量的氢气和氯气混合在一起，静置数日，或稍微加热，或露置日光中，都能化合成盐酸气。

这个实验有力地证明了盐酸气是氢气和氯气的化合物，而且是这两种气体化合而成的唯一物质，其变化应该表示为：氯＋氢＝盐酸气

盖·吕萨克和泰纳的实验，对盐酸的组成作出了正确的结论，但是氯气在他们的眼里仍然是一种化合物。因为法国的化学家拉瓦锡，在提出燃烧的氧化理论的时候，也提出了“氧是成酸元素”的论点，认为一切酸的成分都有氧，这个观点深深地印在广大化学家的脑子里。盖·吕萨克和泰纳是深信这个论点的，因而他们也认为氯是某种“基”的氧化物。既然氯气是某种基的氧化物，那么盐酸就应该是某种基跟氧和氢的化合物：盐酸＝Ｘ（某种基）＋氧＋氢。

为了寻找氯气中的氧，化学家们想尽各种办法，诸如利用金属、红热木炭、磷或其它吸氧剂，都没有从氯气中分解出氧来。1810年英国的年轻化学家戴维（Davy,S.H.1778-1829），曾用干电池将木炭烧至白热，仍没有使氯气分解。经过这些失败，引起了戴维对氯气中含有氧的说法产生了怀疑。他重做盖·吕萨克和泰纳合成盐酸的实验，并证实氯和氢化合成盐酸的结论是正确的，除了稍有水的痕迹外，没有其它杂质。实验既然没有发现氯气或盐酸中有氧存在，为什么我们硬要说它有氧存在呢。他感到只有认为氯是一种元素，有关氯的所有实验才能得到合理的解释。在这年的11月，戴维在英国皇家学会宣读了他的论文，正式提出氯是一种元素。