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第25章 钾与钠的发现

19世纪初,伏特发明了电池后,各国化学家纷纷利用电池进行分解各种物质的实验研究。其中有一位年轻的英国化学家汉夫里?戴维(HumphryDavy,1778~1829,英国化学家)正在进行苛性碱的电解实验。

戴维于1778年12月17日生于康沃尔郡彭赞斯,1795~1798年,给一位药剂师当学徒,其间读了A.-L.拉瓦锡的《化学原理》,从此对化学产生了浓厚的兴趣。1798~1801年,在布里斯托尔任气体研究所的实验室管理员。1801年开始在英国皇家学院讲授化学。1802年任化学教授和皇家学会会志助理编辑。1803年当选为英国皇家学会会员。

他所进行的苛性碱的电解实验,在当时也是绝无仅有的了,因为人们向来以为苛性碱是不可再分解的简单物质,几乎所有化学家都毫无疑问地把它当成了化学元素。可是,戴维却有另外一种冲破传统的想法。他推想,碱有几种化学性质,跟一些已知的成分复杂的物质很相似,所以,它很可能也是化合物。于是,他先选用苛性钾进行电解实验。然而几次实验都失败了,苛性钾原封不动,呈现出的都是水被分解成氢和氧的现象。不过,戴维没有因此而丧失信心。他不断改进实验。既然水总在里面捣乱,干脆就用无水苛性钾吧!他按着这一思想又干了起来。果然,奇异的现象出现了。

一天,戴维让助手埃德蒙得把苛性钾水溶液换成无水苛性钾,并给无水苛性钾加热,然后开始对熔融的无水苛性钾电解……

“它会不会分解呢?”戴维把白金导线接触熔融了的苛性钾表面时,心里在想。“现在没有水了,匙子里只有苛性钾一种东西。如果它不是一种元素,那么它马上就会露出原形……可是如果电流不能通过熔融的碱呢?”正在他反复思索之时,电流通过去了。“喂!”戴维声音都变了,“埃德蒙得,到这儿来!苛性钾分解了!”助手用手遮着眼睛,往仪器前凑。而戴维自己却差点把鼻子碰到白金匙子上。原来,由于电流的作用,熔融的苛性钾不仅通过电流,发生显著的变化,而且在白金导线跟苛性钾接触的地方,还出现了一些小小的火舌,淡紫色的火焰,非常美丽,只要电路不断,火焰不会熄灭;电流一停,火焰也就立刻熄灭。埃德蒙得莫名其妙地看着教授,说:“这是怎么回事?”“埃德蒙得,这意味着,咱们已经把这种假元素给揭穿了。”戴维自信地说,“电流已经把苛性钾所含的某种未知物质,分离出来。导线旁边发着淡紫色火焰的就是它。”这是一种什么样的物质呢?怎样才能收集到这种神秘的物质呢?戴维再次陷入思索之中……

1807年10月的一个早晨,薄雾蒙蒙。戴维吃完早饭,匆匆走向实验室。几天来,他一直在想,第一次没有把苛性钾分解成功是因为水;第二次,又没有成功,可能是因为那熔融的碱热到了发赤的地步,温度太高了。于是又想出了第三个办法,让苛性钾从空气里稍微吸收一点湿气试试。按着这一想法,他和助手埃德蒙得又开始了新的实验……

电流果然通过去了。那固体的碱块,立即开始从上下两个方向熔化。戴维见此情景,脸色渐渐苍白了。他站在试验台旁边,紧张得几乎停止了呼吸。这时,碱块同金属接触的地方正在熔化,发出细微的咝咝声。突然,啪的一声爆响,像爆竹般从熔融的碱上面传出。戴维用胳膊肘使劲推了一推他的助手,迅速把头俯到试验台上。“埃德蒙得……埃德蒙得……”他喃喃地说,“你看啊,埃德蒙得!”熔融的苛性钾上面沸腾得越来越厉害,下面的白金片上有些极小的珠子从熔融了的苛性钾里滚出来。它们跟水银珠一样活动,一样带有银白的光泽,可是它们和水银可大不相同。它们中间有的刚一滚出来,就啪的一声裂开,爆发出一股美丽悦目的淡紫色火焰而消失得无影无踪;有的虽然侥幸得以保全,在空气中却很快就变暗,蒙上一层白膜。原来碱的组成中含有某种金属!而且在这以前,谁也不知道世界上有这么一种金属……戴维认清了这一点,突然离开座位,在实验室里如醉如狂似地跳起舞来……

又经过几次验证后,他终于肯定了自己的新发现。他大胆地把苛性钾从元素名单上抹掉,换上了一个当时还没有人知道的新元素。这次真的是一种元素了,他给它取名叫“锅灰素”,译成中文就是“钾”。

分解了苛性钾以后,戴维立即着手分解另一种碱——苛性钠,并很快获得成功。他为这种从苛性钠中分离出来的新的金属元素,取名为“苏打素”,译成中文即是“钠”。

钾和钠的性质有很多相似之处,只不过,钠的金属活动性比钾略微差一点儿。钠是黄色的火焰,钾是淡紫色的火焰。所以当时人们都说:“戴维发现了双胞胎元素!”

戴维的科研成就很多。1800年研究电解,从理论上解释了电解过程,指出与电极具有相反电荷的带电质点能按相对亲和力的大小排列成一系列,这实际上是现代电化学的基础;1802年开创了农业化学;继1807年用电解法离析出金属钾和钠之后,他在1808年又分离出金属钙、锶、钡和镁,他对碱金属的详细研究,为拉瓦锡所指出的“所有碱都含有氧”,提供了证明;推翻了拉瓦锡关于所有酸中都含有氧的观点,提出所有酸含有氢而不是氧。此外,他对氯、碘及其化合物、金刚石、铂的催化作用等方面也都做了卓有成果的研究。

戴维的一生与荣誉相伴,他在1805年获科普利奖章,1807年因在皇家学会演讲“论电的化学作用”,获拿破仑的3000法郎奖金,这是奖给当年最重要的电学研究项目的奖金,1813年当选为法国科学院通讯院士,1816年获伦福德奖章,1827年获皇家奖章。1820年戴维出任英国皇家学会会员主席。1829年5月29日他卒于瑞士日内瓦。

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