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第5章 火焰空气——氧

氧气是空气的组成成分之一,无色、无臭、无味。氧气比空气重,在标准状况(0℃和大气压强101325帕)下密度为1.429克/升,能溶于水,但溶解度很小。

氧气能与很多元素直接化合,生成氧化物。

氧气是人和动植物维持生命所必需的气体。氧气的用途非常广泛,它可用于医疗和高空飞行,纯氧可用于炼钢和切割、焊接金属,液氧用作火箭发动机的氧化剂。

生产上应用的氧气由液态空气分馏得来。实验室借含氧盐类(氯酸钾、高锰酸钾等)受热分解来制取氧气。

氧气的发现经历过一段曲折的过程。18世纪初,德国化学家施塔尔(Stahl G E,1660—1734年)等人提出“燃素理论”,认为一切可以燃烧的物质由灰和“燃素”组成,物质燃烧后剩下来的是灰,而燃素本身变成了光和热,溢散到空间去了。这样一来,燃烧后物质的质量应当减轻,但人们发现,在潮湿的空气中放置的铁块的质量不是减轻,而是增加了,锡、汞等燃烧后,也都比原来重。为什么燃素跑掉后,物质反而会增加呢?随着欧洲工业革命的发展,金属的冶炼和煅烧在生产实践中给化学提出了许多新问题,冲击着燃素理论。

舍勒是氧气的最早发现者,他在1773年就用两种方法制得了比较纯净的氧气。第一种方法是将硝酸钾、硝酸镁、碳酸银、碳酸汞、氧化汞加热,就会放出氧气。第二种方法是将黑锰矿(二氧化锰)与浓硫酸共热,产生氧气。接着,他对氧气的性质作了研究,他发现,当一种物体在这种气体中燃烧后,这种气体便消失了,所以他把这种气体叫做“火焰空气”。舍勒的研究成果发表在《论空气和火的化学》中,但这本书被出版商延误,直到1777年才出版。而英国化学家普里斯特利于1774年发现氧气后,很快就发表了论文,时间比舍勒还要早。现在,化学史上都认为舍勒和普里斯特利各自独立地发现了氧气。由于舍勒是燃素学说的信奉者,所以他认为燃烧是空气中的“火焰空气”与燃烧物体中的燃素相结合的过程,火是“火焰空气”与燃素形成的化合物,因此,舍勒与普里斯特利一样,虽然发现了氧气,但是都未能对燃烧现象作出正确的解释。

舍勒的生命是短暂的,但他所取得的成果却相当多,他一生发现的新物质有30多种,这在当时是绝无仅有的。在舍勒一生的发现中,最为突出的贡献是发现氧气和氯气。

瑞典科学家卡尔·威廉·舍勒出生于斯特拉尔松城,地处当时瑞典王国波美尼亚境内。他的父亲是瑞典商人,在城内有一家商店。父亲认为他有开药店的才能,14岁就送他到药房当学徒。

舍勒早年曾在哥德堡、马尔默、乌普萨拉、斯德哥尔摩等地的药房短期工作过,大部分时间是在小城镇彻平的药房工作,大量实验研究也是在彻平进行的。舍勒经常处于穷困之中,大量的实验工作是用简陋的仪器在寒冷的实验室中进行的。他还经常在夜里工作,这大大损害了他的健康,得了哮喘病,使他在1786年5月21日过早地病故了,终年仅44岁。

舍勒去世后,瑞典人十分怀念他,在他150和200周年诞辰时,给他举行了隆重的纪念会。在科平城和斯德哥尔摩都为他建立了纪年塑像,在他墓地前方有方形墓碑。碑上的浮雕是一个健美男子,高举着一把燃烧的火炬。

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