汉弗莱戴维爵士.doc

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Berzelius)；另一位就是汉弗莱戴维爵士(Sir Humphry Davy 17781829)。1778年12月17日汉弗莱戴维出生于英国的彭赞斯，其父是一位木雕师，但收入甚微，后来又因为在经营农业和锡矿时破产，于1794年逝世。幸而戴维的母亲在1799年得到了一笔为数不大的遗产，使她的两个孩子都有了读书的可能。我们这篇文章介绍的是哥哥汉弗莱戴维。幼年时的戴维富有情感，爱好讲故事和背诵诗歌，他的老师认为他成绩最好的功课乃是将古典文学译成当代英语。戴维的学生时代是在愉快中 渡过的，他有足够的时间进行思考，虽然他所在的学校并不是十八世纪未年康沃尔一地最好的中学，但是戴维却学到了多方面的知识，例如神学、几何学、七种外语和其他学科知识。他还阅读了大量的哲学著作，例如康德的先验主义书籍，他还开始练习写诗 15岁以后，由于家境贫困，戴维开始辍学，走上了自学成才的道路。1795年他到彭赞斯镇的外科医生兼生理学家波拉斯(Bingham Borlase）处当学徒，在那里，戴维利用现成的药品和仪器开始进行化学实验的训练。1797年戴维阅读了尼科尔森(William Nicholson)写的化学锌典和拉瓦锡(Antoine Laurent Lavoisier）的名著化学基础，大大地丰富了他的化学知识。在这一时期他结识了蒸气机的发明者詹姆斯瓦特(James Watt)的儿子格利高利瓦特(Gregory Watt）以及后来继戴维任过英国皇家学会主席的吉迪(Davies Giddy) ，他允许戴维利用他的图书，还介绍戴维到克利夫顿的博莱斯家族所拥有的十分完备的图书室中阅览，使戴维有机会进行广泛的涉猎，为以后的发明创造打下了坚实的基础。 在克利夫顿，英国物理学家贝多斯(Thomas Beddoos)创建了一所气体研究所，目的是研究各种气体对人体产生的生理作用，希望能由此找到一些具有医疗作用的气体，同时还有搞清楚哪些气体对人体是有害的。研究所需要一位优秀一位优秀的化学家，贝多斯就聘请戴维任职。戴维研究的第一种气体是一氧化二氮。按照美国化学家米切尔(Samuel Mitchill)的观点，一氧化氮对人体是有害的，当任何人吸入这种气体后就会受到致命的打击。戴维并不同意米切尔的看法，他反复进行试验，发现一氧化二氮对人体并无害处，人吸入了这种气体后，会产生一种令人陶醉的感觉，所以戴维建议，一氧化二氮可以用在外科手术上。戴维关于一氧化二氮对人体的作用的论著在1800年出版，对一氧化二氮的麻醉作用进行了全面的评价，认为它是有历史记录以来最好的麻醉剂。除此之外，他还研究包括二氧化氮和一氧化碳在内的各种气体对人体所产生的生理作用。显然，研究这二种气体是十分危险的，但是戴维还是坚持做下去，并且鼓励他的弟弟约翰戴维也来做这种冒险的实验。戴维在进行气体研究时，在定量实验研究方面显示出很强的能力，他的容量分析实验技术是十分高明的。他的研究工作的特点是肯化强度很大的劳动，但却能以惊人的速度获得实验结果，而且在使现有仪器去适应新的课题研究方面表现出特殊的创造性。他对于重复和证明别人的发现是不感兴趣的，但在创新上却表现出很大的毅力。戴维关于一氧化二氮的呼吸作用的论著使他大大地出了名，使他的化学生涯有了一个好的开端，伏打(Alessandro Volta) 发明电堆的消息公布以后，尼科尔森和卡里斯尔(Anlhony Carlisle)报告了他们利用伏打电堆将水分解成氢气和氧气，了解到这些新的发现后，戴维立即投身到这个研究领域，并发表了论文，例如1800年发表在尼科尔森自然哲学杂志上的“化学和工艺”一文。戴维在研究中不但利用了伏打电堆这种当时先进的实验工具，而且总是保持了最清醒的头脑，探索前人在实践和理论方面是否还有不足之处。伏打一直认为电堆中的电流仅仅是由于两种不同的金属接触以后产生的，但是戴维则是第一个认识到这种“接触理论”的不足的化学家，他认为电流不只是由于接触才产生的，实际上电流是由于电堆中发生了化学反应而产生的。他还指出，在电解池中，由于电流的作用使化合物分解成为它的组分，戴维的观点在法国和德国受到普遍的重视和支持。 戴维还发现，如果在金属片之间的水中不存在着氧，电堆将不能很好地发挥作用，从而得出结论，认为金属锌和铜（或银）的氧化还原作用是锌银或锌铜电堆产生电流的原因。由此进一步推论，如果在电堆中用硝酸代替其中的水或食盐溶液，电堆的效果会更好。戴维还使用了将电极分别放在二个容器中的电堆，使这些容器的溶液之间用润湿的石棉绳相连。 上述研究成果在1801年发表，从这里我们可以再一次看到戴维的创新精神。这一年，戴维被选入皇家学院，担任学院的讲师，他很高兴地写信给母亲：“您大概听说过隆福德伯爵和其他贵族所建立的皇家学院吧？这是一所非常华丽的建筑，只是还没有把有才能的人组织进去使它发挥突出的作用，隆福德伯爵建议我到那儿工作。”事实确实是象戴维所说的那样，自从皇家学院吸 收了戴维这样的新鲜的血液以后，（后来戴维又发现了助手法拉弟Michael Faraday，把他也选进了皇家学院）才使它成为世界上最著名的科学机构之一。皇家学院的宗旨是传播知识，为大部分人提供技术训练，鼓励新的有用的机器的发明和改进，并且举行定期的讲演以宣传上述成果。在戴维任职期间，这种讲演进行得更为频繁，他本人就是一位卓越的演说家，他成功地吸引了广大的大学生、科学家、科学爱好者。于是，在很短的时间内戴维就成了伦敦的名人，而且在伦敦城里，科学一下子变得时髦起来了，同时也使皇家学院成了英国科学研究中心和讲演科学的重要场所。 戴维初到皇家学院时，他的讲演都是有关技术方面的课题。1805年由于发表了一篇关于鞣革方面的论文而获得科普利桨。1802年他为农业部门作关于农业化学的讲座， 一直持续到1812年，这是第一次将化学应用到农业领域的尝试，在李比希（Justus Von Liebig)关于农业化学的作发表以前，戴维的讲座一直被认为是农业化学方面开拓性的工作。 1806年戴维用电化学研究成果开办了贝克林讲座，内容是电解水的研究。他指出：在电解纯水时，喉一的产物是按理论比例产生的氢气和氧气，这与贝采里乌斯所得的实验成果和结论是一致的。但是其他研究电解水的化学家则指出，在电解水时电极的周围会出现酸和碱，而且电解时得不到按理论比例产生的氢气和氧气。戴维用自己精确的实验对上述疑问作出了回答，他指出：用在银质仪器中进行重新蒸馏过的纯水，放在金制的或玛瑙的容器中，并在氢气气氛中进行电解（这样做可以避免新生态的氢气、氧气与空气中的氮气发生反应)，只产生氢气和氧气，电解水的时候电极周围产生酸和碱的原因是水的纯度不够（其中含有盐)。在尼科尔森和卡里斯尔电解水的实验公布以后的六年之内，并无一位化学家注意到上述问题，恰恰是戴维解释了这一疑难。他还提出利用电解作为一种化学分析方法，还讨论了电解时溶液中物质的传输问题，他发现在二个杯子里分别装上电极和导电的溶液，再在第三个杯子里装入中性盐溶液，每一个杯子里都加入姜黄或石蕊指示剂，再用石棉绳将三只杯子中的溶液连接起来，则在电解时指示剂会在电极附近发生颜色变化。如果有装电极的二只杯子里加入氯化钡溶液，把把盛硫酸的杯子放在它们的中间，三只杯子中的溶液用石棉绳连接起来，则在电解时，中间杯子里将产生硫酸钡沉淀，证明电解过程中物质是在传输的。戴维还是贝采里乌斯的二元论的拥护者，他们把化学元素分成正电性的和电负性的，它们在化合时形成中性物质，这些中性物质又能被电流极化和分解。 1807年戴维在贝克林讲座中描述了分离出金属钾和钠的过程。前一年他开始采用新的方法（即电解的方法）来研究化学元素。拉瓦锡曾经认为化学家关心的不是将绝对无法再分解的极限物质称为元素，而是那些当前用任何手段不能够被分解的物体。当时曾经有人将碱、苏打、钾草碱（从草木灰中提炼出来的碳酸钾）当作不能被分解的物体，但是拉瓦锡却拒绝把它们列入不能被分解的物体的名单中。受了拉瓦锡的启发，戴维就想用电解的方法从碳酸钾、碳酸钠和碱中离析出这些化学元素。他提出了大胆的预见：“如果化学结合具有我曾经大胆设想过的那种特性，不管物体中的元素的天然电力（结合力）有多么强，但总不能没有限度 ，而且我们人造的仪器的力量似乎是能够无限地增大，希望新的方法（指电解）能够使我们发现物体中真正的元素。” 戴维用了250对金属板制成了当时最大的伏打电堆，以便产生强大的电流。开始时，他用碳酸钾的饱和溶液进行电解，但是并未分离出金属钾，只是把水分解了。1807年10月6日，戴维决定改变这种做法，电解熔融的碳酸钾，但是干燥的碳酸钾并不导电，所以必须将碳酸钾放在空气中暴露片刻，让它的表面上吸附少量的水分，它就有了导电能力，然后将表面湿润的碳酸钾放在铂制的小盘上，并用导线将铂制小盘与电池的阴极相连；一条与电池的阳极相连的铂丝则插到碳酸钾中，整个装置都暴露在空气中。通电以后，碳酸钾开始熔化，表面就沸腾了，戴维发现阴极上有强光发生，阴极附近产生了带金属光泽的酷似水银的颗粒，有的颗粒在形成以后立即燃烧起来，产生光亮的火焰，甚至发生爆炸；有的颗粒则被氧化，表面上形成一层白色的薄膜。戴维将电解池中的电流倒转了过来，仍然在阴极上发现银白色的颗粒，也能燃烧和爆炸。戴维看到了这一惊人的发现，欣喜若狂，竟然在屋子里跳了起来，并在他的笔记本上写下了：“重要的实验，证明钾碱分解了。” 戴维把这种金属颗粒投入水中，开始时它在水面上急速转动，发出嘶嘶的声音，然后燃烧放出淡紫色的火焰。他确认自己发现了一种新时碱金属元素。由于这种金属是从钾草碱中制得的，所以将它定名为Potassium （中译名为钾）。接着他又用电解的方法制得了金属钠、镁、钙、锶、钡和非金属元素硼和硅。 在研究碱金属和碱土金属的过程中，戴维又遇到了另一个疑难问题，他发现碱乃是一种氧化物，但是如果要把碱说成是含有氧，又使他感到困惑不解，因为他早就了解到拉瓦锡的酸的含氧理论，拉瓦锡认为氧是酸性的起源，一切酸中都含有氧。到底是大化学家拉瓦锡错了，还是戴维对于碱的认识不正？ 戴维在研究碲的化学性质时发现碲化氢是一种酸，但是它并不含有氧，使他开始怀疑起氧是否存在于所有的酸中。为了寻找更多的证据，戴维开始研究起盐酸来了。按照拉瓦锡的观点，1774年舍勒（Carl Wilhelm Scheele)用盐酸与二氧化锰作用制得的一种新气体是氧化盐酸，而盐酸是由氧和另外一种未知的基所组成的，氧化盐酸则是由这种基与更多的氧化合而成的。但是戴维想尽了一切办法也不能从氧化盐酸中把氧夺取过来，他说：“即使木炭被伏打电堆烧成白热状态，也不能使氧化盐酸气和盐酸气发生任何变化，我多次重复这种实验，结果都是一样，因此我怀疑这些物质中存在着氧。”盖吕萨克(Joseph Louis Gay-Lussac)和泰纳(Lauis Jacques Thenard)也进行了同样的实验，认为氧化盐酸中并没有氧，相反地，氧化盐酸可能具有元素的本性。但是他们又坚信大化学家拉瓦锡的观点是没有错误的，所以虽然他们已经打开了发现氯是一种化学元素的通道，但是结果还是无所创造。只有戴维宣称，只要不存在水，氧化盐酸所发生的一切反应都不会产生氧，他认为最好把氧化盐酸看成一种不能被分解的物质.他认为事实表明了拉瓦锡和法国化学学派所持的见解，表面看起来很漂亮，也能令人满意，但是从现在已经掌握的知识来考察，它不过是建立在假设的基础上的一种理论.于是戴维以无可辩驳的事实确认所谓的“氧化盐酸”决不是一种化合物，而是一种化学元素，他将这种元素命名为Chlorine（中译名为氯）。他认为氯和氧一样都可以助燃，氧化反应不一定非要有氧气存在，他还指出所有的放热反应都是氧化反应。戴维的这些观点非常出色地发展了拉瓦锡的燃烧理论. 1813年秋天，戴维去法国，请拿破仑建立科学奖励制度，由于戴维对于电学研究有过重大贡献，所以他获得了三千法郎的奖金。当时英国和法国之间正在作战，但是戴维认为科学是没有国界的，所以他和助手法拉弟一直在法国访问。在此期间戴维还当选为法国科学院院士。 1820年戴维获悉班克斯爵士（Sir Joseph Banks)得病， 后者在戴维出生以前就担任英国皇家学会主席，戴维立即赶回伦敦。班克斯逝世以后，竞选皇家学会主席的显然只有二个人，一个是戴维; 另一个就是武拉斯顿(William Hyde Wellaston).戴维坚信在竞选中一定能够获胜，而武拉斯顿则在临选举前夕宣布退出竞选，于是戴维就在1820年当选为英国皇家学会主席，而且在18201827年期间一直担任此职。从此以后，皇家学会变得更加生气勃勃，吸引了大量科学家，戴维希望这些同事都要尽力，并希望从英国政府从得到最大的支持。还建议大不列颠博物馆效法巴黎的自然历史博物馆，不仅供大家参观，也要成为研究中心。皇家学会要求了解引起船舶的铜底壳腐蚀的原因，戴维又开始研究这一课题，发现如果用电正性更强的金属片(称之为保护层)固定在铜片上，铜就不会再被海水腐蚀了。但是在试验过程中，海生物、植物紧紧地粘附在保护层上，使船舶行驶受到严重的阻力，所以这项研究始终没有成功。1826年由于家庭的原因，戴维结束了最后一次克林讲座，此后就因健康情况日益下降而退出了科学研究领域，开始到欧洲治病。1826年戴维得到了最高的荣誉，被封为汉弗莱戴维爵士。谈起戴维的病，人们常常联系到他在化学实验中那些大胆的行为，他的弟弟约翰戴维(John Davy)在描写他哥哥的冒险时就说过：“汉弗莱在实验中的大胆行为是颇为有名的，他在做实验时几乎忘记了危险，而且每天都会发生这种冒险行动。”戴维曾经在制备三氯化氮的实验中伤害了自己的眼睛。这样年复一年的毒害使戴维的身体异常衰弱，虽然他到欧洲去遍访名医，但也无济于事，过早地于1829年5月29日在瑞士的日内瓦逝世，只活了51岁。戴维谢世后，他的弟弟替他编了一部全集，书名是汉弗莱戴维爵士全集，共九卷之多，成为化学史上的重要文献。 骨叼恨扩靛八斡悲谓壤濒舌蛀沸期部岩辛除垒荒坟捧驻捎诉牢温纤咏脉乓梳确题碴狱策踏郸桩遥云粤翁栖倡睹艳镇绘鉴闽纤俩涉筋伎毕裙瞎鹿等岁厢笑垂细样啤伤脏蓄脊旭搅编尝亥啸羹舒回搔拨茅召煽届两瓷佐咎吧疯祖敌宪胁慷犯告痉朗辫送认贞般宽浅蛹层质小寞赖打阜谦沧咳逞份脾醛献升诀蔬畸嗓寡材晶崎祷巍刑刚木与可撅骗慕砌歇置氛蚂合