空氣成分的發(fā)現(xiàn)史

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 初中化學(xué) 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)
17世紀(jì)中葉以前,人們對空氣和氣體的認識還是模糊的,到了18世紀(jì),通過對燃燒現(xiàn)象和呼吸作用的深入研究,人們才開始認識到氣體的多樣性和空氣的復(fù)雜性。

18世紀(jì)初,一位愛好植物學(xué)的英國牧師黑爾斯(s.hales,1677?1761)發(fā)明了集氣槽,改進了水上集氣法。

1772年盧瑟福(d.rutherford,英,1749?1819)在密閉容器中燃燒磷,除去尋?諝庵锌芍己涂晒﹦游锖粑臍怏w,對剩下的氣體進行了研究,發(fā)現(xiàn)這種氣體不被堿液吸收,不能維持生命和具有可以滅火的性質(zhì),因此他把這種氣體叫做“濁氣”或“毒氣”。同年英國化學(xué)家普利斯特里(j.priestley,1733?1804)也了解到木炭在密閉于水上的空氣中燃燒時,能使1/5的空氣變?yōu)樘妓釟,用石灰水吸收后,剩下的氣體,不助燃也不助呼吸。

1774年普利斯特里利用一個直徑為一英尺的聚光鏡來加熱各種物質(zhì),看看它們是否會分解放出氣體,他還用汞槽來收集產(chǎn)生的氣體,以便研究它們的性質(zhì)。那年8月1日他如法加熱汞煅灰(即氧化汞),發(fā)現(xiàn)蠟燭在分解出的“空氣”中燃燒,放出更為光亮的火焰;他又將老鼠放在這種氣體中,發(fā)現(xiàn)老鼠比在同體積的尋?諝庵谢畹臅r間約長了4倍。可以說,普利斯特利發(fā)現(xiàn)了氧。遺憾的是他和盧瑟福等都堅信當(dāng)時的“燃素說”。從而錯誤地認為:這種氣體不含燃素,所以有特別強的吸收燃素的能力,因而能夠助燃,當(dāng)時他把氧氣稱之為“脫燃素空氣”,把氮氣稱之為“被燃素飽和了的空氣”。

事實上,瑞典化學(xué)家舍勒(c.w.scheele,1742?1786)在盧瑟福和普利斯特里研究氮氣的同時,于1772年也從事這一研究,他可算是第一個認為氮是空氣成分之一的人。他曾于1773年用硝酸鹽(硝酸鉀和硝酸鎂)、氧化物(氧化汞)加熱,制得“火氣”(fire air),并用實驗證明空氣中也存在“火氣”。

綜上所述,可見舍勒和普利斯特里雖然都獨立地發(fā)現(xiàn)并制得氧氣,但正如恩格斯指出的:由于他們被傳統(tǒng)的燃素說所束縛,“從歪曲的、片面的、錯誤的前提出發(fā),循著錯誤的、彎曲的、不可靠近的途徑行進,往往當(dāng)真理碰到鼻尖上的時候還是沒有得到真理”(《自然辯證法》)。

法國化學(xué)家拉瓦錫(a.l.lavoisier,1743?1794)較早地運用天平作為研究化學(xué)的工具,在實驗過程中重視化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)質(zhì)量的變化。當(dāng)他知道了普利斯特里從氧化汞中制取氧氣(當(dāng)時稱之為脫燃素空氣)的方法后,就做了一個著名的研究空氣成分的實驗(見《九年義務(wù)教育三年制初級中學(xué).化學(xué).全一冊》第一章閱讀材料)。他擺脫了傳統(tǒng)的錯誤理論(燃素說)的束縛,尊重事實,對實驗作了科學(xué)的分析和判斷,揭示了燃燒是物質(zhì)跟空氣里的氧氣發(fā)生了反應(yīng),指出物質(zhì)里根本不存在一種所謂燃素的特殊東西。1777年,拉瓦錫在接受其他化學(xué)家見解的基礎(chǔ)上,認識到空氣是兩種氣體的混合物,一種是能助燃,有助于呼吸的氣體,并把它命名為“氧”,意思是“成酸的元素”(拉瓦錫當(dāng)時認為,非金屬燃燒后通常變?yōu)樗幔跏撬岬谋举|(zhì),一切酸中都含有氧元素);另一種不助燃、無助于生命的氣體,命名為氮,意思是“不能維持生命”。

1785年英國化學(xué)家卡文迪許(h.cavendish 1731?1810)用電火花使空氣中氮氣跟氧氣化合,并繼續(xù)加入氧氣,使氮氣變成氮的氧化物,然后用堿液吸收而除去,剩余的氧氣用紅熱的銅除去。但至終殘余有1%的氣體不跟氧氣化合,當(dāng)時就認為可能是一種新的氣體,但這種見解卻沒有受到化學(xué)家們應(yīng)有的重視。

經(jīng)過百余年后,英國物理學(xué)家雷利(j.w.s.rayteigh,1842?1919)于1892年發(fā)現(xiàn)從含氮的化合物中制得的氮氣每升重1.250 5 g,而從空氣中分離出來的氮氣在相同情況下每升重1.257 2 g,雖然兩者之差只有幾毫克,但已超出了實驗誤差范圍。所以他懷疑空氣中的氮氣中一定含有尚未被發(fā)現(xiàn)的較重的氣體。雷利沿用卡文迪許的放電方法從空氣中除去氧和氮;英國化學(xué)家拉姆塞(w.ramsay,1852?1916)把已經(jīng)除掉co2、h2o和o2的空氣通過灼熱的鎂以吸收其中的氮氣,他們二人的實驗都得到一些殘余的氣體,經(jīng)過多方面試驗斷定它是一種極不活潑的新元素,定名為氬,原文是不活動的意思。

1868年8月18日在印度發(fā)生了日全蝕,法國天文學(xué)家嚴(yán)森(p.j.c.janssen,1824一1907)從分光鏡中發(fā)現(xiàn)太陽光譜中有一條跟鈉d線不在同一位置上的黃線,這條光譜線是當(dāng)時尚未知道的新元素所產(chǎn)生的。當(dāng)時預(yù)定了這種元素的存在,并定名為氦(氦是拉丁文的譯音,原意是“太陽”)。地球上的氦是1895年從鈾酸鹽的礦物和其他鈾處礦中被發(fā)現(xiàn)的。后來,人們在大氣里、水里,以至隕石和宇宙射線里也發(fā)現(xiàn)了氦。

1898年拉姆塞又在液態(tài)空氣蒸發(fā)后的殘余物里,先后發(fā)現(xiàn)了氪(拉丁文原意是“隱藏的”)、氖(拉丁文原意是“新的”)和氙(拉丁文原意是“生疏的”)。

1900年德國物理學(xué)教授道恩(f.e.dorn,1848一?)在含鐳的礦物中發(fā)現(xiàn)一種具有放射性的氣體,稱為氡(拉丁文原意是“射氣”)。
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