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发现氧气

  • 日期:2009-10-21 08:59
  • 来源: 互联网
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  中学生学习化学, 课堂上第一个看到的大型实验, 就是各种物质在氧气中的燃烧.他们在课堂上, 从未见过如此精彩、光辉夺目的现象.老师在实验时, 那一瓶瓶的氧气是用什么方法收集到的呢? 世界上又是谁最先发现了氧气?

  大约在3 亿年前, 在地球表面的空气中, 就含有跟现在浓度相似的氧气了.虽然地球上有很多的动物呼吸, 及人为的和自发的燃烧都在直不停地消耗氧气, 但是又有更多的植物在进行光合作用, 往空气中补充新鲜的氧气, 因此空气中所含氧气的总量及其相对浓度, 并没有减少.

  氧气是无色、无臭、无味的气体, 它在空气中的含量估计约有1.5×1015吨, 它还取不尽, 用不完的总在我们身边存在着, 只要你随手拿起个空瓶, 其瓶中就含有占体积21%的氧气, 但要收集到老师在实验时瓶中氧气的浓度, 那就不是一件简单的事了.在很久以前曾经是一件很不容易办到的事.

  空气不像水、火那样有形有力, 常常不容易引起人们的注意, 它又是那样的看不见、摸不着, 很长一段时间人们都没去研究它的成分, 更不知道其中含有氧气这种东西.虽然物理学家们早就用空气做过很多著名的实验, 证明物体在空气中运动会受到一定的阻力, 证明空气的体积会随压强增大而按一定的规律缩小, 证明大气压强的存在, 大气压强加在我们身上的力量大得惊人, 等等.能够正确的说出空气中都包含有哪些成分, 并能把这些成分分开, 这却是18 世纪后半期以后才相继做到的事.

  氧气的化学性质在高温条件下是非常活跃的.氧气能够跟很多种物质发生化学反应, 并生成各种氧化物或含氧化合物.一些氧化物和含氧化合物在一定条件 (如高温或加催化剂) 下, 又会释放出氧气等等.

  在我国封建社会初期, 最迟在公元前2 世纪, 就已经开始流行炼丹术.炼丹术士用一些天然的矿物, 经过神秘的加工, 制成丹丸, 企图让人吃了长生不老, 然而这其中大多丹丸含有对人体有毒害的元素, 如砷、汞、铅、硫等.人们对矿物加热, 这时空气中的氧气必然参与反应, 甚至有的还是反应过程中起主要作用的, 但是炼丹时, 他们只能看到固体的、液体的以及似气非气的烟、雾, 却总是忽略了无色、无臭又无形的空气, 因此人们也就意识不到空气的存在和变化了.我国古代比较有名的炼丹术家葛洪 (284 年-364年) , 曾经在他的著作《抱朴子》中记载有`丹砂烧之成水银, 积变, 又还成丹砂'的说法, `丹砂'就是硫化汞, 加热到它变成水银, 要经过两个反应, 即:

  2HgS+3O2=2HgO+2SO2 (加热条件)

  2HgO=2Hg+O2 (加热条件)

  实际这两个反应是在同一容器内一次性完成的, 又可简化为HgS+O2=Hg+SO2 (加热条件) , 但葛洪在著作中没有说必需气体参与, 可见他的观察不细致, 也许他用了铁的容器来盛丹砂, 就会有如下的反应:

  HgS+Fe=Hg+FeS (加热条件) , 这时确实跟气体无关, 但由於当时的生产技术, 不可能做出完全不透气的密封容器, 也不可能控制温度.对於当时的情况, 他只用简单的一句话来作结论, 是不严谨不科学的, 然而要求他有重大的科学发现也是不现实的.

  传说在公元8 世纪, 我国有一个叫马华 (译音) 的人, 著有一本叫《平龙认》的书, 书中记载到了燃烧和空气有关, 并把空气中的成分分为阴气和阳气, 这是由於我国古代流行`阴、阳'之说.马华指出, 属阳的金属、硫、木炭等燃烧后, 和大气中阴的成分结合.这就很难确定他发现氧气是个十分明确的事实, 在很大程度上可能是和实际巧合.

  在国外, 早期也有很多人碰到过类似的情况, 做过类似的解释, 有的还的确制出并收集到了氧气, 但由於思想上受到`燃素说'的束缚, 因而把已经得到了氧气叫做`火气'或叫做`脱燃素空气', 并没有人真正的认识它, 瑞典的舍勒和英国的普利斯特利, 便是如此.他们虽然都发现了氧气, 但由於受`燃素说'的影响, 因而没有能够正确地认识它.

  发现氧气的关键, 在於首先要明确氧是一种元素, 这一认识是法国人拉瓦锡确定下来的.

  舍勒及普利斯特利和拉瓦锡都是同时代的人, 他们的共同成就, 都已被载入了化学史册, 他们用化学方法 (加热氧化汞、硝酸镁等物质) 制出了氧气, 拉瓦锡又用实验方法精确地测定了空气中有五分之一的体积是氧气, 并用氧气和别的物质发生了化合反应.最后在1777 年确定下来, 氧是一种元素.拉瓦锡给氧起名叫`Oxygene'.氧气的发现, 并被明确为一种元素, 这是化学发展史上一个很重要的里程碑.在理论上, 因此彻底推翻了错误的燃素说, 建立了包括燃烧在内的氧化学说, 为后来的氧化、还原理论, 奠定了实践基础.在科学上为人们深入研究大气的成分开辟了道路, 使当时化学界很多错误的看法, 也得到了纠正.

  氧气是一种极为普遍的气体, 并且在地球上已存在了数百亿年, 而它被科学家们认定, 却是非常不平凡的, 从而引起了如此巨大的震动, 不能不说是一个惊人之举.

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