氧气的发现。科学发现的历史和本质

氧气的发现。科学发现的历史和本质

最重要的科学发现

所有这些古老的信息都逐渐被遗忘了。直到 XNUMX 世纪，伟大的达芬奇才顺便提及氧气。

它在 1620 世纪被荷兰人 Drebbel 重新发现。对他知之甚少。他可能是一位伟大的发明家和一位伟大的科学家。他设法制造了一艘潜艇。然而，船的体积是有限的，所以吸收主要由氮气组成的空气是无利可图的。使用氧气更有意义。 Drebbel 从硝石那里得到它！这发生在 XNUMX 年，比普里斯特利和舍勒“正式”发现氧气早一百五十多年。

Joseph Priestley (1733–1804) 出生在约克郡的菲尔德黑德，是一个贫穷的布料制造商的儿子。普里斯特利学习神学，甚至向独立于英国圣公会的新教社区布道。这使他能够在德文特里学院进一步接受更高的神学教育。在那里，除了神学之外，普里斯特利还从事哲学、自然科学，学习了九种语言。

因此，当 1761 年，普里斯特利被指控思想自由并被禁止传教时，他成为了沃灵顿大学的语言教师。正是在那里，Priestley 上了他的第一门化学课程。这门科学给普里斯特利留下了深刻的印象，以至于在三十岁时，作为一个有一定地位的人，他决定开始学习自然科学和进行化学实验。在本杰明·富兰克林的建议下，普里斯特利于 1767 年写了一本专着《电学说史》。由于这项工作，他被选为爱丁堡大学名誉博士，后来成为伦敦皇家学会会员（1767 年）和圣彼得堡科学院外籍名誉会员（1780 年）。

从 1774 年到 1799 年，Priestley 发现或首次获得了七种气体化合物：一氧化二氮、氯化氢、氨、氟化硅、二氧化硫、一氧化碳和氧气。

Priestley 能够以纯净状态分离和研究这些气体，因为他显着改进了以前用于收集气体的实验室设备。英国科学家斯蒂芬·盖尔斯 (Stephen Gales) (1727) 早先提出的气动浴槽中的水，普里斯特利开始使用汞，而不是水。 Priestley 独立于 Scheele，通过使用坚固的双凸透镜观察玻璃罐下的固体物质在不接触空气的情况下加热时气体的演变，发现了氧气。

1774 年，Priestley 用氧化汞和微量元素进行了实验。他将装有少量红色粉末的小试管浸入水银中，然后用双凸透镜从上方加热物质。

Priestley 随后在六卷本的著作“不同类型空气的实验和观察”中概述了他通过加热氧化汞获得氧气的实验。在这部作品中，Priestley 写道：“我拿出了一个直径为 2 英寸、焦距为 20 英寸的镜头，并开始借助它研究各种物质散发出什么样的空气，天然的和人工的准备好了。

在我用这个装置做了一系列实验后，我在 1 年 1774 月 XNUMX 日尝试将空气与煅烧的水银隔离开来，并立即发现空气可以很快地从中释放出来。我惊讶地发现，这空气中的一根蜡烛燃烧得异常明亮，我完全不知道如何解释这种现象。一根冒烟的碎片，被带到这片空气中，散发出明亮的火花。当铅石灰和红铅被加热时，我发现同样的空气释放。

我徒劳地试图为这种现象找到解释……但到目前为止，我所做的一切都没有让我感到如此惊讶，也没有让我如此满意。

“为什么这个发现让 J. Priestley 如此惊讶？”Yu.I. Solovyov 问道。加热时氧化汞产生的“去燃素空气”在他看来根本不可能。这就是为什么他“远远不明白他真正收到了什么” ” ... 1775 年，他描述了区分“新空气”和“其他气体“氮氧化物”的特性。

然而，在 1774 年 XNUMX 月发现了一种新气体后，J. Priestley 并不清楚它的真实性质：“我坦率地承认，在这部分提到的实验开始时，我是如此远没有形成某种假设来导致我所做的发现，如果他们告诉我，我觉得这些发现是不可思议的。”

普里斯特利对气体化学的研究，特别是他对氧气的发现，为燃素理论的失败铺平了道路，为化学的发展指明了新的道路。

接受氧气治疗两个月后，抵达巴黎的普里斯特利报告了他的发现拉瓦锡耶. 后者立即意识到普里斯特利发现的巨大意义，并用它创造了最普遍的氧气燃烧理论，驳斥了燃素理论。

舍勒与普里斯特利同时工作。他写道：“研究空气是目前化学中最重要的学科。这种弹性流体具有许多特殊性质，对这些性质的研究有助于发现新的发现。令人惊叹的火，这种化学产物，向我们表明，没有空气它不能生产......”

卡尔·威廉·舍勒 (Carl Wilhelm Scheele) (1742-1786) 出生于瑞典施特拉尔松德市的一个酿酒师和谷物商人家庭。卡尔在施特拉尔松德的一所私立学校学习，但在 1757 年他就搬到了哥德堡。

舍勒的父母没有能力让卡尔接受高等教育，卡尔已经是这个大家庭的第七个儿子。因此，他被迫先成为药剂师的学徒，然后通过多年的自学进入科学界。在药房工作，他在化学实验方面获得了很高的技能。

在哥德堡的一家药店，舍勒学习了药学和实验室实践的基础知识。此外，他孜孜不倦地研究化学家 I. Kunkel、N. Lemery、G. Stahl、K. Neumann 的著作。

在哥德堡工作了八年后，舍勒搬到了马尔默，在那里他很快就表现出了非凡的实验能力。在那里，他可以在晚上在药剂师的实验室进行自己的研究，白天在那里准备药物。

1768 年 XNUMX 月末，舍勒搬到了斯德哥尔摩，希望与首都的科学家建立密切联系，获得开展工作的新动力。然而，舍勒不必在斯德哥尔摩的 Korpen 药房进行化学实验；他只从事药物的制备。只有有时，他坐在狭窄的窗台上，才能进行自己的实验。但即使在这样的条件下，舍勒还是取得了一些发现。因此，例如，研究阳光对氯化银的影响，Scheele 发现后者的变暗始于光谱的紫色部分，并且在那里最为明显。

两年后，舍勒搬到了乌普萨拉，那里有植物学家等著名科学家。卡尔·林奈和化学家索伯恩伯格曼。舍勒和伯格曼很快成为朋友，这极大地促进了两位化学家在科学活动中的成功。

舍勒是那些工作中很幸运的科学家之一。他的实验研究对化学向科学的转变做出了重大贡献。他发现了氧、氯、锰、钡、钼、钨、有机酸（酒石酸、柠檬酸、草酸、乳酸）、硫酸酐、硫化氢、氢氟酸和氢氟硅酸以及许多其他化合物。他是第一个获得气态氨和氯化氢的人。舍勒还表明铁、铜和汞具有不同的氧化态。他从脂肪中分离出一种物质，后来称为甘油（丙三醇）。舍勒被认为是从普鲁士蓝中获得氢氰酸的人。

舍勒最重要的著作《关于空气和火的化学论文》包含了他在 1768-1773 年完成的实验工作。

从这篇论文可以看出，舍勒比普里斯特利早一点接受并描述了“炽热空气”（氧气）的特性。科学家通过多种方式获得氧气：通过加热硝酸镁、硝酸镁，通过蒸馏硝酸与硫酸的混合物。

“炽热的空气，”舍勒写道，“正是通过它来维持动植物血液和汁液的循环……我倾向于认为“炽热的空气”是由一种酸性稀薄物质组成的，与燃素相结合，并且可能所有酸都来自“炽热的空气”。

Scheele 通过假设热量是“炽热的空气”（氧气）和燃素的组合来解释他的结果。因此，它与 MV 罗蒙诺索夫和 G. Cavendish 将燃素与氢气相鉴别，并认为当氢气在空气中燃烧时（当氢气和“火气”结合时），会产生热量。

1775年，伯格曼发表了一篇关于舍勒发现“火空气”及其理论的文章。 “我们已经注意到，”伯格曼写道，““清洁（火热）空气”从铁和铜中去除燃素的巨大力量。硝酸对这种元素也有很大的亲和力......这些现象归因于迁移燃素从酸到空气的过程很容易解释，因为谢勒先生的实验已经很好地证明了热量只不过是燃素与纯净空气的紧密结合，在两者的结合中产生了最终的物体（并且先前占用的体积有所减少）。

虽然人们普遍认为舍勒在发表他关于普里斯特利的论文时晚了大约两年，但伯格曼至少比普里斯特利早三个月报道了舍勒发现氧气。

以下是伯格曼对舍勒书的序言的摘录：

“化学告诉我们，无论何时何地，围绕地球的弹性介质都具有单一成分，包括三种不同的物质，即良好的空气（氧气 - 近似值）、腐败的“恶毒空气”（氮气 -大约。）和必需酸（二氧化碳 - 编辑）第一个普里斯特利不仅错误地而且还延伸地称为“去燃素空气”，舍勒 - “火热的空气”，因为他独自支持火，而同时另外两个提出了......我重复了他（舍勒）得出结论的基本实验，并进行了各种修改，发现它们是完全正确的。热，火和光具有基本相同的组成元素：好空气和燃素...在目前已知的各种物质中，好空气是去除燃素最有效的，燃素似乎是在许多物质中发现的真正的元素物质。因此，我将好空气放在燃素之上，在我的新亲和力表……总而言之，我必须说，这部精彩的作品是在两年前完成的，尽管事实上，由于各种原因，这里不再赘述，它现在才出版。因此，普里斯特利在不了解舍勒工作的情况下，曾描述过与空气有关的各种新性质。然而，我们看到它们是不同的种类，并且以不同的联系呈现。

作者：萨明 D.K.

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