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谁发现的氢气(2)

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来源:孙学军 氢思语 2019-10-21

早在16世纪,瑞士著名医生帕拉塞斯就发现了氢气。帕拉塞斯说:“把铁屑投到硫酸里,就会产生气泡,像旋风一样腾空而起。”他还发现这种气体可以燃烧。17世纪比利时佛拉芒化学家、医生范·海尔蒙特也用类似方法再次发现了氢气。海尔蒙特是二氧化碳和一氧化碳的发现者,是证明植物能利用水生长的科学家,是生物化学的创始人。1671英国化学家波义耳重复了帕拉塞斯和海尔蒙特的发现,也收集过氢气,但并未进行深入研究。上述学者只知道这种气体可燃烧,并给这种气体命名为“可燃空气”。

卡文迪什把一定量的锌和铁投到充足的盐酸和稀硫酸中,发现气体产生量固定不变。结果说明,这种新气体产生量与所用酸种类没有关系,与酸浓度也没有关系,气体产量只决定于金属量。卡文迪什随后用排水法收集了新气体,他发现这种气体不能帮助蜡烛燃烧,也不能帮助动物呼吸,如果把它和空气混合在一起,一遇火星就会爆炸。经过多次实验,卡文迪什确定了这种新气体与普通空气混合后发生爆炸的浓度范围。他在论文中写道:如果这种可燃性气体的含量在9.5%以下或65%以上,点火时虽然会燃烧,但不会发出震耳的爆炸声。今天一般教科书上氢气在空气中燃烧的浓度范围是4.7%-74%,这并不冲突。空气中氢气浓度在4.7-9.5%之间虽然可以燃烧,但不会发生明显爆炸。对使用安全性来说,燃烧虽然也必须避免,但更重要的是爆炸浓度。例如医学角度来说,在9.5%以下,这样的浓度是能产生比较理想的疾病治疗效果,是非常值得进一步研究探索的。1766年,卡文迪什把《论人工空气》研究报告提交给英国皇家学会,这一论文主要根据他上述关于氢气的研究。报告中卡文迪什介绍了用铁和锌等与盐酸及稀硫酸反应的方法制取氢气,可将氢气用水银槽法收集起来。用一定量金属与足量各种酸作用,产生氢气量总是固定不变的,与酸种类和浓度无关。氢气与空气混合点燃会发生爆炸。所以卡文迪什称这种气体为“可燃空气”。并指出,这种气体比普通空气轻11倍,不溶于水或碱溶液。

1781年,氧气发现者英国化学家普利斯特里用卡文迪什命名的“可燃空气”进行实验时,发现这种气体和空气混合爆炸后会有液体产生。普利斯特里把这一新发现告诉了卡文迪什,卡文迪什用多种不同比例的氢和空气的混合物进行实验,证实了普利斯特里的发现,并断定这种气体在空气中燃烧后生成的液体就是水。卡文迪什还发现,如果把氢气和氧气放在一个玻璃球里,再通上电,也能生成水。

后来拉瓦锡听说了卡文迪什发现的这种新气体,他重复了卡文迪什氢气燃烧的实验,确定了水不是一种元素,而是这种气体和氧的化合物。在1787年,他正式提出“氢”是一种元素,因为氢燃烧后的产物是水,便用拉丁文把它命名为hydrogen,意思是“水的生成者”。

回顾这段历史,卡文迪什对这种气体的多种性质进行研究确认,后人把氢气的发现者归功于卡文迪什合情合理。

氢这个汉字怎么来的?1855 年在中国传教的英国医生合信编写中文自然科学著作《博物新编》时,把"hydrogen"翻译为“轻气”,意为最轻气体。1868年后,徐寿与傅兰雅共同翻译《化学鉴原》,系统地介绍了十九世纪七、八十年代化学知识的主要内容。在翻译中,徐寿根据自己发明的一套规则,命名了一套化学元素的中文名称,其中就包括将轻气改为氢这个字。日语、韩语和越南语中氢气仍然根据英文直译为水素。

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