漢弗萊·戴維

漢弗萊·戴維

漢弗萊·戴維,英國化學家、發明家,電化學的開拓者之一,1778年出生於英國彭贊斯貧民家庭。17歲開始自修化學,1799年他發現笑氣的麻醉作用後開始引起關注。在化學上他的最大的貢獻是開闢了用電解法製取金屬元素的新途徑:即用伏打電池來研究電的化學效應。電解了之前不能分解的苛性鹼,從而發現了鉀和鈉,後來又製得了鋇、鎂、鈣、鍶等鹼土金屬。他被認為是發現元素最多的科學家。1815年發明了在礦業中檢測易燃氣體的戴維燈。1820年當選英國皇家化學會主席。

基本信息

個人簡歷

漢弗萊·戴維漢弗萊•戴維

漢弗萊•戴維(H.Davy,1778~1829)是美國化學家,1801年,在(英)皇家學院講授化學,1803年,被選為英國皇家學會會員;1807年,出任學會秘書;1812年,他受封為爵士,出版了《化學哲學原理》。1813年他任命法拉第為他的助手,此後法拉第逐漸成為著名的科學家,這是戴維對科學事業的又一重要貢獻。

幼年時的戴維富有情感,愛好講故事和背誦詩歌,他的老師認為他成績最好的功課乃是將古典文學譯成當代英語。戴維的學生時代是在愉快中渡過的,他有足夠的時間進行思考,雖然他所在的學校並不是十八世紀未年康沃爾一地最好的中學,但是戴維卻學到了多方面的知識,例如神學、幾何學、七種外語和其他學科知識。他還閱讀了大量的哲學著作,例如康德的先驗主義書籍,他還開始練習寫詩。

1813年秋天,戴維去法國,請拿破崙建立科學獎勵制度,由於戴維對於電學研究有過重大貢獻,所以他獲得了三千法郎的獎金。當時英國和法國之間正在作戰,但是戴維認為科學是沒有國界的,所以他和助手法拉弟一直在法國訪問。在此期間戴維還當選為法國科學院院士。

1820年戴維獲悉班克斯爵士(SirJosephBanks)得病,後者在戴維出生以前就擔任英國皇家學會主席,戴維立即趕回倫敦。班克斯逝世以後,競選皇家學會主席的顯然只有二個人,一個是戴維;另一個就是武拉斯頓(WilliamHydeWellaston)。戴維堅信在競選中一定能夠獲勝,而武拉斯頓則在臨選舉前夕宣布退出競選,於是戴維就在1820年當選為英國皇家學會主席,而且在1820—1827年期間一直擔任此職。從此以後,皇家學會變得更加生氣勃勃,吸引了大量科學家,戴維希望這些同事都要盡力,並希望從英國政府從得到最大的支持。還建議大不列顛博物館效法巴黎的自然歷史博物館,不僅供大家參觀,也要成為研究中心。

皇家學會要求了解引起船舶的銅底殼腐蝕的原因,戴維又開始研究這一課題,發現如果用電正性更強的金屬片(稱之為保護層)固定在銅片上,銅就不會再被海水腐蝕了。但是在試驗過程中,海生物、植物緊緊地粘附在保護層上,使船舶行駛受到嚴重的阻力,所以這項研究始終沒有成功。

1826年由於家庭的原因,戴維結束了最後一次克林講座,此後就因健康情況日益下降而退出了科學研究領域,開始到歐洲治病。1826年戴維得到了最高的榮譽,被封為漢弗萊·戴維爵士。

談起戴維的病,人們常常聯繫到他在化學實驗中那些大膽的行為,他的弟弟約翰·戴維(JohnDavy)在描寫他哥哥的冒險時就說過:“漢弗萊在實驗中的大膽行為是頗為有名的,他在做實驗時幾乎忘記了危險,而且每天都會發生這種冒險行動。”戴維曾經在製備三氯化氮的實驗中傷害了自己的眼睛。這樣年復一年的毒害使戴維的身體異常衰弱,雖然他到歐洲去遍訪名醫,但也無濟於事,過早地於1829年5月29日在瑞士的日內瓦逝世,只活了51歲。

戴維謝世後,他的弟弟替他編了一部全集,書名是《漢弗萊·戴維爵士全集》,共九卷之多,成為化學史上的重要文獻。

家庭出身

1778年12月17日出生在美國一個貧窮的家庭里。父親早逝。母親靠父親生前的一個小小的農莊,無法養活5個孩子,於是賣掉農莊,全家搬到彭贊斯,在母親的養父湯金的幫助下生活。

戴維從小就很聰明,總想著探討,偵察點什麼新鮮的東西。小時候的老師經常誇獎他天賦高,學習勤奮。在老師的建議下他離開從小生活慣了的科爾努爾山的小村子,住到了約翰•湯金家裡。外祖父湯金的家很舒適。窗外是碧藍的大海,早晨和傍晚推開窗子就可以欣賞日出日落。這樣美的環境,使戴維又是歡喜又是興奮。美好的大自然總是激盪著戴維的胸懷,他真想好好學點什麼。

父親的突然逝世,破壞了美好的構想。少年戴維沉默了。他把自己平時喜歡的化學實驗儀器收到一個大柜子里,因為母親已無法給他支出買化學藥品的錢了。為了養活5個孩子,她賣掉了小農莊,帶著弟妹也遷居到彭贊斯來了。母親開了個小小的帽店,但經濟上還是不寬裕,因此戴維的前途要慎重考慮,雖未成年但他需要靠自己的勞動來幫助母親。

主要經歷

15歲以後,由於家境貧困,戴維開始輟學,走上了自學成才的道路。1795年他到彭贊斯鎮的外科醫生兼生理學家波拉斯(BinghamBorlase)處當學徒,在那裡,戴維利用現成的藥品和儀器開始進行化學實驗的訓練。1797年戴維閱讀了尼科爾森(WilliamNicholson)寫的《化學鋅典》和拉瓦錫(AntoineLaurentLavoisier)的名著《化學基礎》,大大地豐富了他的化學知識。在這一時期他結識了蒸氣機的發明者詹姆斯·瓦特(JamesWatt)的兒子格利高利·瓦特(GregoryWatt)以及後來繼戴維任過英國皇家學會主席的吉迪(DaviesGiddy),他允許戴維利用他的圖書,還介紹戴維到克利夫頓的博萊斯家族所擁有的十分完備的圖書室中閱覽,使戴維有機會進行廣泛的涉獵,為以後的發明創造打下了堅實的基礎。

母親知道戴維很喜歡生物,也喜歡化學實驗什麼的。於是就決定送他到一位叫約翰•博萊斯的先生的藥房去工作。博萊斯先生是個好醫生,戴維可以邊工作,邊學習。

這個決定使戴維非常高興,一方面他感到可以用自己的勞動幫助母親了;另一方面他可以在博萊斯先生的實驗室里學到很多化學和醫學知識。科學知識吸引著他,他全力以赴地學習和工作著。在圖書館中,他找到了很多書。他仔細地閱讀了化學家拉瓦錫的著作、讀了尼柯爾森的《化學辭典》。通過讀這些書,他感到化學才是自己應該學的,於是他用自己一切空閒時間拚命讀化學書作實驗。不久他就在彭贊斯小有名氣了。這些情況被克里夫頓一個叫托馬斯•貝多斯的人知道了。托馬斯•貝多斯是當時一個醫學家,他寫過一些醫學和衛生學的著作。1798年,在克里夫頓創辦了一個氣療研究所,從事氣體對機體的影響問題的研究。開辦前夕貝多斯找到戴維,告訴他:“我要成立一個氣體研究所,研究各種氣體對人體的作用。我正急需一個精通化學的人,我想請你去。”戴維高興極了。

戴維到克里夫頓以後,關於要做的工作他們很快就談妥了。戴維主要負責制出各種氣體,做各種各樣的實驗。戴維的第一項工作就是制出了一氧化二氮並研究它的特性。這種氣體的研究使戴維得到一個結論:這種氣體對人體毫無危害。這就徹底否定了美國科學家塞繆爾、米切爾的觀點。米切爾一直認為一氧化二氮吸入身體會患嚴重疾病。戴維卻發現它可以使人產生快感,又有止痛麻醉作用,可以用於外科手術。

在研究過程中,還發生了由一氧化二氮引起的一場喜劇。一天戴維製取了一大瓶一氧化二氮放在地板上。這時貝多斯來了,他一走進實驗室就誇獎戴維說:“看來我請您來是太對了,您的工作我很滿意。”說著他一轉身碰到一個大鐵三角架,三角架掉了下來,正好砸在裝著大量一氧化二氮的瓶子上,瓶子碎了。實驗室里充滿了這種氣體。忽然一向孤僻、冷漠不苟言笑的貝多斯哈哈大笑起來,隨著戴維也大笑起來。兩人的笑聲震撼了整幢房子,隔壁實驗室的助手們全都跑來了,看到他們竟然狂笑成這樣子,大惑不解,以為他們犯了神經病。突然助手們明白了,他們倆一定是氣體中毒。的確,當貝多斯稍稍平靜下來時,他說:“戴維,您的氣體讓我笑得要死,咱們快出去透透風吧。”就是通過這次小喜劇事件,戴維研究出了一氧化二氮氣對人體的刺激作用。

有一天,一位助手送來一篇文章,並且說是貝多斯博士請戴維看的。他看到是尼柯爾森和卡萊爾1800年發表的論文《利用電池電流分解水的方法》。文中講的是他們藉助於電弧進行了分解水的研究,他們確認在這種情況下,水會分解出氫氣和氧氣。這就是說,可以用電流分解其它物質。助手湯姆和戴維商量也試試這類實驗。他們把貝多斯博士準備的電池組拿來,他們準備試試電流對各種不同物質的作用。他們取得了一定成績。戴維本來要把這類實驗做下去,但朗福德伯爵的出現使戴維作出了新的決定。

伯爵對戴維說道:“我們要成立一個學會,設在倫敦。學會的名稱是發展科學和普及有益知識學會。這個學會除了搞研究還教學生。”

戴維雖然感到離開貝多爾博士很難啟齒,但這個新的學會是令他神往的。他決定到倫敦去參加這項工作。

朗德福伯爵也堅持請戴維去,因為短短的接觸已使伯爵感到這個青年雖然還顯得不像上流社會人物那么有風度但他是具有非同一般的才能和善於雄辯的人物。

1801年初,戴維到了倫敦,當了學會的助教。第二年升為教授。他僅僅用幾次講課,就贏得了傑出演說家的聲譽。不久他就成了倫敦風靡一時的人物,大學生、科學愛好者以至科學家們、各界女士們,都來聽他的講演。在各種類型的聚會上,人們都希望能一睹他的風采。但這一切浮華的東西並沒有沖昏戴維的頭腦,他繼續腳踏實地地研究著礦物學、冶金學、製革和農業化學,教著他擔任的兩門課程套用化學農業化學課。戴維很清楚,由於自己少年時代基礎課並沒能學完,青年時代也不像別人能有更好的學習條件。他意識到他必須更紮實地乾。經過一段研究,他放棄了運用自己所欠缺的分析化學較多的礦物學和對皮革製造的研究,把主要精力集中在農業化學的研究上。後來他在這方面取得了一定成就。

除了農業化學,戴維還繼續研究電的化學作用問題。關於這個問題,戴維在克利夫頓有一定成果,他通過繼續研究寫出了《關於電的某些化學作用》一書。當他以這份材料在皇家學會作了報告以後,聞所未聞的訊息傳出來了——電在化學中會發生作用!戴維是位偉大的發明家。於是戴維以自己的成就贏得了更高的聲望。

隨之戴維又在實驗中發現了兩種新的金屬。他發現新的金屬鉀和鈉非常活潑,反應能力極強。在多次反覆的各種方式的實驗中,戴維不幸受傷,臉上的傷口結疤後,一隻受傷的眼睛卻失明了。損失是慘重的,但已經證實,從蘇打和碳酸鉀中可以提取兩種不同的金屬鉀和鈉。這兩種金屬都是柔軟的,比水輕,能同水發生激烈的反映,產生火焰。

正在這時,伯納德爵士帶來了一個訊息:拿破崙皇帝頒布了一項命令。授予英國科學家漢弗萊•戴維獎章,以表彰他在電學方面建立的功勳。這是一項很高的獎勵,授獎儀式將在巴黎舉行。

當時英法正在打仗,因此伯納德說:“我們沒有權利從敵人手中接受獎賞。但是我們感到自豪的是連敵人也承認您的成就。”“不應當接受獎賞,皇家學會的全體成員都支持這種意見。”然而戴維認為:“我是為科學,為全人類工作的。科學家如果要展開鬥爭,那只是為了爭取理想的勝利,為了堅持真理而鬥爭。因此我決心到法國去。”完成了接受在凡爾塞宮和索爾蓬納典禮大廳舉行的隆重而盛大的授獎儀式,戴維又投入了緊張的研究。

戴維在《化學的哲學基礎》一書中,提出氧化鹽酸不是化合物,而是一種單質,像氧氣一樣能夠助燃。因此燃燒不是非有氧氣不行。而且氧化鹽酸並不含氧,說明無氧酸也可以存在。這裡他修正了拉瓦錫的兩個錯誤,一是並非有氧氣才可燃燒;二是酸不一定必須含氧。

1812年戴維又完成了《農業化學基礎》一書。這本書後來竟再版4次。這一年,他獲得了美國最高獎賞。1812年4月8日,在威斯敏斯特教堂附近的廣場上,停滿了一排排轎式馬車。整個美國上流社會的名流顯貴都匯集在前廳的拱門前。風琴奏起了莊嚴的樂章,人們在為漢弗萊•戴維舉行獲得貴族稱號的儀式。美國王子在一群神職人員的簇擁下走下教堂的祭壇,他莊嚴地走到跪著的戴維面前用鍍金的寶劍碰了一下戴維的肩膀說:“你在發展科學方面建立了功勳,你無愧於獲得勳爵的稱號。從今天起,漢弗萊•戴維爵士,你成為英王銜前侍從!”然後是祈禱儀式。

安全礦燈

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戴維獲得勳爵稱號後與一個富有的寡婦結了婚。幾個月後他們去旅行度蜜月。戴維帶了一個可以流動的實驗室和一名助手——麥可•法拉第,進行了為期18個月的歐洲之旅行。當他們回到祖國時,正好趕上英國宣布全國服喪誌哀。

當時在紐卡斯爾和卡爾迪弗礦井發生了幾次可怕的爆炸,造成了數千名礦工的死亡。煤礦公司為了保證礦井內的操作安全,頒布了特別的獎賞,獎給能夠發明礦井中使用的安全燈的發明家。公司總經理特別請求戴維幫助他們解決這一難題。礦上給他送來了實驗用的“爆鳴氣”,這是一種危險氣體。實際上它的成分是兩個體積的氫氣和一個體積的氧氣組成的爆炸混合物。戴維和助手法拉弟反覆地研究了這種氣體的性質,特點及它在燃燒時,引起破壞性爆炸的條件。

他們的研究工作幾乎延續了整整一年。他們想到用一些細的管子,把維持礦燈燃燒所需要的空氣通過細管子引進燈內,然後再通過這些細管子把瓦斯排出燈外。當管子細到一定程度礦井中即使存在這種爆鳴氣,也不會由於它的存在並與燈焰接觸而引起爆炸。他們反覆觀察了使用不同管子時火焰大小的變化,進行了一系列系統的實驗。1816年初,終於設計成功了一種安全礦燈。

這種礦燈很有效。戴維用一種網眼很小的金屬網子代替了礦燈的玻璃罩,這樣,火焰不會外露燒到瓦斯,而瓦斯卻可以從孔中自由通過。很快,這種燈就在煤礦中廣泛使用了,從此礦工們擺脫了井下一種致命的威脅。

由於發明設計了這種安全礦燈,戴維獲得了朗福德勳章。

1820年,戴維當選為英國皇家學會主席。1826年12月20日,戴維當選為彼得堡科學院名譽院士。

戴維的研究雖然涉及到各個方面,但他一直沒有放鬆研究的是電,因為在當時有關電的一些現象還沒有得到圓滿的解釋,電的本質還沒有明確的研究結果,必須進行不斷地反覆實驗。他和法拉弟、丹麥著名物理學家奧斯特等科學家雖已有一定的成果,但僅僅是開始,因此戴維幾乎一生不間斷地鍥而不捨地探索電的秘密。戴維有一個專門研究電的現象的實驗室,裡面有各種各樣的計量儀器,測量物體導電性能的特殊器皿和其他儀器。

“導體對電流產生的電阻因導體的不同而異,而電阻可以作為導體物質的附加的特性。”戴維總結了長期實驗的結果。而法拉弟又提出了異議,他說:“毫無疑問,電阻存在著差別,但是,目前我還看不出它的規律性。”戴維認為:“的確,對各種不同的物質作出概括,是很複雜的。但是,對單一物質說來,問題的解決就簡單得多了。我們已獲得這方面的某些資料。”於是,法拉第走到桌邊,寫了好幾張密密麻麻的數字,充分地證明了他們所研究的物質的電阻,取決於導體的長度和橫截面。溫度上升時,電阻會隨之加大。

氣體研究

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在克利夫頓,英國物理學家貝多斯(ThomasBeddoos)創建了一所氣體研究所,目的是研究各種氣體對人體產生的生理作用,希望能由此找到一些具有醫療作用的氣體,同時還有搞清楚哪些氣體對人體是有害的。研究所需要一位優秀一位優秀的化學家,貝多斯就聘請戴維任職。戴維研究的第一種氣體是一氧化二氮。按照美國化學家米切爾(SamuelMitchill)的觀點,一氧化氮對人體是有害的,當任何人吸入這種氣體後就會受到致命的打擊。戴維並不同意米切爾的看法,他反覆進行試驗,發現一氧化二氮對人體並無害處,人吸入了這種氣體後,會產生一種令人陶醉的感覺,所以戴維建議,一氧化二氮可以用在外科手術上。戴維關於一氧化二氮對人體的作用的論著在1800年出版,對一氧化二氮的麻醉作用進行了全面的評價,認為它是有歷史記錄以來最好的麻醉劑。除此之外,他還研究包括二氧化氮和一氧化碳在內的各種氣體對人體所產生的生理作用。顯然,研究這二種氣體是十分危險的,但是戴維還是堅持做下去,並且鼓勵他的弟弟約翰·戴維也來做這種冒險的實驗。

戴維在進行氣體研究時,在定量實驗研究方面顯示出很強的能力,他的容量分析實驗技術是十分高明的。他的研究工作的特點是肯化強度很大的勞動,但卻能以驚人的速度獲得實驗結果,而且在使現有儀器去適應新的課題研究方面表現出特殊的創造性。他對於重複和證明別人的發現是不感興趣的,但在創新上卻表現出很大的毅力。

電解方法

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戴維關於一氧化二氮的呼吸作用的論著使他大大地出了名,使他的化學生涯有了一個好的開端,伏打(AlessandroVolta)發明電堆的訊息公布以後,尼科爾森和卡里斯爾(AnlhonyCarlisle)報告了他們利用伏打電堆將水分解成氫氣和氧氣,了解到這些新的發現後,戴維立即投身到這個研究領域,並發表了論文,例如1800年發表在《尼科爾森自然哲學雜誌》上的“化學和工藝”一文。戴維在研究中不但利用了伏打電堆這種當時先進的實驗工具,而且總是保持了最清醒的頭腦,探索前人在實踐和理論方面是否還有不足之處。伏打一直認為電堆中的電流僅僅是由於兩種不同的金屬接觸以後產生的,但是戴維則是第一個認識到這種“接觸理論”的不足的化學家,他認為電流不只是由於接觸才產生的,實際上電流是由於電堆中發生了化學反應而產生的。他還指出,在電解池中,由於電流的作用使化合物分解成為它的組分,戴維的觀點在法國和德國受到普遍的重視和支持。

戴維還發現,如果在金屬片之間的水中不存在著氧,電堆將不能很好地發揮作用,從而得出結論,認為金屬鋅和銅(或銀)的氧化還原作用是鋅-銀或鋅-銅電堆產生電流的原因。由此進一步推論,如果在電堆中用硝酸代替其中的水或食鹽溶液,電堆的效果會更好。戴維還使用了將電極分別放在二個容器中的電堆,使這些容器的溶液之間用潤濕的石棉繩相連。

上述研究成果在1801年發表,從這裡人們可以再一次看到戴維的創新精神。這一年,戴維被選入皇家學院,擔任學院的講師,他很高興地寫信給母親:“您大概聽說過隆福德伯爵和其他貴族所建立的皇家學院吧?這是一所非常華麗的建築,只是還沒有把有才能的人組織進去使它發揮突出的作用,隆福德伯爵建議我到那兒工作。”事實確實是象戴維所說的那樣,自從皇家學院吸收了戴維這樣的新鮮的血液以後,(後來戴維又發現了助手法拉弟MichaelFaraday,把他也選進了皇家學院)才使它成為世界上最著名的科學機構之一。皇家學院的宗旨是傳播知識,為大部分人提供技術訓練,鼓勵新的有用的機器的發明和改進,並且舉行定期的講演以宣傳上述成果。在戴維任職期間,這種講演進行得更為頻繁,他本人就是一位卓越的演說家,他成功地吸引了廣大的大學生、科學家、科學愛好者。於是,在很短的時間內戴維就成了倫敦的名人,而且在倫敦城裡,科學一下子變得時髦起來了,同時也使皇家學院成了英國科學研究中心和講演科學的重要場所。

戴維初到皇家學院時,他的講演都是有關技術方面的課題。1805年由於發表了一篇關於鞣革方面的論文而獲得科普利槳。1802年他為農業部門作關於農業化學的講座,一直持續到1812年,這是第一次將化學套用到農業領域的嘗試,在李比希(JustusVonLiebig)關於農業化學的作發表以前,戴維的講座一直被認為是農業化學方面開拓性的工作。

1806年戴維用電化學研究成果開辦了貝克林講座,內容是電解水的研究。他指出:在電解純水時,喉一的產物是按理論比例產生的氫氣和氧氣,這與貝采里烏斯所得的實驗成果和結論是一致的。但是其他研究電解水的化學家則指出,在電解水時電極的周圍會出現酸和鹼,而且電解時得不到按理論比例產生的氫氣和氧氣。戴維用自己精確的實驗對上述疑問作出了回答,他指出:用在銀質儀器中進行重新蒸餾過的純水,放在金制的或瑪瑙的容器中,並在氫氣氣氛中進行電解(這樣做可以避免新生態的氫氣氧氣與空氣中的氮氣發生反應),只產生氫氣和氧氣,電解水的時候電極周圍產生酸和鹼的原因是水的純度不夠(其中含有鹽)。在尼科爾森和卡里斯爾電解水的實驗公布以後的六年之內,並無一位化學家注意到上述問題,恰恰是戴維解釋了這一疑難。他還提出利用電解作為一種化學分析方法,還討論了電解時溶液中物質的傳輸問題,他發現在二個杯子裡分別裝上電極和導電的溶液,再在第三個杯子裡裝入中性鹽溶液,每一個杯子裡都加入薑黃或石蕊指示劑,再用石棉繩將三隻杯子中的溶液連線起來,則在電解時指示劑會在電極附近發生顏色變化。如果有裝電極的二隻杯子裡加入氯化鋇溶液,把把盛硫酸的杯子放在它們的中間,三隻杯子中的溶液用石棉繩連線起來,則在電解時,中間杯子裡將產生硫酸鋇沉澱,證明電解過程中物質是在傳輸的。戴維還是貝采里烏斯的二元論的擁護者,他們把化學元素分成正電性的和電負性的,它們在化合時形成中性物質,這些中性物質又能被電流極化和分解。

1807年戴維在貝克林講座中描述了分離出金屬鉀和鈉的過程。前一年他開始採用新的方法(即電解的方法)來研究化學元素。拉瓦錫曾經認為化學家關心的不是將絕對無法再分解的極限物質稱為元素,而是那些當前用任何手段不能夠被分解的物體。當時曾經有人將鹼、蘇打、鉀草鹼(從草木灰中提煉出來的碳酸鉀)當作不能被分解的物體,但是拉瓦錫卻拒絕把它們列入不能被分解的物體的名單中。受了拉瓦錫的啟發,戴維就想用電解的方法從碳酸鉀、碳酸鈉和鹼中離析出這些化學元素。他提出了大膽的預見:“如果化學結合具有我曾經大膽構想過的那種特性,不管物體中的元素的天然電力(結合力)有多么強,但總不能沒有限度,而且人們人造的儀器的力量似乎是能夠無限地增大,希望新的方法(指電解)能夠使人們發現物體中真正的元素。”

戴維用了250對金屬板製成了當時最大的伏打電堆,以便產生強大的電流。開始時,他用碳酸鉀的飽和溶液進行電解,但是並未分離出金屬鉀,只是把水分解了。1807年10月6日,戴維決定改變這種做法,電解熔融的碳酸鉀,但是乾燥的碳酸鉀並不導電,所以必須將碳酸鉀放在空氣中暴露片刻,讓它的表面上吸附少量的水分,它就有了導電能力,然後將表面濕潤的碳酸鉀放在鉑制的小盤上,並用導線將鉑制小盤與電池的陰極相連;一條與電池的陽極相連的鉑絲則插到碳酸鉀中,整個裝置都暴露在空氣中。通電以後,碳酸鉀開始熔化,表面就沸騰了,戴維發現陰極上有強光發生,陰極附近產生了帶金屬光澤的酷似水銀的顆粒,有的顆粒在形成以後立即燃燒起來,產生光亮的火焰,甚至發生爆炸;有的顆粒則被氧化,表面上形成一層白色的薄膜。戴維將電解池中的電流倒轉了過來,仍然在陰極上發現銀白色的顆粒,也能燃燒和爆炸。戴維看到了這一驚人的發現,欣喜若狂,竟然在屋子裡跳了起來,並在他的筆記本上寫下了:“重要的實驗,證明鉀鹼分解了。”

戴維把這種金屬顆粒投入水中,開始時它在水面上急速轉動,發出嘶嘶的聲音,然後燃燒放出淡紫色的火焰。他確認自己發現了一種新時鹼金屬元素。由於這種金屬是從鉀草鹼中製得的,所以將它定名為Potassium(中譯名為鉀)。接著他又用電解的方法製得了金屬鈉、鎂、鈣、鍶、鋇和非金屬元素硼和矽。

在研究鹼金屬和鹼土金屬的過程中,戴維又遇到了另一個疑難問題,他發現鹼乃是一種氧化物,但是如果要把鹼說成是含有氧,又使他感到困惑不解,因為他早就了解到拉瓦錫的酸的含氧理論,拉瓦錫認為氧是酸性的起源,一切酸中都含有氧。到底是大化學家拉瓦錫錯了,還是戴維對於鹼的認識不正。

打破論點

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戴維在研究碲的化學性質時發現碲化氫是一種酸,但是它並不含有氧,使他開始懷疑起氧是否存在於所有的酸中。為了尋找更多的證據,戴維開始研究起鹽酸來了。按照拉瓦錫的觀點,1774年舍勒(CarlWilhelmScheele)用鹽酸與二氧化錳作用製得的一種新氣體是氧化鹽酸,而鹽酸是由氧和另外一種未知的基所組成的,氧化鹽酸則是由這種基與更多的氧化合而成的。但是戴維想盡了一切辦法也不能從氧化鹽酸中把氧奪取過來,他說:“即使木炭被伏打電堆燒成白熱狀態,也不能使氧化鹽酸氣和鹽酸氣發生任何變化,我多次重複這種實驗,結果都是一樣,因此我懷疑這些物質中存在著氧。”蓋·呂薩克(JosephLouisGay-Lussac)和泰納(LauisJacquesThenard)也進行了同樣的實驗,認為氧化鹽酸中並沒有氧,相反地,氧化鹽酸可能具有元素的本性。但是他們又堅信大化學家拉瓦錫的觀點是沒有錯誤的,所以雖然他們已經打開了發現氯是一種化學元素的通道,但是結果還是無所創造。只有戴維宣稱,只要不存在水,氧化鹽酸所發生的一切反應都不會產生氧,他認為最好把氧化鹽酸看成一種不能被分解的物質。他認為事實表明了拉瓦錫和法國化學學派所持的見解,表面看起來很漂亮,也能令人滿意,但是從現在已經掌握的知識來考察,它不過是建立在假設的基礎上的一種理論。於是戴維以無可辯駁的事實確認所謂的“氧化鹽酸”決不是一種化合物,而是一種化學元素,他將這種元素命名為Chlorine(中譯名為)。他認為氯和氧一樣都可以助燃,氧化反應不一定非要有氧氣存在,他還指出所有的放熱反應都是氧化反應。戴維的這些觀點非常出色地發展了拉瓦錫的燃燒理論。

貢獻總結

漢弗萊·戴維拉瓦錫

1、1802年開創農業大學。

2、發明煤礦安全燈產業革命時主要能源是,當時煤礦設備簡陋,常發生瓦斯爆炸。1815年(英)成立“預防煤礦災禍協會”,當年戴維用了三個月的時間就解決了瓦斯爆炸問題——用金屬絲罩罩在礦燈外,金屬絲導走熱能,礦井中可燃性氣體達不到燃點,就不會爆炸。

煤礦安全燈沿用到20世紀30年代(此後,被電池燈逐漸取代)。

3、用電解方法得到鹼金屬等1807年戴維用250對鋅—銅原電池串聯作為電源電解得到,1808年電解得到鎂、鈣、鍶、鋇、矽、硼。

4、確定氯為單質戴維研究氫碲酸時發現其中無氧,從而懷疑拉瓦錫的論點——酸中含氧。1774年瑞典的席勒用MnO2和HCl反應製得Cl2,在拉瓦錫觀點影響下,因產物溶於水顯酸性,他認為氯是“氧化鹽酸氣”。蓋·呂薩克在氣體反應簡比定律中發現“氧化鹽酸氣”沒有氧,但他堅信拉瓦錫的觀點。1810年,戴維分別用焦炭、硫、磷、金屬和“氧化鹽酸氣”反應,均無含氧的產物生成。於是他宣稱:只要沒有水,“氧化鹽酸氣”所發生的一切反應都不會產生氧,從而把它定為單質——氯。

個人成就

漢弗萊·戴維電解法制燒鹼

漢弗萊•戴維一生的成就是十分豐富的。他從17歲開始在學徒時自修化學,閱讀了大量的化學書籍,他才思敏捷,富於創造和實踐的能力,以至於取得了輝煌的成就。在化學上他一生最大的貢獻是開闢了用電解法製取金屬元素的新途徑:也就是用伏打電池來研究電的化學效應,電解了以前不能分解的苛性鹼,製得了,後來又製得了等鹼土金屬。以後他又用強還原性的鉀製取了硼;對氣體,也進行了深入的研究;發現了有麻醉性、刺激性的“笑氣氧化亞氮,這種物質對外科學發展很有用。他用實驗證明了氯是一種化學元素。提出酸里不可缺少的元素是氫,而不是氧,修正了拉瓦錫的“酸里必須含氧”的觀點,他發明了煤礦安全燈,造福於礦下工作者。

這所有的功績都是他用畢生的心血換來的。1828年戴維病重。在此之前他已多次到日內瓦瑞士療養,但病情一直未見好轉。這次他正住在日內瓦郊區。這一年5月他的妻子和弟弟約翰•戴維都來了。但戴維已經很衰弱了,他只能一動不動地等待生命的力量漸漸消逝。1829年5月29日,偉大的科學家漢弗萊•戴維與世長辭。

深刻教訓

戴維是一位偉大的科學家。雖然他僅活了50歲,但生命的節奏非常快,他發現了鈉、鉀、氯、氟、碘……,發明了安全燈、製取電弧的方法……,他所做過的事情,一個尋常的人活上100歲也做不完。然而,他獲爵士稱號以後,開始追求和自己身份相符的財產,走上了愛慕虛榮的道路,他好強爭勝,凡事都要爭第一。在科學上一旦有了突破,新的問題擺在面前,他就不顧一切地拚命乾,向前沖。然而,到歌劇院聽義大利歌劇,到鄉下釣魚、打獵、去朋友家吃飯,在自己家裡請客,這類貴族社會階層的時髦享受和交際應酬,他也不避諱。在他當了皇家學會會長以後,就更是成了貴族階層的活躍人物。正是由於這些原因,當他看到他的學生在他失敗的領域取和成功的時候,當他看到他的學生將超過自己的時候,妒火燃燒。

戴維給我們留下的教訓是深刻的。一個科學工作者,在向科學領域進軍的同時,也要不斷進行主觀世界的改造,特別是在有了名譽、地位以後,則更應如此。自然界是發展著的,科學是發展著的,人也是發展著的。學生終究要超過老師,這是歷史的必然,否則科學就不會發展,社會就不會前進。同時,也應該看到,識別人才是對科學的貢獻,為人才開路也是對科學的貢獻,鼓勵並創造條件讓更多的人,包括自己的下屬和學生,超過自己,更是對科學的貢獻。一切從事科學研究的人們,請記住這一深刻的教訓吧,切莫讓虛榮纏身,切莫讓嫉妒蒙住眼睛!在科學的征途上不斷前進,力求更多的科學發現和選拔更多的人才。

化學大師

化學是在原子和分子水平上研究物質的組成,結構,性質以及變化規律的科學。化學領域大師級人物的突出成果和貢獻推動社會經濟發展和促進人類文明發展的歷史。對於社會的可持續發展、對於人類文明的發展起到了十分重要的作用,與人類文明發展、進步密切相關。化學大師是在化學領域或化學某一領域有過突出貢獻或者巨大貢獻的人物。
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