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漢弗萊·戴維和約翰·道爾頓是同時代的化學家。比約翰·道爾頓小12歲的漢弗萊·戴維熱情奔放,擅長演說,實驗技術高明,年輕時就做出了不少驚世之舉而成為舉世矚目的化學家。他以實際行動在資本主義發展時期顯示了科學的意義,為提高科學的社會地位作出了突出的成績。
從學徒到科學家
1778年12月17日,漢弗萊·戴維出生在英格蘭彭贊斯城附近的鄉村。父親是個木器雕刻匠。他5歲入學,是個淘氣、貪玩的學生。他衣服的兩個口袋,常常是一個裝着釣魚的器械,另一個裝滿了各種礦石,這是在離傢不遠的礦區揀的。他有驚人的記憶力,別人講過的故事或自己看過的書,他不但記得故事情節,還能生動他講敘出來。每逢過節聚會,大人們都喜歡讓他背誦詩歌,小夥伴們則求他講故事,這無形中培養了他的口才。當他讀完小學後,父親送他到彭贊斯城讀書,寄養在外祖父傢。在城裏有一件新鮮享吸引了他,那就是醫士配製藥物時物質的各種奇異變化。此後他時常偷偷躲人頂樓,用碗、杯、碟作器具,學着做起實驗來。偶而在實驗中惹了麻煩,遭到外祖父的諷斥,但這絲毫也沒有減弱他對化學實驗的愛好。
1794年他父親去世,傢境更加睏難了。為了謀生糊口,作為長子的戴維被送到當地一位名叫柏拉茲的醫生那裏當學徒。這項工作很符合戴維的志趣。他一方面充當醫生的助手,護理病人,學習行醫的本領,另一方面他必須天天調配各種藥物,用溶解、蒸餾的方法配製丸藥和藥水,真正地操作化學實驗儀器。這時他纔明白自己的知識大淺薄了,於是開始勤奮地學習,抓緊空隙認真閱讀拉瓦錫的《化學概論》等化學著作。通過學習,他做實驗的內容和目的明確了,凡是著作中講過的實驗,他盡可能地一一試試。凡是好書他都設法藉到,如饑似渴地閱讀。遇到學識淵博者,他就主動求教。恰好此時有個叫格勒哥裏·瓦特(發明傢詹姆斯·瓦特的次子)的人來到彭贊斯考察,小戴維聞訊後,登門求教。瓦特很喜歡這個聰明好學的年輕人,熱情地幫助他解疑答惑。就這樣,在四年的學徒生潔中,他的知識增長很快。
1798年經瓦特介紹,戴維來到布裏斯托爾,在帕多斯醫生開設的氣體療病研究所實驗室當管理員。在當時,許多氣體相繼被人們發現。人體吸人氧氣,感到清新舒暢;氨氣則有強烈的刺激性。究竟各種氣體如何影響人的生理功能?哪些氣體能用來治病?這些都是很多醫生所關心的。帕多斯創辦的這一研究機構則專門從事這一問題的探索。帕多斯懂得化學,擅長醫術,戴維對這裏有更好的學習和實驗機會感到稱心如意。他們共事一段時間後,帕多斯發現戴維有精湛的實驗技術,是個有前途的人才,於是提出願意資助戴維進大學學醫。但是,這時的戴維對化學興趣益濃,已下决心要一輩子從事化學研究,所以謝絶了帕多斯的好意。
1799年4月,氣體療病所發生了一件事,使戴維的名聲大振:戴維製取了一氧化二氮(又名笑氣)。有人認為它是一種有毒氣體,帕多斯認為它能治療癱瘓病。究竟怎樣多戴維决心親自試驗一下。許多朋友都勸他,認為這樣做太危險。勇於探險的性格使戴維立即投入實驗,事後在記錄上他寫道:“我是知道進行這實驗是很危險的,但從性質來推測可能不致於危及生命。……當吸入少量這種氣體後,覺得頭暈目旋,如癡如醉,再吸四肢有舒適之感,慢慢地筋肉部無力了,腦中外界的形象在消失,而出現各種新奇的東西,一會兒人就象發了狂那樣又叫又跳,……”醒來後,他覺得很難受。通過親身的體會,他知道這種氣體顯然不能過量地吸人體內,但少量的可用在外科手術中作麻醉劑。隨後他將這試驗的過程和親身的感受及笑氣的性質寫成小册子。許多人讀到這小册子後,為戴維的介紹所吸引,好奇地以吸入笑氣為時髦。戴維的名聲就隨着笑氣而宣揚開了,許多人爭先恐後地來結識戴維。此時他僅22歲。
因研究熱力學而出名的物理學家湯普遜即倫福德伯爵, 1799年來到了英國。為了普及科學知識,他通過私人募捐,在倫敦創辦了皇傢科普協會。這一科學團體並不進行教學活動,而是定期地舉辦各種講座,傳授科學的新發現及其應用。協會設有教授席位,並為教授提供設備完善的實驗室。所聘請的教授幾乎全是當時著名的科學家。
1801年初,經多人推薦,戴維被皇傢科普協會聘請。倫福德伯爵早聞戴維才幹,但是他們第一次見面時,戴維穿的很破舊,神態也很拘謹,倫福德很失望。考慮到他很年輕,就委任他為化學助教,兼管實驗室。不久戴維豐富的知識和高超的實驗技術使倫福德意識到他最初的印象是個錯覺,所以戴維到職後第六個星期就升任副教授,第二年又提為教授,成為第二任化學教授。
在科學的講座上,戴維以他的超群智力和非凡口才獲得了出乎意料的成功。人們蜂擁而來,有時竟達千人之多,把會場擠得水泄不通。他很快就贏得了傑出講演者的名聲,成為倫敦的知名人士。正如當時有人的評述:“他的講演給人的感覺和所得到的熱烈稱贊,完全出乎想象之外。許多科學家、文學家、大學生及那些莊重的紳士、時髦的小姐急切地擁擠在會場,看着這文弱青年的簡單操作,聽着那富於表情的敘述。他那淵博的知識、生動的比喻和精巧的實驗引起了驚奇的註目,獲得了極高的贊賞。許多人恭維他,請他吃飯,送他禮物,幾乎把戴維忙得難以招架。聽衆的熱烈情緒,對戴維是個極大鼓勵,他更加勤奮地進行化學研究。每天很早起床,早飯前從事2小時的閱讀和著寫,上午10時進入實驗室工作到下午4時,晚上是講座或各種社交活動。日復一日堅持下去。成績和榮譽沒有辜負勤奮的人, 12年中戴維先後在電化學、建立酸的氫學說、發現碘元素、發明礦用安全燈、創製電弧燈等方面作出貢獻。1303年他被選為英國皇傢學會會員,1807年出任皇傢學會秘書, 1820年被選為皇傢學會會長。1826年積勞成疾而病倒,1827年死於日內瓦,終年51歲。
電化學的豐碩成果
1799年意大利物理學家伏打發明了將化學能轉化為電能的電池,使人類第一次獲得了可供實用的持續電流。1800年英國的尼科爾遜和卡裏斯爾采用伏打電池電解水獲得成功,使人們認識到可以將電用於化學研究。許多科學家紛紛用電做各種實驗。戴維在思考,電既然能分解水,那麽對於????溶液、固體化合物會産生什麽作用呢?在皇傢科普協會繁忙的工作中,他開始研究各種物質的電解作用。首先他很快地熟悉了伏打電池的構造和性能,並組裝了一個特別大的電池用於實驗。然後他針對拉瓦錫認為蘇打、木灰一類化合物的主要成分尚不清楚的看法,選擇了木灰(即苛性鉀)作第一個研究對象。開始他將苛性鉀製成飽和水溶液進行電解,結果在電池兩極分別得到的是氧和氫,加大電流強度仍然沒有其它收穫。在仔細分析原因後,他認為是水從中作祟。隨後他改用熔融的苛性鉀,在電流作用下,熔融的苛住鉀發生明顯變化,在導綫與苛性鉀接觸的地方不停地出現紫色火焰。這産生紫色火焰的未知物質因溫度太高而無法收集。再次總結經驗後,戴維終於成功了。在1807年皇傢學會的學術報告會上,戴維是這樣介紹的:
將一塊純淨的苛性鉀先露置於空氣中數分鐘,然後放在一特製的白金盤上,盤上連接電池的負極。電池正極由一根白金絲與苛性鉀相接觸。通電後,看到苛性鉀慢慢熔解,隨後看到正極相連的部位沸騰不止,有許多氣泡産生,負極接觸處,衹見有形似小球、帶金屬光澤、非常象水銀的物質産生。這種小球的一部分一經生成就燃燒起來,並伴有爆鳴聲和紫色火焰,剩下來的那部分的表面慢慢變得暗淡無光,隨後被白色的薄膜所包裹。這小球狀的物質經過檢驗,知道它就是我所要尋找的物質。
通過實驗戴維進一步認識到,這種物質投入水中,沉不下來,而是在水面上急速奔躍,並發出噝噝響聲,隨後就有紫色火花出現。這些奇異的現象使他斷定這是一種新發現的元素,它比水輕,井使水分解而釋放出氫氣,紫色火焰就是氫氣在燃燒。因為它是從木灰中提取的,故命名為鉀。
對木灰電解成功,使戴維對電解這種方法更有信心,緊接着他采用同樣方法電解了蘇打,獲得了另一種新的金屬元素。這元素來自蘇打,故命名為鈉。
連續六個星期的緊張實驗,把戴維纍得形容枯槁,兩眼窩陷,臉色蒼白,但是他還是以堅強的毅力堅持着。1807年11月19日,他支撐着在學術報告會上介紹了發現鉀、鈉兩元素的經過。暴風雨般的掌聲和熱烈的祝賀,使戴維感到非常幸福,當他回到傢中,病魔終於把他打倒。操勞過度招來的熱病使他在死亡的邊緣掙紮了9個星期。由於公衆的關心,醫生的日夜看護,病勢終於好轉了。
疾病絲毫也沒挫減他的銳氣和熱情。當身體稍好一點,他又來到實驗室,開始新的攻關。從1808年3月起,他進而對石灰、苦土(氧化鎂)等進行電解,開始時他仍采用電解蘇打的同樣方 法,但是毫不見效。又采用了其它幾種方法,仍未獲得成功。這時瑞典化學家貝采裏烏斯來信告訴戴維,他和篷丁曾對石灰和水銀混和物進行電解,成功地分解了石灰。根據這一提示,戴維將石灰和氧化汞按一定比例混和電解,成功地製取了鈣汞齊,然後加熱蒸發掉汞,得到了銀白色的金屬鈣。緊接着又製取了金屬鎂、鍶和鋇。電化學實臉之花在戴維手中結出了豐碩的果實。 永載史册的業績拉瓦錫曾認為所有的酸中都含有氧。這一觀點一度很流行。據此,????酸中應含有氧,氯不是元素而是氧化物。然而,化學家們想盡辦法也沒有從????酸或氯氣中找到氧。剛剛在電解製取鹼金屬、鹼土金屬的實驗中獲得成功的戴維開始研究這一難題。通過一係列精心設計的實驗,戴維確認氯氣是一種元素,????酸中不含氧,氫纔是一切酸類不可缺少的要素。經過一段時間的檢驗,人們接受了戴維的觀點,酸的氫元素說取代了錯誤的酸的氧元素說。從此,人們對酸的本質有了正確的認識。 戴維生活的時代,工業革命在英國蓬勃地展開。燃料普遍以煤代替木材,大大刺激了煤礦的開採。然而瓦斯爆炸時常發生,它象魔鬼一樣使礦工不寒而慄。礦主和礦工組成的“預防煤礦災禍協會”久仰戴維的大名,登門請求戴維幫助。戴維立即親赴礦場分析這一爆炸性氣體,證明可燃氣體都有一定燃點,而瓦斯的燃點較高,衹有在高溫下纔可能點燃爆炸,通常由於礦井中點火照明而引爆了瓦斯。針對這點,戴維製作了一種礦用安全燈,並親自攜帶此燈深入最危險的礦區作示範。戴維的發明很快被推廣,有效地減少了瓦斯的燃爆,深受礦工們歡迎。這時有人勸戴維保留這一發明的專利,但是他拒絶了,他鄭重申明:“我相信我這樣做是符合人道主義的。”由此可見他從事科研的目的。 戴維在研究硼酸、硝石、金剛石,在發現碘元素、發明弧光燈等許多方面作出了出色的成績。在這些成績之外,還有兩件工作是後人常常稱頌的。
倫福德創辦的皇傢科普協會是靠私人捐助維持的,但是這種捐款很不容易籌得。雖然教授們的講座的好壞對捐款有影響,但起决定作用的是學院的方向。按倫福德原先的設想,主要從事科普和應用科學新成就的示範。戴維等人讓協會主動地為一些有影響的團體做一些科學實驗,積極地承擔某些有影響的研究項目,從而擴充了協會的工作內容。例如1802一1812年間,由於法國大革命而減少了對英國的糧食進口,為幫助農業發展,戴維在協會開設了農業化學的課程。1801一1806年,戴維還開展了製革技術的研究。1815年他發明了礦用安全燈。就這樣,協會不再單純地開設講座,而兼作一個科研組織。不僅進行科普宣傳,而且密切了科學與生産的聯繫,顯示了科學的意義,提高了科學的社會地位。
偉大的科學家法拉第是戴維發現的。由於戴維的幫助,法拉第來到了皇傢科普協會實驗室,由一個貧窮的訂書工變成戴維的助手。雖然戴維在晚年,曾因嫉妒法拉第的成就而壓製過他,但是不能不承認正是戴維對他的培養,為法拉第以後完成科學的勳業創造了必要的條件。所以戴維發現並培養了法拉第這樣一個傑出人才,這本身就是對科學事業的一個重大貢獻。
戴維和他最偉大的發現
1778年12月17日,漢弗萊·戴維出生於英國的彭贊斯。他的父親 是一位木雕師,母親十分勤勞,但他們的生活並不富裕。父母含辛茹苦地養育着戴維和他的四個弟妹,並希望漢弗萊和他的弟弟受到良好的教育。
戴維幼年時活潑好動、富有情感,愛好講故事和背誦詩歌,時常還編些歪詩取笑小夥伴和老師。他成績最好的功課是將古典文學譯成當代英語。即使最喜歡的功課也比不上戴維對釣魚、遠足的喜愛。有時玩兒得高興,竟忘記了上課。幸好他頑強的母親對他的學習非常重視,且很有耐心,使他能夠較好地完成學業。
在這種自由、愉快的童年生活中,戴維有足夠的時間思考、想象,形成了他熱情、積極、獨立、不盲從、富於創造的個性。他所在的學校是十八世紀末年康沃爾一地較好的中學,戴維在這裏學到了多方面的知識,例如神學、幾何學、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。
傢境變遷後的長兄
15歲以後,由於父親病重,傢境貧睏,戴維開始輟學。1794年,父親病逝。還不到16歲的戴維忽然感到了作為長兄的責任。1795年,他一改頑童的習氣,到彭贊斯鎮的外科醫生兼生理學家波拉斯處當學徒。在那裏,戴維接觸到許多知識豐富的人,很受激勵,遂製定了龐大的自學計劃,僅外語就有七門之多。他還利用現成的藥品和儀器開始了他最初的化學實驗訓練。1797年戴維閱讀了尼科爾森寫的《化學鋅典》和拉瓦錫的名著《化學概要》,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·瓦特的兒子格利高利·瓦特以及後來繼戴維任過英國皇傢學院主席的吉迪。吉迪允許戴維利用他的圖書,還介紹戴維到剋利夫頓的博萊斯傢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。
在剋利夫頓,英國物理學家貝多斯創建了一所氣體研究所,目的是研究各種氣體對人體産生的生理作用,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的觀點,一氧化二氮對人體是有害的,當任何人吸入這種氣體後就會受到致命的打擊。戴維並不盲從米切爾,他反復進行試驗,發現一氧化二氮對人體並無害處,人吸入了這種氣體後,會産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。從此,牙科和外科醫生開始利用一氧化二氮做麻醉劑;馬戲團的小醜也要在上場之前吸一點一氧化二氮,因為它對人的面部神經有奇異的作用,能使人産生意味不同的狂笑。一氧化二氮被人稱為“笑氣”而傳播開來。除此之外,戴維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産生的生理作用。顯然,研究這兩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花強度很大的勞動,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不感興趣,但在創新上卻表現出很大的毅力。
戴維關於一氧化二氮呼吸作用的論著使他大大地出了名,從此他的化學生涯有了一個好的開端。
伏打發明電堆的消息公佈以後,尼科爾森和卡裏斯爾報告了他們利用伏打電堆將水分解成氫氣和氧氣。瞭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志》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産生的,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,他認為電流不衹是由於接觸纔産生的,實際上是由於電堆中發生了化學反應而産生的。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着氧,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)的氧化還原反應是鋅-銅(或銀)電堆産生電流的原因。由此進一步推論,如果在電堆中用硝酸代替其中的水或食????溶液,電堆的效果會更好,因為硝酸的氧化性比氧氣的氧化性更強。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,從這裏我們可以再一次看到戴維的創新精神。
在皇傢學院
這一年,戴維被選入皇傢學院,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傢學院吧?這是一所非常華麗的建築,衹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,自從皇傢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第,把他也選進了皇傢學院)纔使它成為世界上最著名的科學機構之一。皇傢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傢,他成功地吸引了廣大的大學生、科學家和科學愛好者,其中也不乏無所事事的公子小姐來附庸風雅。於是,在很短的時間內戴維就成了倫敦的名人,而且在倫敦城裏,科學變得更加時髦起來。皇傢學院成了英國科學研究的中心和講演科學的重要場所。
戴維初到皇傢學院時,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,這是第一次將化學應用到農業領域的嘗試,在李比希關於農業化學的著作發表以前,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剋林講座,內容是電解水的研究。他指出:在電解純水時,産物衹有按理論比例産生的氫氣和氧氣,這與瑞典化學大師貝采裏烏斯所得的實驗結果是一致的。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産生的氫氣和氧氣。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,放在金製的或瑪瑙製的容器中,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),衹産生氫氣和氧氣,電解水的時候電極周圍産生酸和鹼的原因是水的純度不夠(其中含有????)。在尼科爾森和卡裏斯爾電解水的實驗公佈以後的六年之內,並無一位化學家註意到上述問題,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,並討論了電解時溶液中物質的傳輸問題。他發現在二個杯子裏分別裝上電極和導電的溶液,再在第三個杯子裏裝入中性????溶液,每一個杯子裏都加入薑黃或石蕊指示劑,再用石棉繩將三衹杯子中的溶液連接起來,則在電解時指示劑會在電極附近發生顔色變化。如果在裝電極的兩衹杯子裏加入氯化鋇溶液,把盛硫酸的杯子放在它們的中間,三衹杯子中的溶液用石棉繩連接起來,則在電解時,中間杯子裏將産生硫酸鋇沉澱,證明電解過程中物質是在傳輸的。
戴維是貝采裏烏斯電化二元論的堅強支持者。他們把化學元素分成正電性和負電性的,衹有帶不同電性的元素才能化合形成中性物質,這些中性物質又能被電流極化和分解。每種元素都具有或正或負、或強或弱的電性,這决定了它們間的化學親和力——強正電性的元素與強負電性的元素間的化學親和力強,故非常容易化合,生成穩定的化合物。電化二元論貫穿當時的化學理論,起着基礎的組織和分類作用。戴維用電解方法發現多種新元素的轟動效應,促使貝采裏烏斯係統地提出了電化二元論。
電解發現多種新元素
1807年戴維在貝剋林講座中描述了分離出金屬鉀和鈉的過程。前一年他開始采用新的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元素,而是那些當前還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,但是拉瓦錫卻拒絶把它們列入不能被分解的物體的名單中。受到拉瓦錫文章的啓發,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設想過的那種特性,不管物體中的元素的天然電力(結合力)有多麽強,但總不能沒有限度 ,而我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)能夠使我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,以便産生強大的電流和極高的電壓。開始時,他用苛性鉀的飽和溶液進行電解,但是並未分離出金屬鉀,衹是把水分解了。戴維决定改變這種做法,電解純淨的苛性鉀,但是乾燥的苛性鉀並不導電。他又將苛性鉀燒至熔化,接通電流後,陰極白金絲周圍很快出現了燃燒得很旺的淡紫色火苗。戴維還是一無所獲。
待他冷靜思考後,判斷苛性鉀的確分解了,但分解産物在高溫下又立刻燒掉了。他感到一陣輕鬆和振奮。晚上還有別人的宴請和舞會,戴維來不及換衣服,在外面又罩上一件新衣服便一陣風似的跑了。儘管實驗非常緊張,但他從不耽誤宴會。他優秀的口才、即刻成詩的能力在宴會上表現得淋漓盡致。別人的贊揚使他愉快。在社交中他充分享受着生活的激情。
倫敦城裏到處沸沸揚揚傳說着戴維分解了苛性鉀,戴維卻漸漸焦急起來。離貝剋林講座衹有一個多月的時間了,怎樣得到分解産物讓大傢看呢?皇傢學院的創辦人隆福德伯爵已於1803年和拉瓦錫的遺孀瑪麗結婚而移居法國,現在支撐皇傢學院的主要就是收費的貝剋林講座,這可不能出紕漏。戴維以更大的精力投入到實驗中去。
1807年10月6日,倫敦大霧。戴維拿出一塊苛性鉀放在空氣中觀察,一會兒它的表面吸附了一些水分。“這不就有了導電能力?”戴維想着,馬上便招呼他的助手準備實驗。他們將表面濕潤的苛性鉀放在鉑製的小盤上,並用導綫將鉑製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苛性鉀中,整個裝置都暴露在空氣中。通電以後,苛性鉀開始熔化,表面就沸騰了,戴維發現陰極上有強光發生,陰極附近産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,産生淡紫色的火焰,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,竟然在屋子裏跳了起來,並在他的實驗記錄本上寫下了:“重要的實驗,證明鉀鹼分解了。”他把筆一甩,本上流下了一大團墨跡。
後來戴維在密閉的坩堝中電解潮濕的苛性鉀,終於得到了這種銀白色的金屬。戴維把它投入水中,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的金屬元素。由於這種金屬是從鉀草鹼(potash)中製得的,所以將它定名為Potassium (中譯名為鉀)。後來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硅,成為化學史上發現新元素最多的人。
戴維在電解石灰和重土(BaO)時遭到了多次失敗,因為石灰和重土的熔點分別高達2580℃和1923℃,這麽高的溫度下鈣、鋇一旦出現便馬上燃燒。1808年5月,戴維收到了貝采裏烏斯的一封信,信中提到他和瑞典國王的禦醫曾將石灰和水銀混合在一起電解,成功地分解了石灰;他們還用這種方法電解重土製得了鋇汞齊。在貝采裏烏斯的啓發下,戴維把潮濕的石灰和氧化汞按3:1的比例混合,放在白金皿中電解,製得了大量的鈣汞齊。他小心地蒸去汞,從而在化學史上第一次得到了純淨的金屬鈣。
“氧化????酸”不是化合物
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,但是如果要把酸說成是含有氧,卻使他感到睏惑不解。他早就瞭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,還是戴維對於酸的認識不正確?
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????酸。按照拉瓦錫的觀點,1774年捨勒用????酸與二氧化錳作用製得的一種黃緑色的新氣體是氧化????酸,而????酸是由氧和另外一種未知的基所組成的,氧化????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????酸中把氧奪取出來。他說:“即使木炭被伏打電堆燒成白熱狀態,也不能使氧化????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是否存在着氧。”
法國物理學家、化學家蓋·呂薩剋和泰納也進行了同樣的實驗,認為氧化????酸中並沒有氧,相反地,氧化????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。衹有戴維宣稱,衹要不存在水,氧化????酸所發生的一切反應都不會産生氧,他認為最好把氧化????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????酸”决不是一種化合物,而是一種化學元素,他將這種元素命名為Chlorine(中譯名為氯),意為黃緑色的。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的氧化理論。
“最偉大的發現”
當我們驚嘆於戴維敢於突破權威、尊重事實、富於創新的精神時,當貝剋林講座的聽衆們為戴維不斷的發現所折服、噓嘆不已時,戴維的健康卻在透支。瘋狂地工作使他十分衰弱。就在這次貝剋林講座前,他應邀到監獄考察流行的傷寒病,自己卻受到了感染。貝剋林講座之後他再也撐不住了,在醫院裏幾經搶救纔漸漸恢復。這期間來探望的人絡繹不絶,院方衹好在大門口挂一個告示牌,每天公佈戴維當天的病情。
出院後戴維在傢療養。這一天他收到一封信和一本368頁裝幀精細的書,書的封面寫着:戴維演講錄。書中卻是手寫體,還有許多精美的插圖。信中寫道:“我是印刷廠裝訂書的學徒,熱愛科學,聽過您的四次演講。現將筆記整理呈上,作為聖誕節的禮物。如能蒙您提攜,改變我目前的處境,將不勝感激。——法拉第”
戴維看了感慨萬端,聯想到自己的身世,他馬上給法拉第寫信,約他一個月後會面。
1791年9月22日法拉第出生在倫敦一個鐵匠的家庭。他除了閱讀、寫作和算術等課程外,沒有受到正規的教育。十三歲開始,他在一個裝訂商門下當學徒。法拉第幾乎閱讀了送到這傢店鋪裝訂的所有科學書籍,其中包括《大英百科全書》的電學部分。對他影響特別深刻的一本書是瑪賽特夫人(一位物理學家的妻子)寫的《化學中的守恆》,他開始用他節省下來的零用錢買了一些便宜的儀器和藥品,做起化學實驗來。在他一位並不富裕的哥哥的資助下,法拉第聽了戴維的貝剋林講座,他感到很受激勵,便精心整理了聽課筆記,拿出他裝訂書的絶活,一本裝幀精細的《戴維演講錄》便呈現在戴維的眼前。
不久,戴維安排法拉第在他的實驗室當助理。雖然有很多清理和洗刷儀器等勤雜工作,法拉第卻能耳濡目染戴維和他的助手們有關科學的談論以及他們的實驗過程,他感到很高興。戴維很快就看出了法拉第的才能,逐漸放手讓他多參於實驗甚至獨立工作。
當時蒸汽機廣泛使用,煤炭開採供不應求,礦井的瓦斯爆炸事件頻繁。例如英國泰恩河畔的紐卡斯爾煤礦發生的瓦斯大爆炸,幾千名礦工不幸喪命。戴維響應“預防煤礦災禍協會”的號召,研製安全礦燈。在法拉第的協助下,戴維將礦燈的外面加了一個金屬絲網做的外罩,金屬絲網導走了礦燈火焰的熱量,使可燃氣體達不到燃點,瓦斯就不會爆炸了。這種安全礦燈使用了一百多年,拯救了全世界千千萬萬礦工的生命。
1813年秋天,戴維帶着法拉第到歐洲去旅行兼學術訪問,歷時一年半。法拉第作為助手和侍從要為戴維夫婦做很多服務,但他卻有機會結識了許多著名的科學家,如安培、切夫路爾、蓋·呂薩剋和伏特,聆聽他們的演講和談話,瞭解他們的科學研究活動,開闊了科學視野。正如熟悉法拉第的英國化學家武拉斯頓所說:“法拉第的大學是歐洲,他的老師乃是他所服侍的主人——戴維,以及由於戴維的名氣而使法拉第得以結識的那些傑出的科學家。”
在同戴維一起工作的幾年中,法拉第發表的論文幾乎涉及化學的各個領域。他成功地獲得了液態氯;較早地冶煉出不銹鋼;研究了銀化合物與氨的反應;分離出多種有機物,其中最重要的是苯;發現了電解當量定律。當然法拉第最偉大的貢獻是在物理學的電磁學方面,他通過實驗發現了發電機和電動機的全部原理,極大地推動了社會的進步。他因此可以與伽利略、牛頓、麥剋斯韋和愛因斯坦齊名。
1816年法拉第開始在英國皇傢學院舉辦了一係列的講演,取得了輝煌的成功。1825年他接替戴維當了實驗室主任。隨着法拉第的聲譽日高,人們常說:“戴維最偉大的發現是發現了法拉第。”這樣的戲言使戴維對法拉第産生了嫉妒。1824年,戴維反對法拉第當選為英國皇傢學會(不是皇傢學院)的會員,他是25個人中唯一投反對票的。雖然法拉第順利當選,但這件事使人們感到非常的遺憾與可悲。
漢弗萊·戴維爵士
1813年戴維和法拉第在法國時,請求拿破侖建立科學奬勵制度。由於戴維的重大貢獻,他獲得了三千法郎的奬金。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,所以他和助手法拉第一直在法國訪問。在此期間戴維還當選為法國科學院院士。
1820年戴維獲悉班剋斯爵士得病, 後者在戴維出生以前就擔任英國皇傢學會主席,戴維立即趕回倫敦。班剋斯逝世以後,競選皇傢學會主席的顯然衹有二個人,一個是戴維; 另一個就是武拉斯頓。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佈退出競選,於是戴維就在1820年當選為英國皇傢學會主席,在1820—1827年期間一直擔任此職。從此以後,皇傢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,並希望從英國政府得到最大的支持。他還建議大不列顛博物館效法巴黎的自然歷史博物館,不僅供大傢參觀,也要成為研究中心。
皇傢學會要求瞭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貝剋林講座,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,人們常常聯繫到他那熱情得近似瘋狂的作風,以及他在化學實驗中那些大膽的行為,他的弟弟約翰·戴維在描寫他哥哥時就說過:“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和瘋狂的工作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,衹活了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》,共九捲之多,成為化學史上的重要文獻。 |
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戴維,女,1967年3月出生,回族,北京通州人。1989年7月參加工作,1987年6月加入中國共産黨,大學文化程度。
負責宣傳文化工作,兼任區委宣傳部部長;分管精神文明建設工作;分管區文明辦;聯繫區文化委、區廣電中心。 |
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巴拿馬西部城市,奇裏基省首府。位於奇裏基灣沿海平原戴維河畔。人口5.1萬(1980)。始建於1738年,時為金礦探采營地。富饒農牧區(産咖啡、甘蔗、可可、稻米、香蕉及牛)的商業和工業中心。有肉類罐頭、食品加工、製糖、釀酒、製革等工業,並以生産馬具聞名。産品經外港帕德雷加爾和阿穆埃耶斯港輸出;有鐵路相連。城內有古老的聖何塞教堂及鐘樓。泛美公路通巴拿馬城。 |
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- n.: david
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亨利·戴維·梭羅, 梭羅, 亨利 勞倫斯, 戴維·赫伯特·勞倫斯, 赫伯特 |
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