书城科普读物走进科学丛书:不可思议的发现
5882100000028

第28章 啤酒厂奇遇

约瑟夫·普利斯特里(Joseph Priestley,1733-1804,英国政治家、教育家和化学家,为氧气的发现者之一,并发现了氧化氮、二氧化氮和氨等10种气体以及植物的光合作用)1733年3月13日生于英国约克郡利兹城附近的菲尔德黑德。1765年获爱丁堡大学法学博士学位。

普利斯特里开始接触自然科学,那还是1755年他从神学院毕业后的事。特别是在南特威治的教堂学校任教时,他结识了爱德华·哈鲁德,除了神学之外,他们两个还一起研究了天文学、物理学和其他自然科学。

1766年,有一次,普利斯特里到伦敦购书,偶然遇见了美国著名的科学家和政治家富兰克林。二人在伦敦的会晤,对普利斯特里从神学、哲学等社会科学领域走进自然科学的王国产生了相当大的影响。同一年,普利斯特里当选为英国皇家学会会员。

1768年复活节前夕,普利斯特里由于看书时间过长而感到疲倦,他想稍事休息,就来到布莱克叔叔的纺织厂。叔叔答应让他与三个堂妹一起去看看隔壁的啤酒厂,他们对此都非常感兴趣。

在参观工厂时,普利斯特里大开眼界,特别是发酵车间更使他着迷。

“立刻下来,不要对着啤酒呼吸,否则你会失去知觉。”大妹妹史蒂文对躬身看发酵液体的普利斯特里喊道。

普利斯特里惊异地直起身子,离开大桶,询问史蒂文和二妹妹台特怎么回事。

“我自己也懂得不多。”台特答道。

台特在灯上点燃起一根细木条,把它举到啤酒汁上面。使普利斯特里惊奇的是,燃烧的木条立刻熄灭了。

“啊!这就是说木桶中另外有一种空气。让我也试试。”

普利斯特里进行了同样的试验。火焰又熄灭了。在木条熄灭时出现的淡蓝色烟云漂浮在木桶的上面。普利斯特里用手轻轻地推了一下烟云,它就慢慢地降了下去。

“瞧!木桶中储藏着多么有趣的空气啊!它比纯净的空气重,在这种空气中一切都将熄灭。”

看来存在着好几种空气——这就是说一切生物呼吸的纯净的空气中还存在着更重的空气。生物在后一种空气中难道会死去?不让我在木桶上呼吸,就是这个缘故吧?他左思右想,更加兴奋起来。于是他立刻起身,走进实验室,点燃了一支蜡烛,把它放在预先放有小老鼠的玻璃容器中,然后拿盖子紧紧地盖住玻璃容器。

过了一些时候,蜡烛熄灭了,不久,小老鼠也死了。普利斯特里立即想到,空气中存在着一种什么东西。于是,普利斯特里对“被污染”空气做了净化试验。他弄到一个大水槽,槽底倒了一些水,将一个个玻璃罩口朝下放入槽中。在罩内放一支燃烧着的蜡烛,这样就制得了“被污染的”空气。

他想用水净化它,但结果使他诧异。他发现,水只能净化空气的一部分,而另一部分对生命还是无用的:老鼠在其中照样死去。企图使关闭在罩子里的空气恢复原有生气的一切尝试都失败了。

普利斯特里如同丈二和尚摸不着头脑。突然,他又想到植物。于是,便把一盆花放在罩内,花盆旁放了一支燃着的蜡烛来“污染”空气。蜡烛很快就熄灭了,植物却毫无变化,普利斯特里将水槽连同花盆一起放到靠近窗户的桌子上。次日早晨,他惊奇地发现,花不仅没有枯萎,而且又长了一个花蕾。普利斯特里的实验,证实了植物和动物都在呼吸,动物和人呼吸时,吸入氧气,呼出二氧化碳;而植物吸入二氧化碳,放出氧气。二者正好截然相反,二氧化碳能令动物和人窒息,却能帮助植物生长。

普利斯特里多次重复了自己的试验,以便确定究竟存在几种空气。

那时“气体”这个概念还没有使用,科学家们把一切气体统统称为空气。实际上,普利斯特里在啤酒发酵、蜡烛燃烧、动物呼吸时观察的气体是二氧化碳。在当时二氧化碳被称为“固定空气”。

与此同时,他还证明,植物吸收“固定空气”而放出“活命空气”(氧气),这种没有被研究过的“活命空气”维持着动物的呼吸,有了它,物质就会剧烈地燃烧。

有了这种想法后,普利斯特里又开始投入制取“活命空气”的实验中。

在制取“活命空气”的实验中,普利斯特里没制得“活命空气”却意外制得了“碱空气”(氨)、“盐酸空气”(氯化氢)、二氧化硫……他根据自己的实验结果写成了一本著作《论各种不同的空气》,从而大大地丰富了近代气体化学的内容。

1774年8月1日,是一个阳光灿烂、适于试验的日子。普利斯特里在一个大玻璃瓶底放了厚厚一层黄色的粉末——水银灰(即氧化汞),把透镜聚集的阳光投射到水银灰上。光照在粉末上形成了耀眼的光点。普利斯特里细心地观察,突然发现了一种奇怪的现象:粉末微微地颤动、腾跃,似乎有人在向它们吹风。数分钟过后,在这个地方出现小水银珠。这可是意外的收获!

“看来,光是燃素!也许燃素留在玻璃容器中了?”普利斯特里点燃干木条,将它放入玻璃瓶内,想去点燃燃素。气体燃着了,而且燃烧得更旺,光焰更亮!他迅速地取出小木条,扑灭了火焰,把它再次伸入玻璃瓶内时,冒烟的木条又重新燃烧起来了。

他把这个实验又做了一次,并用排水集气法搜集产生的气体。通过研究,他发现蜡烛在这种气体中以极强的火焰燃烧;老鼠在瓶中存活时间为相同容积的普通空气的两倍。他并用玻璃吸管从放满这种气体的大瓶里吸取它,感动十分轻松舒畅。其实,他搜集到的气体就是氧气。

普利斯特里是第一位详细叙述了氧气的各种性质的科学家。但是,由于他笃信燃素说,于是推断这种气体必然含有极少的燃素或不含燃素,称它为“脱燃素空气”。

普利斯特里正准备对它进行深入的研究的时候,英国的政治家舍尔伯恩勋爵邀他陪同到欧洲旅行。

到法国巴黎后,普利斯特里立即访问了法兰西科学院。在那里,他向科学家们讲述了自己对气体的研究。在巴黎期间,他还会见了拉瓦锡,在他的实验室进行了学术交流。

普利斯特里向拉瓦锡揭示了他刚刚发现的秘密,并向他表演了制取这种新空气的方法。拉瓦锡立即着手研究了它,并由此创立了新的氧气燃烧理论,揭示了燃烧的本质。因而使“燃素说”彻底破产,使化学发生了一场革命,开创了化学发展的新纪元。

普利斯特里的职业是牧师,化学只是他的业余爱好。但他却为这一学科的发展作出了不可磨灭的贡献。除了氧气之外,他还于1772年发现了二氧化氮,1773年发现氨,1774年发现二氧化硫。由于普利斯特里在化学方面的贡献,1782年,他当选为巴黎皇家科学院的外国院士。

1804年2月6日,普利斯特里卒于美国宾夕法尼亚州诺森伯兰。