第4章 化学趣史（2）

1964年的《英国百科全书》，回答了这个问题：

原来，在古代的欧洲，外科医生命分为两类。一类是医学院毕业的“正统”的医生，穿着长衫，被人们称为“长衫医师”。这些医师往往“动口不动手”；另一类是理发师，兼做着外科医生的工作，穿着短衫，被称为“短衫医师”或者“理发外科医生”。那时候，人们很看不起外科手术，认为跟脓、血之类打交道，有损于医师的身份。于是，就把那些“动手”的事儿，交给理发师去干。在动手术的时候，“长衫医师”仿佛建筑师在工地上监工似的，而在那里动手术的则是“短衫医师”。

1163年，医洲的天主教通过一项法案，禁止“神职人员”从事抽血工作，这种工作只理由能发师在医学上的贡献：那圆柱象征受伤的手臂，倾斜的色带表示纱布，而套筒表示带血的器皿。

1526年，在瑞士巴称塞大学，一位名叫马拉塞尔士的人，走上了讲台。他破例邀请了那些“短衫医师”们跨进大学之门，坐在课堂里听进大学之门，坐在课堂里听他讲课。巴拉塞尔士在讲课之前，做了一件惊人的事情：他把罗马医生盖仑的著作，当众烧毁！

为什么呢？盖仑自公元2世纪以来，一直被人们推崇为医学权威。他的著作，甚至被当作医学的“圣经”。可是，盖仑只解剖过牛、羊、狗、猪，从未解剖过被认为“神圣不可侵犯”的人的尸体。因此，他的医学著作错误百出。比如，盖仑认为人的肝分为五叶——那是因为从狗的肝分五叶而推想出来的。

巴拉塞尔士烧掉了盖仑的著作，表示他与旧医学彻底决裂的决心。

巴拉塞尔士主张，“人体本质上是一个化学系统”。因此，人生病，就是这个“化学系统”失去了平衡。要医好人的病，就要用化学药品恢复这个“化学系统”的平衡。

巴拉塞尔士质问那些炼金术上、炼丹家们：“你们以为懂得了一切，实际上你们什么也不懂！只有化学可以解决生理学、病理学、治疗学上的问题。没有化学，你们就会迷失在黑暗里。”巴拉塞尔士提出了关于化学的新概念。他不再把化学称为“炼金术”，而是称为“医疗化学”。从此，化学开始了一个崭新的阶段。渐渐地，人们研究化学，不再是为了“点石成金”或者“长生不老”，而是为了制造治病救人的药剂。

二、揭开燃烧之谜

“怀疑派的化学家”

“化学，不是为了炼金，也不是为了治病。化学应当从炼金术和医学中分离出来。它是一门独立的科学！”

在1661年，英国出现一篇题为《怀疑派的化学家》的论文。文章中又提出了新的观点。

这篇论文起初是笔名发表的。论文发表后，轰动了欧洲化学界。有人细细打听，这才弄清楚，论文的作者原来是英国化学家波义耳。

这时波义耳已是一个40开外的人了，个儿长得又高又瘦，头发一直下垂到肩膀。他是一个十分勤奋的人，在十一岁时，便学会了拉丁语和法语，接着跟他的哥哥到欧洲大陆留学，在法意大利住了好几年。波义耳非常喜欢自然科学，一有空，总爱待在自己的实验室里，做着各式各样的实验。在1661年，他做了许多有关气体的气积和压强之间的关系的实验，发现了物理学上著名的“波义耳定律”。在这一年，他写了著名论文《怀疑派的化学家》。在这本书里，他提出许多新的观点，对地去化学上的许多错误观念，大胆地表示怀疑。恩格斯曾高度评价波义耳的贡献：“波义耳把化学确立为科学。”[1]

1673年的一天，英国中的科学家罗伯特·波义耳，一手拿着玻璃瓶，一手支着脑袋，皱着眉头在牛津实验室里沉思着。

这天，波义耳又在思索着什么呢？

他在探索着燃烧的秘密。

波义耳做了这样的实验：他把铜片放在玻璃瓶里，称了一下重量，然后，把它放在炉子上猛烈地加热、煅烧。这时，原来闪耀着紫红色光辉的铜片，渐渐地蒙上一层暗灰色的东西，最后，以至变成了黑色的渣滓。烧完后，他再去一称，咦，铜片竟然变重了！

这是为什么呢？波义耳想不通。

接着，波义耳又拿了铅、锡、铁和银来进行同样的煅烧，结果还是一样，金属变重了：

480克铜煅烧后，加重了30——40克；

480克铜煅烧后，加重了7克（失落了的没计算在内）；

480克锡煅烧后，加重了60克；

240克铁煅烧后，加重了66克；

212克银煅烧后，加重了2克。

波义耳仔细地看了看煅烧以后的金属：紫红色的铜变成了黑色的渣滓，银白色的铜、锡和银的表面蒙上了一层白色的灰烬，而铁却变成了疏板的红色粉末，一捏就碎。

“也许是因为瓶子没有盖紧，让炉子里的脏东西落了进去，才变重的吧！”波义耳这么猜想。于是，他找了一个有着长长的、弯头颈的玻璃瓶——曲颈甑，把金属放进去再把瓶口封闭直来。当煅烧完毕后，他小心地从炉膛里拿出滚烫的瓶子，打开瓶口（这时，他听见一阵尖锐的丝丝声），再称金属的重量，结果仍然一样，金属变重了。

这就是说，金属变重，并不是由于落进什么脏东西引起的。

波义耳是位谨严的科学家。他在科学研究工作中，常常很注意所得的结果是否真实。起初，他一直认为，金属在煅烧后重量会增加，这是不是可能的事；然而，一次又一次的实验结果，却迫使他不得不承认，这是事实。

为了解释这个奇怪的现象，1674年，波义耳在《关于火和火焰的新实验》这篇论文里，提出了自己的见解：金属在加热以后，它的重量之所以增加，那是由于它在加热时，受到热的作用，有一种特殊的、极其微小的、肉眼看不见的“火素”，穿过了玻璃瓶的瓶壁的，跑到金属里去，跟金属化学合成了灰烬。“火素”是有重量的，这样，怪不得加热后金属的重量就增加了。

如果用算术式子来表示，这就是：

金属＋火素＝灰烬

波义耳的见解究竟对不对呢？

神秘的“要素”

1703年，德国哈勒大学医学教授、普鲁士王的御医奥尔格·恩斯特·斯塔尔，也开始注意燃烧现象。斯塔尔是德国著名的医生，但是，他也很喜欢化学。对于燃烧之谜，斯塔尔根据他的老师、德国化学家柏策的理论，提出了一种不同于波义耳的见解。

“木头为什么能够燃烧，石头为什么不能燃烧？”对于这个问题，斯塔尔这样回答：“木头之所以能够燃烧，是由于在木头里含有一种特别的‘要素’；石头之所以不能燃烧，是在于它不含有这种特别的‘要素’。不光是木头如此，煤、大碳、蜡烛、油、磷、硫磺——简而言之，一切可燃的物质——都含有这种特别的‘要素’。这种‘要素’是什么呢？我叫它为‘燃素’。于是，我认为所有的可燃物质，都是一种燃素的化合物，其中的成分之一便是燃素……当一个东西燃烧的时候，其中的燃素便分离出来，而且所有的燃烧现象——热、光、火焰——都是因为燃素逸出，而发生的剧烈的现象。”斯塔尔还说：“木头是燃烧和灰的化合物。木头燃烧，就是燃素从灰中分离出来。燃烧后，燃素就跑掉了，自然，炉膛里剩下的灰，也就不会再燃烧了。”至于金属，那当然也是一样——在煅烧时，金属失去了燃素而剩下来灰烬。

根据斯塔尔的燃素学说，金属燃烧的过程，用算术式子来表示的话，这就是：

金属—燃素＝灰烬。

这跟波义耳的“金属—燃素＝灰烬”的公式恰恰相反。

斯塔尔的燃素学说，获得了许多科学家的赞同，因为它很圆满地解释了许多以前所没法解释的科学现象。

如果你有机会到博物馆里去瞧瞧，翻开一本两百多年前欧洲流行的化学教科书，在那发黄的书页上，你一定可以看到这样的话：“物质能够燃烧，是因为含有燃素。物质所含的燃素越物质就越容易着火和燃烧。煤、脂肪、油类、木头非常容易燃烧，便是由于它们几乎全部都是由燃素组成的。在一些普遍的金属中也含有燃素，这就是金属也能够燃烧的原因。不过，金属中所含的燃素不多，所以它燃烧时没有木头那样猛烈，所剩下来的灰烬也比木头多。”

瞧，燃素学说讲得多么头头是道！

燃素学说还很圆满地解释了别的许多难题：

比如，人为什么要呼吸？这是过去人们一直想不通的“为什么”。然而，燃素学说解释道：

“呼吸，实际上就是人在不断地排出燃素的过程。从肺里不断吐出来的气体里，便含有许多燃素。因为呼吸是一个排出燃素的过程，如同木头燃烧时，散发出的燃素，所以能产生热，人体的热量便是从这儿来的。”

在17、18世纪，人们所知道的化学知识，还只是零零碎碎，东鳞西爪，没有形成一个完整的系统和严格的理，每个化学家对于各种化学现象，都是各有自己的一套说法。由于每一种说法都不很完善，难以使人信服，这样，化学就好角一支没有指挥官的队伍似的，一片混乱。

自从出现了燃素学说以后，得到了各国科学家的支持，于是，燃素学说成了化学的“统帅”——指导理论。正如恩格斯所指出的，燃素学说“曾足以说明当时所知道的大多数化学现象，虽然在某些场合不免有些牵强附会。”[2]从此，化学就“借燃素说从炼金术中解放出来”[3]，发展成为一门有理论的系统的科学。

当时，在科学院的论文报告会上、在实验室里、在学校的讲台上，燃素学说到处被讲述着，引用，传播着；燃素学说，被写进科学专著，写进教科书。

燃素学说，统治着化学。

寻找

打友砂锅问到底：燃素又是什么呢？

谁也不知道。

人们为了追根求源，开始在实验室里，用各种各样巧妙的办法寻找燃素，提取不含任何杂质的纯净的燃素！

找呀，找呀，英国化学家在找，法国化学家在找，德国化学家在找，俄罗斯化学家也在找——人们足足寻找了半个世纪，可是，谁也没有提取到一丁点儿“不含任何杂质的、纯净的燃素。”

1766年，英国化学家卡文迪许的一个实验，却深深地吸引了那些寻找燃素的人们的注意。卡文迪许是一个身材瘦长的人。平时，很少说话，英国皇家学会开会时，他总是到会，但照便总是不发言，静静地坐在那里听。虽然他说话不多，看的书、做的实验、写的论文，在科学上所作的贡献却不少。在卡文迪许家中，他认为最珍贵的东西是图书和仪器。他不太喜欢把时间花在宴会和舞会上，只喜欢一个人静静地埋头于实验。他除了出去参观工厂或者考察地质外，很少外出，整天都待在实验室里。

1766年，卡文迪许在实验中，发现了这样一个奇怪的现象：他把锌片和铁片等金属扔进稀硫酸里，咦，金属片顿时大冒气泡。他小心地用瓶子把这些冒出来的气体收集直来。使他惊讶的是，这些气体看上去似乎平平常常，象空气一样无色无味，然而，一遇到火星，却会立即燃烧，以至爆炸起来！[4]

卡文迪许把自己的瓣发现写进了论文，发表了。

“燃素找到了！燃素找到了！”那些正在为找不到燃素而苦闷的科学家，一看到卡文迪许的论文，简直高兴得跳了起来。他们认为，那无色、无味的气体，就是燃素：因为根据燃素学说：“金属—燃素＝灰烬”，换句话说，就是金属＝燃素＋灰烬”。在卡文迪许的实验里，金属和酸人艇，放出了会燃烧的气体，而在酸中只剩下一些渣滓。因此燃素学说的支持者们解释道，在金属和酸作用时，金属被分解了，变成燃素和灰烬两部分；放出来的可燃气体就是燃素，剩下的渣党章便是灰烬。

这样，燃素学说，似乎第一次获得了实验的证实。后来，又有一件事情，有力地给燃素学说撑了腰。

1785年，俄罗斯化学家、科学院院士托·叶·罗维兹，在彼得堡皇家大药房的实验室里忙碌着。罗维兹高高的前额下有一双精细的眼睛。在他周围，摆满了装着液体的瓶瓶罐罐。

那时候，医药上正需要大量纯净的酒石酸，而普通的酒石酸却总是含有许多杂质。罗维兹想：怎样提纯这些普通的酒石酸呢？

罗维兹慢慢地在火上把酒石酸溶液加热。令人遗憾的是，不论怎样小心地加热，本来稍微带点黄色的粗酒石酸溶液在蒸浓时，总是变成了一片红褐色的浑浊的液体，最后甚至变成黑色的粘稠液体——反而比原先更加糟糕了。

罗维兹写道：“这种浑浊液体特别使我感到不愉快，我从来也有像这样强烈地希望过，希望设法避免这一不愉快的现象……”

怎么办呢？

在当时，罗维兹是燃素学说的热烈支持者之一，他开始用燃素学说的观点来分析实验室现象。酒石酸晶体是能够燃烧的。罗维兹不由得这样想：酒石酸显然含有大量的燃素。燃素只有完全燃烧时，才会全部从物质中放出来。而在稍微加热时，例如慢慢地蒸发酒石酸溶液，那么，燃素只能部分地放出来。

“也许，那可憎的红色和黑色的浑浊注体，就是放出来的燃素的化合物吧。”罗维兹这样猜测。

接着，罗维兹又想到：如果在酒石酸溶液里，加入某种能够吸收燃素的物质，这岂不就能够消灭那不愉快的浑浊物，而得到纯净的酒石酸了吗？

木炭，是最富有燃素的物质之一。罗维兹知道，要是把木炭放在密闭的容器中，即使加热到极高的温度，它也不会燃烧——不肯放出燃素。[5]这样，罗维兹认为，木炭对燃素一定是非常信贪婪的。他得出了结论：“如果真是这样的话，那么，使木炭和燃素相接触，它就能大量地吸收燃素。换句话，如果把木炭放进酒石酸溶液，它就能吸收那可憎的红色和黑色的浑浊物。”要证明这个从燃素学说里得出来的结论是不是正确，并不困难——可动手做个实验试试看。