化学领域中的探险者──盖?吕萨克

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法国的物理学、化学家盖?吕萨克(Gay-Lussac,J.L.1778-1850),生于法国利摩日地区的圣?雷奥纳尔镇。他的父亲是当时的检察官,家境比较富裕。盖?吕萨克在家乡受初等教育后,就进入巴黎工业学校学习。他热爱化学专业和实验技术,深得该校著名化学家贝托雷(Berthollet,C.L.1748-1822)的赏识。1880年毕业后,当贝托雷的助手。当时贝托雷正在同化学家普罗斯(Proust,J.L.1754-1826)争论有关定比定律问题。定比定律是普罗斯1799年提出来的,他认为,“两种或两种以上的元素相互化合成某一化合物时,其重量之比例是天然一定的,人力不能增减”。贝托雷对此结论坚决反对,要求盖?吕萨克作实验论证自己的观点。盖?吕萨克经过反复实验和分析研究,所记录的事实和所得的结论都证明贝托雷的反对是错误的。贝托雷看了盖?吕萨克的实验结果后,忽然皱起额头表现出深深的失望。作为大科学家来说,真理总是比自尊心更为可贵。他想,做出这一成果的不是别人,而是刚刚踏上科学道路的年轻人盖?吕萨克的。这时贝托雷阴沉的脸上露出了笑容,把手搭在盖?吕萨克的肩上说:“我为你感到自豪。象你这样有才华的人,没有理由让你当助手,哪怕是给最伟大的科学家当助手。你的眼睛能发现真理,能洞察人们所不知道的奥秘,而这一点却不是每一个人都能做到的。你应该独立地进行工作。从今天起,你可以进行你认为必要的任何实验。”贝托雷忘掉了自己争论问题的失败,高兴地认为,世界上又出现了一位伟大的化学家。他不在别处,而是在我贝托雷的实验室里!法国将为有此骄子而自豪。 盖?吕萨克同法国物理学家彼欧(Boit,J.B.1774-1862)两人是青年科学家又是好朋友。他们经常在一起研究大气现象和地磁现象,讨论新的想法和制定研究计划。他们很感兴趣的是:人怎样上升到空中研究高空大气层和测定地球的磁场强度。有一次,他们突然产生了利用气球到高空的想法,这种大胆的设想使他们入了迷,在气球下面悬个坐人的大吊篮。1804年8月2日,天空晴朗,万里无云,气候炎热平静无风。黎明时,开始往大球里充入氢气。气球逐渐膨胀,几小时后腾空起,平稳上升,下面的人拉紧系住气球的缆绳。盖?吕萨克和彼欧坐在圆形的吊篮里。 “剪断缆绳!”盖?吕萨克吩咐道。 “一路平安”留在地面上的贝托雷高声地祝贺,并向他们挥手致意。但他们的声间却被下面的大学生、教授、科学工作者和其他各界人士的欢呼所淹没。气球轻轻地摇摆了一下,就向上升去。这是从来没有过的伟大场面。气球越升越高,两位年轻的科学家高兴地挥动手臂,孩子般地高声叫着。送行的人群逐渐消失,在他们下面的无边无际的旷野中。他们的高空观察磁针的偏转,高度表的变化。长到5800米的时候,彼欧头晕,耳痛,面色苍白,满脸大汗,冷得牙齿打颤。盖?吕萨克虽然感觉较好,也认为应该下降了。但彼欧坚决要求不要下降,不要管他。盖?吕萨克不同意他的意见,于是开始打开阀门,放出一些氢气,听到轻微的啸声,气球开始收缩,然后逐渐平稳地下降,几小时就着陆了。两位科学家大胆探索的消息,引起了极为强烈的反响,到处都在谈论他们创造的航行事迹。1个半月以后,盖?吕萨顾再一次升到空中,气球到达7016米的高度。测量的结果表明,即使在这样的高度,磁场也几乎没有任何变化。他在6636米的高度采集的空气样品,分析后发现它的成分与前面的空气一样。 有一次在阿乔伊,当盖?吕萨克站在窗前沉思问题的时候,一个不相识的男人要求见他。问了姓名后,知道他是盖?吕萨克在论文中批评过的德国化学家洪堡德。(Humbolkt,A.1769-1859)。盖?吕萨克感到,这是一个令人不愉快的场面。洪堡德却请他坐下,说:“请你相信,我并不埋怨你的批评。批评是正确的,尽管文章的口气有些尖锐,但是,我把这归怨于你的年轻。我的朋友,要谦虚一些,在科学上不是所有的现象都是那么容易理解的,往往会得出错误的结论。”盖?吕萨克选同洪堡德的意见,并很快地接受了他们一起研究气体的建议。1805年3月这两位青年科学家动身前往南方考察。他们每行300-400公里后,就停下来,搭起小帐篷开始工作,就这样边前进边研究到达了意大利的最南端。秋天来到时考察团出发去北方,经过奥地利到波罗地海。第二年,盖?吕萨克同洪堡德回到了柏林。他们研究空气的成分,往空气中掺入氢气,将混合气体点燃,氧气和氢气化合成水而剩下了氮气。盖?吕萨克发现氢气与氧化合时,氧气的体积总是氢气体积的一半。在他与洪堡德共同撰写的论文中写道:“总是100个体积的氧气与200个体积的氢气化合并形成水。”这个简单的体积关系促使盖?吕萨克想到,是不是其它的气体化合时其体积间也有这样的关系?因而他决心研究其它气体化合的反应,看这个体积关系是不是具有普遍性。他用等体积的氮气和氧气,用电火花通过这种混合气体。于是气体发生反应变成了氧化氮,他发现1个体积的氧气和1个体积的氮气化合后得到2个体积的氧化氮。他研究其它气体之间进行的化学反应,参加反应的气体与生成的气体之间,其体积都存在着简单的比例关系。在1808年,盖?吕萨克综合各种实验结果,做了这样的结论:“各种气体在彼此起化学作用时常以简单的体积比相结合。”他还进一步明确指出:不但气体的化合反应是以简单的体积比相作用,而且在化合后,气体体积的改变(收缩或膨胀)也与发生反应的气体体积有简单的关系。如2体积的一氧化碳与1体积的氧作用,生成2体积的碳酸气,收缩1体积;1体积的氧与碳化合,生成2体积的一氧化碳,膨胀1体积;1体积的氧与硫反应,生成1体积的亚硫酸气,体积无变化。盖?吕萨克的科学发现是不少的,这仅是他对化学作的一部分贡献。
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