在古希腊时代,水被视为四大元素之一,这种观点延续了将近两千年。直到18世纪末拉瓦锡的化学革命时期,水是一种元素或简单物质的观念才发生转变,化学家开始认识到水是一种结合物。
1782年,英国化学家卡文迪许把可燃空气(氢气)和脱燃素空气(氧气)放在一起做爆炸实验,发现容器的底部有露珠出现。紧接着他又做了可燃空气和脱燃素空气的燃烧实验,发现最后的生成物就是水。但卡文迪许并没有得到“水是一种结合物而不是简单物质或元素”的结论。拉瓦锡很快得知卡文迪许的实验,并意识到其理论意义。1783年6月24日,拉瓦锡和拉普拉斯在法国国王、一个大臣和英国化学家布莱戈登面前演示了一个实验,将可燃空气和脱燃素空气装在一个玻璃容器中,然后拧开这个容器的旋塞点火,结果收集到了水。在拉瓦锡和拉普拉斯眼里,这个实验表明,水不再是古希腊以来将近两千年里所认定的元素或简单物质,而是一种结合物。由此可以解释氧化学说以往无法解释的化学现象,例如金属放入水中为什么可以产生泡腾现象。从水是可燃空气和脱燃素空气的结合物的看法出发,可以认为,金属放入水中,水首先分解为可燃空气和脱燃素空气,金属和脱燃素空气结合而释放出可燃空气,从而产生泡腾现象。
拉瓦锡1783年的水的合成实验最大缺陷是定量还不够精确,这使得水的组成理论尽管有法国国王这样的目击证人,但真正相信的人寥寥无几。普里斯特利就坚决反对氢气是来自于金属从水中分解出来的一部分。他向伦敦皇家学会的《哲学汇刊》提交论文,指出他通过精确定量的实验已经证明氢气来自金属,而不是水。柯万则认定氢气是水从金属中置换出来的燃素。
......(作者:冯翔 单位:中国科学院自然科学史研究所)
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