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2018年08月

化学之父波义耳

来源:科普中国 ??作者:
  如果说数学在我们日常生活中多多少少还有一些应用,相比之下,化学则显得“毫无用处”,因此许多同学在高考之后,如果不是选择跟化学相关的专业,或者干脆是选择了文科,基本上就与化学彻底“say goodbye”了。即使不学数学,人们也会对高斯啊、牛顿啊、莱布尼茨啊等有所耳闻,但是对于化学之父波义耳,恐怕知道的人就没有那么多了。
  这篇文章就为大家介绍一下波义耳和化学之间那些事。
  波义耳肖像图
  他发明了酸碱指示剂?
  波义耳的口头禅是:“要想做好实验,就要敏于观察。”而他就是如此践行的。
  相信读过初中化学的人们对石蕊试纸一定不陌生,这种试纸有红色和蓝色,碱性溶液使红色试纸变蓝,酸性溶液使蓝色试纸变红。有了石蕊试纸,就可以知道一瓶溶液的酸碱性。聪明的读者已经猜到了,石蕊试纸就是由波义耳所发明。
  波义耳是一个热爱生活和艺术的翩翩绅士,他喜欢在实验室里摆放一株自己最爱的紫罗兰花,欣赏花的芬芳以中和实验的紧张。在一次实验中,波义耳不慎将浓盐酸溅到花瓣上面,花瓣上立刻逸散出丝缕白烟,波义耳刻不容缓把花拿到水龙头处冲洗一番,然后插回花瓶。这时波义耳突然发现一个奇怪的现象,原本深紫色的紫罗兰竟然变成了红色。细心的波义耳将这一现象记录在案,后续进行了许多花木与酸碱相互作用的实验。通过大量的实验,波义耳发现大部分花草受酸或碱作用都能改变颜色,其中从石蕊地衣中提取的紫色浸液最为明显,它遇酸变红,遇碱变蓝。波义耳用石蕊浸液把纸浸透,然后烤干,这就是世界上第一张石蕊试纸。
  石蕊试纸
  他对化学元素下了清楚的定义?
  研究化学归根结底是研究不同元素之间的反应,在波义耳之前,关于元素的说法最广为人接受的有两个,第一个是古希腊哲学家柏拉图的“四元素说”,他认为万物都可以用以下这四种元素来表示,即:火、土、水、气。这一说法广为流传,一度被认为是雷打不动的真理。第二个是由医药化学家学家们所提出的“三要素说”,医药化学家是一个在今天看来很奇怪的称呼,但在当时却非常流行。因为当时的医生都是自己配制药物,所以研究医学也必须研制药物和做实验。值得一提的是,波义耳一开始就是通过医药研究实验热爱上化学。他们根据自己实验的提取物,认为世界是由硫、汞、盐三要素组成。
  三要素也好,四要素也罢,波义耳都没有轻信。一个好的科学家的必备是具有怀疑一切真理的能力,包括上帝。波义耳通过一系列实验将这两个说法相继推翻。
  海尔蒙特认为,元素之所以称为元素,是因为它们不能转变成别的东西,而且也不能把它们还原为更简单的状态。波义耳借鉴前者的观点,为化学元素下了一个清楚的定义:“我说的元素的意思和那些讲得最明白的化学家说他们的要素的意思相同,是指某种原始的、简单的、一点也没有掺杂的物体。元素不能用任何其他物体造成,也不能彼此相互造成。元素是直接合成所谓完全混合物的成份,也是完全混合物最终分解成的要素。”
这样一来,元素就不是简单的三个或者四个,而是有无数个。
  他是第一位真正的临床分析化学家?
  如果你以为波义耳只会做一些实验,那就太小瞧他了,他不仅能够熟练地操作实验室里的器材,完成各种微妙而复杂的化学实验,他同时对人体也有着开创先河的研究。
  1684年,波义耳出版了一部名为《人血的自然史略》的医学着作,在这本书里,他总结了自己在血液分析方面的实验成果。这是有史以来,人类第一次将化学分析方法用于临床医学。通过实验,波义耳证明了血液中含有氯化钠,并将之称为固定盐。血液蒸馏后的砖红色残渣也引起了他的注意,由此推断血液中含有铁。他是最早发现血液中存在氯化钠和铁的科学家。仅仅这一点,就足以让他青史留名。但波义耳从来没有停止在自己的研究成果之上,他总是不断地开创、开创、开创,重要的事情要说三遍。
  研究完血液之后,波义耳对人体内另外一种液体发生了兴趣——他通过对尿液的化学分析,独立制取了磷元素,并对磷的物理性质和化学性质都进行了研究。
波义耳发现了血液中含有氯化钠和铁
  他是第一个引入并使用“化学分析”一词的人?
  波义耳不但会做实验,他还很会着书立说。波义耳一生出版了许多化学方面的书籍,每一本都是对化学发展一个巨大的推动力。
  在波义耳的众多着作中,最引人注目的是那本使他声名大噪的《怀疑派化学家》。他在这本书中提出最重要的一个观点就是为化学正名。一直以来,化学都是药剂学家和炼金术师们所使用的一种工具而已。波义耳称化学“绝不是医学或药学的婢女,也不应甘当工艺和冶金的奴仆,化学本身作为自然科学中的一个独立部分,是探索宇宙奥秘的一个方面。”由于这本书影响之大,后来人们常常拿伽利略的着作《关于两门新科学的对话》来进行对比。如果把伽利略的《对话》作为经典物理学的开始,那么波义耳的《怀疑派化学家》可以作为近代化学的开始。波义耳一直非常崇拜伽利略,《怀疑派化学家》的写作风格就是模仿了《对话》一书。这本书出版于1661年,被认为是近代化学诞生的元年。
  1663年波义耳出版了《实验自然哲学的用途》,这本书对物质的本质进行了研究;1666年波义耳出版《物质形态与性质的起源》,书中阐述了“分解”和“分析”的术语。波义耳还陆续出版了《颜色的实验与观察》、《矿泉水的实验研究简史》、《论宝石》、《静流医学》、《神学大全》、《化学悖论》、《物理学的观察与实验》等等。后者是他发表的最后一部着作。
  翻译原因,有版本将《怀疑派化学家》译为《怀疑的化学家》
文章转载自科普中国