作者:孙萌鑫
关键词:燃素说 近代化学 氧化还原反应 科学精神
摘要: 燃素学说本身只是斯塔尔在看到火焰的表面现象之后的臆想,而并没有贴切实际,忽略了反应的总质量问题。
正文:
我们先理一下燃素说的具体内容。我们已经说过,燃素说是用来解释燃烧反应的一个学说,认为燃烧产生的火焰是由燃素组成的,而这燃素则来源于可燃物中。但是,化学简史中又说加入"燃素是除去氧,除去燃素,就是加入氧。"那么我们可以以金属锌与氧气的燃烧反应为例:
点燃 2Zn+O2=CO2↑+2ZnO 锌 氧气 二氧化碳 “锌的烧渣”
在这个反应中锌放出火焰和大量热。而贝歇尔和施塔尔正是针对反应中放出的火焰,而认为锌中的燃素被释放,形成了这火焰。这其实是初中生所熟知的金属与氧气燃烧的氧化反应。但将锌的烧渣与木炭(单质碳)一同加热后,金属锌又被还原了出来:
加热 2ZnO+C=CO2↑+2Zn
“锌的烧渣” 木炭 二氧化碳 锌
施塔尔就认为木炭可燃而富含燃素,木炭将自己的燃素给了"锌的烧渣"。而使"锌的烧渣"获得燃素,变回了锌。并由此认为,"锌的烧渣"仅是心锌失去燃素的型态,在元素上没有变化。这就是燃素说的基本内容。
而按施塔尔这么说,物质在燃烧后,因为放出燃素所得的产物应当质量减少,在该产物与木炭反应后获得燃素,质量增加。但根据我们所学的初中化学所知,结果却与之相悖:由于锌与氧的化合反应,所得的"锌的烧渣"质量增加;后与木炭加热所得的锌又质量减少。我们由此可见,燃素学说本身只是贝歇尔和施塔尔在看到火焰的表面现象之后的臆想,而并没有贴切实际,忽略了反应的总质量问题。这是燃素说的致命问题,但是这也能反映出当时的化学家不注重实际的这一根本问题。
后, 施塔尔顺着燃素说对酸的研究中的硫黄正是初中生所知的单质硫,;硫酸仍是硫酸;但钾碱则是指碳酸钾,而不是初中顾名思义的氢氧化钾;其中的燃素以及后面所有的燃素都只会指组成火焰的物质。而这让人难以理解的就是文献中所说的燃素来源于什么物质,这会让我们很难理解他们所说的是什么反应。虽然对于我们来说看起来不太重要——因为这个推论仍存在问题,是在根本上的一错再错。
在施塔尔之后,也有一些支持燃素说的化学家发现了这个问题,也对之做出了解释。有的化学家认为是物质中的燃素密度小于空气,使其力图上升;也有化学家认为,燃素有负质量。但都出现了逻辑硬伤或不切实际的错误,无法从根本上解释质量变化相悖的问题。
所以我们也能理解,为何拉瓦锡通过严格定量下的汞加热实验便推翻了燃素学说——拉瓦锡通过氧气与物质的反应正好解释了质量相悖的问题,并且是符合实际的。
因此,化学实验中对物质反应的定量极其重要,这是科学研究中严谨精神的体现。实践是检验真理的唯一标准,我们不能仅因表面现象而去凭空臆想。
虽然燃素说无法解释化学现象,最终被推翻,但这个过程使那时的科学家们明白了一个重要的道理——不切合实际的科学不是科学,真正的科学是可以完美的解释现象,并具有实际意义的真理。或许这对于今天的科学家们也难以做到,但他们知道后者比前者重要,且是有科学家能做到的。
附录:拉瓦锡的汞加热实验 学过初中化学的人都知道这个实验。法国化学家拉瓦锡通过定量的方法,将拱与阳气加强热反应,得到氧化汞(生活中的朱砂)。后将氧化汞收集起来,再加强热,得到汞和在当时未知的一种气体。对比定量实验数据发现质量变化与燃素说相悖的问题。后对加强热得到的未知气体进行研究发现它才是使物体燃烧的必要物质同时可以供给呼吸,所以最先命名为氧气。但并不能完全说他是第一个发现氧气的人,因为另一化学家普利特斯利早就做过这个实验,其实不确定自己实验用的氧化汞是不是真正的氧化汞。如果普利特斯利使用的是真正的氧化汞,那么普里特斯利才是真正的发现氧气的第一人。如下是其化学反应方程式: 加热 2Hg+O2=2HgO 汞 氧气 氧化汞(朱砂) 加热 2HgO=2Hg+O2↑
参考文献:百度百科 《化学简史》
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