波义耳定律|波义耳——近代化学的奠基人

波义耳定律|波义耳——近代化学的奠基人

  “我们所学的化学,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的一个独立部分,是探索宇宙奥秘的一个方面。”这是英国化学家波义耳的名作《怀疑派化学家》中的一段话。正是由于波义耳的巨大贡献,使化学摆脱了从属于于炼金术或医药学的地位,发展成为一门专为探索自然界本质的独立科学。在这位化学巨人身上,发生过许多有趣的故事。
  
  1.博览群书
  
  1627年1月25日,罗伯特·波义耳生于爱尔兰西南部利兹莫城。波义耳出身在一个贵族家庭,其父理查德·波义耳是爱尔兰首府科克群的伯爵和首屈一指的富翁,罗伯特是家中14个儿女中最小的一个。童年时代的罗伯特并不显得特别聪明,他很安静,说话还有点口吃。没有哪样游戏能使他入迷,但他却酷爱读书,常常书不离手,父亲很疼爱罗伯特,专门为他请来最好的家庭教师。8岁那年,他被送到伊顿公学学习。在伊顿,罗伯特沉浸在各种各样的书本中,特别爱看古典的、传奇的、历史的故事和诗歌。在这些书本的影响下,他思想活跃,想象丰富爱提问题,记忆能力非常好,他很快成为伊顿的优秀生,老师们非常喜欢这个勤奋读书的学生。1641年罗伯特和哥哥们一起,在家庭教师的陪同下,游历欧洲。即使是在马背上,罗伯特仍然手不释卷。在这期间,他读了伽利略的名著《关于两大世界体系的对话》。这本书给他留下了深刻的印象,20年后,他的名著《怀疑派化学家》,就是模仿这部书的格式写的。波义耳决心像伽利略那样,不迷信权威,勇于开创科学实验的道路。他长大了,成为一名知识渊博的人,于是就投入到他喜欢的科学研究中去。
  
  2.更害怕医生
  
  有一次,波义耳脸色苍白地来到实验室,他的助手一见他的样子大吃一惊,惊叫着说:“先生,您大概生病了吧?”“是有点感冒”,波义耳平静地回答。“那还不赶快去看医生!”助手着急地说。谁知,波义耳一听这话脸色反而变得更苍白了:“不!不!我这辈子都不会再去看医生了。”原来,波义耳从小体弱多病,有一次急病时,由于医生的粗心,给开错了药,波义耳在服药后受到了巨大的痛苦折磨,甚至差一点死去,幸好他的胃不吸收,最终给吐出来了,经过这次遭遇,他对医生产生了巨大的恐惧心理,有了病也不去看医生,他自己自修了医学,到处寻找偏方,为自己治病。
  
  3.“无形的大学”
  
  在当时的科学界,亚里士多德的一种观点非常流行,即认为一切物质都是由火、气、水、土四种元素组成的。波义耳对这个问题提出了疑问,一切物质都只是四种元素组成的,这可能吗?波义耳相信“空谈无济于事,实验决定一切”,他决定用实验来验证或推翻这种观点。
  
  很多自然科学家在这方面支持波义耳。他们经常聚集在一位科学家的住宅里,共同讨论自己的试验结果,作出必要的理论上的总结,他们之中有些人拥有大规模的实验室。年轻的波义耳也渴望有一个属于自己的实验室,波义耳在斯泰尔桥有一座楼,楼上是卧室,工作室和藏书丰富的图书室,波义耳决定在那里修建自己的实验室。
  
  他买了一个大的砖炉,和几个用三根粗铁柱支撑的铁炉,开始装备自己的实验室。到1645年底,实验室可以进行工作啦!波义耳就在这间实验室里进行紧张的工作,然后再把试验结果拿去和朋友们讨论。他们聚会的地点,后来改在了牛津,并成立了实验小组。波义耳把这个实验小组称作“无形的大学。”
  
  4.紫罗兰出现的奇迹
  
  实验室里和通常一样进行着热烈的紧张的工作:炉子在燃烧,蒸馏瓶里的各种物质在加热,波义耳在进行室内晨间检查。一个园丁走进来,把一篮美丽的深紫色紫罗兰放在一个角落里。立刻,一阵芬芳的气味弥散开来,波义耳禁不住贪婪地吸了几口。“工作进行得怎么样,威廉?”他问正在炉旁观察的一个青年问道。
  
  “一切正常,先生。”
  
  “发现了什么新鲜玩意吗?”
  
  “目前还没有,昨天晚上,我们搞到了两瓶盐酸。”
  
  “从哪儿搞来的?”
  
  “阿姆斯特丹,先生。”
  
  “我想看一看这种酸,请往烧瓶里倒上一些。”
  
  威廉把盐酸倒过加热的烧瓶里,刺激性的蒸气从瓶口迅速冒出来并慢慢地散开来。“好极了!搞完蒸馏以后,请上楼到我那儿去,我们讨论一下明天的工作计划。”波义耳说着便转身要走。忽然,他看见一旁的紫罗兰在微微地冒烟。真可惜,酸沫竟然测到花上面了,应该把它洗掉。波义耳想。他把花放进装着水的杯子里,自己则坐在窗前,拿了一本书来看。
  
  过了一段时间,他放下书本,瞧了一眼装紫罗兰的杯子,啊,真是奇迹!这些紫罗兰竟然变成红色的了。波义耳若有所思地把书一扔,叫道:“威廉,拿几个玻璃杯和一点盐酸来。别忘了弄一点水。”年轻的助手很快完成了导师交给的任务。他们往每个玻璃杯内部倒入了一些盐酸,并加水稀释,然后把紫罗兰分成小把放进去。慢慢的,花朵的紫蓝色逐渐变成淡红色,很快,又变成了红色。“酸能使紫罗兰变成红色,那么碱呢?”波义耳沉思着。
  
  他们又进行了一些试验,证实了大部分花草都能与酸碱相互作用而改变颜色,其中,以从石蕊地衣中提取的紫色浸液最有意思:酸使它变成红色,而碱却把它变成蓝色。利用这个特点,波义耳用石蕊浸液把纸浸透,然后烤干,这就制成了以后实验中常用的酸碱试纸——石蕊试纸。
  
  4.《怀疑派化学家》
  
  化学史家都把1661年作为近代化学的开端,因为这一年,有本对化学发展产生重大影响的著作《怀疑派化学家》出版问世。在这本书中波义耳第一次清楚地提出了化学元素的概念:元素是“组成复杂物质和在分解复杂物质时,最后得到的那种最简单的物质。”假如某种物质能解成更简单的物质,或者能转化为其他物质,那么这种物质就不是元素。波义耳在书中描述了这样一个试验:拿一点金子,放在王水里加热,您会看到,过一会儿它就溶解了。如果将溶液蒸干,我们将会得到一种新的物质,如果再在溶液里加一点锌,底层就沉淀出一层金粉。这就是您开始时用来溶解的金子。
  
  他用这个试验说明:物质是由元素构成的,但这元素并不仅限于水、气、土和火。元素可以改变自己的状态,但它是永存的,在一定条件下还可以再变原来的样子。
  
  波义耳就这样用实验批驳了各种错误观点,使化学摆脱了带有神秘色彩的炼金术的束缚,成为一门专为探索自然界本质的真正科学。
  
  5.时间就是生命
  
  由于波义耳的重大贡献,他的名声盛极一时,他经常应邀入宫,权贵们认为,同“英国科学界的明星”哪怕谈几分钟的话,也是光荣的,他到处受到尊敬,甚至被皇室任命为东印度公司经理。但是,这并不能影响波义耳的研究工作。由于身体健康状况的恶化,他不得不抓紧一切时间进行工作。
  
  1680年,波义耳被选为英国皇家学会会长,这几乎是科学家的最高荣誉,但波义耳却毫不犹豫地拒绝了。“是什么原因让您拒绝就任呢?”有人就此问他。波义耳回答:“您不觉得,就职那一套宣誓仪式,是浪费时间的吗?这位科学家整日沾满了煤火和烟,完全沉浸在实验室中,即使最后身体状况不允许他这样工作了,他也置身于自己工作室内的书信中,研究了很多哲学问题。
  
  他深切地体会到,时间就是生命,而属于他的时间已不多了。他抓紧最后的时间,写了很多书,一直到生命的最后一息——有些书是在这位科学家逝世后问世的。他于1691年逝世,为后代留下了丰富的科学遗产。

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