氢的发现和氢的性质研究

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1、科目化学年级文件hxsOO23.doc标题氢的发现和氢的性质研究关键词氢气/氢/化学史内容在化学史上，人们把氧元素的发现与“发现和证明了水是氢和氯的化合物而非元素”这两项重人成就，主耍归功于英国化学家和物理学家卡文迪许(Cavendish,II.1731T810)。一、18世纪的英国化学家卡文辿许卡文辿许是一位百万富翁，但他生活十分朴素，用口己的钱在家里建立了一座规模相当大的实验室，一生从事于科学研究。曾冇科学史家说：卡文迪许“是具有学问的人中最富的,也是富人当屮最有学问的。”他观察事物敏锐，精于实验设计，所做实验的结果都相

2、当准确,而11研究范围很广泛，对于许多化学、力学和电学问题以及地球平均密度等问题的研究，都作出了重要发现。但他笃信燃索说，这使他在化学研究工作中走过一些弯路。他在五十年中只发表过18篇论文，除了一篇是理论性的外，其余全是实验性和观察性的。在他逝世以后,人们才发现他写了大量很有价值的论文稿，没有公开发表。他的这些文稿是科学研究的宝贵文献，后来分别由物理学家麦克斯韦和化学家索普整理出版。在化学史上，有一个与这些论文稿有关的有趣的故事。卡文迪许1785年做过一个实验，他将电火花通过寻常空气和氧气的混合体，想把其中的氮全部氧化掉，产

3、生的二氧化氮用苛性钾吸收。实验做了三个星期，最后残留下一小气泡不能被氧化。他的实验记录保存在留下的文稿中，后面写道「'空气中的浊气不是单一的物质(氮气)，还有一种不与脱燃素空气(氧)化合的浊气，总量不超过全部空气的l/12o一百多年后,1892年,英国剑桥大学的物理学家瑞利(Ragleigh,L.1842-1919)测定氮的密度时，发现从空气得来的氮比从氨氧化分解产生的氮每升重0.0064克，百思不得其解。化学家莱姆塞(Ramsay,W.1852-1916)认为來H空气的氮气里面能含有一种较重的未知气体。这吋，化学教授杜瓦(

4、De加r,J.1842-1923)向他们提到剑桥大学的老前辈卡文辿许的上述实验和小气泡Z迷。他们立即把卡文迪许的科学资料借來阅读，瑞利重复了卡文迪许当年的实验，很快得到了小气泡。莱姆塞设计了一个新的实验，除去空气屮的水汽、碳酸气、氧和氮后，也得到了这种气体，密度比氮气大，用分光镜检查后，肯定这是一种新的元素，取名氮。这样，卡文辿许当年的工作在1894年元素氮的发现中起了重要作用。从这个故事可看出卡文迪许严谨的科研作风和他对化学的重人贡献。1871年，剑桥人学建立了一座物理实验室，以卡文迪许的名字命名，这就是著名的卡文迪许实验

5、室，它在儿十年内，一直是世界现代物理学的一个重要研究中心。二、氢的发现和氢的性质的研究在18世纪末以前，曾经有不少人做过制取蛍气的实验，所以实际上很难说是谁发现了氢，即使公认対氢的发现和研究有过很大贡献的卡文迪许本人也认为氢的发现不只是他的功劳。早在16世纪，瑞士著名医生帕拉塞斯就描述过铁屑与酸接触时有一种气体产生；17世纪时，比利时著名的医疗化学派学者海尔蒙特(vanHelmont,J.B.1579-1644)曾偶然接触过这种气体，但没有把它离析、收集起來。波义耳虽偶然收集过这种气体，但并未进行研究。他们只知道它可燃，此外

6、就很少了解。1700年，法国药剂师勒梅里(Lemery,N.1645-1715)在巴黎科学院的《报告》上也提到过它。最早把氢气收集起来，并对它的性质仔细加以研究的是卡文辿许。1766年卡文迪许向英国皇家学会提交了-•篇研究报告《人造空气实验》，讲了他用铁、锌等与稀硫酸、稀盐酸作用制得“易燃空气”（即氢气），并用普利斯特里发明的排水集气法把它收集起来，进行研究。他发现一定呆的某种金属分别与足呆的各种酸作用，所产生的这种气体的量是固定的，与酸的种类、浓度都无关。他还发现氢气与空气混合后点燃会发牛爆炸；又发现氢气与氧气化合生成水，

7、从而认识到这种气体和其它已知的各种气体都不同。但是，山于他是燃素说的虔诚信徒，按照他的理解：这种气体燃烧起來这么猛烈，一•定富含燃索；硫磺燃烧后成为硫酸，那么硫酸屮是没有燃索的；而按照燃索说金屈也是含燃索的。所以他认为这种气体是从金属屮分解出来的，而不是来自酸中。他设想金属在酸屮溶解时，“它们所含的燃索便释放出来，形成了这种可燃空气”。他甚至曾一度设想氢气就是燃索，这种推测很快就得以当时的一些杰出化学家舍勒、基尔万（Kirwan,R.1735-1812）等的赞同。由于把氢气充到膀胱气球中，气球便会徐徐上升，这种现彖当时曾被一

8、些燃素学说的信奉者们用来作为他们“论证”燃索具有负重量的根据。但卡文迪许究竞是一位非凡的科学家，后來他弄清楚了气球在空气中所受浮力问题，通过精确研究，证明氮气是有重量的，只是比空气轻很多。他是这样做实验的：先把金属和装冇酸的烧瓶称重，然后将金属投入酸中，用排水集气法收集红气并测体积，再称最