九年級(jí)化學(xué)上冊第1章開啟化學(xué)之門第2節(jié)化學(xué)研究些什么閱讀材料：空氣的發(fā)現(xiàn)史素材滬教版

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1、 空氣成分的發(fā)現(xiàn)史 17 世紀(jì)中葉以前，人們對空氣和氣體的認(rèn)識(shí)還是模糊的，到了 18 世紀(jì)，通過對燃燒現(xiàn) 象和呼吸作用的深入研究，人們才開始認(rèn)識(shí)到氣體的多樣性和空氣的復(fù)雜性。 18 世紀(jì)初， 一位愛好植物學(xué)的英國牧師黑爾斯 （ S．Hales ，1677 —1761）發(fā)明了集氣槽，改進(jìn)了水上集氣法。 1772 年盧瑟福（ D．Rutherford ，英， 1749— 1819）在密閉容器中燃燒磷，除去尋常空 氣中可助燃和可供動(dòng)物呼吸的氣體， 對剩下的氣體進(jìn)行了研究， 發(fā)現(xiàn)這種氣體不被堿液吸收， 不能維持生命和具有可以滅火的

2、性質(zhì)， 因此他把這種氣體叫做“濁氣”或“毒氣”。 同年英 國化學(xué)家普利斯特里 （J．Priestley ，1733 — 1804）也了解到木炭在密閉于水上的空氣中燃 燒時(shí)，能使 1/5 的空氣變?yōu)樘妓釟?，用石灰水吸收后，剩下的氣體，不助燃也不助呼吸。 1774 年普利斯特里利用一個(gè)直徑為一英尺的聚光鏡來加熱各種物質(zhì)， 看看它們是否會(huì)分 解放出氣體， 他還用汞槽來收集產(chǎn)生的氣體， 以便研究它們的性質(zhì)。 那年 8 月 1 日他如法加 熱汞煅灰（即氧化汞），發(fā)現(xiàn)蠟燭在分解出的“空氣”中燃燒，放出更為光亮的火焰；他又 將老鼠放在這種氣體中，發(fā)現(xiàn)老鼠比在同體積的

3、尋?？諝庵谢畹臅r(shí)間約長了 4 倍?？梢哉f， 普利斯特利發(fā)現(xiàn)了氧。遺憾的是他和盧瑟福等都堅(jiān)信當(dāng)時(shí)的“燃素說”。從而錯(cuò)誤地認(rèn)為： 這種氣體不含燃素， 所以有特別強(qiáng)的吸收燃素的能力， 因而能夠助燃， 當(dāng)時(shí)他把氧氣稱之為 “脫燃素空氣”，把氮?dú)夥Q之為“被燃素飽和了的空氣”。 事實(shí)上，瑞典化學(xué)家舍勒（ C．W．Scheele ，1742— 1786 ）在盧瑟福和普利斯特里研究氮 氣的同時(shí)，于 1772 年也從事這一研究，他可算是第一個(gè)認(rèn)為氮是空氣成分之一的人。他曾 于 1773 年用硝酸鹽 （硝酸鉀和硝酸鎂） 、氧化物（氧化汞） 加熱，制得“火氣” （ fir

4、e air ）， 并用實(shí)驗(yàn)證明空氣中也存在“火氣”。 綜上所述， 可見舍勒和普利斯特里雖然都獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)并制得氧氣， 但正如恩格斯指出的： 由于他們被傳統(tǒng)的燃素說所束縛，“從歪曲的、片面的、錯(cuò)誤的前提出發(fā)，循著錯(cuò)誤的、彎 曲的、 不可靠近的途徑行進(jìn)，往往當(dāng)真理碰到鼻尖上的時(shí)候還是沒有得到真理”（ 《自然辯 證法》）。 法國化學(xué)家拉瓦錫（ A．L．Lavoisier ，1743— 1794）較早地運(yùn)用天平作為研究化學(xué)的工 具，在實(shí)驗(yàn)過程中重視化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)質(zhì)量的變化。 當(dāng)他知道了普利斯特里從氧化汞中制取 氧氣（當(dāng)時(shí)稱之為脫燃素空氣

5、）的方法后，就做了一個(gè)著名的研究空氣成分的實(shí)驗(yàn)（見《九 年義務(wù)教育三年制初級(jí)中學(xué) . 化學(xué) . 全一冊》第一章閱讀材料） 。他擺脫了傳統(tǒng)的錯(cuò)誤理論 （燃 第 1 頁 素說） 的束縛， 尊重事實(shí)， 對實(shí)驗(yàn)作了科學(xué)的分析和判斷， 揭示了燃燒是物質(zhì)跟空氣里的氧 氣發(fā)生了反應(yīng)，指出物質(zhì)里根本不存在一種所謂燃素的特殊東西。 1777 年，拉瓦錫在接受 其他化學(xué)家見解的基礎(chǔ)上， 認(rèn)識(shí)到空氣是兩種氣體的混合物， 一種是能助燃， 有助于呼吸的 氣體， 并把它命名為“氧”，意思是“成酸的元素”（拉瓦錫當(dāng)時(shí)認(rèn)為，非金屬燃燒后通常

6、 變?yōu)樗?，氧是酸的本質(zhì)，一切酸中都含有氧元素）；另一種不助燃、無助于生命的氣體，命 名為氮，意思是“不能維持生命”。 1785 年英國化學(xué)家卡文迪許（ H． Cavendish 1731 — 1810 ）用電火花使空氣中氮?dú)飧? 氣化合，并繼續(xù)加入氧氣，使氮?dú)庾兂傻难趸?，然后用堿液吸收而除去，剩余的氧氣用 紅熱的銅除去。但始終殘余有 1％的氣體不跟氧氣化合，當(dāng)時(shí)就認(rèn)為可能是一種新的氣體， 但這種見解卻沒有受到化學(xué)家們應(yīng)有的重視。 經(jīng)過百余年后，英國物理學(xué)家雷利 （J． W． S． Rayteigh ，1842 — 1919）于 1892

7、年發(fā)現(xiàn)從含氮的化合物中制得的氮?dú)饷可? 1.250 5 g ，而從空氣中分離出來的氮?dú)庠谙嗤闆r下每升重 1． 257 2 g ，雖然兩者之差只 有幾毫克， 但已超出了實(shí)驗(yàn)誤差范圍。 所以他懷疑空氣中的氮?dú)庵幸欢ê猩形幢话l(fā)現(xiàn)的較 重的氣體。雷利沿用卡文迪許的放電方法從空氣中除去氧和氮；英國化學(xué)家拉姆塞 （W． Ramsay，1852—1916）把已經(jīng)除掉 CO2、H2O和 O2 的空氣通過灼熱的鎂以吸收其中的氮 氣，他們二人的實(shí)驗(yàn)都得到一些殘余的氣體， 經(jīng)過多方面試驗(yàn)斷定它是一種極不活潑的新元 素，定名為氬，原文是不活動(dòng)的意思。 1868

8、 年 8 月 18 日在印度發(fā)生了日全蝕，法國天文學(xué)家嚴(yán)森（ P． J． C． Janssen ， 1824 一 1907）從分光鏡中發(fā)現(xiàn)太陽光譜中有一條跟鈉 D 線不在同一位置上的黃線，這條光譜線 是當(dāng)時(shí)尚未知道的新元素所產(chǎn)生的。 當(dāng)時(shí)預(yù)定了這種元素的存在， 并定名為氦 （氦是拉丁文 的譯音， 原意是“太陽”） 。地球上的氦是 1895 年從鈾酸鹽的礦物和其他鈾礦中被發(fā)現(xiàn)的。 后來，人們在大氣里、水里，以至隕石和宇宙射線里也發(fā)現(xiàn)了氦。 1898 年拉姆塞又在液態(tài)空氣蒸發(fā)后的殘余物里，先后發(fā)現(xiàn)了氪（拉丁文原意是“隱藏 的”）、氖（拉丁文原意是“新的”）和氙（拉丁文原意是“生疏的”）。 1900 年德國物理學(xué)教授道恩（ F． E． Dorn， 1848 一？）在含鐳的礦物中發(fā)現(xiàn)一種具有 放射性的氣體，稱為氡（拉丁文原意是“射氣”）。 第 2 頁