世界近代中期科技史-第20节

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量”，他把这种“向上的重量”称为“负重量”。由于金属燃素具有“负重　

量”的性质，所以当金属燃烧而释放出燃素时，它的重量就不但没有减轻，　

反而增加了。　

　　　　　一种基质，既具有向下的正重量，又具有向上的负重量，这很令人费解，　

于是，有些人费尽心思找到了这样一个比喻：金属失去燃素，好比人死时失　

去灵魂。失去灵魂的死人不是比含有灵魂的人重吗？由此可见，燃烧后的死　

金属要比活金属重。这样，就使燃素不仅成为一种无所不在的基质，而且成　

了一种神秘莫测的幽灵。由于燃素说在解释金属煅烧时所遇到的无法克服的　


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理论困难，它所编织出来的理论幻景正在消逝，理论化学已处于一场新的危　

机之中。　

　　　　　把燃素说进一步推向理论危机的动因，是　18世纪初气体化学的初步发　

展。　



　　　　　（2）布莱克　

　　　　　到　18世纪初，气体化学有了初步发展，特别是对于碳酸气的发现与研　

究，可以说是18世纪气体化学发展的先导。第一个重新发现并深入研究碳酸　

气的是英国化学家布莱克　（1728—1799年）。　

　　　　　1746年，18岁的布莱克考入格拉斯哥大学学习医学，在学习医学之际，　

他同时致力于化学研究，1750年，在他移居爱丁堡的同年，由于医学研究的　

需要，布莱克即开始进行酸类与碱类物质的研究。1754年，他写出了他的博　

士论文《论胃中食物产生的酸，兼论白氧镁》，第二年，他把这篇论文扩充　

为专著，并在爱丁堡学会上宣读了这一著作，1756年，该书以《关于镁石、　

石灰石和其他碱类物质的实验》的书名出版，在这一著作中，他记述了发现　

碳酸气的过程，并对这种气体的性质进行了初步的分析。　

　　　　　在一次实验中，他发现，把石灰石加热，除了制得石灰之外，还可以制　

取一种气体，他把这种气体叫作“固定空气”，并用定量分析的方法对这种　

气体的性质进行了分析，结果发现，石灰石经过煅烧后减少重量44％，他认　

为，这正是“固定空气”被从中释放出来的缘故。与此同时，他也用镁石（碳　

酸镁）作过类似的实验，发现镁石也含有“固定空气”。他还发现，碳酸镁　

　（镁石）与氧化镁（镁土）的区别，仅仅在于“固定空气”的得失，碳酸镁　

失去“固定空气”即为氧化镁；而氧化镁得到“固定空气”即为碳酸镁。　

　　　　　布莱克还用其他许多方法制取过“固定空气”，并认识到在呼吸、发酵、　

木炭燃烧中也能产生这种气体，而空气本身就含有少量的“固体空气”。　

　　　　　在制取“固体空气”的基础上，布莱克对这种气体的性质进行了多方面　

的研究。他发现，这种气体能为苛性碱所吸收；能使燃烧的蜡烛熄灭；能使　

动物窒息以至死亡。在当时，“窒素”曾是一个与“燃素”对立的概念，布　

莱克的发现从根本上揭开了“窒素”的秘密，原来“窒素”并不是一种与“燃　

素”对立的基质，而是一种特殊的气体。　

　　　　　通过对“固定空气”的深入研究，布莱克进一步指出，石灰石在煅烧后　

失重并转变为苛性石灰，正是由于失去酸性的“固定空气”，而这种“固定　

空气”本身并不是“燃素”，而恰好是“窒素”。他的这些实验与理论，一　

方面使燃素说进一步陷入了严重的理论危机中；另一方面，也为后来推翻燃　

素说提供了重要的实验根据与理论启示。　



　　　　　（3）卡文迪许　

　　　　　继布莱克之后为证实燃素说而进行气体化学研究的，是英国化学家卡文　

迪许（1731—1810年），他是一个公爵的后代。富裕的条件使得他终生都得　

以进行专注的研究。　

　　　　　他在气体化学方面的第一个重要贡献，是创用汞槽法制取纯净的二氧化　

碳，并测定了二氧化碳的比重和溶解度，证明了用实践方法制取的二氧化碳，　

与动物呼出二氧化碳和木炭燃烧时产生的二氧化碳完全相同，同时，他还发　

现，当空气中含有九分之一的二氧化碳时，就会使蜡烛熄灭。　


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　　　　　他在气体化学方面的另一贡献，是制取了氢气，并对氢气的性质进行了　

初步的研究。　

　　　　　1766年，他把题为《人造空气的实验》的论文提交英国皇家学会。文中　

除了具体论述二氧化碳的制取及其性质外，就是论述氢气的制法及其性质。　

他在文中指出，用盐酸或稀硫酸与铁或锌等作用，就可以用水槽法收集到反　

应过程中产生的氢气。他还指出，用定量的某种金属与多种酸作用，所产生　

的氢的量总是固定的，而与酸的种类无关。他认为氢气与空气混合后，一点　

燃即发生爆发。由于他崇信燃素说，所以他断言这种气体来自金属，而不是　

来自酸，因此他把这种气体称为“从金属中来的可燃空气”，他错误地认为，　

这种“可燃空气”就是从金属中分离出来的“燃素”，后来，他又认为氢气　

是“燃素”与水的混和物。　

　　　　　卡文迪许制取氢气后，人们曾把它充入气球，发现它能使气球很快飘浮　

上升，这样，一些燃素论的信奉者认为，气球飘浮上升正是“燃素”具有负　

重量的证据。可是不久发现氢气本身也是有重量的。　

　　　　　氢气的发现，一方面直接导致了后来的氧气的发现，另一方面也又一次　

动摇了燃素说。　



　　　　　（4）卢瑟福　

　　　　　在导致氧气的发现并最终推翻燃素说的过程中，除了二氧化碳与氢气的　

发现外，氮气的发现也是极其重要的一步。1755年，布莱克在制取“固定空　

气”即二氧化碳之后，意识到剩余的气体与“固定空气”并不同，因此，他　

要他的学生卢瑟福　（1749—1819年）继续研究这种剩余气体的性质。　

　　　　　1772年，卢瑟福对这种剩余气体进行了多方面的实验研究，他把一只老　

鼠放在含有这种气体的器皿内，发现老鼠闷死后，器皿内的气体容积减少了　

十分之一（实为老鼠耗掉的氧）。如果将里面剩余的气体用碱液吸收，则器　

皿内的整个气体的容积又减少十分之一　（实为二氧化碳）。他以这样的方法　

除掉器皿内的“燃烧素空气和固定空气”（实为氧气与二氧化碳）之后，再　

对剩余的气体进行研究。他在这种剩余气体中点燃蜡烛，仍能看到隐现的烛　

光；若投磷少许，则可见磷发光。这些现象使他认识到，他所得到的并不是　

纯净的另一种剩余气体，于是，他改用以磷在密闭的器皿中燃烧的方法，结　

果制取了这种较为纯净的剩余气体。通过实验分析，卢瑟福发现，这种气体　

既不能助燃烧，也不能助呼吸，且不溶于苛性钾溶液。他把这种气体命名为　

　“浊气”或“毒气”。由于他受燃素说的影响较深，他认为这种“浊气”并　

不是一种独立的气体，而是从燃烧物体中吸取“燃素”后的“火气”。但他　

的实验，实际上是氮气的最早发现，后来，他把这一发现写入了《固体空气　

或浊气导论》一文中。　

　　　　　与卢瑟福大体同时，卡文迪许也运用苛性钾吸收木炭燃烧时产生的二氧　

化碳的方法，制取过这种剩余气体，他也发现这种气体具有灭火的性质。可　

见，卡文迪许也是氮气的独立发明者。　

　　　　　这时，英国化学家普列斯特列也利用石灰水吸收二氧化碳的方法，制取　

过这种剩余气体，并且也发现这种气体的既不助燃、也不助呼吸的性质。由　

于他信奉燃素说，因此他认为，氮气所以不助燃，是因为它已经吸足了燃素，　

这样就使它失去了助燃的能力。因此，他把这种气体叫“被燃素饱和了的空　

气”。　


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　　　　　瑞典著名化学家席勒也在这时发现过氮气，他还最后指出，氮气是空气　

的组成成分之一。　

　　　　　正是在氮气这一重要成果的直接推动下，仅在一两年后，席勒和普列斯　

特列就大体同时发现了直接推翻燃素说的重要气体——氧。　



　　　　　（5）席勒　

　　　　　席勒（1742—1786年），生于瑞典波美尼亚的斯特拉尔松城的一个经商　

的家庭，十四岁时，被送到药剂师包赫的药店去当学徒，为他后来的化学研　

究打下了基础。　

　　　　　在从事医药化学研究的同时，席勒也开始进行燃素现象与气体化学方面　

的研究。1772年，席勒独立地发现了氮气。就在同年，他在实验中发现，一　

定容积的空气在长久接触某种物质后，其容积就会减少，而其中剩余的空气　

能使蜡烛熄灭。席勒根据这一实验事实分析，空气至少有两种性质不同的气　

体组成。他认为这两种气体中有一种不表现出吸引燃素的性质，因此他把它　

称为“浊空气”（即氮气）；而另一种则表现出特别能吸引燃素的性质，因　

此他把这种气体称为“火空气”，这实际上是氧气的最初发现。　

　　　　　在发现“火空气”之后，席勒即想以实验方法制取出这种“火空气”来。　

他根据燃素说设想，热是由“燃素”和“火空气”组成的。如果能把热分解　

为“火空气”和“燃素”，便可制取出“火空气”来。他想，只要选定这样　

一种物质，这种物质对燃素的吸引力比“火空气”对燃素的吸引力更大，那　

么就可以使这种物质同燃素结合，从而将“火空气”单独离析出来。为此，　

他选定了硝酸，因为硝酸易于与金属作用，易于吸取金属中的“燃素”。实　

验的结果，他取得了这种气体，点着的小蜡烛在这种气体中能放射出耀眼的　

光芒。这样，被席勒称为“火空气”的氧，就不但被席勒最先发现了，而且　

被席勒最先制取出来了。　

　　　　　此后，席勒又先后采用加热氧化汞、硝酸镁、二氧化锰与硫酸等多种方　

法制取过“火空气”，1782年，席勒又最先给“火空气”取名为“氧”。　

　　　　　在发现和制取氧气之后，席勒还对氧气的化学性质进行了初步的研究。　

如果循此前进，席勒本来可以揭示出氧在物体的燃烧与金属的煅烧中的化学　

实质，并由此推翻燃素说。但由于席勒坚信燃素说，因此，他同略后一些发　

现氧的化学家一样，没有抓到“碰到鼻尖的真理”。　

　　　　　席勒在化学的其他方面也有建树，他在1774年曾对氯、锰、钡等元素有　

过最初的发现，1775年，曾从骨中制取过磷，他还制取过一种被人们称为“席　

勒绿”的染料。特别是他在1788年合成了第一种有机酸“氢氰酸”。可惜的　

是，他由于多年的贫困与疾病的折磨，在刚得到一笔稿费使他得以同一个孀　

妇结婚的两天之后，即已四十四岁之年去世。　

　　　　　1773年以前，席勒发现并制取氧的有关实验即已完成，有关氧气的著作　

　《论火与空气》一书，也在1775年底以前完稿，由于出版的延误，席勒这一　

著作直到1777年8月才出版。此后，普列斯特列记述发现氧的论文已经发表　

了，拉瓦锡论氧的论文也发表了。　



　　　　　（6）普列斯特列　

　　　　　普列斯特列　（1733—1804年）是与卡文迪许齐名的18世纪后期的英国　

著名化学家之一，他是一个农民的儿子。起初，在富兰克林的影响下，他开　


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始研究电学，特别是电学史的研究。1676年，他发表了一篇电学史方面的论　

文《电的历史及状况》，他因这篇论文被选为英国皇家学会会员，并于同年　

获博士学位。这一年，他出版了《电学史》的第一卷。在写作《电学史》第　

二卷的过程中，他在听一位化学博士的讲演时，对化学产生了兴趣。经过几　

年的努力，他已经精通了当时的化学理论与实践技术。1771年，他在加热硝　

石时，实际上已制得了氧气，并认识到这种气体有助燃性。只是他当时还未　

认识到这是一种独立的气体，而是把它同空气混为一谈。　

　　　　　1772年，普列斯特列独立地发现了氮气，他开始认识到，空气并不是单　

一的气体，而是由不同的气体组成的。氮气的发现，为他进一步发现氧气铺　

平了道路。　

　　　　　1774年8月1日，普列斯特列想用刚得到的一只大透镜做一次实验，以　

分析光对氧化汞的作用。他想，物体燃烧时，它的火焰总