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世界科技全景百卷书: 发现氧气
中学生学习化学，课堂上第一个看到的大型实验，就是各种物质在氧气中的燃烧。他们在课堂上，从未见过如此精彩、光辉夺目的现象。老师在实验时，那一瓶瓶的氧气是用什么方法收集到的呢？世界上又是谁最先发现了氧气？ 大约在3亿年前，在地球表面的空气中，就含有跟现在浓度相似的氧气了。虽然地球上有很多的动物呼吸，及人为的和自发的燃烧都在直不停地消耗氧气，但是又有更多的植物在进行光合作用，往空气中补充新鲜的氧气，因此空气中所含氧气的总量及其相对浓度，并没有减少。 15 氧气是无色、无臭、无味的气体，它在空气中的含量估计约有1.5×10吨，它还取不尽，用不完的总在我们身边存在着，只要你随手拿起个空瓶，其瓶中就含有占体积21％的氧气，但要收集到老师在实验时瓶中氧气的浓度，那就不是一件简单的事了。在很久以前曾经是一件很不容易办到的事。 空气不像水、火那样有形有力，常常不容易引起人们的注意，它又是那样的看不见、摸不着，很长一段时间人们都没去研究它的成分，更不知道其中含有氧气这种东西。虽然物理学家们早就用空气做过很多著名的实验，证明物体在空气中运动会受到一定的阻力，证明空气的体积会随压强增大而按一定的规律缩小，证明大气压强的存在，大气压强加在我们身上的力量大得惊人，等等。能够正确的说出空气中都包含有哪些成分，并能把这些成分分开，这却是18世纪后半期以后才相继做到的事。 氧气的化学性质在高温条件下是非常活跃的。氧气能够跟很多种物质发生化学反应，并生成各种氧化物或含氧化合物。一些氧化物和含氧化合物在一定条件（如高温或加催化剂）下，又会释放出氧气等等。 在我国封建社会初期，最迟在公元前2世纪，就已经开始流行炼丹术。炼丹术士用一些天然的矿物，经过神秘的加工，制成丹丸，企图让人吃了长生不老，然而这其中大多丹丸含有对人体有毒害的元素，如砷、汞、铅、硫等。人们对矿物加热，这时空气中的氧气必然参与反应，甚至有的还是反应过程中起主要作用的，但是炼丹时，他们只能看到固体的、液体的以及似气非气的烟、雾，却总是忽略了无色、无臭又无形的空气，因此人们也就意识不到空气的存在和变化了。我国古代比较有名的炼丹术家葛洪（284年～364年），曾经在他的著作《抱朴子》中记载有“丹砂烧之成水银，积变，又还成丹砂”的说法，“丹砂”就是硫化汞，加热到它变成水银，要经过两个反应，即： 2HgS+3O2HgO+2SO 2 2 2HgO2Hg+O 2 实际这两个反应是在同一容器内一次性完成的，又可简化为HgS+OHg+SO，但葛洪在著作中没有说必需气体参与，可见他的观察不 2 2细致，也许他用了铁的容器来盛丹砂，就会有如下的反应：HgS+FeHg+FeS，这时确实跟气体无关，但由于当时的生产技术，不可能做出完全不透气的密封容器，也不可能控制温度。对于当时的情况，他只用简单的一句话来作结论，是不严谨不科学的，然而要求他有重大的科学发现也是不现实的。 传说在公元8世纪，我国有一个叫马华（译音）的人，著有一本叫《平龙认》的书，书中记载到了燃烧和空气有关，并把空气中的成分分为阴气和阳气，这是由于我国古代流行“阴、阳”之说。马华指出，属阳的金属、硫、木炭等燃烧后，和大气中阴的成分结合。这就很难确定他发现氧气是个十分明确的事实，在很大程度上可能是和实际巧合。 在国外，早期也有很多人碰到过类似的情况，做过类似的解释，有的还的确制出并收集到了氧气，但由于思想上受到“燃素说”的束缚，因而把已经得到了氧气叫做“火气”或叫做“脱燃素空气”，并没有人真正的认识它，瑞典的舍勒和英国的普利斯特利，便是如此。他们虽然都发现了氧气，但由于受“燃素说”的影响，因而没有能够正确地认识它。 发现氧气的关键，在于首先要明确氧是一种元素，这一认识是法国人拉瓦锡确定下来的。 舍勒及普利斯特利和拉瓦锡都是同时代的人，他们的共同成就，都已被载入了化学史册，他们用化学方法（加热氧化汞、硝酸镁等物质）制出了氧气，拉瓦锡又用实验方法精确地测定了空气中有五分之一的体积是氧气，并用氧气和别的物质发生了化合反应。最后在 1777年确定下来，氧是一种元素。拉瓦锡给氧起名叫“Oxygene”。氧气的发现，并被明确为一种元素，这是化学发展史上一个很重要的里程碑。在理论上，因此彻底推翻了错误的燃素说，建立了包括燃烧在内的氧化学说，为后来的氧化、还原理论，奠定了实践基础。在科学上为人们深入研究大气的成分开辟了道路，使当时化学界很多错误的看法，也得到了纠正。 氧气是一种极为普遍的气体，并且在地球上已存在了数百亿年，而它被科学家们认定，却是非常不平凡的，从而引起了如此巨大的震动，不能不说是一个惊人之举。 异想天开发现了磷 我们所说的化学元素磷，原文的意思叫做“冷光”。民间传说中的“鬼火”，就是一种磷的氢化物产生的自然现象，自然界中的这种磷的氢化物是由人及动物的尸体腐烂分解而形成的，它是一种气体，当遇到空气，就会自动地燃烧起来。我国古代又把鬼火叫成燐火，因此我国就把叫做“冷”光的物质叫做“燐”。由于磷是非金属元素，常温下单质为固态，于是又把原来的“火”字旁改为“石”字旁，写成“磷”。这也是用中文汉字对化学物质命名的一大特色。 令人感到有趣的是，最早发现的磷是从尿液中提炼出来的。 在那时，谁也不知道人和动物的尿液里到底含有什么东西，而当时有一个想发财的商人，千方百计地寻找生财之道，偶尔听人说，从人的尿液里可以制造出黄金或是能够点石成金的宝贝。于是他就偷偷地收集了大量的尿液，一点一点的慢慢蒸干后，又胡乱的加上各种各样的东西，今天用煮的办法，明天又用烧烤的办法，一次一次地干下去。终于有一次，他发现了一种在黑夜中能发出萤光的物质。这就是他初次得到的磷，一小块白色柔软的白磷（磷的一种单质）。这是1669年的事，这个人的名字叫波兰特，是德国汉堡人。 尿液的成分，除了绝大部分水之外，主要的是尿素。此外还有一些新陈代谢的废物，其中便含有极少量的硫、磷等元素，而且是以极其复杂的有机化合物的形式存在的，只有在经过长时间的发酵蒸发后，才能变成磷酸盐。 磷原来以多种形式的化合状态，遍布于人及动物体内，主要的有各种酶及促使营养成分发生同化作用，为生理需要提供活力机制的，含磷的有机化合物。另外磷也存在于骨骼和牙齿中。平常，我们所吃的食物里，都普遍的含有磷。同时由于饮食情况的不同，排泄物中所含磷的量也有所不同。 磷可以形成各种各样的化合物，要用磷的化合物来制取单质，都需要经 -过复杂的化学反应。工业生产上，经常是用磷矿石[Ca (PO ) ]为原料，加 3 4 2上石英和焦炭，在经过1500℃的高温，而产生的磷蒸汽（实际是P分子）， 4在隔绝空气的状态下，冷疑到凉水中，成为固体的白磷。化学方程式可以表示为： Ca 3 4 2 2 3 真是无巧不成书，波兰特经过几十次的改变配方，更换方法，他居然在一次将尿渣、砂子和木炭放在米中加热时，用水冷却产生的蒸汽而得到单质磷。这种十分巧合的事，实在是很少有的。 当制出奇怪发光的宝物时，波兰特真是惊喜若狂，他想如果要发财，制法就要十分保密。他得到磷的消息在外界传开以后，人们只知道他是用尿做实验，于是便有很多人也想碰运气的做了起来。德国人孔柯尔居然在 1687年，也从尿渣中制出了磷，其做法跟波兰特的方法如出一辙。1680年英国的化学家波义耳和他的助手德国人亨克维茨，独立地从尿中制出了磷，并对制法加以改进，大量生产使其成为商品。1775年瑞典化学家舍勒，又从骨头中制出了磷。磷从此有了正式的名称，叫“发光体”。 这一段离奇的故事，说的并非是一个不学无术的人，只知道原料是尿，就能从中把磷提制出来。当时之所以能成功的人，都是接触或是研究化学的。波兰特本人的职业就是医生，西方的医生并不像中医那样，以本草为生。他们在配药的同时，还兼做化学实验，有些医药学家也同时是化学家，所以他们头脑里都有一定的化学知识，并且又有动手能力，能够解决一些问题。波兰特及其同时代的人，能从尿里提取磷，都有他们本人的职业特长，首先是波兰特的惊人毅力，几年如一日的把实验坚持做下去，仅此一点就很值得后人敬佩。 波兰特制磷的配方，既可以认为是巧合，也可以认为其中存在着必然。因为沙子、术炭等是他们的常用之物。只要某物中含有磷元素，经过多种氧化还原反应，加之收集方法得当，是会得到磷的化合物甚至是磷的单质。像这样的情况，在化学实验中，曾经出现过多次。 白磷被发现以后，又大量投入生产并成为商品出售，它到底有什么用途呢？它在最早时期，除了供应实验室用及制造磷头火柴之外，几乎没有其他的用途。磷头火柴是当时使用最方便的引火工具。然而白磷有剧毒，又极易着火，很快就被较安全的火柴所代替。我们现在所用的安全火柴也要用磷，那就是涂在火柴盒两侧酱紫色的东西，它的主要成分是红磷。红磷跟白磷互为同素异形体，但红磷的着火点比白磷要高得多，而且毒性也极小。现在生产的白磷主要用于合成含磷的农药，这类农药有极强的毒性，使用时要特别小心。 磷是一种化学性质很特别的元素，它的单质及化合物有的含有剧毒，有的几乎没有毒性。它还是动植物体内必需的营养元素，缺少它，植物的果实便不能丰硕饱满，人的骨质特别是神经的发育就会受到影响。因此人在青少年发育时期，就应吃含磷质较多的食物。 三元素组和八音律 在门捷列夫发现元素周期律以前，化学这门学科已经诞生了200年以上。在这段时间里，这门学科虽然有了很大进展，但是，它只是积累了很多零散的知识而已。这些知识之间的内在联系如何，怎样才能把它们系统起来，还是没有解决的问题。因此，这时的化学学科，就像个管理不好的库房一样，虽然各种材料很多，但是东一摊、西一摊，放得个乱七八糟，毫无规律。 当时学校里的化学老帅，包括大学里专门教化学的教授在内，在这一大堆乱七八糟、漫无秩序的材料面前，对于如何组织教学，谁也拿不出好主意来，只能各行其是。有的人先从氢讲起，因为它最轻；有的先讲氧，因为它分布最广；有的先讲铁，因为它是最常见的金属；…… 化学家们实在不能继续容忍这种混乱的状态了！大家都在想，怎样才能找到一个规律，把这些各种各样的元素有系统的排列起来，把这些杂乱无章的化学现象和化学知识系统化起来。 1829年，德国化学家段柏莱纳在比较各种元素的原子量的时候，注意到有几个化学性质很相似的元素组，每组包括三个元素。在每一组的三个元素中，按原子量的顺序排列，中间那个元素的原子量大约是两边的元素原子量的平均值。 例如：锂、钠、钾三种元素的性质就很相似，它们都是金属，能和水激烈地反应放出氢气，并且生成很强的碱。排在中间的元素钠，它的原子量（23）正好是锂 （7）和钾（39）原子量之和的二分之一。 氯、溴、碘三个元素都是非金属，都能和金属起反应，它们的原子量也有上边说的那种情况。 这样三个元素一组、三个元素一组，共找到五组。段柏莱纳把它叫做三元素组。 三元素组的分类方法，虽然比过去进了一步，但它只包括了15个元素，还有几十种元素没有归纳进去。另外，这一组一组的元素相互间有什么关系，段柏莱纳也说不出来。 在这以后，还有许多人尝试过用各种方法分类和归纳元素，试图从中找出规律性的东西。其中比较引人注意的一种方法，就是英国人纽兰兹提出的八音律。在音乐中，当我们把音符 1（do）、2（Le）、3（mi）、4（fa）、5（So）、6（La）、7（Ti）、i（do）、2（Le）、3（mi）……排起来的时候，你从任意一个音数起，数到第八个音时，一定和第一个音的的唱法一样，这两个音之间的距离就是八度。纽兰兹把当时已知的元素按原子量一个比一个增加的顺序列成行的时候，他发现，从任何一个元素开始，数到第八时，就会出现一个和第一个元素性质相似的元素，好像音乐中的八度音一样。纽兰兹把这种现象叫做八音律。 纽兰兹根据八音律把当时已经知道的元素编了号，排成了一张表。 从这张表里元素排列的顺序来看，在第一行氢、锂、铍、硼、氮、氧这七种元素之后的氟、钠、镁、铝、硅、磷、硫分别和前七种元素相似。第二行的氯、钾、钙也分别和氟、钠、镁性质相似。再往后就不能令人满意了，比如22号位置上的钴和镍，同前面的氟、氯的性质便没有什么相似的地方。1866年，纽兰兹在英国化学会的年会上报告了它的这种分类方法。遗憾的是，他不但没有受到应有的鼓励，反而因为回答不出听众提出的许多问题而受到了奚落。伤心的纽兰兹失去了勇气和信心，放弃了他的理论研究工作而改行去干别的事了。 这样，化学家们尝试把元素系统化的努力又一次失败了。 氯气的故事 古代的炼金术士们用王水 （一般用三份盐酸与一份硝酸相混合）溶解金子。当他们在实验室里加热王水的时候，便会发生一种刺激性很强的烟雾，当时他们还不知道这种烟雾就是氯气，然而至少可以说，古代的炼金术士们就已经接触过氯这种元素了。 氯气的发现应该归功于瑞典化学家舍勒 （1742年～1786年），他是在1774年发现这种气体的，当他加热黑色的二氧化锰与盐酸的混合物时，发现产生了一种烟雾，并与加热王水时所生成的烟雾是完全一样的。在氯这种元素被发现以后，当时人们把它叫做脱燃素的盐酸气，因为按照当时流行的说法，把盐酸中所含的氢称为燃素，这样在制备氯气的过程中，锰取代了盐酸中的氢，从而得到氯气，用当时的术语便是锰取代了燃素，因此就被叫做盐酸脱掉燃素以后产生的一种气体。 舍勒制备了氯气以后，把它溶解在水中，却发现这种水溶液对纸张、蔬菜和花都具有水久性的漂白作用；他还发现氯气能与金属氧或金属化合物发生化学反应。从1774年舍勒发现氯气以后，一直到1810年，这种气体的性质先后经过贝托霍、拉瓦锡、盖一吕萨克、泰纳、贝采利乌斯等人的研究，然而第一个指出氯气是一种化学元素的科学家却是戴维，他在伦敦英国皇家学会上宣布这种由舍勒发现的气体是一种新的化学元素，它在盐酸中与氢化合。他将这种化学元素定名为氯，这个名称出自希腊文“Chloros”，这个词有多种解释，例如“绿色”“绿色的”“绿黄色”或“黄绿色”。戴维的这种推论获得了公认，只有贝采利乌斯持有异议，因为他一直认为盐酸是一种含有氧的酸。 1785年贝莱梯，1786年卡斯登各自在有水汽存在的情况下，将舍勒所发现的这种气体加以冷却，随后他们便获得了一种黄色结晶物质 （实际上它就是氯的水合物Cl·6HO），他们暗示，舍勒所发现的气体不是一种简单的物 2 2质，当然就不是一种化学元素。 1805年诺斯莫尔将这种气体液化，他在描述其实验时说： “当我把这种含氧的盐酸气（诺斯莫尔和贝采利乌斯的认识是一样的，他们都认为氯气是盐酸与氧气的化合物，所以把这叫做含氧的盐酸气）压缩 1 到一个2 英寸的接受容器中，它立刻转变成了一种黄色的液体，它在普通 4的大气压力下具有极大的挥发性，当把耐压的接受容器的阀门打开时，这种液体物质便立即完全挥发了。我发现这种物质的浓度非常之大，以致让我感受到一种难以忍受的刺激。当这种气体挥发以后，接受容器中只留下微不足道的黄色的残留物。这种气体能够破坏疏菜的颜色，并且很难控制。” 1810年，戴维通过试验进一步证实了，如果在-40℃下将氯气冷却，就能获得贝莱梯和卡斯登所制备出来的黄色晶体物质。 1823年3月5日当法拉第正在操作封在一支玻璃管里的氯的水合物时，他的好友帕里斯正好来拜访他，当看到玻璃管中有一些油状物质，因此而责备法拉第，说他不该使用带油污的仪器 （因为帕里斯以为这支玻璃管是法拉第没有洗净的器具）。帕里斯走了以后，法拉第继续进行实验，他想把这支玻璃管打开来看，但是不小心却把玻璃管打破了，与此同时，管内的油状物也马上消失了。这个偶然的事故使法拉第认识了这种油状物的性质。帕里斯第二天便收到了法拉第写来的一封信：“亲爱的先生，昨天您注意的油状物已经变成了液态氯。” 1888年克尼许用加压冷却的方法将液态的氯装在一种耐压的容器中，以便于运输和使用，为使用氯气的单位提供了很大的方便，从此以后，液氯的生产才达到商品的规模。 漂白粉的生产始于18世纪末朗。在此以前，欧洲人在漂白麻纤维和棉纤维的时候，需要花费很长的时间及笨重的体力劳动。他们把棉、麻纤维放在草木灰、石灰水或皂液中煮沸，然后取出来浸泡在牛奶中，最后取出来铺在草地上，充分地暴露在空气中和阳光下，这时纤维才被漂白。这种方法需要耗费长达七个月的时间。 1785年法国人贝托雷最早利用氯气做漂白剂。它把舍勒发现的那种氯气溶解在水中，这种溶液便具有了漂白作用。1789年贝托雷改进了制备漂白溶液的方法，即把氯气通入巴黎一家化工厂生产的碱性草木灰 （即氢氧化钾）的溶液中，效率又提高了很多。后来，蒸汽机的发明人瓦特从贝托雷那里了解到制造这种漂白剂的方法，并把这种制造方法转让给苏格兰的英国化学公司的创始人泰纳以便生产这种漂白剂，1798年泰纳把生产漂白剂的方法改为将氯气通到石灰水中，这样改进以后生产成本便大大地降低了。1799年泰纳经过多次加工又把这种液体的漂白剂改进成为固体的产品，当时叫做氯化石灰，也就是我们现在所用的漂白粉。这种固体产品的优越性就要大多了。 氯气在卫生方面应用的历史也是非常悠久的，早在1800年，英、法等国家就用氯水作为消毒剂；1854年英国就已经采用漂白粉来消除污水的气味；到了1903年，英国人便已经大量使用氯气来为饮用水清毒了。 氯气的生产方法也曾经历了漫长的发展过程。一直到1936年为止，人们还一直沿贝托雷发明的方法来生产氯气，这种方法是把氯化钠、软锰矿 （即二氧化锰）和硫酸的混合物装在铅蒸馏器中，经过加热后便能产生出氯气。 1936年古萨格发明了一种焦化塔，用来吸收路布兰法生产苏打（即碳酸钠）的过程中所排出的氯化氢气体 （在当时这种含有氯化氢的气体被人认为是一种废气，从古萨格开始，这种气体才得到了充分利用），从这以后盐酸也就成为一种比较便宜的酸，可以广泛利用。舍勒所发明的生产氯气的方法 （即用盐酸与软锰矿反应用以制取氯气）经过改进后，才成为大规模生产氯气的方法。 1868年狄肯和洪特又发明了用氧气来氧化氯化氢以制取氯气的方法。 4HCl+O=2Cl↑+2HO 2 2 2这种方法叫做狄青法。 以上这些生产氯气的方法虽然在氯气生产史上都起过一定的作用，然而这些方法与电解法生产氯气和烧碱相比较，无论是从经济效益和生产规模上来说，都要大为逊色，所以当电解法普遍运用以后，所有其他的生产氯气的方法就一下子都被淘汰了。 电解法可制出氯气要追溯到1833年。当时法拉第经过一系列的试验，发现当把电流作用在氯化钠的水溶液，也就是电解氯化钠水溶液时，就能够获得氯气。到了1851年瓦特获得了一份关于电解生产的英国专利，其中包括了氯气、氢氧化钠、金属钠的生产方法。但是，由于当时没有实际可用的直流发电机用以产生足够的电流，因此瓦特的发明也只能停留在实验室规模，并不能付诸大规模的生产。瓦特获得的这一份专利一直没有利用来起。直等到19世纪 70至 80年代，有了比较好的直流发电机，德国人便在1890年开始用电解祛大规模地生产氯气和烧碱，而英国和美国采用这种生产方法，则要推迟到1893年，比德国人晚了3～4年。 从发明电解法生产氯气和烧碱，一直到让这种方法付诸工业生产这一过程，使我们想到先进的发明创造必须有一定的生产条件的帮助，才能发挥它的作用。电解法生产氯气的发明也只有在强大的直流电机发明以后，才能真正成为一种工业生产的方法。 元素凶神 每一个搞化学研究的人都有一个习惯，这就是每当他拿到一种从来没有见到过的新物质时，总想要弄清楚这一物质里含有哪些成分？是用什么原料，经过怎样的方法制造出来的？它有什么特性？可以用来做什么？等等。想要一下子解答这一串的问题，并不是一件简单的事，也不是三言两语就能说清楚的。解答化学之谜，需要有许多人经久不息的努力去做很多实际而又艰苦的工作，甚至为此而献出宝贵的生命！ 这其中最有代表性的就是氟元素从被发现到制出氟气单质的过程。可以说它是经过百年孕育，带着一身的煞气，才得以出世的凶神。 化学中的氟、氯、溴、碘四种元素，氯被最早发现。早在1774年，就已经制出了氯气，1786年发现了氟的化合物，直到1886年才制出氟，中间经过了一个世纪还多，这并不能完全责备氟的脾气怪，而是因为在很长时间内所用手段的能力达不到。发现溴、碘制出单质的时间，分别是1824年和1811年。 氟、氯、溴、碘好像是同一父母所生的四兄弟，有着相同的血统，在性格上既有相同的地方，又有其各自不同的特点。 人们把它们按氟、氯、溴、碘的顺序排行，并不是按发现的年代来分的，这是为什么呢？这是化学家比算命先生更讲究实际的地方。 氟、氯、溴、碘四种原子，都具有跟金属原子相结合的能力，而且能力有大有小，但肚量却是一样的，如它们结合钠原子，就都只能接纳一个，结合时氟原子是如狼似虎，而碘原子却是温文尔雅，氯、溴则介乎两者之间。这种性格上的差别是由它们天生的性质所决定的。化学家是以它们这些不同性质为依据给它们排行顺序的，并把它们作为元素体系中的一个很重要的家族。 而氟这个元素，因为其化学性质非常活跃，因此它让化学家们吃了很大的苦头，经过几代人的努力，才把它接生到这个世上来。 在发现氯气前，人们就发明了盐酸。这是用食盐加浓硫酸时所产生的一种气体，人们把这种气体用水吸收后，便成了一种有酸性的液体，就称这种液体为盐酸。第一次单质的氯气是用盐酸加软锰矿粉制出来的。 在1786年有人发现把萤石加浓硫酸，也会产生制盐酸时那样的气体，它溶到水中，也同样会得到酸性的液体，但是这种酸性的液体和其他任何物质，包括软锰矿粉一起反应，就无论如何也得不到成分更简单的物质了，人们企图用它也能制出像氯气那样的一种新气体，然而希望总是以失败而落空。但是实验越是失败，化学家却越是坚信，在这种酸性液体和萤石中，一定含有一种从来未被人知道的新元素，并在它尚未制出单质前，就起了名字 （ Fluorum，含有活泼流动的意思），规定了符号（F），找好了住地（元素周期表上第二周期第Ⅶ A族）。 在 1786年以后的漫长岁月里，化学家们煞费苦心，不屈不挠地辛勤劳动，他们抱着一个共同的目的——制出氟气。他们实验操作时，一刻也离不开氢氟酸（跟盐酸同为姊妹酸），这种氢氟酸及其气体氟化氢，跟盐酸（氢氯酸）及其气体氯化氢不一样，前者是有剧毒性的，很多化学家因此中了毒，甚至献出了宝贵的生命！ 氟为什么总让人见不到它的真面目呢？这是因为氟的化学性质太活泼了，它在化合物中跟别的元素结合的能力特别强，没有一种物质能够把它从化合物里的位置上分离出去。用化学反应的方法，在当时情况下，是完全不可能制出氟气单质来的，制来制去不过是氟从这一种化合物中转移到另一种化合物中去而已。 化学家们因此就有些绝望了。真是行到山前疑无路，竟然柳暗花明又一村。科学家后来发现了电的威力，它不仅可以照明、开动机器，而且可以使难以分解的化合物发生分解反应，这一种方法叫做电解。 化学家们运用电解的方法，从而发现了多种新元素并制出它们的单质。当然电解氟的化合物，必然也可以制出氟气。由于氟的化学性质太活泼了，在常温下它就能跟很多物质发生反应，只要它在电极上刚一产生，便和电极以及电解容器的材料发生反应，怎么也难得到一点可见的氟气泡，当然在这一过程中还会有人中毒。法国人莫瓦桑有着超人的毅力，曾因为身体中毒，而受到严重损伤导致四次中断实验，最后直到1886年，终于在他的实验室里制出了气体的氟。 莫瓦桑采用金属铂制的电解容器，以铂铱合金为电极，他认为这些金属的化学性质极不活泼，绝大多数的化学药品都不能腐蚀它，也不会发生反应，也很有可能不会被氟气腐蚀。他在这一电解容器中，放入氢氟化钾和无水液体氟化氢的混合物，充分运用冷却剂冷却到零下二十几度，然后通上电流，让容器里的化学物质发生分解反应。聪明的莫瓦桑又想到，如果用玻璃导管和玻璃瓶来导出和收集氟气是行不通的，因为他知道氢氟酸能腐蚀玻璃，这也是其他酸所没有的特性，再根据氯气的性质，他推断出氟气必会跟硅单质发生剧烈的反应。因此莫瓦桑便采用以硅单质来检验氟气存在的方法，当他打开电解容器上用萤石做成的帽盖，伸入一根硅条，这时在阳极的上面，硅条突然着火燃烧起来。这个现象表明阳极这一边，已产生了大家盼望已久的氟气。 现代化学上已有更好的装置来生产氟气了，防护的设备也更加完善。然而，人们总也忘不了莫瓦桑，以及在莫瓦桑以前的许多科学家，为制氟气所做的贡献及作出的牺牲。 |
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