这又是些什么气体呢? 拉瓦锡把蜡烛放进这些被收集起来的气体中,蜡烛猛烈地燃烧起来,射
出白炽炫目的亮光;他投进火红的木炭,木炭猛烈燃烧,以至吐着火焰,光 亮到眼睛不能久视。很明显,拉瓦锡断定这气体就是普利斯特列所谓的“失 燃素的空气”了,而那红色的“渣滓”便是三仙丹。
尽管拉瓦锡所做的实验,是受普利斯特列的启发而进行的,但是他的可 贵之处,在于勇敢地摈弃了燃素学说那陈腐的观点。拉瓦锡决心用崭新的观 点解释这一自然现象。他说:
“我觉得这注定要在物理学和化学上引起一次革命。我感到必须把以前 人们所做的一切实验看作只是建议性质的;为了把我们关于空气化合或者空 气从物质中释放出来的知识,同其他已取得的知识联系起来,从而形成一种 理论,我曾经建议用新的保证措施来重复所有的实验。”
从漫长而仔细的实验中,拉瓦锡终于得出了这样的结论:空气是由两种 气体组成的。一种是能够帮助燃烧的,称为“氧气”(也就是普利斯特列所 称为的“失燃素的空气”)。氧气大约占空气总体积的六分之一到五分之一; 另一种是不能帮助燃烧的,他称之为“窒息空气”——“氮气”。氮气大约 占空气总体积的六分之五到五分之四。[15]
更重要的是,拉瓦锡由此终于最后揭开了燃烧之谜,找到了真正的谜底:
燃烧,并不是象燃素学说所说的那样,是燃素从燃烧物中分离的过程;而是 燃烧物质和空气中的氧气相化合的过程。
例如,水银的加热实验便是这样:受热时,水银和氧气化合,变成了红
色的“渣滓”——氧化汞(即三仙丹)。由于钟罩里的氧气,渐渐地都和水 银化合了,所以加热到第十二天以后,氧化汞的量就很少再增加。然而,当 猛烈地加热氧化汞时,它又会分解,放出氧气,而瓶中析出水银。
在 1774 年到 1777 年之间,拉瓦锡做了许多关于燃烧的实验,象磷、硫、
木炭的燃烧,有机物质的燃烧,锡、铅、铁的燃烧,氧化铅、硝酸钾的分解 等等,而后他提出了燃烧学说:燃烧就是燃烧物和空气中的氧气化合的过程, 在这一过程中同时产生光和热。
这样,拉瓦锡终于阐明了燃烧的本质,彻底粉碎了荒谬的燃素学说;就
象一把扫帚似的,把这堆垃圾从化学领域中扫了出去。 恩格斯高度评价了拉瓦锡的功绩,指出:“当时在巴黎的普利斯特列??
把他的发现告诉了拉瓦锡,拉瓦锡就根据这个新事实研究了整个燃素说化
学,方才发现:这种新气体是一种新的化学元素;在燃烧的时候,并不是神 秘的燃素从燃烧物体中分离出来,而是这种新元素与燃烧物体化合。这样, 他才使过去在燃烧说形式上倒立着的全部化学正立过来了。即使不是像拉瓦 锡后来硬说的那样,他与其他两人同时和不依赖他们而析出了氧气,然而真 正发现氧气的还是他,而不是那两个人(即指普利斯特列和舍勒——编著者 注),因为他们只是析出了氧气,但甚至不知道自己所析出的是什么。”[16] 恩格斯在为《资本论》写的序言中,以化学史上的这个著名的事例为证,来 说明“在剩余价值理论方面,马克思与他的前人的关系,正如拉瓦锡与普利 斯特列和舍勒的关系一样。”[17]
在这里,应该补充说明一下的是,燃素学说尽管就其本质来说,是荒谬 的、反科学的。但是,它是化学上第一个比较统一的理论,在 18 世纪初叶, 对于化学的发展仍有一定的贡献——它曾把化学从混乱的状态中拯救出来,
使当时凌乱如麻的化学知识系统化了。 正如一个民间故事所说的那样:一个年老的农民快要死了,他故意对自
己 3 个懒惰的儿子说,地里埋着黄金。在他死后,儿子们天天到地里去挖黄 金,虽然黄金没有挖到,倒因此翻松了地,而获得了丰收,金谷满囤。燃素 学说在化学上也起过类似的作用:人们为了提取那神秘的要素(它正像那地 里并不存在着的黄金一样),忙着在实验室里,用各种巧妙的方法进行实验, 想提取燃素,结果虽然没有提取到什么燃素,但是,倒因此而发现了许多新 的元素、化学反应和化学规律。
也正因为这样,恩格斯历史地、辩证地评价了燃素学说的作用:“在化 学中,燃素说经过百年的实验工作提供了这样一些材料,借助于这些材料, 拉瓦锡才能在普利斯特列制出的氧中发现了幻想的燃素的真实对立物,因而 推翻了全部的燃素说。但是燃素说者的实验结果并不因此而完全被排除。相 反地,这些实验结果仍然存在,只是它们的公式被倒过来了,从燃素说的语 言翻译成了现今通用的化学的语言,因此它们还保持着自己的有效性。”[18]
1789 年,拉瓦锡出版了他的名著《化学概论》。在《化学概论》里,拉 瓦锡讲述了自己的实验,清楚地、令人信服地说明了燃烧的本质,批判了燃 素学说。
拉瓦锡把自己的燃烧理论,归纳成这样四点:
1、燃烧时放出光和热;
2、物质只在氧气中燃烧;[19]
3、氧气在燃烧时被消耗;燃烧物在燃烧后所增加的重量,等于所消耗的 氧气的重量;
4、燃烧后,燃烧物往往变成酸性氧化物,而金属则变为残渣。
在这本名著中,拉瓦锡以大量的实验为根据,用更精确的科学语言,阐 述了物质不灭定律。拉瓦锡写道:“物质虽然能够变化,但是不能消失或凭 空产生。”拉瓦锡还用数学的形式,严格地表达了物质不灭定律,他说:
“如果我把硫酸和一种盐一起加热,而得到硝酸和硫酸钾,那么,我完
全可以确信这所用的盐是硝石(即硝酸钾——编著者注),因为根据物质不 灭定律,我可以把这场化学反应写成下列的方程式:
设:x 为生成那种盐的酸;
y 为生成那种盐的硷。 那么(x+y)+硫酸=硝酸+硫酸钾
=硝酸+(硫酸+钾的硷)
所以 x=硝酸 y=钾的硷 这样,那种盐就必定是硝石(硝酸钾)了。”
在化学上,拉瓦锡是第一个根据物质不灭定律,用化学方程式来表示化 学反应的,成为化学方程式的首创者。
新生事物在一开始,常常遭到旧势力的非难。尽管在当时,拉瓦锡已经 十分明白地揭示了燃烧的秘密,但是,仍然有一些化学家还不相信拉瓦锡的 实验,死抱住燃素学说不放,连著名的普利斯特列在临死时还坚持燃素学说, 罗维兹在 1786 年还企图用实验证明燃素的存在。但“一时强弱在于力,千秋 胜负在于理”,真理不怕时间的考验。当时拉瓦锡的学说虽然未被普遍承认, 燃素学说仍占上风,可是到了 18 世纪末,拉瓦锡的学说终于被化学界普遍承 认,燃素学说终于被推翻了。
定组成定律
自从发现了物质不灭定律,并在化学实验中提倡使用天平以后,化学家 们在研究工作中,都开始重视物质的重量,定量地进行研究。既然在化学反 应中,参加反应的物质的总重量等于反应后生成物的总重量,那么,在反应 物质和生成物之间,是不是存在着一定的化合比例关系呢?这还是一个谜。
18 世纪末,法国化学家普鲁斯特的老仆人,一大清早便开始在实验室里 忙碌着:扫地,整理仪器、书籍和洗刷瓶子。
门铃响了,邮递员送来了一只木箱子。 老仆人过去一看,喃喃自语道:“又是水!??这已是第十四次收到装
着水的木箱了。昨天刚刚收到来自日内瓦湖的水,今天又收到这来自非洲刚 果河的水。”普鲁斯特为什么要从世界各个角落,收集各式各样的水呢?难 道他当真开办一个水的“博物馆”?
这倒真是件怪事呐! 原来,普鲁斯特在探索着这样的一个秘密:“十个指头有短长,荷花出
水有高低”,那么,世界上不同地方的水,它们的组成是不是一样? 实验结果非常有趣:不管是北方的海水,还是南方的海水;不管是欧洲
的水,还是非洲的水;不管是河水、湖水,还是井水、泉水;也不管是热水,
还是冷水;总之,不管水的来源怎样,除去这些水中所含的少量杂质后,所 得的纯水的组成,一律都是含氧 88.9%和含氢 11.1%(指重量百分比)—— 没有一个例外。[20]
普鲁斯特面对着桌子上成排成排的瓶子,翻阅着几个月来辛辛苦苦工作
所得的分析结果,终于从大量的实验数据中,斩钉截铁般地得出了这样的结 论:水,是具有固定的组成的。
自然,这里仅仅是水,那么,其他的种种化合物是不是也像水一样具有
固定的组成呢? 结论还必须从严谨的实验中去探求。
1799 年,普鲁斯特又拿了一种绿色的铜化合物——硷式碳酸铜(分子式
为 CuCO3·Cu(OH)2)进行化验。硷式碳酸铜这名字听来似乎很陌生,其实,
铜锅上的铜绿里就含有它,漂亮翠绿的孔雀石的主要成分也是它。 普鲁斯特首先化验了各种天然的硷式碳酸铜。在他的实验记录本上,有
着这样一排排同样的数据:
第一种 化验结果:
含氧化铜 69.4%,二氧化碳 25%,水 5.6%。(指重量百分比,下同。) 第二种化验结果:
含氧化铜 69.4%,二氧化碳 25%,水 5.6%。 第三种化验结果:
含氧化铜 69.4%,二氧化碳 25%,水 5.6%。
???? 天然的是如此,人造的怎么样呢?接着,普鲁斯特又把天然的孔雀石溶
解在硝酸里,再加入碳酸钾,重新得到绿色的沉淀物——人造的硷式碳酸铜 沉淀。
他化验了这人造的硷式碳酸铜,结果依然是:含氧化铜 69.4%,二氧化 碳 25%,水 5.6%。
又是完全吻合! 普鲁斯特对待科学研究工作,既严肃,又缜密。他虽然做了不少水和硷
式碳酸铜的分析工作,但是,他还觉得作得不多、不够。为了进一步获得更 丰富的资料,他写了许多信,给各国的科学院和朋友们,请求他们从世界各 地寄来各种矿石。
普鲁斯特接着分析了来自西班牙和日本的两种矿砂——硫化汞,测得的 结果都是含 86.2%的汞和 13.8%的硫。他化验了来自秘鲁和俄国西伯利亚的 两种氯化银,测得的结果也都是含 75.3%的银和 24.7%的氯。他又分析了来 自世界各地的海盐、湖盐、岩盐,测得的结果都是含 39.3%的钠和 60.7%的 氯。
普鲁斯特前后花了 7 年的功夫,认真地做了上千次的化学分析实验,他 从大量的事实中,终于得出了这样的结论:任何纯净的化合物都具有固定的 组成——不管这化合物是从什么地方得到的,也不管这化合物是用什么方法 制取的。在化学上,这就是著名的“定组成定律”,又叫“定比定律”。
科学的发展总是曲折的。真理,常常是在争议中才得到进一步的考验和 证实。1799 年,普鲁斯特发表了定组成定律后,马上受到上法国科学家贝索 勒的激烈反对。
贝索勒是拉瓦锡的学生。1799 年,贝索勒在埃及发表了自己的《化学亲
和力定律》一文,这个定律,恰恰和普鲁斯特的定组成定律相反。 贝索勒在《化学亲和力定律》这篇论文中写道:“一个化合物是没有固
定的组成的。每一种物质可以按照随便什么比数同另一种物质化合。”
贝索勒和普鲁斯特一样,也是一个谨严的科学家。贝索勒并不是没有根 据、凭空臆测地反对定组成定律,他也进行了许多实验,对铁的氧化物进行 了定量分析,所测得的结果是:铁和氧可以按各种不同的比数化合。
这样,这两位科学家便各说各有理,在法国的《物理》杂志上,你一篇
论文,我一篇论文地争论开了。从 1799 年,一直争论到 1808 年,前后达 9 年之久。
争论并不是坏事。有不同的意见,就应该争论。只要双方都抱着去伪存
真,追求真理的态度,那么,通过争论,就一定能够求得真理,达到统一。 普鲁斯特十分虚心地阅读了贝索勒的论文,反复考虑,觉得他所讲的也很有 道理。为了弄清事实,普鲁斯特就很仔细地开始进行铁的氧化物的分析工作。 分析的结果表明:的确,在不同的铁矿中,铁和氧的比数常常不一样——贝 索勒并没有错!然而,普鲁斯特不光是重复做了贝索勒做过的实验,他还进 一步做了许多新的实验,最后终于发现:原来,铁和氧和化合物有好几种, 而天然的铁矿,常常是这好几种铁的氧化物的混和物!普鲁斯特确定,铁和 氧的化合物三四种,其中最常见的是三氧化二铁(即氧化铁 Fe2O3),含氧
30%,含铁 70%;而另一种是一氧化铁(即氧化亚铁 FeO),含氧 22%,含
铁 78%。在天然的铁矿里,这两种铁的氧化物都有,而且是以不同的比数相 混和的,显然,在这样的混和物里,铁和氧的比数就会是多种多样的,就象 九曲黄河里的水一样,水流急的地方泥沙就多,水流缓的地方泥沙就少,泥 水是个混和物,其中水和泥的比数各不相同。但是,纯净的水和纯净的砂(二 氧化硅),它们的成分各自都是固定不变的。也就是说,定组成定律只是针 对纯净的化合物而言,而不适用于各种混和物。
“灯不拨不亮,真理不辩不明。”通过争论,普鲁斯特终于胜利了,他
的定组成定律不仅没有被驳倒,反而在争论中得到了进一步的丰富,因为他 从铁的氧化物的分析中,发现两种元素以不同的(然而是固定的)、比数能 生成两种或两种以上不相同的化合物。
在争论中,贝索勒虽然输了,但是,他仍然非常高兴,他为找到了真理 而高兴,而且承认普鲁斯特的定组成定律是完全正确的。
定组成定律,其实从拉瓦锡所做的实验中,早就可以看出来,因为水银 在加热到第十二天以后,空气中的氧气差不多都和水银生成了氧化汞,这时, 虽然水银还剩下很多,但是氧化汞的量却很少增加——这说明水银和氧是以 一定的比数化合的,不然,氧化汞的量为什么就不再增加了呢?只不过拉瓦 锡把注意力全集中到研究燃烧的本质上去了,而没有留意这一点。因此,直
到 20 多年后,方由普鲁斯特发现了这一定律。 定组成定律是物质不灭定律的一个新的发展,它说明了:在进行化学反
应时,不仅反应后物质的总重量是等于反应前的总重量,而且在反应中各种 物质是按一定的比数进行化合的,因此任何纯净的化合物都有固定的组成。
倍比定律
普鲁斯特和贝索勒的争论,说明了这样的一个事实:两种元素能够以不 同的比数化合生成不同的化合物。然而,这也就随着产生了一个新的问题: 这两种元素能不能以任意的比数生成许多种化合物呢?在各种不同的化合物 之间,是不是又存在着一定的关系呢?
答案是:两种元素只能生成有限的几种不同的化合物,并不能以任意的 比数生成许多种化合物。而且,在各种不同的化合物之间,存在着一定的比 数关系。
这一规律,是英国化学家道尔顿在 1803 年发现的。 当时,道尔顿在埋头于气体成分的研究工作中,研究了许许多多气体相
互化合所生成的化合物。在工作中,他发现两种元素可以生成两种或两种以 上的不同的化合物。他仔细地把这些不同的化合物加以对比,看出了一条崭 新的规律来:元素的化合的比数,常常可以约成简单的整数。
以氮气和氧气为例,它俩互相化合,可以生成 5 种不同的氮氧化合物。 如果以氮的重量为 1 作标准,可以得到下面的结果:
名称
氮:氧
一氧化二氮( N O )
2
1 ∶ 0.571
一氧化氮( NO )
1 ∶ 1.142
三氧化二氮( N O )
2 3
1 ∶ 1.713
二氧化氮( NO )
2
1 ∶ 2.284
五氧化二氮( N O )
2 5
1 ∶ 2.855
如果你拿出一张纸来,把 0.571、1.142、1.713、2.284、2.855 都用 0.571
除一下的话,可以看出,这 5 种化合物中氧的含量恰巧是 1∶2∶3∶4∶5。 再以铅和氧的化合物为例:如果用 1 克铅,在空气中加热到摄氏 500 度,
那么,铅和氧会化合生成红色的四氧化三铅(俗名“红丹”,Pb3O4)1.1029
克;如果把 1 克铅,在空气中加热到摄氏 750 度,那么,铅会和氧化合生成 黄色的一氧化铅(俗名叫“黄丹”,PbO)1.0772 克。在这里,所用的铅都
是 1 克,而这两种化合物中所含的氧的重量是 0.1029 克和 0.0772 克。它们
之间的比数是 0.1029∶0.0772=4∶3(因为 0.1029=0.02573×4;0.0772
=0.02573×3);恰好又成简单的整数比! 这样,道尔顿得出了一个规律,用现代的说法,那就是:如果甲乙两种
元素能够化合成几种化合物,那么,在这几种化合物里,跟一定量甲元素相 化合的乙元素的几个量,一定互成简单的整数比。这个定律,便是著名的“倍 比定律”。
道尔顿是在 1803 年发现倍比定律的,但是,当时他并没有把这一定律公 开发表。1804 年,道尔顿同英国化学家托马斯·汤姆生的一次会晤中,谈起 了自己的发现,汤姆生听了,非常高兴。1808 年,汤姆生在自己的《化学系 统》这本书的第三版里,把道尔顿的发现写了进去。这样,倍比定律才第一 次公布于世。
道尔顿是一个慎重、谨严的科学家,他在当时不愿意马上公开发表自己
的定律,也是有原因的——他感到有关的实验自己做得还不多。特别是在当 时,普鲁斯特做了许多实验,这些实验的结果并不符合倍比定律。
那时候,普鲁斯特曾分析了氧和铜的两种不同的化合物——氧化铜和氧 化亚铜,得到这样的结果:
氧化亚铜(红色,Cu2O)铜∶氧=100∶16(重量比,下同)
氧化铜(黑色,CuO)铜∶氧=100∶25
这里,氧在两种化合物中的重量是 16∶25,看不出成什么简单的整数, 好象倍比定律对于铜和氧的化合物并不适用。
正因为这样,道尔顿不愿意在问题还没有彻底弄清楚之前,就冒冒失失、 轻率地发表自己的论文。也正因为这样,道尔顿在遇见汤姆生时,便向他讲 述了自己的发现,并谦虚地向他请教。
在 1811 年到 1812 年之间,瑞典分析化学家、以分析数据精确著称的白 则里,重新仔仔细细地重复做着普鲁斯特的工作——凡是普鲁斯特做过的实 验,他都一一重新做过,核对过。终于发现普鲁斯特对氧化铜的成分的测定, 是错误的。
白则里做了实验,得到这样结果: 红色氧化铜
铜∶氧=100∶12.6
黑色氧化铜 铜∶氧=100∶25.2
这里,两种化合物中氧的重量是 12.6∶25.2 即 1∶2,恰好成简单的整
数比——完全符合倍比定律。普鲁斯特也正因为实验结果不准确,因此没能 发现倍比定律。
倍比定律,虽是道尔顿首先发现的,但是,这也和汤姆生、白则里的努
力是分不开的。 倍比定律,又是物质不灭定律的一个新的发展。
三、化学走向精细
培养人才的摇篮
瑞典首都斯德哥尔摩的冬天,是寒冷的。
1823 年的冬天,一位身材修长的德国青年,沿着基尔柯街往前走。他的 头发很长,但是络腮胡子却刮得干干净净。他手里提着行李。当他走到基尔 柯街和哈坦街交叉口时,步子慢了下来。他来到街角的一座房子前,犹豫了 一下,这才伸手去按门铃。
他,就是维勒,才 23 岁,特地从德国赶来求师。那座房子的主人——柏 济力阿斯,使维勒感到春风般的温暖。见面时的情景,给维勒留下不可磨炒 的印象。后来,他在《一个化学家的青年时代的回忆》一文中,这样写道: “我站在柏济力阿斯门前按铃,心不住地嘣嘣直跳。来开门的人衣服整
洁,仪表堂堂,望之俨然,原来是柏济力阿斯本人。” “他用最友好的样子欢迎我,说已经盼望我许久了,又谈我路上的事情,
自然都用德语。他熟悉德语与熟悉法语、英语一样。 “当他引我到他的实验室里时,我好象在梦中,甚至对于我怎么能来到
我所希望的如此著名的实验室里,不免疑惑起来??”
柏济力阿斯,44 岁,中等个子,已经有点“发福”了。他那长圆形的脸 上,总是挂着笑容,双眼明亮、清澈,给人一种亲切、随和的感觉。
在当时,柏济力阿斯是斯德哥尔摩医学院化学和药物学教授,瑞典科学
院院士兼常任秘书。他名震欧洲,是人们公认的化学界权威。 维勒早就钦慕这位瑞典化学大师。柏济力阿斯曾说过这样的话: “科学是巨大的海洋。要想在这个海洋上航行,必须成为老练的舵手,
必须有指路的明星。”
在维勒的心目之中,柏济力阿斯就是“指路的明星”。在 1823 年初夏, 维勒给柏济力阿斯写了这样一封信:
“我尊敬的导师,东方的文明古国——中国有句名言,‘源远而流长’。
在我们这个时代,得不到瑞典著名化学大师柏济力阿斯教授的指教,将是终 身的遗憾。”
柏济力阿斯呢?他很早就注意到这位年轻人的名字。他记得,两年前,
维勒曾发表过一篇化学论文——平生第一篇化学论文。文章虽然不长,但是 颇有见解。柏济力阿斯曾在他主编的《物理学和化学年鉴》上,著文赞赏了 维勒的论文。如今,收到这位富有才华的年轻人的来信,他当然很高兴。8
月 1 日,柏济力阿斯亲笔复信给维勒: “到我这儿来,实在没有多少东西可学??你什么时候愿意来,都欢
迎!”
9 月 2 日,维勒在德国的马尔堡大学毕业了,获得外科医学博士学位。 他回到家乡法兰克福作了些准备之后,便决心北渡波罗的海,前往斯德哥尔 摩求师。
柏济力阿斯带领维勒参观实验室。维勒发觉,实验室里空气新鲜,没有 那种化学实验室常有的怪味儿。各种玻璃仪器闪闪发亮,很有秩序地放在那 里。实验桌上一尘不染。实验室旁边,是柏济力阿斯的工作室,纸、笔、手 稿放得整整齐齐,窗明几净。柏济力阿斯还有一间书库,上千册藏书经严格
分类,放在架上。柏济力阿斯从书库中取出一册他所需要的书,犹如探囊取 物!
维勒惊讶地发现,这位鼎鼎大名的化学家,居然还没有结婚!他爱的是 化学,他的心中唯有化学!
柏济力阿斯的实验室不大,他把一张实验桌和一些药品、仪器分给维勒。 于是,他们俩就在一起工作,朝夕相处。
维勒发觉,柏济力阿斯有着偏头痛的毛病。一发作起来,便痛苦不堪。 柏济力阿斯告诉维勒,去年,由于偏头痛发作,使他不得不离开了心爱的实 验室,到卡尔斯巴德去疗养。在那里,他很高兴地结识了德国的大诗人歌德。 嘿嘿,歌德居然也对化学发生兴趣。离别后,歌德常常来信,还寄来一些矿 石,希望他帮助分析这些矿石的化学成分。
尽管柏济力阿斯的身体不大好,不过,在维勒的印象之中,他仿佛是一 个不知疲倦的人。他每天差不多都要工作 14 小时。他没有休息日。他不是在 工作室里写作,便是在实验室里工作。尽管大量的仪器、书籍使房间里显得 有点拥挤,但是工作室与实验室之间的过道却是畅通无阻的,便于他来回奔 忙。人们曾用这样的话来形容:“柏济力阿斯实验室里的沙盘,冷的时候很 少;他书房里的笔,干的时候很少。”维勒觉得,这话一点也不夸张。
柏济力阿斯长年做实验,总是把烧杯、烧瓶之类放在沙盘上,用火慢慢
加热,所以沙盘冷的时候很少。 柏济力阿斯不光是忙于写作论文,而且还忙于写信。他为人热情,交友
甚广。他每天都收到来自四面八方的信。许多青年科学家无法来到斯德哥尔
摩,便写信向他请教。他的复信,从某种意义上说,也是一篇科学论文。正 因为这样,他书房里的笔,干的时候很少。
柏济力阿斯虽然平易近人,和蔼可亲,然而,一旦工作起来,却非常严
肃。
维勒做实验,常常很快,可是比较粗心。柏济力阿斯见了,总是很耐心 地对他说:“博士,快是快,但是不好!”
还有一次,已经深更半夜,柏济力阿斯走进实验室,看到维勒还在那里
做实验。他问道:“分析沸石[21]的工作进展如何?” 维勒很轻松地答复道:“教授,很顺利,按照您的指示,这些沉淀再洗
两三次,就可以得到纯净的氧化物了。”
柏济力阿斯一听,又眉紧蹙,摇头道;“两三次?不,不,我从来没说 过只洗两三次。你应当不断地洗,一直洗到没有酸为止!”
柏济力阿斯背剪着双手,在实验室里来回踱着。他思索了一阵,然后来 到维勒面前,语重心长地对维勒说:
“你知道吗?我们瑞典有一个盛产珍珠的海湾。珍珠虽然漂亮,但它总 是藏在贝壳里的!”是呵,在科学上,没有十足的细心和耐心,是无法找到 那些藏在贝壳里的明珠的!
维勒用完化学药品,总是随手放在桌子上。柏济力阿斯不知道劝告过多 少次:“博士,请记住,什么地方拿的,放回什么地方。在我的实验室里, 每一件东西都有它的固定的位置。科学研究,必须有条不紊地进行。养成良 好的工作习惯,将会使你随时随刻可以拿到你所需要的东西,使你节省了时 间。”
维勒在柏济力阿斯身边工作了一年。严师出高徒。从此,这位医学院毕
业的博士,走上了化学研究道路。他常常说:“在柏济力阿斯教授身边度过 的一年,使我受用一辈子!”
其实,不论在维勒之前,还是在维勒之后,柏济力阿斯实验室里的那张 实验桌都没有空着。柏济力阿斯很重视青年,一旦发现那些有培养前途的年 轻人,总是热忱地一个接一个地把他们请来,在实验室里共同工作。他的实 验室,成了培养人才的摇篮!
除了维勒之外,柏济力阿斯培养了一大批青年化学家,其中有锂的发现 者、瑞典化学家阿·阿尔夫维特桑,热化学的创始人、俄罗斯化学家盖斯, 钒的发现者、瑞典化学家塞夫斯德朗,著名分析化学家、德国的罗兹兄弟(即 亨利和古斯塔夫),镧、铽、饵三元素的发现者、瑞典化学家莫桑德,“类 质同晶质型定律”的发现者、德国化学家密胥立克??
伯乐,不光是中国才有。柏济力阿斯不就是一个非常善于发现人才而又 热心培养人才的“伯乐”吗!
“追随林耐的足迹”
人们称颂柏济力阿斯是“19 世纪上半叶最伟大的化学家”。这样的评价 并不过份。
柏济力阿斯是怎样成为一代科学巨匠的呢? 他,走过了坎坷曲折的成才之路。他那样珍惜青年人才,那是因为他曾
有过深切的体会??
在两个世纪以前——1779 年 8 月 20 日,柏济力阿斯诞生在瑞典林可平 附近的名叫威非松达的小村庄里。父亲沙穆伊尔是农村小学的校长,不过, 他几乎没有在柏济力阿斯的脑海中留下什么印象。因为在柏济力阿斯四岁的 时候,他的父亲离开了人间。
母亲带头两个孩子——柏济力阿斯和他的妹妹,没办法生活下去。两年 之后,母亲改嫁,继父是一位德国的牧师,他有 5 个孩子。于是,组成了一 个有 7 个孩子的新家庭!
不幸接着不幸。母亲改嫁两年,就去世了。那时候,柏济力阿斯才 8 岁! 不幸中之万幸,继父艾克马克对柏济力阿斯还算不错。尽管在柏济力阿 斯的母亲死去之后,继父又两次娶过妻子,但是他仍非常疼爱天资聪颖的柏 济力阿斯。他并不富裕,孩子又多,却千方百计借了钱,让柏济力阿斯上学。 继父常常用手抚摸着柏济力阿斯的后脑勺,说道:“孩子,你有足够的
天赋去追随林耐的足迹!”
“林耐?林耐是谁?” “连林耐都不知道?他是瑞典的骄傲——名震欧洲的瑞典生物学家。” “一个大科学家!”
“对。你长大了,也要做像林耐那样的大科学家!”
继父的话,轻轻地拨动了柏济力阿斯的心弦。 “要做象林耐那样的大科学家!”理想的种子,在柏济力阿斯心中萌发。 柏济力阿斯还曾记得,在他 10 岁的时候,继父带着他到深山中打猎。 一扣扳机,“砰”的一声,小小的子弹便击倒了凶猛的野兽。 柏济力阿斯不明白,子弹哪来那么大的力量? “那是化学的力量!”继父含糊其词地答复道。
“什么是化学?”
“化学嘛,就是炼金术。” “什么是炼金术?” “它能把普通的金属变成黄金!”
“嗬,能把普通的金属变成黄金?”柏济力阿斯睁大眼睛。 继父是牧师,肚子里有点学问。他跟儿子说起了炼金家们的奇迹:“那
些炼金家们,有着许许多多的奇特的药品,奇特的仪器,奇特的实验方法。 不过,他们的技术是严格保密的。如果谁都知道怎样把普通金属变成黄金, 那黄金也就变成普通金属一样不值钱了。正因为这样,炼金家们用一种奇特 的文字,记录他们的实验。别人看不懂。据说,三角形表示火,菱形表示肥 皂??”
“哦,炼金术——化学,是这么神秘的!”柏济力阿斯用迷惘的目光, 注视着继父。
柏济力阿斯 14 岁的时候,考上了林可平中学[22]。大抵是常常随继父打
猎的缘故,柏济力阿斯很喜欢小动物,在课余热心于采集鸟、昆虫和植物的 标本。
才念了一年中学,家里经济困难。没办法,柏济力阿斯只得休学,去当 家庭教师,积蓄了一点钱,第二年又回到中学。这时候,中学里来了一个新 的生物学教师。他刚从大西洋的西印度群岛考察归来。他绘声绘色地讲述起 传奇般的见闻,使柏济力阿斯更加热爱自然,更加起劲地钻研生物学。
当柏济力阿斯 17 岁的时候,他兴高采烈地跑回家,把中学毕业文凭交给 了继父。
继父终于盼到儿子中学毕业,脸上浮现着笑容。然而,当他看到文凭上 的评语,笑容顿时消失了。
评语写道:柏济力阿斯是个“天赋良好但脾气不好、志向可疑的年轻人”! 唉,这样的年轻人,怎能“追随林耐的足迹”? 继父希望柏济力阿斯继承他的事业,也去当牧师。继父说,他的父亲、
祖父都是牧师。如果柏济力阿斯也成为牧师,那将是第四代牧师。 “志向可疑的年轻人”不住地摇头,摇得像货郎鼓似的。 “你想干什么呢?”
“考医学院,当医生!”
从后门到前门
由于喜欢生物学,促使柏济力阿斯报考医学院。
1796 年 9 月,柏济力阿斯吻别了继父,告别了故乡,来到乌普萨拉城。 他,考上了乌普萨拉大学医科。这时,他 17 岁。不久,他的同父异母的弟弟 斯文,也考上了这所大学。
两个儿子念大学,这对于收入不多的继父来说,无疑是十分沉重的负担。 柏济力阿斯很爱他的继父。尽管他的亲生父母很早就离开了人世,可是 继父却把他看成亲骨肉一样,尽心尽力地培养他。柏济力阿斯给继父去信, 请继父不必寄钱来,因为他一边边学,一边兼做家庭教师,收入虽然菲薄,
但是可以维持生活。 柏济力阿斯艰难地在人生的道路上前进。每跨出一步,都要经过一番拚
搏。
柏济力阿斯既当老师,又当学生。他常常把家庭教师的课程准备好,便 开始做大学生的作业。他还刻苦地学习英语、德语和法语。外语,是通向另 一个世界的桥梁。每当他学会了一种外语,能够阅读外国文献,他仿佛添翅 加翼,在科学王国中可以更加尽情翱翔。他养成了不倦地工作的习惯。深夜, 当他的同学们早已进入梦乡的时候,他仍在苦斗。他熬红了双眼。他用加倍 的努力,赢得时间;他靠加倍的毅力,超越他的同时代人。由于他的勤奋,
在 1798 年,他获得了大学的奖学金。
柏济力阿斯专心致志地学习医学。他的医学成绩不错,物理学成绩在班 上也名列前茅,可是,他对那个令人迷惘的“炼金术”——化学,兴趣不大, 考试不及格!
化学教授阿弗采里乌斯警告柏济力阿斯:“你再这样下去,可不行!要
知道,如果医学是一只鸟的话,生物学是它的躯干,化学和物理学是它的双 翅。不懂化学,你会从空中摔下来的,你永远不可能成为一位优秀的医生。 任何药物,都离不了化学!”
柏济力阿斯接受教授的忠告,开始钻研化学。他找来许多化学书籍攻读,
越读越糊涂! 为什么呢?
当时的化学,刚刚从炼金家们的那神秘的文字中解放出来,理论上处于
一片混乱之中。两军对垒,各执一说。 以德国化学家斯塔尔为首的是一个派,主张“燃素学说”。他们认为,
物质能够燃烧,那是因为含有“燃素”,而那些不会燃烧的物质,则不含有 “燃素”。至于“燃素”是什么样的,则无可奉告。在当时的化学界,“燃 素学说”占统治地位。瑞典著名化学家舍勒和白格门、英国著名化学家普利 斯特列、德国化学家马格拉夫、法国化学家卢爱勒,都是“燃素学说”的最 热烈的拥护者。
反对派以法国化学家安·罗·拉瓦锡为首。他反对“燃素学说”,认为 那个神秘而不可知的“燃素”,根本不存在。他主张“氧化学说”,认为物 质的燃烧,实际上是物质与空气中的氧气相化合的过程。
两军开战,把化学闹得天翻地覆。 柏济力阿斯很仔细地阅读了德国化学家吉坦尼尔的《反燃素化学基础原
理》。他很同意这本书的观点。于是,他成了“反燃素派”中的一员。
当柏济力阿斯 20 岁的时候,这位“志向可疑的年轻人”的兴趣,从医学 转向化学。他很想参加化学论战,用实验打败“燃素学说”。
那时候,学校规定学生每星期只上 3 次实验课,可是,柏济力阿斯却三 天两头往化学实验室里跑。
阿弗采里乌斯教授见了,耸了耸肩膀,冷冷地对他说:“你知道实验室 和厨房的区别吗?”
柏济力阿斯买通了工友,每天晚上,当教授不在实验室里的时候,他悄 悄从后门溜了进去,做起化学实验来。
从实验室窗口射出的灯光,毕竟引起了阿弗采里乌斯教授的注意。他一 声不响从后门踱了进去,在暗处仔细观看柏济力阿斯的一举一动。出乎他的 意料之外,这位本来化学考试不及格的学生,却在那里十分内行地做实验呢! 不知道怎么回事,阿弗采里乌斯觉得喉咙痒痒的,不由得干咳了一声。 这下子惊动了柏济力阿斯。他转过身子,发觉教授正站在自己后面,脸 上便露出惶恐的神色。他的脑海里闪过这样的念头:“坏了,这下子准会被
学校开除!” 谁知道阿弗采里乌斯教授并没有责怪他,反而说道:“从现在起,你可
以从前门进实验室了!我同意你进实验室来。” 转悲为乐,柏济力阿斯开心地笑了。 从此,柏济力阿斯天天从前门走进实验室。在那里,他如痴如醉般探索
着燃烧之谜。
柏济力阿斯在自传中,曾回忆当时的情景: “有一次,我忙着制备硝酸,发现放出了一种气体。为了弄清这是什么
气体,我把它收集在大玻璃瓶里。我猜想它是氧气,当我把一块刚刚点着的
小木条放进这气体里,立刻猛烈燃烧起来,射出耀目的光芒,照亮了我黑暗 的实验室。这时,我感到了一种从未有过的喜悦。”
柏济力阿斯在另一次实验中,烧瓶不慎爆炸了,炸伤了他的眼睛。一个
多月以后,他的眼睛才能重新见到光明。有人劝他,化学太危险,到此为止 吧!可是,柏济力阿斯的双脚,坚定地朝化学实验室走去。
也有人担心柏济力阿斯的实验太危险,说不定哪一天“城门失火,殃及
池鱼”,万一炸伤了别人,那可不是说着玩儿的。 柏济力阿斯租了一间小贮藏室,独自在那斗室中进行实验。他说:“要
炸,就炸我一个人!”
万事开头难
人们常说:“万事开头难。” 是的,一个人在事业上打响胜利的第一炮,并不容易:英国著名作家柯
南·道尔所写的第一篇小说,出版商以“按短篇来要求它太长、按长篇来要 求它太短”的理由,退稿了;法国著名作家儒勒·凡尔纳的第一篇作品,被
15 家出版商退稿,最后才由第十六家出版商出版??
在柏济力阿斯 21 岁的时候,详细研究了瑞典一种矿泉水的成分,写成了 平生第一篇化学论文。他打算以这篇论文获得学位。可是,论文到了阿弗采 里乌斯教授手中,便被否定了。阿弗采里乌斯教授不相信柏济力阿斯能够胜 任这样的研究工作。
柏济力阿斯又着手研究另一个化学课题——“硝酸对乙醇的作用和笑气 的性质”。写好论文之后,阿弗采里乌斯教授总算点头通过了,同意把论文 转呈瑞典科学院。
犹如石沉大海,这位年轻人的论文送交瑞典科学院之后,没有任何消息。 左等右盼,直到 3 年之后,柏济力阿斯才收到瑞典科学院退回的论文,
附了一封只有两行字的公文: “本院不能同意你使用的反燃素术语,因此,我们不能发表你的论文。” 天哪,这是等了 3 年才得到的“批复”!那些院士们顽固地维护燃素学
说,对于持新见解的年轻人,视作洪水猛兽。正因为这样,柏济力阿斯那闪
耀着真知灼见光芒的论文,被压制,被退稿。 第一篇论文,夭折了。第二篇论文,泡汤了。柏济力阿斯并没有灰心,
他又在寻找新的研究课题。
大抵是由于年轻人对新事物最为敏感的缘故,在 1800 年,意大利物理学 家伏打刚发明“伏打电池”,柏济力阿斯就对它发生兴趣。柏济力阿斯利用 “伏打电池”产生的电流,来治疗风湿症,居然治好了一个手臂患风湿症的 病人。柏济力阿斯写出了论文。
1802 年 5 月,柏济力阿斯进行论文答辩。这第三篇论文,总算通过了,
作为他的博士学位论文,题目为《电流对动物机体的影响》。 柏济力阿斯毕业了,被瑞典皇家医学会任命为斯德哥尔摩医学院和药物
学讲师。
1803 年,柏济力阿斯和瑞典化学家希生革尔一起,发现了新的化学元素
——铈。这位 24 岁的年轻人的名字,第一次引起了世界化学界的注意。发现 铈,使柏济力阿斯在科学征途上结束了“开头难”的局面。医学博士学位, 拖了两年,终于在 1804 年批下来了。从此,人们称他为“柏济力阿斯博士”。 柏济力阿斯不断进击,在化学上打了一个又一个漂亮仗。于是,荣誉与
头衔纷至沓来:
1807 年,柏济力阿斯被提升为化学和医药学教授。
1808 年,被选为瑞典科学院院士。
1818 年起,被任命为瑞典科学院常任秘书,他担任这个职务直至去世。
1822 年起,主编重要的国际学术刊物《物理学和化学年鉴》。 当柏济力阿斯成为欧洲化学界的权威之后,各国授予的奖章、荣誉称号、
头衔,更是不胜枚举。 然而,柏济力阿斯并没有忘记他的第一篇、第二篇论文的遭遇。他深深
地懂得,科学的希望在于年轻一代。正因为这样,他不断地向那些处于“开 头难”的青年化学家伸出了热情的手。
像福尔摩斯一样精细
这简直是魔术表演:当柏济力阿斯小心翼翼地把一个瓶子里的液体,一 滴不剩地倒进另一个瓶子,桌子上干干净净,没有撒出半滴溶液!
柏济力阿斯不仅自己有这么一套“硬功夫”,而且要求他的学生学会这 么一套“硬功夫”。他认为,准确,是科学的生命。撒出半滴,哪怕是半滴 的十分之一、百分之一、千分之一,都是不允许的,都会影响实验的精确度。
柏济力阿斯在他的著作中,曾一再叮咛道: “稍懂化学的人必须在定量分析方面多多练习,而且一定要懂得,不深
刻了解定量分析的知识,就不能成为有从事任何科学研究能力的人。必须养 成尽可能精确地称量的习惯;必须善于一滴不撒地从一个容器里把液体倒进 另一个容器,做到即使最后一滴也不能让它流失;必须注意一切细微末节, 忽略了它们,常常会使一连几个星期辛辛苦苦地工作化为乌有!”
正因为这样,柏济力阿斯一向以实验数据精确而著称。人们总是这么说: “这个数据是柏济力阿斯测定的,不会错!”
这话不假。 柏济力阿斯对于化学的一大贡献,便在于他曾花费几十年时间,精确地
测定了两千种化合物的百分比组成,测定了 45 种化学元素的原子量。他的这
些工作,为俄罗斯化学家门捷列夫在 1869 年发现化学元素周斯律铺平了道 路。
在科学上,柏济力阿斯像福尔摩那样精细。那时候,生产硫酸采用“铅
室法”,在进行化学反应的铅室里,常常积存一些红色的沉淀。人们把这些 红色淤泥当作废物扔掉了。然而,柏济力阿斯却从这些废物之中,发现了新 的化学元素——硒。
在化学上,发现一种新元素,是莫大的荣誉。有的化学家苦苦求索了一
辈子,没有发现任何新元素。但是,虑事精细的柏济力阿斯,却光荣地成为 硒、钍、硅、铈、锆这 5 种新元素的发现者(其中有的元素是与其他科学家 共同发现的)。从某种意义上说,发现新元素犹如侦破疑难案件一般,绝不 可轻易放过任何蛛丝马迹!
维勒,便曾由于一时的疏忽,坐失良机??
那是在 1828 年,维勒在分析墨西哥出产的一种铅矿时,觉得这种铅矿中 可能有一种尚未发现的新元素。他研究了一阵子,没有查出来,便把它撂在 一边,忙别的事儿去了。
3 年之后,维勒听说柏济力阿斯的学生、瑞典化学家塞夫斯德朗发现了 一种新元素——钒。钒的原义,是希腊神话中一位女神的名字——凡娜第丝。 从塞夫斯特朗所描述的提取这种新元素的过程,很象维勒 3 年前未能查 出来的那种新元素。于是,维勒把当年用过的铅矿,打上一个“?”,寄给 柏济力阿斯。他请老师答复,塞夫斯德朗所发现的钒,会不会也就是“?”。 柏济力阿斯仔细分析了维勒寄来的“?”矿石,查明这“?”就是氧化
钒!柏济力阿斯给维勒写了一封风趣而又含义深远的信: “收到你寄来的用‘?’标记的矿石,请允许我向你讲述一个故事。 “在北方极远的地方,有一位叫做凡娜第丝——‘钒’的女神。一天, 来了一个人敲这女神的门。女神没有马上去开门,想让那个人再敲一下,结 果那敲门的人就转身回去了。这个人对于是否被请进去,显得满不在乎。女
神觉得奇怪,就奔到窗口去瞧瞧那位掉头而去的人。这时候,她自言自语道: 原来是维勒这家伙!他空跑一趟是应该的,如果他不那么淡漠,他就会被请 进来了。过后不久,又有一个敲门的人来了。因为这次他很热心地、激烈地 敲了好久,女神只好把门开了。这个人就是塞夫斯德朗。他终于把‘钒’发 现了。”
柏济力阿斯这封别具一格的信,借助“女神”之口告诉维勒:你既然没 有一心一意地钻研下去半途而废,怎么能发现钒呢?只有那些肯于钻研、锲 而不舍的人,才能在科学上建立功勋。
7 年之后,师生之间又为了发现新元素问题,作了有趣的通信。 那时候,维勒仔细研究了一种叫做“烧绿石”的矿石,认为其中可能会
有新元素。他又把样品寄给了老师柏济力阿斯,附了一封信,说道: “??在烧绿石里,我所求索的未知数 X,只剩下两种答案——要么是
钽酸,要么是新元素。” 柏济力阿斯分析了样品,写了一封风趣的信:
“现在把你的未知数 X,寄还给你。对于它,我尽可能提出了问题,但 是我从它那里只得到含糊的答复。
“‘你是钛吗?’我问。 “‘维勒会对你说我不是钛。’矿石答道。我自己也通过实验查明了这
一点。
“‘你是锆石吗?’ “‘不是的,我在纯碱里能溶解,形成玻璃一样的东西??锆土是不会
这样的。’矿石又答道。
“‘你是锡吗?’ “‘我含锡,但是含量很少。’ “‘你是钽吗?’
“‘我和钽是亲戚,可是我在氢氧化钾里会逐渐溶解形成黄褐色的沉
淀。’ “‘那么,你到底是什么鬼东西?’我问道。
“这时,我好象听到它回答说:‘还没有给我取名字哩!’
“不过,我并不十分确信我听到了这句话,因为它是在我的右边说的, 而我右边的耳朵又很不好使。由于你的听觉比我好得多,所以我把这个捣蛋 鬼寄还给你,以便请你对它进行新的审问。”
柏济力阿斯的这封信,又有另一番深刻的含义:他给维勒许多帮助,告
诉他那未知数不是钛、锆,也不是钽、锡。至于它究竟是什么?不能事事依 赖老师,应当由你自己独立对它进行“审问”!
维勒曾收到柏济力阿斯几百封信。这些信件所谈论的,都是科学问题, 给了维勒莫大的帮助。
在柏济力阿斯去世之后,人们把他的信件加以整理,共计收到 7150 封 信,寄出 3250 封信(未被保留下来的不在内)。这些信件印成专集,共计 6
卷 14 册! “他书房里的笔,干的时候很少。”确实如此呵!
高尚的科学道德
柏济力阿斯被人们推崇为 19 世纪上半叶最伟大的化学家”,这不光因为 他学识渊博,学术造诣很深,更重要的是由于他具有高尚的科学道德,这是 最难能可贵的!
柏济力阿斯决不掠人之美。 瑞典青年化学家塞夫斯德朗和阿尔夫维特桑,打心底里感激导师柏济力
阿斯。不论是塞夫斯德朗发现钒,还是阿尔夫维特桑发现锂,都是在柏济力 阿斯的具体指导下进行的,帮助他们做了许多工作。可是,相济力阿斯却不 愿分享元素发现者这崇高的荣誉。他推荐了学生的论文,而绝不把自己的名 字写进作者的行列!
1817 年,当阿尔夫维特桑在柏济力阿斯身边工作,发现了新元素锂,当 时才 25 岁。连这新元素的名字——Lithium(锂),也还是柏济力阿斯帮他 取的呢!阿尔夫维桑正是因为成了锂的发现者,他的名字载入了化学史册。 然而,锂是柏济力阿斯手把着手帮他发现的。
柏济力阿斯为人公正。 当柏济力阿斯成为化学权威之后,他每年要在他主编的《物理学和化学
年鉴》中,对当年世界各国的化学论文进行评价。由于他是化学权威,所以
他的每一句评价都举足轻重。 一位化学家曾这样形容道:
“柏济力阿斯的评价,仿佛科学家共和国最高法官作出的判决!这个判
决关系重大。年轻的和有经验的研究家们,经常怀着恐惧的心情期待从柏济 力阿斯口中说出这个判决。那些得到柏济力阿斯赞同、嘉许的论文作者,又 是感到多么骄傲,感到自己得到多么有力的支持!”
当然,有的化学家受到柏济力阿斯的批评,那“自尊心会化为毫不掩饰
的仇恨!” 这个“科学家共和国最高法官”,不好当哪。
然而,柏济力阿斯并不介意。他在给维勒的一封信中,曾这么说道:
“当我在为《物理学和化学年鉴》写我的评述文章时,对我来说,既无 朋友,也无敌人。”
说得多好呀,“既无朋友,也无敌人”。他是一位化学法庭的“铁面包
公”。他既鼓励那些有才华的青年人,也无情地抨击那些保守而又昏庸的“专 家”。
柏济力阿斯曾尖锐地批评了当时英国著名的化学家戴维,指出他在《化 学哲学原理》一书中常常使用“about”(大约)一词。柏济力阿斯以为,化 学需要精确,必须杜绝含糊其词的“about”。他说,“正是这个词,使得这 位颇负盛名的科学家测定的数据不准确”!
谦逊与成就成正比。柏济力阿斯是一个十分虚心的人。 化学元素钌的发现过程,非常生动地说明了柏济力阿斯的优秀品德。 钌,是一种稀有的化学元素。在大自然中,它常常混杂在铂矿中。铂,
也就是平常人们所说的“白金”。 事情得从铂说起。
柏济力阿斯曾邀请过俄罗斯的青年化学家盖斯、奥赞、弗利舍、斯特鲁 威、史密特等人,先后到他的实验室工作过。为了向柏济力阿斯致谢,俄国
的财政部长康克林曾把俄国的半磅铂送给了他。柏济力阿斯详细地进行了研 究。
在 1826 年,那位在柏济力阿斯实验室工作过的奥赞,声称自己在俄国的 铂矿中,发现了新元素。奥赞用自己祖国的名字——Ruthenia[23]来命名它, 叫做“钌”。他把论文寄给了柏济力阿斯。
柏济力阿斯重做了实验,证明奥赞的结论是错误的,否定了他的论文。 奥赞又重做了实验,承认自己错了。
过了十几年,另一位俄罗斯化学家克拉乌斯仔细研究了这一问题。他再 次做实验,证明俄罗斯铂矿中确实存在新元素——他仍用奥赞取的名字,称 为“钌”。也就是说,克拉乌斯证明奥赞是对的,柏济力阿斯错了!
要知道,柏济力阿斯一向以实验精确而著称。这位化学权威下的结论, 怎么会是错的呢?何况,连奥赞本人都承认自己错哩。
克拉乌斯一再重复地进行实验。实验表明,确实是柏济力阿斯错了。 克拉乌斯的心情异常矛盾。他曾写过这样一段话: “整个化学界都在柏济力阿斯的丰功伟绩面前脱帽致敬,而我对他也永
远怀着尊敬而亲切的心情。可是,我提出的事实,与这位伟大的化学家的结 论相矛盾。人们会不会说我无礼呢?
“但是,我相信每一个公道的批评家都会承认我是足够审慎的,都会承
认我不会是根据匆忙的研究而去冒犯权威的。 “相反,当我的实验与这位权威的矛盾越大,我越应当谨慎小心地检查
我的实验,正是这种检查使我敢于说出与权威相反的结论。”
克拉乌斯是从 1804 年开始着手研究这一问题的。他生怕出错,曾把制得 的钌的样品以及实验步骤寄给柏济力阿斯。柏济力阿斯经过鉴定,答复说, 那是一种“不纯的铱”[24]。
面对着“科学家共和国最高法官”的“判决”,克拉乌斯并没有气馁。
他比奥赞勇敢。他的成功,正是在于在“权威”面前不屈服,敢于坚持真理。 克拉乌斯一次又一次进行实验,每次都把样品与实验结果寄给柏济力阿
斯。柏济力阿斯依旧固执己见,不承认克拉乌斯的研究成果。
克拉乌斯没有向“权威”投降。他写出了论文《乌拉尔铂矿残渣和金属 钌的化学研究》。他是咯山大学化学系教授。1844 年,他在《喀山大学科学 报告》上,发表了自己的论文。
克拉乌斯把发表的论文连同样品,寄给柏济力阿斯。这一次,柏济力阿
斯非常细心地进行鉴定,终于确认克拉乌斯发现了新元素。他很后悔,由于 自己的过错,使这种新元素的发现,推迟了 18 年。
1845 年 1 月 24 日,柏济力阿斯热情地复信给克拉乌斯: “请接受我对您的卓越的发现的衷心祝贺!我赞赏您精制而得的新元素
钌的样品。 “由于这些发现,您的名字将不可磨灭地写在化学史上。
“现时最为流行的作法是:如果谁成功地作出了真正的发现,谁就要作 出姿态,好象根本不需要提到在同一问题上前人的研究和启示,以便不致有 哪个前人来与他一起分享这发现的荣誉。
“这是一种恶劣的作风。这样的人所追求的目标,终究竟是落空的。 “您的作法根本不同。您提到奥赞的功绩,推崇这些功绩,甚至沿用了
他提出的命名。这是一种高尚而诚实的行为,您永远在我心目中引起最真诚
而深刻的敬意和衷心的同情。我相信,所有善良而正直的朋友也会向您祝 贺。”
柏济力阿斯这位“科学家共和国最高法官”作出了公正裁决:承认了自 己的错误,赞扬了克拉乌斯的功绩。
这,正是说明柏济力阿斯的胸怀多么宽广。 这,也说明了克拉乌斯坚持真理、尊重前人的高尚品德。 在科学上,多么需要提倡这样的情操,这样的道德!
统一了化学“语言”
柏济力阿斯在化学上的贡献之一,在于创立了用最简便的方法表示化学 元素,一直沿用至今。
也许会使你感到奇怪,英文“化学”一词经考证源于阿拉伯语,原义是 “炼金术”!
在古代,人们梦想着“点石成金”,用各种化学方法进行试验。于是, “化学”便成了“炼金术”。
炼金术士们生怕别人知道自己的秘密,就用各种奇特的符号表示化学元 素。例如,用太阳表示金,因为金子闪耀着太阳般的光辉;用月亮表示银, 因为银子闪耀着月亮般的光辉??至于一些“秘密”符号,就不得而知了。 英国化学家道尔顿改用各种各样的圆圈,表示化学元素。1808 年,道尔 顿在他的《化学哲学新体系》一书中,采用 20 种圆圈,分别表示 20 种化学 元素。限于当时的认识水平,道尔顿把石灰、苛性钾(即氢氧化钾)等,也
当作了“化学元素”。
这些圆圈,当然比炼金术士们的化学符号要简单一些,可是,在化学论 文中画满这样圆圈,仍是一件十分麻烦的事儿。
有一次,柏济力阿斯把论文送到印刷厂去排字,工人们抱怨道:“我们
没有这些圆圈!你在论文中画上一个圆圈,我们就得专门铸一颗‘圆圈’铅 字!”
工人们铸造的“圆圈”有大有小,印在论文中,非常难看。
怎么办呢? 柏济力阿斯用手托着下巴,沉思着。他想,能不能用普通的英文字母,
表示化学元素呢?
他,终于制订了一套表示化学元素的办法。 他建议用化学元素的拉丁文开头字母,作为这种元素的化学符号。比如: 氧的拉丁文为 Oxygenium
化学符号为 O
氮的拉丁文为 Nitrogenium
化学符号为 N 碳的拉丁文为 Carbonium 化学符号为 C
如果有两处或两种以上的化学元素拉丁文开头字母相同,其中一种元素 就在开头字母旁另写一个小写字母,这小写字母是该元素的拉丁文名称第二 个字母。例如,铜的拉丁文为 Cuprum,开头字母为 C,与碳相同,化学符号 便写作“Cu”。
1813 年,柏济力阿斯在《哲学年鉴》杂志上,发表了自己的关于化学元 素符号的新的命名法。他的论文,很快地受到各国化学家的拥护。因为新的
命名法,只消用普通的英文字母,便可清楚地表示各种不同的化学元素,写 作方便,排印也很方便。
不过,道尔顿却坚决反对。他用惯了那些圆圈,看不惯柏济力阿斯新的 命名方法。道尔顿至死仍用他的那些圆圈。
1860 年秋天,在德国卡尔斯卢召开了第一次化学家国际会议。会议一致 通过采用柏济力阿斯的化学元素符号命名法——这时,柏济力阿斯已经离开 人世 12 年了。
从那以后,各国的化学论文、化学教科书,都采用柏济力阿斯化学元素 符号命名法,直至今日。自从世界上有了统一而简便的表示化学元素的符号, 化学界有了共同的语言,促进了化学的发展。
56 岁才结婚
柏济力阿斯在忙碌之中,匆匆度过了他的青春。
就在他 22 岁的时候,忙于研究用电流治疗风湿症,一位法国姑娘闻讯前 来找他。姑娘的左臂由于患风湿症,几乎失去了活动的能力。
柏济力阿斯精心地为她治疗。他白天在实验室里忙得不亦乐乎,只好在 夜里给姑娘电疗。
渐渐的,姑娘的手灵活起来了。 过了半年,姑娘的左臂竟能伸缩自如了。
姑娘对这位热情、勤奋的瑞典青年产生了爱慕之情。可是,沉醉于写博 士论文的柏济力阿斯,只把姑娘看成病人而已。
姑娘要回法国了。临别时,留给柏济力阿斯一封信。信中写道:“让一 颗少女赤诚的心,留给您作为永久的纪念??”直到这时,柏济力阿斯才明 白了发生了什么事情!
不过,忙碌的科学研究工作,使他没有多少闲情考虑个人的生活。特别 是当他获得博士学位之后,他心中所爱,唯有化学!
他,首先提出了用元素拉丁文名称的开头字母作为化学符号,得到了化 学界的拥护,一直沿用至今;
他,对于建立化学原子论,作出了重大贡献;
他,把原子论引入电化学,创立了新的理论; 他,为化学定性分析、定量分析奠定了理论基础; 他,首先提出了“有机化学”这一概念; 他,深入地研究了催化原理?? 柏济力阿斯日夜兼程,每天处于“超负荷”状态。
虽然一位帮助他料理实验室的女助手,曾经对这位忙碌而辛苦的化学家
从同情到爱慕,可是,他根本没有功夫考虑爱情。在他的脑海里盘旋的,是 烧杯、药品、论文!
年岁不饶人。过了 50 岁,柏济力阿斯的偏头痛三天两头发作,身体每况
愈下。许多朋友都好意地劝他应该考虑结婚了。
一直到 56 岁,柏济力阿斯才认为“稍为有点空”,这才准备结婚。 那年,他在给李比希的信中说:
“整个夏天,我的健康状况很坏??
“我要在 12 月里结婚,现在正在尽力把我的单身汉的家布置得能够让妻 子住进来。当然,结婚以后,我的化学研究要受到许多限制,而在这以前它 却独占一切的!”
他的妻子,是他的老朋友、瑞典国务大臣波皮乌斯的大女儿,名叫约甘 尼·叶里查维蒂,24 岁。论年龄,还不及柏济力阿斯的二分之一,但是他们 之间的感情却很真挚。
举行婚礼那天,斯德哥尔摩轰动了。瑞典各界名流云集柏济力阿斯家里, 他疲于接待各方贵宾。瑞典国王查理十四也特地写来贺信,授予柏济力阿斯 男爵爵位。这位出身贫穷的孤儿,成了瑞典王国的骄子。
鲜花和荣誉包围了柏济力阿斯。他门庭若市,高朋满座。 然而,他却竭力摆脱那些耗费时间的送往迎来。他仍埋头于他的化学研
究。
由于过度疲劳,偏头痛越来越厉害。在他 68 岁那年,患背痛,只能整天 困坐在安乐椅上,无法做化学实验了。不久,他双腿瘫痪了,不得不卧床静 养。他明显地衰老了,甚至连提笔写字的气力都没有了。
在这样艰难的时刻,柏济力阿斯仍记挂着化学研究工作,记挂着他的学 生们。他叮嘱维勒来完成化学教科书的修订再版工作。
1848 年 8 月 7 日深夜,这位化学巨匠离开了人世,终年 69 岁。他被安 葬在斯德哥尔摩近郊的墓地里。
人们对这位化学巨匠的功绩,作了这样的评价: “他以自己杰出的研究工作,丰富了化学的各个领域;他不论在实践上
还是理论上,同样出色;他把零散的化学知识系统化,使化学成为一门严谨 的科学;他热情地帮助年轻的一代,尽了自己最大的力量;在化学史上,他 是光芒四射的先驱??”
四、“生命力论”的破产
“身在曹营心在汉”
“严师出高徒”。维勒,是柏济力阿斯最得意的门生。 虽然维勒在柏济力阿斯身边只工作过一年,然而,他毕生师事柏济力阿
斯。他与柏济力阿斯过从甚密,几乎每个月都收到柏济力阿斯的信。正因为 这样,当柏济力阿斯去世时,他整理出几百封柏济力阿斯的信,送呈瑞典科 学院,表示他对导师的缅怀之情。当然,这件事也足以说明维勒十分精细, 把柏济力阿斯在 25 年间写给他的信件,全都编号保存,无一疏漏。
维勒,1800 年 7 月 31 日生于德国法兰克福附近的埃合海姆村。他的父 亲是当地颇有名气的医生。
小维勒又瘦又高,象绿豆芽似的。大脑袋上长着一对招风耳朵。他除了 喜欢画画之外,学习成绩一般,并没有什么过人之处。
大抵是望子成龙的缘故,他的父亲对维勒寄托了莫大的希望。家庭是富 裕的,完全有能力让维勒从小学念到大学。父亲希望维勒像他那样,也成为 一位受人敬重的医生。
维勒念中学的时候,有一件事,曾使父亲大为生气。
维勒爱看“闲书”。一有空,就到父亲的藏书室里翻书看。他对于那些 医学书籍没有多大兴趣。他偶然找到一本哈金著的《实验化学》,非常喜欢。 他把这本书从头读到尾,挑选了其中比较简单的化学实验,想试着做。好在 父亲是医生,从他的药房里不难找到化学药品。
维勒找到一块硫磺,按照书中所说,用火点燃。硫磺燃烧起来了,漂亮
的浅蓝色的火焰左右晃动,使小维勒感到新鲜极了。硫磺燃烧后还冒出一股 白烟,呛得小维勒不停地咳嗽,眼泪象断了线的珍珠般掉了下来。可是,小 维勒全然不顾,醉心于欣赏那奇特的浅蓝色的火焰。
当然,父亲的鼻子,很快就发觉那呛人的烟味。他认为儿子“不务正业”,
气呼呼的收掉了化学药品、仪器。最使小维勒痛心的是,父亲把那本《实验 化学》也收走了!
没有《实验化学》,没办法再做化学实验了。化学,已经使小维勒入迷。
怎么办呢? 小维勒还算机灵。他记起父亲有个好朋友——布赫医生,是一个很有学
问的人,一定会有化学书。
小维勒格登格登跑到布赫医生家。 果真,布赫医生家里,有很大的书房,各式各样的书神气地站在书橱里。 布赫医生很喜欢小维勒。他指着一个书橱说:“呶,这儿全是化学书”。 天哪,整整一书橱的化学书!小维勒简直高兴得跳了起来。 小维勒怯生生地问道:“能借我一本看看吗?” 布赫医生爽朗地大笑起来,说道:“孩子,你爱看哪一本,你就拿走。
我可以送给你!” 唉,这简直连做梦都想不到!
从那以后,小维勒成了布赫医生家的常客。 布赫虽然是医生,但是很喜欢化学。他有那么多的化学书籍,正是他喜
爱化学的证明。他常常跟小维勒谈论化学,说起了柏济力阿斯、戴维、拉瓦
锡??
小维勒看完化学书,总是送还给布赫医生。他不敢放在家中,生怕被父 亲发觉。他一本又一本地接着读,几乎读遍了那书橱里的化学书。
很有意思,小维勒也对“伏打电池”发生了兴趣。他想仿照法国化学家 盖·吕萨克的电解方法,制取金属钾。书中说,金属钾象石蜡一样柔软,可 以用小刀切成一块块,放在水里会燃烧,射出明亮的光芒。啊,这是多么有 趣的金属,如果能够亲手制造出这样的金属,多么有劲!
制造“伏打电池”,需要铜和锌。法兰克福造币厂的一位技师,慷慨地 送给小维勒十多枚铜币。不久,这位技师又把一些金属锌送给了他。这么一 来,“伏打电池”的原料解决了。
“伏打电池”总算做成功了。不过,他一直未能制取金属钾。 一次,小维勒的妹妹拿着电线玩,电流从她的身体通过,把她吓了一跳。
这事儿传进父亲的耳朵,父亲生气了,把小维勒的“伏打电池”一古脑儿从 窗口扔了出去??
“小化学家”又一次蒙受了沉重的打击。不过,化学的种子已经在他的 心中发芽。
父亲固执地希望儿子学医。1820 年,当维勒 20 岁的时候,考入马尔堡 大学,学医。
维勒“身在曹营心在汉”。他虽然学医,心中爱的却是化学。他的寝室
里,放满各种药品、烧杯、烧瓶,简直成了化学实验室。课余,维勒沉醉于 化学实验。
维勒写出了平生第一篇化学论文。他很幸运,论文经布赫医生的推荐,
便发表了。这时他才 21 岁。正是这篇不长的论文,引起了柏济力阿斯的注意, 在《物理学和化学年鉴》上赞扬了他。维勒走上成功之路,要比柏济力阿斯 幸运得多,这和维勒出自名门之家,又有布赫医生的支持分不开,而贫苦孤 儿柏济力阿斯硬是依靠自己不懈的奋斗才脱颖而出——在那样的社会里,这 样的事例是不足为奇的。
“不打不成相识”
维勒决心献身化学。 维勒倾慕德国化学家利奥波德·格麦林的大名,离开了马尔堡大学,前
往海德堡大学求学。 非常出乎意外,格麦林竟然认为,维勒不必听他的课!
“格麦林教授,要知道,我从来还没有听过一次化学课。”维勒恳求道。 “不,不,你确实不必来听化学课。我读过你的化学论文。凭你写那篇 化学论文的水平,根本不必再听化学课!不过,你可以到我的化学实验室里,
做你的实验。” 格麦林教授的赏识,使维勒感激涕零。
于是,维勒在海德堡大学照旧学医,课余从事化学研究。有了格麦林教 授的指点,有了设备完善的化学实验室,使维勒的化学研究工作大有长进。 格麦林教授是研究氰化物[25]的专家。维勒在他的指导下,研究氰酸。 维勒测定了氰酸的化学成分,指出它是由碳、氮、氢、氧 4 种元素组成
的。22 岁的维勒发表了平生第二篇论文,公布了他所定的氰酸的化学成分。 紧接着,维勒又制得了氰酸银和氰酸钾,测定了它们的化学成分。23 岁 的维勒,又顺利地发表了平生第三篇论文。他从 21 岁起,每年发表一篇化学
论文,干得相当出色。
就在维勒发表第三篇论文时,格麦林教授提醒他:“请你注意一下德国 化学家李比希刚发表的论文!”
那时候的李比希,才 20 岁。维勒赶紧查阅了李比希的论文。奇怪,李比
希测定了一种“雷酸”的化学成分,竟跟氰酸差不多! 氰酸跟雷酸,化学性质截然不同,氰酸很安定,雷酸很易爆炸。不同的
化合物,怎么会具有相同的成分?
不久,如本书第三章开头所写,维勒来到斯德哥尔摩,来到柏济力阿斯 身边。维勒迫不及待地向这位“科学家共和国最高法官”提出了自己的疑问。
“最高法官”怎么判决的呢?
他说:“在维勒和李比希两人之中,总有一个人测定错了!” 那么,究竟谁错了呢?
“最高法官”没有答复。
这时,李比希也看到了维勒关于氰酸的论文。他同样感到疑惑不解。 于是,李比希拿来氰酸银进行分析,发现其中含有氧化银 71%,并不象
维勒所说的是 77.23%。李比希发表论文,认为维勒搞错了。 维勒又重做实验,发现李比希搞错了,因为李比希所用的氰酸银不纯净。
维勒进一步测定,认为氰酸银所含氧化银应为 77.5%。 就这样,维勒和李比希,你一篇论文,我一篇论文,展开了热烈的争论。
1826 年,李比希发表论文,说他提纯了氰酸银之后,所得结论与维勒一 样,同时也与他所测得的雷酸银的化学成分一样。
对此,他们无法解释:两种显然不同的化合物,怎么会有相同的成分呢? 尽管维勒和李比希都在德国工作,不过,维勒在柏林,李比希在吉森, 两人从未见过面。他们之间,只能通过信件和论文交换意见。他们多么渴望
见面畅谈呀!
1828 年年底,维勒从柏林回到故乡法兰克福度寒假。他见到了布赫医
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