故事3:为什么物质可以燃烧
几十万年前的人类可能是在极其偶然的情况下学会了使用火,随后,物质的燃烧就成为人类可以经常观察到的一种现象。
物质为什么能够燃烧?这个问题一定困扰过很多围着火堆思考的古人们。
人们很早就注意到,在燃烧过程中总有火焰迸出,而且木柴燃尽后的灰烬总比原先的木柴轻许多。这很容易使人推测,在燃烧过程中有某种东西离开了燃烧物。
由于燃烧完了的灰烬不再容易燃烧,人们又推测所逃离的东西是某种易燃的东西。这种假想的在燃烧过程中逃离的易燃的东西,就被称为燃素。
后来,德国的一位学者斯塔尔(1660—1734)在前人工作的基础上,提出了比较系统的解释物体燃烧的一种学说:燃素说。
其基本观点是:
1.燃素是构成火的元素,当它们聚集在一起时就形成火焰,当它们弥散时只能给人以热的感觉。
2.易燃物之所以易燃是因为含有燃素,灰烬不能燃烧因为其中不含有燃素。
3.在燃烧过程中,被烧物体中的燃素被空气吸收。空气只起单纯的助燃作用,主要用途是带走燃素。
按照燃素说的观点,燃烧是一种分解过程,物质燃烧就是物质释放出燃素的过程。运用这一学说可以解释当时已知的很多化学现象。
比如,木柴和酒精的燃烧可以解释为:
木柴 - 燃素 = 灰烬
酒精 - 燃素 = 水
燃素学不仅可以解释物质的燃烧现象,而且可以解释金属的煅烧(就是将金属高温加热)现象。
当时炼金家在实验过程中,已经知道除金和银以外,所有金属在敞口的坩埚中加热都会发生变化生成金属灰,将金属灰与木炭一起加热又得到原来的金属。
用燃素说的观点,上述现象同样可归结为燃素的转移——吸收或释放。
金属 - 燃素 = 金属灰
金属灰 + 燃素 = 金属(金属灰与木炭一起加热时从木炭中吸收燃素)
这样,燃素说解释了当时已知的许多化学现象,赢得许多化学家的高度重视和支持。实际上,燃素说恰好把燃烧过程搞反了,用现在的观点来看,它确实是一个错误的观点。
但是,我们却丝毫不能忽视燃素说的历史意义。首先,它是化学史上第一个将多种化学现象统一起来的化学原理。另外,这一理论的建立所运用的方法完全是科学的,即把大量事实联系在一起,组成一个首尾一贯、条理井然的系统。
小知识:燃素说的粉丝
普里斯特利是燃素说的忠实粉丝。但随着新的实验事实的不断发现,燃素说开始受到越来越多的质疑。这样,为了使得燃素说能够解释新发现的实验事实,燃素说的粉丝们就开始了对这一理论进行不断修改的工作。这也成为普里斯特利晚年一个最重要的工作。