化学之父罗伯特.波义耳

时间:2022-09-28 08:30:36

化学之父罗伯特.波义耳

化学变化作为一种现象在人类存在之前就已经存在,但作为一门科学,化学到现在只不过300多年的历史,和数学比起来,显得非常年轻。

在化学发展的三百多年历史中,有一个名字位列榜首――那就是英国化学家罗伯特・波义耳。他提出了科学的元素概念,宣告了“炼金时代”的结束,开辟了化学作为一门独立科学的新纪元,因此被誉为化学之父。

自幼酷爱科学

如果翻开那些大科学家们的历史看一看,你一定会发现,他们大都是从小就勤奋学习、酷爱科学的人。英国著名化学家、物理学家波义耳,就是其中的一个。1627年1月25日,波义耳出生于爱尔兰的利斯奠尔城堡。父亲理查德・波义耳,是爱尔兰首府科克郡的伯爵,是个有名的大富翁。波义耳自幼就表现出非凡的记忆力和语言才能,有“神童”之称。8岁那年,他结束家庭的初级教育去伊顿上学,在那所贵族子弟学校里,他是一个出色的学生,对自然科学有着浓厚的兴趣。

在这期间,他学习了物理学家伽利略的著作、数学家笛卡儿的著作以及大量的化学、医学、哲学等方面的书籍。

豪华住宅变成了实验室

1644年,17岁的波义耳学成回国,他的父亲在战争中死亡,给他留下了一份足够他维持生活的遗产。父亲去世后,在家里支持他搞科学的,就算是他的姐姐雷尼拉夫夫人了。

在姐姐雷尼拉夫夫人的家里,经常有一些科学家、文学家、哲学家在一起聚会,讨论学术方面的问题,气氛十分热烈。波义耳回到伦敦后,也成了这种聚会的积极参与者。法国著名的数学家勒内・笛卡儿是雷尼拉夫夫人家里的座上宾。他也常来参加聚会,并且成了年轻的波义耳辩论的对手。

在哲学方面,笛卡儿主张理论至上,认为清晰明白的概念就是真理。这种错误主张,在当时还得到了许多学者的赞同。

波义耳不同意这种观点,他对这位年长且有很高名望的大学者说:“您把理性放在高于一切的位置是不对的,科学应该是实验科学,理性应该是来自实验。”他特别赞同英国哲学家培根的观点,即“真正的知识,应该建立在实验研究方法的基础上。”

在和笛卡尔的辩论中,还涉及物质的组成问题。当时流行的有毕达哥拉斯的“四元素说”,即物质都是由火、水、气和土四种元素组成;还有帕拉塞斯的“三元素说”,即物质是由硫、汞和盐三种元素组成。波义耳对这两种学说都持怀疑态度。可是,如何解决这样重大的科学问题呢?他认为:“空谈无济于事,实验决定一切。”

怀疑派化学家

波义耳把自己的家改建成实验室,在这里,他进行了大量的化学及物理学方面的实验。在化学研究中,波义耳对物质的组成探讨最为深入,成果也最为突出。1661年,他出版了化学名著《怀疑派化学家》,是化学发展史上的一个重要里程碑。

《怀疑派化学家》这本书,是采用朋友之间对话的形式写成的。书里的人物共有四位。一位是怀疑派化学家,他代表了波义耳本人,反驳了其他几人提出“四元素说”,“三元素说”。

书中认为,“四元素说”、“三元素说”都是错误的,就像一个人只认识三四个密码,却要破译一本用大量密码写成的书,这是不可能的。他说:“我指的元素,应当是不由其他任何物质所构成的原始的、简单的、纯净的物质”,“是具有确定性质的、实在的、可觉察到的实物,是用一般化学方法不能再分解的最简单的实物。”

在当时,波义耳关于元素的论证,有力地批判了陈旧的、唯心的元素观,使化学研究走向了科学的道路。

波义耳定律的发现

波义耳不仅是一位杰出的实验化学家,还是一位出色的实验物理学家。在物理学方面,使他最感兴趣的,是气体的研究。他注意到气体有弹性,即可被压缩,液体蒸发时,蒸汽会弥散在整个空间。这使他得出一个合理的推论,那就是气体是由保持一定距离的小微粒组成的。

1662年,他根据实验结果提出了“波义耳定律”:“在密闭容器中的定量气体,在恒温下,气体的压强和体积成反比关系。”这是人类历史上第一个被发现的“定律”。

他还用一个抽掉空气的圆筒,第一次证明一块铅和一根羽毛在没有空气阻力时会同时着地――这正是伽利略的自由落体定律,一切物体在真空中下落的速度相等,与物体重量无关。

紫罗兰变色引发思考

一天,在波义耳的实验室里,一束深紫色的紫罗兰忽然冒起烟来。走近一看,原来是做实验用的浓盐酸溅到花上了。波义耳立即拿起花束,放在水里清洗。结果,魔术般的奇迹发生了!紫罗兰变成红色,成了“红罗兰”。这一偶然发现,引起了波义耳地认真思考:紫罗兰若遇到其他的酸溶液,会不会也有这种现象呢?如果有色植物遇到的不是酸,而是酸的对立物――碱,又会有什么结果呢?

波义耳依然通过实验解决这一连串问题。他寻找到了许多有色植物,如玫瑰、樱草、洋红、石蕊、姜黄、苏木等。他把这些有色植物的浆汁分别与酸、碱作用。有的只在酸作用下变色,有的则遇碱才改变颜色。最有趣的是,紫色的石蕊浸液遇酸变红,遇碱则变蓝。这样一来,不就可以用这些植物浸液来辨认什么是酸,什么是碱了吗?

这就是酸碱指示剂。为了使用方便,波义耳还想出了用吸收石蕊溶液后又烤干的纸,来检验酸碱的办法。至今还在使用的石蕊试纸,就是当年波义耳的发明。

波义耳一生在化学、物理学以及哲学方面,都为人类做出了重大贡献。1691年12月30日,64岁的波义耳在伦敦逝世,留下了一大笔财产。他死后留给人们的真正财富不是金钱,而是用他一生的努力所形成的丰富的科学成就。

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