《人類(lèi)科學(xué)技術(shù)史-215》化學(xué)的演變

化學(xué)的演變

在近代前期，化學(xué)處于從煉金術(shù)向現(xiàn)代化學(xué)過(guò)渡的時(shí)期，其標(biāo)志是以醫(yī)藥化學(xué)和冶金化學(xué)為代表的日用化學(xué)不斷發(fā)展，人們開(kāi)始通過(guò)定量實(shí)驗(yàn)來(lái)認(rèn)識(shí)酸、堿、鹽等物質(zhì)的性質(zhì)及其反應(yīng)。不過(guò)，科學(xué)的化學(xué)理論尚未形成，化學(xué)的實(shí)踐在總體上也還未能擺脫煉金術(shù)及其思想的影響。

但是，這一時(shí)期化學(xué)的進(jìn)步，醞釀了決定性的變革。正是在廣泛地總結(jié)該時(shí)期化學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，玻意耳在1661年出版了《懷疑的化學(xué)家》一書(shū)，對(duì)亞里士多德的"土、氣、火、水"四元素理論和帕拉塞爾蘇斯的"鹽、硫、汞"三要素學(xué)說(shuō)作了全面批評(píng)，提出了自己的新的化學(xué)元素概念，奠定了使化學(xué)成為一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué)的基礎(chǔ)。

1.醫(yī)藥化學(xué) （1）帕拉塞爾蘇斯、利巴維烏斯和赫爾蒙特

近代前期，有許多化學(xué)發(fā)現(xiàn)都是在尋找治療物質(zhì)的過(guò)程中產(chǎn)生的。帕拉塞爾蘇斯是近代歐洲醫(yī)藥化學(xué)的先驅(qū)。他把醫(yī)學(xué)與化學(xué)結(jié)合起來(lái)，制備了多種含汞、硫、鐵和硫酸銅的化學(xué)藥品。他認(rèn)為，化學(xué)是關(guān)于物質(zhì)轉(zhuǎn)化的學(xué)問(wèn)。他的工作影響了16-17世紀(jì)的不少化學(xué)家。

德國(guó)醫(yī)生利巴維烏斯(約1540-1616年）在研究治療手段時(shí)有許多重要的化學(xué)發(fā)現(xiàn)，并編寫(xiě)了第一部近代化學(xué)教科書(shū)。這本名為《煉金術(shù)》的書(shū)，內(nèi)容廣泛，其中不僅介紹和評(píng)價(jià)了已有的理論，而且詳細(xì)地?cái)⑹隽怂麑?duì)許多化學(xué)現(xiàn)象的觀察、分析和探討。他發(fā)明了制備硫酸銨、硫化銻、鹽酸、琥珀酸和四氯化錫的方法，介紹了制作冰糖、用發(fā)酵和蒸餾方法從谷物、水果中提取酒精的過(guò)程。他提出了一種確定礦質(zhì)水的簡(jiǎn)易方法：把一塊稱(chēng)量過(guò)的白布浸入待檢水中，然后將其取出晾干，再重新稱(chēng)量。如布的重量增加并出現(xiàn)斑點(diǎn)，即可確認(rèn)水中含有礦物質(zhì)。他還建議，讓礦質(zhì)水蒸發(fā)后比較其殘?jiān)亓亢驼舭l(fā)掉的水的重量，以此對(duì)礦質(zhì)水進(jìn)行分析。利巴維烏斯的許多開(kāi)創(chuàng)性工作，促進(jìn)了近代化學(xué)的發(fā)展。

赫爾蒙特是醫(yī)學(xué)家和生理學(xué)家，也是煉金術(shù)向化學(xué)過(guò)渡時(shí)期的代表人物之一。在從醫(yī)過(guò)程中，他深受帕拉塞爾蘇斯醫(yī)藥化學(xué)觀點(diǎn)的影響，孜孜不倦地從事這方面的研究，并取得了遠(yuǎn)勝于帕拉塞爾蘇斯的成就。

赫爾蒙特最先科學(xué)地指出了氣體及其變化的物質(zhì)性。后來(lái)被普遍使用的"氣體"(gas)這個(gè)術(shù)語(yǔ)，就是由他從帕拉塞爾蘇斯用以表達(dá)空氣的希臘詞"chaos"中引出的。他注意到，存在著許多種不同的氣體，可以根據(jù)一些氣體具有的較明顯的物理性質(zhì)對(duì)它們進(jìn)行分類(lèi)。他接近于發(fā)現(xiàn)二氧化碳，指出在木炭燃燒、蔬菜汁液發(fā)酵、腸對(duì)食物的消化等過(guò)程中都產(chǎn)生出同樣的氣體。

赫爾蒙特還提出了一種觀點(diǎn)：水即便不是物質(zhì)的唯一組織成分，也是其主要成分；一切鹽、粘土和有形物體實(shí)際上都只是水的產(chǎn)物。為了表明水是怎樣轉(zhuǎn)化為木的，他做了一個(gè)有名的實(shí)驗(yàn)：在放置200磅經(jīng)干燥處理過(guò)的土的陶盆中栽種一棵柳樹(shù)，5年間只給它澆水，結(jié)果得到了一棵重164磅的樹(shù)，而土經(jīng)干燥后只比原來(lái)少了約2盎司。不過(guò)，赫爾蒙特沒(méi)有注意到，樹(shù)木是否可能從空氣中獲得什么東西。

赫爾蒙特還利用一些化學(xué)原理來(lái)治療疾病，如用堿中和消化液中過(guò)量的酸。

（2）格勞貝爾

格勞貝爾(1604-1688年）出生于巴伐利亞，曾相繼在維也納、薩爾茨堡、法蘭克福和科隆居住過(guò)，最后逝于阿姆斯特丹。同帕拉塞爾蘇斯和赫爾蒙特比較，他是個(gè)更注重實(shí)際的實(shí)驗(yàn)家，他對(duì)化學(xué)理論的興趣，遠(yuǎn)不如他對(duì)化學(xué)發(fā)現(xiàn)可能帶來(lái)的利益的關(guān)注，因?yàn)樗饕猿鍪刍瘜W(xué)品和藥物謀生。

格勞貝爾最主要的學(xué)術(shù)著作，是1648年出版的《蒸餾術(shù)解說(shuō)》和1658年出版的《化學(xué)著作》。他長(zhǎng)于蒸餾和化驗(yàn)，在其著作中詳細(xì)描述了各種不同的蒸餾方法、蒸餾器和蒸餾產(chǎn)物的可能用途。由于他在化學(xué)方面的研究成果，后人有時(shí)把他稱(chēng)為德國(guó)的玻意耳。

格勞貝爾用普通的粗鹽和礬制備了鹽酸，他稱(chēng)之為"鹽精"，并介紹說(shuō)用它代替醋可以使肉更松軟可口。在制備"鹽精"過(guò)程中產(chǎn)生了一些殘?jiān)駝谪悹柶鹣炔恢錇楹挝镆约坝泻斡猛尽?jù)說(shuō)，一件偶然的事情使他發(fā)現(xiàn)了其價(jià)值。格勞貝爾有一次生病發(fā)高燒，人們讓他服用了一口井中的水，結(jié)果燒就退了。此后，格勞貝爾分析了這口井中的水，發(fā)現(xiàn)其晶體的組成同他制備"鹽精"后的殘?jiān)慕Y(jié)晶物相似。于是，他把這種物質(zhì)稱(chēng)為"怪鹽"，后來(lái)人們把它稱(chēng)為"格勞貝爾鹽"，實(shí)際上是硫酸鈉-硭硝。格勞貝爾向人們推薦使用這種"靈驗(yàn)的內(nèi)服藥和外用藥"。后來(lái)，格勞貝爾還發(fā)現(xiàn)，蒸餾硝石和礬油的混合物可以獲得硝酸。他還制備了很多其他物質(zhì)。在他出售的化學(xué)藥劑中，有把銻灰同酒石一起加熱制得的"萬(wàn)用藥"，有用礬油和氨水制備的一種硫酸銨等等。

格勞貝爾的一些發(fā)現(xiàn)，顯示了化學(xué)的工業(yè)價(jià)值和商業(yè)價(jià)值，如他用金、銅、錳等金屬使人造寶石著色的方法；用硝酸銀染黑有機(jī)物的方法等。他還建議開(kāi)發(fā)德國(guó)豐富的礦物資源，并認(rèn)為不應(yīng)將其作為原料輸出，而應(yīng)在加工后作為制成品輸出。

2.冶金化學(xué)

意大利冶金學(xué)家和武器制造家比林古喬(1480-約1539年）以《論高熱技術(shù)》一書(shū)而聞名。這部出版于1540年的書(shū)是冶金學(xué)方面的第一部系統(tǒng)的著作，其中也談到了利用化學(xué)方法提取某些金屬的方法，如利用汞合金作用提取銀。

阿格里科拉的《論金屬》一書(shū)中也有相當(dāng)部分涉及化學(xué)，介紹了各種用于熔煉的化學(xué)品及其作用。阿格里科拉論述了用汞回收黃金、用鏹水分離金和銀、利用某些化學(xué)作用制作彩色玻璃的方法，以及制造鹽、蘇打、明礬、硫酸鹽、硫、瀝青的方法。

埃爾克(約1530-約1594年）也是奠定近代前期冶金學(xué)基礎(chǔ)的重要人物之一。他曾在維滕貝格大學(xué)讀書(shū)，后來(lái)當(dāng)過(guò)化驗(yàn)師。在其《主要礦石的加工和采礦方法說(shuō)明》這部著作中，他系統(tǒng)地論述了當(dāng)時(shí)對(duì)銀、金、銅、銻、汞、鉍和鉛的合金等進(jìn)行檢驗(yàn)的技術(shù)、制取和精煉這些金屬的技術(shù)以及制取酸、鹽和其他化合物的技術(shù)。實(shí)際上，這是一部最早的關(guān)于分析化學(xué)和冶金化學(xué)的著作。

萊伊(1582-1630年）是法國(guó)化學(xué)家、醫(yī)生。為了回答別人向他提出的為什么錫和鉛在焙燒時(shí)重量會(huì)增加的問(wèn)題，他寫(xiě)了《醫(yī)學(xué)博士讓.萊伊論焙燒時(shí)錫和鉛重量增加的原因》，其中包括一篇序言、28篇論文和一篇結(jié)語(yǔ)。這本書(shū)出版于1630年，但在很長(zhǎng)時(shí)間里，書(shū)中表達(dá)的思想和萊伊本人都未引起人們注意。

萊伊提出了同當(dāng)時(shí)流行的土和水是重的、空氣和火是輕的這一理論相悖的觀點(diǎn)，認(rèn)為自然界的一切物質(zhì)都是重的。他發(fā)現(xiàn)，空氣也是有重量的，而且可以用多種辦法增加其重量。他特別提到，如果把空氣加熱，它的較輕部分將被逐出，而它的較重的部分將保留下來(lái)，即加熱過(guò)程使空氣的密度增加。

在此之后，他回答了為什么"把2磅6盎司英國(guó)精錫放在一個(gè)鐵制容器里，再放在開(kāi)口爐上強(qiáng)烈加熱6小時(shí)，其間不停地?cái)嚢瑁惶砑尤魏螙|西，結(jié)果回收到2磅13盎司的白色粉末"的問(wèn)題。他的答案是："這個(gè)重量增加起因于空氣。"他認(rèn)為，由于激烈而長(zhǎng)時(shí)間的加熱，容器里的空氣變得更稠密、更重，且還具有一定的附著力；它同粉末的微粒混和粘合在一起，使重量增加。他還指出，粉末重量不會(huì)無(wú)限增加，當(dāng)它同凝聚空氣混合達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，它就不能再吸取更多的這種空氣。針對(duì)有人觀察到鉛在焙燒過(guò)程中重量有損失的情況，萊伊認(rèn)為，造成這種不同結(jié)果的原因在于用以實(shí)驗(yàn)的鉛是不同的，可能一種是純凈的鉛，另一種是已經(jīng)熔融過(guò)的鉛。

萊伊的見(jiàn)解淹沒(méi)了100多年，直到18世紀(jì)后期拉瓦錫發(fā)現(xiàn)金屬在焙燒中因吸收"非燃素空氣"而增重時(shí)，才受到人們的注意。

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