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疯狂的化学家——卡尔·威尔海姆·舍勒 精选

已有 2735 次阅读 2019-8-19 21:59 |系统分类:科普集锦

疯狂的化学家——卡尔·威尔海姆·舍勒

 

 一、在贫穷的生活中坚守对化学的挚爱

卡尔·威尔海姆·舍勒(Carl Wilhelm Scheele)于17421219日出生于瑞典的施特拉尔松。1786521日去世。

因为家庭经济拮据,舍勒仅接受过小学教育。从14岁开始在哥德堡的一个药店当学徒工。幸运地是,这个药店的老药剂师马丁·鲍西不仅制药实验技术高超,医术医德也是非同一般。马丁·鲍西赏识并支持舍勒学习和研究化学。舍勒在这种情况下利用业余时间勤奋自学,广泛阅读了当时流行的制药化学著作,还系统研读了炼金术和燃素理论相关著作。舍勒还是心灵手巧的人,他自己动手,搭建了许多实验仪器,并在自己的房间里做各种各样的实验。经过8年的积累和磨练,舍勒不仅拥有近40卷化学藏书,还自制了一套精巧的化学实验仪器,从一个药店小学徒成长为一位知识渊博、技术娴熟的药剂师。但天有不测风云,人有旦夕祸福。马丁·鲍西的药店因故破产,舍勒失业,实验中断。不久后,幸运女神再次垂青舍勒,马尔摩城的柯杰斯垂姆药店为他提供了一份药剂师的工作,而且药店的老板也如同马丁·鲍西那样理解和支持舍勒实验研究。更为幸运的是,药店老板为赠与舍勒一套房子供其居住、储藏图书和摆放实验仪器,从而更加专心于研究和实验。柯杰斯垂姆药店地理位置为舍勒的科学研究和学术活动提供了便利:药店靠近鲁恩德大学、马尔摩城学术氛围浓厚,且毗邻丹麦的哥本哈根。再后来,舍勒在科平城经营一家药店,收入颇丰,不再为生活所困。随着舍勒在化学研究方面的逐步积累,有几所大学有意聘请舍勒任教授,但是一一被舍勒婉拒。舍勒认为他的药店是一个很好的研究场所。

二、元素发现历史上的无名英雄

   舍勒在没有先进仪器的情况下发现了8种元素——氯(Cl)、氟(F)、锰(Mn)、钡(Ba)、钼(Mo)、钨(W)、氮(N)和氧(O),但是我们的教科书中记载的这些元素的发现者中没有舍勒这个名字的出现。舍勒在1767年研究亚硝酸时开始关注氧气。加热硝石会得到一种气体,他谓之硝石的挥发物。在反复进行加热硝石的实验时,舍勒发现将坩埚中硝石加热至通红时,会放出干热的气体硝石的挥发物。这种气体(氧气)能够使烟灰复燃。1773年,舍勒通过加热氧化汞(HgO)、硝石(KNO3)、高锰酸钾(KMnO4)及碳酸银(Ag2CO3/碳酸汞(HgCO3)混合物等方式得到了较为纯净的氧气(O2)。舍勒于1775年将记录这些实验结果的《火与空气》书稿交给斯威德鲁斯出版,但是知道1777年才得以出版。在此期间,英国化学家约瑟夫·普里斯特利于1774年发现氧气后就发表了论文!所以,我们的教科书给我们的信息是约瑟夫·普里斯特利于1774年发现氧元素。类似的事情也发生在其他7种元素身上。在舍勒150和200周年诞辰时,相关研究人员将其实验记录、书信等遗作进行整理出版,让更多的人了解舍勒在化学方面的杰出贡献!这也给当今的科学工作者一个警示,那就是发表成果是十分重要的学术活动!

    需要提及的是,磷元素是德国人亨内希·布兰德在1675年试图通过尿液制取黄金时偶然发现的,并且被认为具有巨大的商业价值(比如生产火柴)。但是从尿液中获得磷实在太难了,得到的磷价格不菲(高于当时黄金的价格)。舍勒发现骨头中含有磷,并发明了从骨头中获得磷的工艺,从很大程度上成就了瑞典成为火柴的主要生产国。

三、在有机酸和无机酸等领域的科学狂人

舍勒在无机方面除了发现了元素之外,还发现了砷酸、钼酸、钨酸、亚硝酸等无机酸。在当时有机化学还处于萌芽阶段的时候,舍勒也发现十几种有机酸。比如,舍勒发现植物中含有酒石酸、从柠檬中得到柠檬酸晶体,从肾结石中得到尿酸,从苹果中得到苹果酸,从酸牛奶中得到乳酸等。舍勒在此领域的发现时间轴如图1所示。


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图1 舍勒发现的部分有机酸、无机酸等化合物的时间轴

 

四、对舍勒之失及舍勒之死的思考

舍勒一生勤学好问,为人正派,享誉学术界。他对化学可以说是非常痴迷。作为舍勒的挚友,莱茨柯斯说(舍勒具有)“惊人的记忆力和理解力,但似乎他只记住与化学有关的事情,他把许多事情都与化学联系起来加以说明,他有化学家的独特的思考方式。” 俗话说;“不成魔不成佛”,正是他对化学的痴心,使其在这个领域取得了令人瞩目的成就(尽管没有得到那8种元素发现者的桂冠)。

舍勒在研究氧气的时候,“我意识到必须对火进行研究,但是我注意到,假如不能把空气弄明白,那未对火的现象则不能形成正确的看法。”舍勒的这种认识已经非常接近“空气助燃”的观点,但可能囿于当时错误的理论燃素说,舍勒没有沿着这个思路深入研究下去。

舍勒曾经完成过大量的实验,由于当时实验条件有限,接触到了氯气等有毒气体,导致身体受到致命伤害。再加上,舍勒有个不好的习惯,那就是他总是坚持亲自品尝,即使那些有毒有害的物质他也不放过。比如,舍勒品尝了剧毒氢氰酸并记录品尝的感觉:“这种物质气味奇特,但并不讨厌,味道微甜,使嘴发热,刺激舌头。”舍勒醉心于工作,再加上爱品尝这一致命坏习惯,导致他健康情况越来越糟糕,最终“面目狰狞的去世”,被人发现的时候,周围是那些有毒有害的化学物质。

最后还是回到舍勒发表成果的情况,由于种种辛酸而复杂的原因,舍勒在发现元素方面没有著书立传,所以错失8种元素发现者的桂冠。另外,就是他的成果用瑞典语发表,不能及时被外界所阅读和承认,而约瑟夫·普里斯特利和汉弗莱·戴维都是英国人,他们一发现氧气和氯气就用英语发表,及时被外界所知。这也给我们一个启示,那就是有了成果要及时发表,否则可能被同行抢先发表(热点研究领域更是抢先赛!)。

 

参考文献:

1.     比尔·布莱森著,维明/陈邕译, 万物简史,接力出版社,2005

2.     刘景清.舍勒对化学的重大贡献[J]. 周口师范学院学报, 2002(5),39-42.

3.     https://baike.baidu.com/item/卡尔·威尔海姆·舍勒/8786358?fromtitle=Carl%20Wilhelm%20Scheele&fromid=11348024&fr=aladdin#2_4(2019-8-19)

4.     https://en.wikipedia.org/wiki/Carl_Wilhelm_Scheele(2019-8-19

5.West J B . Carl Wilhelm Scheele, the Discoverer of Oxygen, and a Very Productive Chemist[J]. American Journal of Physiology Lung Cellular & Molecular Physiology, 2014, 307(11):811-6.

6. https://allthatsinteresting.com/carl-wilhelm-scheele(2019-08-19)


 




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