科学化学的创立

科学家从来就不是什么先知先觉,科学的进步是靠偶然性来推动的。这话不无道理,科学化学的创立就是明证。

一束淡雅的紫罗兰推动近代化学向前迈了一大步。300多年前的一天,园丁送给波义耳一束紫罗兰。波义耳顺手将它放在实验台上,可过会儿一不留神将盐酸溅到了可爱的花瓣上。他正要将其丢掉,却猛然发现紫罗兰的花朵竟变成了红色。这引起科学家的思考:既然盐酸能使紫罗兰变红,那么其他的酸或许也能,经实验证明确实能。

这回波义耳更来了兴趣:紫罗兰遇酸变红,遇碱呢?一检验,它遇碱变蓝。之后,他又用许多种植物的浸出液做相同的试验。最后发现地衣类植物中的石蕊遇酸变红、遇碱变蓝的效果最为明显。从此,石蕊试液就作为固定的酸碱指示剂。直到今天,我们在实验室中和工农业生产各领域仍大量应用这一发现。

波义耳

英国科学家和哲学家,对分析化学作出了突出贡献。

在发明石蕊试纸过程中,波义耳充分利用了化学分析的方法。事实上,正是波义耳将这一方法引入化学研究领域的,化学分析运用的最显著成果还在于由此确立的“不可分元素说”。

早在2000多年前的古希腊哲学家就提出四元素说,即水、空气、火和土,还有后来医药化学家派提出的“三元素说”,直到被称为怀疑派化学家的波义耳否定。波义耳对化学元素的定义做了现代意义上的表述,他说:我说的元素的定义和那些讲得最明白的化学家们所说的元素定义相同,是指某种原始的、简单的、一点杂质也没有的物质。元素不能由任何其他物质构成,亦不能彼此相互形成。元素是直接构成所谓完全混合物(化合物)的成分,也是完全混合物最终分解成的要素。从这句话可以看出,他所说的用化学方法不能再分解的物质即为元素,与今天科学的元素概念十分接近。

波义耳为元素下的定义对于化学从炼金术中脱出,独立发展成为一门科学起了至关重要的作用。他第一次明确了化学的任务,并指出化学的基本研究方法为定性分析法,使化学最终踏上唯物主义的道路。

波义耳还身体力行地进行实验研究,一生做了大量试验,直至1691年逝世前仍致力于科学试验。他一贯强调只有实验和观察才是科学思维的基础。除了对指示剂的研究,他还定义了酸和碱,将物质分为三大部类,即酸、碱、盐,并首创众多定性检验盐类的方法,如利用盐酸和硝酸盐溶液混合生成白色沉淀物的性质来检验盐酸和银盐。波义耳的这些发明已过去300多年,但今天我们仍在用它们。1685年,波义耳将这些方法整理成《矿泉水实验研究史的简单回顾》一书,他不愧为定性分析的先驱。

波义耳对科学的另一重大贡献是:反对宗教与科学的完全对立。1655年,波义耳来到当时的科学圣地——牛津,发现那里科学与宗教对立的空气极为紧张,就发出了“人的得救不是靠反对什么,而是靠接受上帝的恩典。只要你肯,仍然可以在科学里爱上帝,敬拜上帝”的响亮号召。这一宣言使很多人的思想偏差得以扭转,从此清教徒科学家和基督徒科学家携手并肩共同把近代科学推向前进。

波义耳对科学事业尤其是化学的杰出贡献赢得了后人的尊敬,他也由此得到了“化学之父”的美誉。

波义耳定律示意图

在图中,最初的压力是a,体积是b,当体积变为原来的一半,压力就会增加2倍,而它们的积恒为ab。

知识链接

《怀疑派化学家》

这是波义耳1661年完成的著作。在这本书中他明确提出了化学的研究对象、研究方法及他的物质观,标志着化学成为一门独立的科学学科。《怀疑派化学家》的一大特点是全书使用了对话的形式,其中有逍遥派化学家,主张亚里士多德的四元素观点;有医药派化学家,持三元素论观点;有哲学家,在争辩中保持中立;还有作者自己代表的怀疑派化学家。四方都坚持己方主张,相互之间展开激烈争辩。通读全书,怀疑派化学家对旧理论的批判,对元素内涵的最新认识都阐述得明白无误,最终凭借无可争辩的事实取得了决定性的胜利。