中外科学家发明家丛书:贝采利乌斯 _2-第3部分
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化学符号永远表示1个体积的物质(1个原子)。假如需要表示出许多体积,
则可以标出它们的数目。例如氧化亚铜是由1个体积的氧与1个体积的铜组
成的,因此它的符号就是CuO;而氧化铜是由2个体积的氧与1个体积的铜
组成,故它的符号就是CuO。”
2
当几种元素的名称开头第一个字母相同时,贝采里乌斯就在相同字母的
后面加上第二个或底下字母中的一个,以示区别。例如,同以“C”开头的元
素符号,C是碳、Ca是钙、Cr是铬、Cu是铜、Co是钴。
以下就是贝采里乌斯在《化学教科书》最后一版中提出的元素的原子符
号:
O…氧 H…氢 N…氮
S…硫 P…磷 Cl…氯
Br…溴 I…碘 F…氟
C…碳 B…硼 Si…硅
Se…硒 Te…磅 As…砷
Cr…铬 V…钒 Mo…钼
W…钨 Fe…铁 Mn…锰
U…铀 Ce…铈 D…钕
Ln…镧 Al…铝 K…钾
Na…钠 Sb…锑 Ta…钽
Ti…钛 Os…锇 Au…金
Ir…铱 R…铑 Pt…铂
Pd…钯 Hg…汞 Ag…银
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Cu…铜 Bi…铋 Sn…锡
Pb…铅 Cd…镉 Zn…锌
Co…钴 Ni…镍 Zr…锆
Th…钍 Y…钇 Be…铍
Mg…镁 Ca…钙 Sr…锶
Ba…钡 Li…锂
从以上的这些符号我们可以发现,它们当中的大部分一直延用到了今
天。仅凭这一点,贝采里乌斯就可以在化学史上占有光辉的一席,更何况他
在其他的领域内也取得了同样辉煌的伟大成就呢?
由于化学中的新发现与化学原子论的不断发展,贝采里乌斯发现原来的
许多化学术语已经不再适用,于是就相应地作了修改。
贝采里乌斯抛弃了那种可以用任何一种语言发展术语的旧原则。他认
为,当时作为国际语言的拉丁语和希腊语最适合记录化学术语。他在 1839
年就这一点写道,化学术语应当从拉丁语或希腊语这样的语言中引出。这样
将会有很大的优点,因为这样的名称不必翻译就可以在一切语言中应用。同
时应当注意术语表达的简明性,所以最好不必拘泥于构词法规则。凡是想要
付诸于实际应用的东西都必须尽可能地做到方便。
贝采里乌斯采用了拉丁语来构成自己的专门化学术语,把相应的前缀、
后缀分别用于一定类别的化合物。他以拉瓦锡的反燃素论专门术语作为基
础,并按照这位法国科学家逝世以来所完成的新发现作了一定的修改。他把
当时已知的所有的化学元素分成两类:负电非金属物质和正电金属物质。尽
管他的分类方法不够完善,但他提出的拉丁文专用化学术语由于简洁、实用,
很快就被译成了多种语言而流通于各国,这也就成了现代化学专门术语的基
础。
贝采里乌斯把原子论看成是化学的基本理论。他认为:“按照我们叫做
微粒说的原子论概念,没有那种建立在能引起异种原子间的化合与同种原子
间的机械结合的特殊力量上的原子共性,就不会有任何化合物。”作为原子
论的坚定支持者,贝采里乌斯不止一次地谈到了这个理论的伟大科学意义。
他认为,与物质化合时所遵循的重量和体积的定比有关的一切现象,都是物
质原子结构的必然结果,所以化学家们才能够由此计算出包括在化合物中的
元素之间的原子比数。
无论从哪个方面来说,贝采里乌斯在测定化学元素的原子量和论证原子
论的基本理论方面的研究工作,都对以后化学事业的发展起到了巨大的推动
作用。
这位瑞典化学家提出的原子量和化合物化学式系统是 19世纪上半期中
最完善的系统。他所测定的原子量大多数与现代数据很接近,而且大部分化
合物的化学式也与现代的符合。在150多年前的贝采里乌斯之所以能够取得
如此惊人的成就,不仅在于他自身深厚的化学功底和出色的实验才能,而且
还在于他很善于接受别人研究的成果,在甄别后吸收其中的研究精华。这两
方面因素结合,才使得贝采里乌斯能建立起比较完善的元素的原子量与化合
物化学式的系统。而且更为重要的是,贝采里乌斯关于元素原子量的精确数
据,对于俄国化学家门捷列夫化学元素周期律的发现,有着巨大的意义。
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三、无机化学的研究
早在儿童时代,贝采里乌斯就对大自然产生了浓厚的兴趣。所以在自己
从事科学活动的最初阶段,贝采里乌斯已经酷爱对矿物的分析,并对物质的
组成进行了大量的探索。
在贝采里乌斯之前,物质的定量测定已经在化学研究中产生了。但最终
还是通过这位实验大师之手,才使得物质的分析、测定方法从旧的研究方法
中超脱出来,而成为化学这门精确科学的基础。借助于定量分析,在短时期
内化学就有了惊人的发展,几千种不同物质的组成被研究测定出来,同时还
发现了一些在工业技术中将得到很大应用的新元素、新物质。在贝采里乌斯
以后,化学中的定量研究成了每一项化学研究的必要条件。离开了在化学反
应时进行相互作用的各种物质间重量比的精确测定,任何化学研究都是无法
想象的。
作为一名分析化学家,贝采里乌斯的才能在对各种矿物、矿石、有机物
质的组成系统的研究中充分显现了出来。没有哪一种元素他没认真研究过,
他完成了各种盐的组成的大量数据分析,用实验论证了各种化学计算定律和
道尔顿的化学原子论。
贝采里乌斯认为,原子论与它的各个定律必须成为分析化学中的指导理
论。关于这一点,他在自己的论文中写道:“化学的定量分析,在最近时期
通过化学比定律的确定而达到了很高的完善程度,这是因为为了发展和论证
原子论,就需要作一些研究工作使分析过程得到提高和改进……物质彼此化
合时主要遵循的那些化合定律得到推广,就使得精确的化学分析由于给原子
论理论的研究和论证提供了有力的依据而显得更重要了。”
实际上,化学当量和原子量的精确测定,成为物质定量分析发展中的重
要因素。贝采里乌斯在许多次的分析过程中,把定性和定量分析的一些新方
法、新试剂以及新设备不断应用到了分析化学中。例如,他使用了滤框、酒
精灯、木滤架、洗涤器、橡皮连结管、各种漏斗和滤纸。这些新设施的实际
应用,使贝采里乌斯能够迅速而精确地进行多种定性和定量分析。
但令人惊讶的是,在贝采里乌斯的实验室里并没有价格昂贵的仪器,所
有设备都出乎别人的预料。他的学生魏格尔是这样描写自己第一次进入老师
实验室的情形:“当他领着我进入实验室,我好像在梦中,我想到:我的确
是在这个向往已久的地方吗?在贝采里乌斯老师的住所旁边有两个设有煤气
设备的房间,这就是他的实验室。在一个房间里摆着两张普通的桌子,其中
一张是他工作时写东西用的,另一张是用来吹制玻璃仪器的;靠墙立着几只
放试剂的柜子;房子中间是一个水银电解槽。另一个房间里放着天平和其他
工具。”虽然实验设备如此简单,贝采里乌斯却利用它们达到了惊人准确的
研究成果。其奥秘正在于他多年来养成的严谨的科学态度,先进的实验技能
与方法和他所采用的并不复杂的新设施。
贝采里乌斯的实验方法和设施被他的学生们在其他国家里推广,不久就
被普遍采用了,成为科学的共同财产。简明与精确,就是贝采里乌斯的工作
方法的突出特征。在《无机物分解教程》一书中,他写道:“稍懂化学的人
必须在定量分析方面多加练习;我们必须明白,对定量分析的知识不完备,
就不可能成为有化学研究能力的人。他们必须养成尽可能精确地称量的习
惯;必须善于一滴不撒地从一只容器里把液体倒入另一只容器,做到即使最
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后一滴也不要让它从容器的外表面流失;必须注意一切细节,忽略了它们,
往往会使一连几星期的困难工作所取得的进展化为乌有。我特别要劝他们努
力学会耐心操作,不要让娱乐消遣、逢场作戏与疏忽大意使行将取得成果的
工作失败。一个没有经验的化学家在没有达到相当的实验精确程度时,往往
会由于疏忽大意或预见不周而被迫停止已经开始的工作;这不要紧,但是必
须给自己定下这样一条坚定的信念:没有完成的工作一定要重做,不能半途
而废,因为尽管这一次遇到了困难,但最后的成功就孕育在其中;这次放弃
了,以后要想再完成这项工作就会更困难了。
依照贝采里乌斯的见解,在研究物质时必须既善于利用定量分析,又善
于利用定性分析。在这点上他认为:“青年化学家作定性分析时往往会比较
顺利,但由于缺乏实验操作的经验与多方面的知识,在作定量分析时就很容
易出错;同时,一些博得了响亮的头衔称号的有名化学家又会常常在定性研
究上出错,这大概是因为他们过于信赖物质的某些外部特征,或者是由于他
们感到已经功成名就而失去了深入研究的兴趣。因此,我劝告每一位从事化
学工作的人,既要精于定性分析,也要善于定量分析,深入到化学研究的细
枝末节中去;这样不仅能使研究工作精进,而且往往能使自己体会到成功带
来的难以名状的愉快心情。”
贝采里乌斯认为,在物质分析中被分析物质用量应尽可能少。他指出,
靠少量的物质往往会达到最高的精确度;因为被分析物质的重量越大,则所
用物料的体积,粗滤、洗涤、蒸发所需要的时间也随之增加,这样往往会影
响实验数据的准确度。
1827年,贝采里乌斯出版了《无机物分解教程》一书。在这本书中,贝
采里乌斯根据自己的研究论述了固体、气体的分析方法,并深入研究了盐的
组成的测定方法。
正是由于贝采里乌斯的研究,在分析化学方面就开始制定了一些合理而
精确的新解析方法与精确的称量方法。比如,他在分析碱金属硅酸盐时采用
了氢氟酸,应用了各种金属的氯化物来使它们分离;制定了通过与硫酸氢钾
的熔合来对氧化物进行分析的方法;找到了使铂族金属离析的方法,等等。
贝采里乌斯对分析化学作出的最巨大的贡献之一,就是他把硫、硒、砷
等这样一些在与氧相互结合时变成了酸的物质,与在同样反应中变成了碱的
物质,如铜、铁、钾等区分了出来。他的方法是这样的:把合金或矿石的粉
末放在玻璃管里,让干氯通过玻璃管,同时用酒精灯加热玻璃管中的粉末。
这样,形成酸的物质就将挥发,顺着玻璃管向前移动,被管口盛水的玻璃瓶
所吸收;而形成碱的物质则留在了玻璃管里。
贝采里乌斯对分析化学的巨大贡献,还在于他培养了许多成为分析化学
专家的学生:魏列尔、阿尔维森、罗兹、奔塞尔多夫、格梅林、诺登斯科特。
他们分散在欧洲各地,为分析化学的研究都作出了很大的贡献。
1827年,贝采里乌斯收到学生从俄国寄来的大量铂矿石后,进行了仔细
的分析研究;不久,他发现了铂的几种伴生物:铑、钯、锇和铱。他把这些
新元素彼此分开,测定了它们的原子量并得到了它们的氧化物。因此,铂族
金属研究专家、俄国的克劳斯后来评论道:“我们在这个问题上至今为止,
已知的一切都应归功于不朽的贝采里乌斯,他的方法想得如此的巧妙,而他
运用的实验技巧又是那样的令人惊叹。”
无论在贝采里乌斯之前或之后,都没有哪一个化学家完成了如他那样大
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量的、广度和精确度都令人赞叹不已的分析化学研究。除去对分析化学的具
体贡献之外,贝采里乌斯还以自己出色的工作方法,给各国的分析化学家们
产生了巨大影响。
贝采里乌斯在无机化学研究方面也取得了很大的成就。
19世纪前期,新化学元素发现得特别多,这是拉瓦锡关于元素的学说对
这一时期化学家影响的结果。这位法国化学家关于碱、碱土、硅土和矾土的
见解尤著成效。他认为:“可以期待这些土不久就不再列入单质之列;它们
是整个的一类没有与氧化合的趋向的物质中唯一的几种,我十