发现化学元素最多的科学家,还拯救了无数人的性命
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发现化学元素最多的科学家,还拯救了无数人的性命

目前,人类掌握了119种化学元素(连同合成元素)。在寻找新元素的过程中,许多科学家花费了一生的时间,甚至牺牲了宝贵的生命。在寻找所谓的“死亡元素”氟的途中,许多人死伤,这可以说是一部悲剧史诗。

汉弗莱·戴维

在扩充元素周期表的军队中,有一位化学家汉弗莱·戴维,他是领导者。

他开创了一种通过电解生产简单金属的方法,从此他开始成为一个“电解狂热分子”。

在短短两年时间里,在电学中发现了七种新元素,使它成为发现了世界上最多化学元素的科学家。

煤矿用安全灯,又称戴

此外,在一个人类只能依靠火种照明的时代,他发明了一种矿用照明灯,有效地抑制了采矿过程中的瓦斯爆炸,挽救了数千万矿工的生命。

大卫在矿井里测试安全灯

1778年12月17日,汉弗莱·戴维出生在一个英国村庄的贫困家庭。他从小就是个聪明的男孩,总是喜欢探索一些新的小玩意。小学毕业后,他的父亲把他送到彭赞斯市和他的祖父住在一起。

自从他在城市里看到医生准备药物的过程,他就被各种物质的奇怪变化所吸引。从那以后,他经常偷锅碗瓢盆,藏在屋顶上模拟实验。

汉弗莱·戴维

当他16岁时,他的父亲不幸去世,家庭环境更加困难。他有五个兄弟姐妹的母亲更难生存。大卫不得不扔掉所有的实验仪器,因为他妈妈再也买不起昂贵的化学药品了。知道大卫喜欢化学,他的母亲把他送到一家名叫约翰·博勒斯的药店当学徒。

汉弗莱·戴维

药房学徒是大卫人生的转折点。他不仅能帮助家人减轻负担,还能从博勒斯先生的实验室学到丰富的化学和医学知识。在博莱斯博士的图书馆里,他仔细阅读了拉瓦锡的著作和尼科尔森的《化学词典》。通过这些书,大卫疯狂地爱上了化学。

除了工作之外,他还利用业余时间全力学习化学知识和做化学实验。不久,他成为当地的小名人。1798年,一位名叫托马斯·贝德多的医生想建立一个气体治疗研究所,于是他找到了精通化学的大卫,并想聘请他参与各种气体对人体治疗效果的研究。

托马斯·贝德多

此时此刻,我不得不哀叹,过去的化学实验基本上是用我的生命做的。在气体处理研究所,大卫的主要任务是产生各种气体并观察它们对人体的影响。当时,了解各种气体对人体影响的方法也非常直接和大胆。有毒或无毒,有益或无益,所有这些都直接应用于活的人体。

一个关于气体治疗研究所的有趣的卡通,大卫拿着一个瓶子在中间。

然而,即使在这个气体处理中心,人们发现吸入纯氧可以使人感到新鲜和舒适,知道吸入氨、一氧化氮、氯等。对人体极其有害。

大卫和托马斯·贝德正在做气体实验

大卫的第一种研究气体是一氧化二氮,当时这种气体被认为对人体极其有害。但是大卫不相信这个邪恶。他觉得在知道结果之前,他必须尝试一切。后来,他还在记录中写道:“我知道这样的实验极其危险,但从它们的本性来看,它们不应该杀死我……”

尽管遭到反对,他毫不犹豫地投身于实验。他打开装满一氧化二氮的瓶子,反复吸入气体。当他吸入少量的气体时,他感到头晕目眩、如痴如醉、虚弱而舒适。他脑中的外界形象消失了,出现了各种幻觉。当吸入的气体达到一定浓度时,他忍不住在实验室里笑着跳舞。

当时,这种笑气曾在贵族和上流社会流行。

所以大卫把这种有趣的气体称为“笑气”,并在1800年发表了一篇关于一氧化二氮效果的论文,对其麻醉效果进行了全面的评估。

戴维不到22岁,随着笑气的发现,他变得越来越出名。

拔牙的笑气

事实证明,这种“笑气”可以导致人体内“快乐激素”脑啡肽的释放,然后这种气体也被用于外科手术的麻醉,例如帮助减少拔牙和产妇自然分娩时的精神痛苦。

下面是一些吸入一氧化二氮的特殊工具。

由于“笑气”的致幻效果,当今社会的一些夜间场景已经因“吹气球”(用奶油枪喷出液体“笑气”,注入气球并吸食)而变得流行。

然而,应该提醒的是,大量吸入一氧化二氮会迫使氧气排出人体。长期吸入可能导致缺氧,从而对中枢系统造成损害,影响智力,严重时还会导致休克和死亡。

足球明星斯特林在吸入笑气后看起来很滑稽,甚至一度晕厥。

在大卫的时代,许多人认为碱、苏打和碳酸钾是不可分解的元素,而拉瓦锡指出这些“元素”不是不可分解的,但目前的方法和手段不能满足分解这些物质的条件。直到1800年,意大利伏特公司发明了世界上第一个电池组,也就是众所周知的伏特反应堆,一个电气发展的新时代才到来。在伏特反应器电解水实验成功后,电学在化学研究中的应用引起了广泛关注。

伏特和伏特电抗器

受到拉瓦锡和伏特的启发,大卫开始了他疯狂的电解过程。对于化学成分尚不清楚的化学品,大卫的第一个电解目标是草酸钾(碳酸钾K2CO3)。起初,他将草酸钾制成饱和溶液进行电解,但只有氢和氧从两端的电极获得。即使电流增加了,也没有改善。

大卫当时使用的电解装置

之后,他把碳酸钾变成了熔融状态。在电流的作用下,在电极的一端产生一个带有金属光泽的小球体。这种物质在获得生命后会立即在水中燃烧,发出紫色的火焰并伴有爆炸的声音。大卫把它命名为钾。钾的电解是成功的。然后他用同样的方法电解苏打(碳酸钠),也获得了一种新的金属元素钠。

水中金属钠的实验

1807年11月,他在一次座谈会上对钾和钠的发现过程做了一个隆重的介绍,但在热烈的掌声和祝贺中,他病倒了,因为他已经努力工作了几个月。在接下来的几个月里,他整天都被医生和护士照顾着。一旦他的身体稍微好转,他立即溜到实验室做实验。次年,他先后获得了金属元素钙、镁、锶、钡和非金属元素硼。

在短短两年时间里,他发现了七种元素

拉瓦锡

1810年,他甚至证明了已经发现了36年的氯不是一种混合气体,而是一种简单的物质气体。当时,化学领域的权威拉瓦锡认为“氧是一种成酸元素”,也就是说,所有的酸都含有氧。根据这一理论,化学家通常认为盐酸也应该是一种含氧酸,如硫酸和磷酸,而氯是一种与盐酸和氧结合的松散化合物(类似于HCLOm,m未知)。

但是大卫尽他所能从这种“氧化盐酸”(事实上是氯气)中去除氧气。

所以大卫毫不犹豫地提出了一个不同于当时权威的化学观点,并通过实验证明氯是从盐酸中分解出来的。

那时氯被认为是一种元素。从那以后,“酸必须含有氧”的理论也在化学史上被推翻,酸的氢理论被建立,这导致了卤素元素研究的一个转折点。

汉弗莱·戴维

大卫去世前,只发现了52种元素(当时没有元素周期表),但其中9种元素(钾、钠、钙、钡、锶、镁、硼、氯和碘)被大卫发现并证实。即使在今天,没有人能比得上他的伟大成就。

但是当被问到这些元素时,他说他最大的发现不是这些元素,而是法拉第的天赋。

迈克尔·法拉第

迈克尔·法拉第:他是19世纪电磁学领域最伟大的实验者。他发明了电磁感应现象,并总结了电磁感应定律。他还发明了世界上第一台电动机和发电机,开创了电气化和物理学革命的新时代。

大卫可以说是法拉第一生中最重要的人物,因为年轻的法拉第的家庭非常贫困,他在不到几年的时间里就从小学辍学,成了一名报童。20岁的一天晚上,热爱学习的法拉第意外地得到了一张大卫在皇家学院演讲的门票。这个充满激情的科学讲座让法拉第对科学有了更深的期望。

2

大卫在皇家学院的演讲

他鼓起勇气给大卫写了一封长信,并把装订好的讲稿一起寄给了大卫。正如所有人所料,大卫接受了法拉第,并成为他的伯乐。当时他招募了除了热血之外几乎一无所有的法拉第到皇家学院当助手,这使他后来的科学事业获得了成功,大卫和法拉第之间的师生关系被后世广泛传播。

工人们把安全灯带到矿井里

然而,在电化学领域,大卫有另一项杰出的发明——安全灯。18世纪末,大卫生活的英国煤炭工业蓬勃发展,大量煤矿相继开发。然而,矿井中经常发生瓦斯爆炸,导致大量在矿井中工作的工人死亡。只要有火源,当矿井中的气体和空气达到一定浓度时,就会发生爆炸。

矿井瓦斯爆炸

1815年,大卫发明了一种不会引起瓦斯爆炸的矿灯。大卫利用铜和铁等金属良好的导热性,在灯外用极窄的缝隙覆盖了一张金属网。空气可以从缝隙进入灯罩,但火焰燃烧的热量会通过金属网不断传导和消散,使金属网罩周围的温度低于气体的燃点,从而抑制气体的点燃和爆炸。

安全灯零件结构图

这种安全灯的诞生防止了矿井瓦斯爆炸,挽救了无数矿工的生命,为他们的工作环境提供了最基本的保障。

有些人甚至称安全灯的发明和滑铁卢战役的胜利为“1815年英格兰的两大胜利”。为了纪念大卫的成就,人们把安全灯戴称为。这种灯在世界上使用了100多年,直到20世纪30年代才被电池灯取代。

大卫发明的安全灯在博物馆展出

大卫一生中获得了无数荣誉。尽管他是一名英国科学家,但在英法战争中,拿破仑授予大卫勋章,并给他3000万法郎的奖金。1820年,他当选为英国皇家学会主席,吸引了大量科学家,使得科学研究成为当时的一种趋势。

带安全灯的大卫雕像

然而,那个时代的化学家似乎寿命不长。朱尔斯死于44岁,因为他对化学试剂的长期嗜好。在获得诺贝尔奖的第二年,莫瓦桑也去世了,享年55岁,因为他一直与有毒的氟为伍。

大卫的哥哥汉弗莱·戴维爵士的长篇传记

然而,汉弗莱·戴维无法逃脱这一命运。1826年,由于身体状况不断恶化,他不得不退出科学界,并开始四处求医。1829年5月,汉弗莱·戴维在瑞士日内瓦去世,享年51岁。

谈到大卫的病,你能想到的只是他在化学实验中的大胆行为。在他短暂的化学生涯中,他更加努力地工作。20多年来,他几乎做了好几辈子别人的工作。正是如此众多勇敢的人的探索和尝试,使得化学像今天一样闪耀。

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