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火的起源和文明

人類對火的理解

關於人類何時開始知道用火,眾說紛紜。根據考古學,人類大約在3000年前就知道如何使用火。火的力量給人類留下了深刻的印象,火的使用給人類生活帶來了巨大的變化。例如,火可以用來照明,烘烤食物,溫暖身體,趕走野生動物,保護安全等等。化學也隨著火的使用而發展。人類對火的認識經歷了漫長的歷史,從神話到傳說,再到燃素說,再到後來的燃燒說。

人類用火經歷了以下幾個步驟:

第壹,用自然火。火山爆發、閃電轟擊、隕石降落、長期幹焊、煤和樹木自燃等。,都可以形成自然火。這個過程重復了很多次,讓人們看到了火的力量和作用,逐漸學會了用火,可能是把火引到山洞裏,經常在裏面放柴火,形成不易熄滅的火,供人們使用。

第二,鉆木取火。通過鉆木摩擦生火,然後點燃易燃物獲得火種,點燃火種。

第三,用火石、鐮刀、火絨生火。傳說原始人打獵時向獵物投擲石塊,由於石塊碰撞,迸出火花。久而久之,他們學會了用石頭砸對方,然後點燃植物的絨毛生火。後來,這種方法在許多方面得到了改進,形成了火石、鐮刀和火絨的系統取火工具。

因為人們知道如何用火,所以他們逐漸學會了燒陶瓷、冶煉金屬和制造玻璃。

燃素理論

人們對火的本質的探索由來已久,歐洲的燃素說曾在18世紀占據統治地位,流傳至今已有100多年。

文藝復興時期的意大利科學家列奧納多·達·芬奇曾指出,物質燃燒時,沒有新鮮空氣是無法燃燒的,這與“空氣支持燃燒”的結論非常接近。

1630年,法國醫生雷伊發現錫和鉛與空氣燃燒後重量增加。

真正提出燃素說的是德國人貝歇耳和博士施塔爾。他們都認為燃燒是由於燃素的作用,因為可燃物質都含有燃素,而燃燒時,燃素是進出的,所以公式應該如下:

可燃燃素=灰燼

然而,人們發現大多數物質燃燒後會變輕,而金屬不會。燃燒後,它們的重量反而增加,所以燃素理論有如下公式:

金屬+火的粒子(燃素)=灰燼

這兩個公式是矛盾的,這就導致了燃素說的悖論。後來,壹些理論家提出了各種理論來解決這壹悖論。其中壹個說燃素有負的重量,所以當金屬燃燒時,負的重量跑掉了,所以灰燼的重量增加了。

燃素說雖然很牽強,但卻能解釋當時已知的大部分化學現象,至今已流行了100年。這壹時期積累的化學知識,把化學燃料供給理論從煉金術中解放出來。燃素說以化學的形象為原型,把真實的化學關系顛倒了,造成很多錯誤。

燃素說也讓“元素”和“力”的概念變得空洞。物質為什麽會燃燒——因為有燃素。至於生物為什麽活著——因為“活力”。物質為什麽會結合——因為“化學親和力”。如此等等,看起來所有的問題都回答了,但實際上什麽都沒有回答。這和“壹切都是上帝安排的”的神學本質上是壹樣的,所以實際上科學仍然被禁錮在神學裏,只是上帝的意誌被想象出來的東西代替了。

氧氣的發現

17世紀後,人類逐漸發現了許多氣體,了解了空氣的復雜成分。例如,在1755中發現了CO2,已知以下公式:

石灰石-固定空氣(CO2)=苛性石灰

蘇打-固定空氣(CO2)=苛性堿

而卡文迪許和後來的勒梅裏發現了氫;舍勒發現了氮等等。但是使化學發生革命性變化的是氧的發現。

氧的發現應歸功於普裏斯特利和舍勒。

1733年,普利斯特出生在英國費爾哈德附近的壹個農村,收入微薄,生活貧困。我小時候被寄養在莎拉阿姨家。12歲入學,1755年以優異成績從神學院畢業,成為薩爾菲的牧師。寫於1767:& gt;同年,他當選為倫敦皇家學會會員。

在1774中,我們開始研究利用冷凝器加熱各種化學品。同年8月1日,普裏斯特利用冷凝器加熱水銀灰(HgO)。他把水銀灰放在玻璃皿中,用冷凝器加熱,發現有氣體釋放出來。起初,他認為這種氣體是普通的空氣,但後來他的好奇心驅使他認真地研究它。

經過研究,普裏斯特利發現蠟燭在他制造的氣體中燃燒,火焰非常明亮。後來,他又把老鼠放在這種氣體中,發現它們起初沒有什麽異常,但過了壹段時間,它們都很活躍。他試著自己吸入這種氣體,覺得這讓他的身心特別舒服。

普裏斯特利在解釋他發現的氣體時犯了壹個錯誤。因為他是燃素說的信徒,他認為他得到的空氣是所謂的“無燃素空氣”是他發現了氧氣,但他否認了。錯誤的燃素說使他從壹個扭曲的、片面的、錯誤的前提出發,沿著壹條錯誤的理論道路前進,以至於當真理摸到他的鼻尖時,他還沒有得到真理。他的蠟燭實驗應該很容易得出氧氣有助於燃燒的結論,但是他沒有做到。相反,他試圖用新的實驗結果來詮釋舊的理論,錯過了呈現真相的機會。

同時發現氧的另壹位科學家是瑞典的舍勒。舍勒早年在壹家藥店當學徒。在1773之前,他利用業余時間做了很多實驗,系統地研究了燃燒現象。他的工作完成於1775 < & lt;火與空氣> & gt,但直到1777才發表。他制氧的方式主要有兩種:壹種是加熱壹些含氧化合物,如硝酸鉀、氯化汞、碳酸銀等。第二種是由錳酸鹽(MnO2)與硫酸反應制備的。

舍勒發現了氧,但他在解釋自己的發現時犯了和普裏斯特利壹樣的錯誤,因為他也相信燃素。他認為是空氣中的火和氣成分與燃料中的燃素結合的過程,火是火和氣與燃素結合的化合物。他盲目地詮釋錯誤的燃素理論,從來不想從自己的發現中得出實用的結論。

法國化學家拉瓦錫真正從理論上研究了燃燒過程,他的理論給化學帶來了壹場革命。

拉瓦錫的燃燒理論

拉瓦錫出生於1743年8月26日,18歲以優異成績畢業於瑪特林學校。1761年進入龐索納學院學習法律,1763年畢業。雖然他學法律,但他對法律不感興趣。他每天上班都在法律辦公室睡午覺,回家後卻自己做化學實驗。23歲時,拉瓦錫寫了壹篇解決城市照明問題的論文,獲得了科學院的獎勵。

1766年,拉瓦錫放棄律師工作,專心研究化學。壹開始,他研究石膏的性質,寫了兩篇論文。1768當選為科學院助理教授。

1771年,拉瓦錫通過多次實驗證明,反應前後物質的總重量不變,這是著名的質量守恒定律。他的主要貢獻是證明空氣不是單壹的簡單物質,而是許多氣體的混合物。

拉瓦錫的實驗證明,空氣主要由兩部分組成,能維持燃燒和不能維持燃燒。他把能維持燃燒的部分稱為“活的部分”,他稱之為“需氧的”,後來改名為氧氣。

熔巖對空氣成分的研究與普利斯特和舍勒不同。其特點是使用天平和印章,進行嚴格的定量研究。通過研究,木炭、鋁、汞等金屬,在密封的玻璃容器中燃燒後,無論其灰燼的質量增加或減少,總質量不變。由此,他認為燃燒只是物質的化學反應現象,根本不存在“燃素”。所謂“燃素”,不過是因為人們不了解燃燒現象而發明的東西。

在研究燃燒的過程中,拉瓦錫還研究了空氣中的其他成分,如二氧化碳、氮氣等,並指出我們的實驗設備無法脫離空氣的幹擾,必須封閉才能嚴格定量地解釋問題。

拉瓦錫在詳細研究了氧化過程後,提出了氧化燃燒理論,推翻了統治人們思想100多年的燃素說,給化學帶來了壹場革命。然而,他的理論起初並不被認可,有人指責他竊取了普裏斯特利的研究成果。1785年,拉瓦錫的燃燒理論得到了著名科學家拉普拉斯的支持,並最終得到認可。

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