氢气的发现

很难根据化学元素的发现历史去确定氢气是谁发现的，因为曾经有很多人尝试通过实验制取氢气。16世纪末期，瑞士化学家帕拉塞尔苏斯(Paracelsus)注意到一个现象，酸腐蚀金属时会产生一种可以燃烧的气体，也就是说他无意中发现了氢气。1671年，爱尔兰著名哲学家、化学家、物理学家和发明家罗伯特·玻意耳(Robert Boyle)也曾经收集氢气并描述了氢气性质，但未进行研究。17世纪时，比利时生化学鼻祖范·海尔蒙特(van Helmont)曾偶然接触过这种气体，但没有把它离析、收集起来。1700年，法国药剂师尼古拉斯·勒梅里(Nicolas Lemery)在巴黎科学院的《报告》上也提到过它。科学发现成果归属于谁，主要取决于科学发现本身的定义和价值。在科学史上，人们最终把氢气的发现者确定为亨利·卡文迪什(Henry Cavendish)(见图1-3)，因为是卡文迪什最先把氢气收集起来，并仔细研究确定了氢气的密度等基本物理化学性质。

图1-3 英国剑桥大学著名物理学家和化学家卡文迪什，1731年10年10日出生于法国尼斯，1810年2月24日卒于英国伦敦。以发现氢气和准确测定地球密度闻名
 

1766年，卡文迪什把一篇名为《论人工空气》的研究报告提交给英国皇家学会。在这一论文中所论及的除碳酸气外，主要讲的就是氢气。卡文迪什用铁、锌等与盐酸及稀硫酸反应的方法制取氢气，并将氢气用水银槽法收集起来。他发现，用一定量的某种金属与足量的各种酸反应，所产生的氢气量总是固定不变的，与酸的种类和浓度无关。他还发现，氢气与空气混合点燃会发生爆炸。所以卡文迪什称这种气体为“可燃空气”。并指出，这种气体是普通空气重量的1/11，不溶于水或碱溶液。
 

1781年，英国化学家约瑟夫·普里斯特利(Joseph Priestley)发现，“可燃空气”与空气混合爆炸后有液体产生。普里斯特利把这一发现告诉了卡文迪什，卡文迪什用多种不同比例的氢与空气的混合物进行实验，证实了普里斯特利的发现，并断定所生成的液体是水。卡文迪什还发现，把氢气和氧气放在一个玻璃球里再通上电，就可以生成水。后来卡文迪什用纯氧代替空气重复实验，不仅证明氢气与氧气化合成水，而且定量确认大约2体积氢气与1体积氧气恰好化合成水，该结果发表于1784年。尽管卡文迪什首先发现了氢气并证明氢气和氧气反应的定量关系，但由于受到传统燃素学说的束缚，他并没有正确认识到氢气发现的重要价值。
 

法国著名化学家安托万-洛朗·德·拉瓦锡(Antoine-Laurent deLavoisier)是最早命名氢，也是最早研究氢气生理作用的科学家。他重复了卡文迪什的实验并提出正确的结论一—水是氢和氧的化合物，彻底否定了水是一个元素的传统看法。拉瓦锡于1787年确认氢是一种元素，由于氢气和氧气化合可以产生水，拉瓦锡用拉丁文Hydro为词根，命名氢气为Hydrogen，意思是“成水元素”。日文和朝鲜语中氢气用“水素”的直译来表示，所以市场上“水素水”的本意就是氢水。
 

中国人知道氢气的概念得益于中国近代化学启蒙者、清代江苏无锡人徐寿(见图1-4)。1868年起，徐寿在江南制造总局下属的翻译馆从事翻译工作，与英国传教士亚历山大·卫礼(Alexander Wylie)、约翰·傅兰雅(John Fryer)等共同致力于将西方近代化学知识体系引入中国，在17年间翻译出版科技著作13部，包括《化学鉴原》《化学鉴原续编》等西方近代化学著作6部63卷。当时许多化学元素没有中文对应，徐寿在翻译过程中发明了音译命名方法，首创了一套化学元素的中文名称。把化学元素英文读音中的第一音节译成汉字作为汉字名称。
 

图1-4 中国清末著名科学家徐寿，1818年2月16日生于江苏无锡，1884年9月24日卒于上海。中国近代化学先驱，制订了化学元素中文命名规则
 

对于金、银、铜、铁、锡、硫、碳等元素，从已有中国字里面选最接近含义的字，而钠、钙、镍、锌、锰、钻、镁等，则是通过造新字命名。徐寿认为氧气(oxygen)是人类生存离不开的气体，所以把氧气命名为“养气”，即“养气之质”。氢气(hydrogen)这种气体因为密度超轻，将其命名为“轻气”，后来历经多次文字改革，“氧”代替了“养”，“氢”代替了“轻”，这是中文“氢气”名字的由来。我国化学界给它定名为氢，一方面是由于它的单质是气体，故从气字偏旁;另一方面因为它是自然界最小的分子，质量最轻，所以取它的谐音。