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分子氢与健康 神奇的氢聊
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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。

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