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第26章 化学得力于电的故事

物理学家们用神秘的电做了许多实验,但是开始时他们只能用摩擦或类似的方法来产生电。这种电虽然能发生闪电样很长的电火花,也能使人受到强烈的电击。由于这只发生在瞬间,既不能用于点电灯,也不能用于发生化学变化。在那还没有电池和发电机的年代里,“电”这个东西,只能在物理学的讲台上显显神威的时候,化学家们已开始尝试着,电在化学上能起什么作用了。

1790年有三个年轻人,在还没有电池和发电机的情况下,用起电(这种电物理上叫静电)的方法,把电由金丝线引到水里,看看那个能起闪电能击人的电,会把水电击成什么样子。出乎意料的只在金丝表面,泛起几个极小的气泡。他们顽强地起电、放电将近15000次,才得到了约5毫升的气体。他们精疲力竭地看着这一点无色的气体,再也没有心思去研究它的组成,他们的这一举动,也没引起人们的注意。有谁这样傻地愿意去重复他们的实验呢?但是这毕竟是化学史上第一个电解水的实验。

用化学方法,取得稳定的电流,这是1800年前后的事。开始是有一个意大利的医生,他在解剖一只青蛙,当他用解剖刀碰到死蛙时,蛙腿就会突然地抽搐一下。他仔细地观察,原来他是用手拿着盛死蛙的铁盘,另一手拿的解剖刀柄是铜的。后来他又把死蛙放在蜡盘里,用两根不同的金属棒,一根碰着蛙腿的肌肉,另一根去碰蛙腿的大神经,特别是当这两根金属棒的另一端是碰在一起时,蛙腿的抽搐动作更为明显。这位医生是知道人被电击会抽搐的,那么这两种金属棒使蛙腿抽搐,必然也是电击。可惜,这位医生认为金属棒没有经过摩擦是不会带电的,这电可能是发自蛙体体身,因而没有继续研究下去。

后来,在1792-1796年间,意大利的物理学家伏特,多次重复那位医生的实验,并发现只要在两片不同的金属片之间,隔着一片潮湿的纸张或皮革,这两种金属片上,就带有不同的一正一负的电荷。

经过伏特的广泛研究,他把不同金属按锌、铅、锡、铁、铜、银、金的先后顺序排列起来。并指出,在有湿纸相隔的装置中,前面的金属带负电,后面的金属带正电。可以说,这一发现就是化学课本上介绍的金属活动性顺序表的前身。在这一基础上,伏特选用了锌和铜,中间隔着用稀硫酸浸湿的布片做成一组,又把一组一组总是铜片在上锌片在下垒起来,多时曾叠起上百组成一堆。人们把这一装置称作“伏特电堆”,它能提供相当稳定的强大电流。1800年伏特电堆被用到化学实验上,第一个实验仍是电解水,其效果当然比用静电好得多。

充分使用伏特电堆,进行电解实验,取得巨大成果的是英国的化学家戴维,仅他一个人,在不到两年的时间里,主持电解实验,发现的新元素并制出了单质的,竟多达五六种(个别的受别人启示)之多。

电解,真是一个神通广大的方法,起初用它发现新元素,或制出预料中新元素的单质。现在还广泛的应用它冶炼铝、提纯锌和铜,制造纯氢气、制造氢氧化钠等重要产品。

电在化学上占有重要的一席之地,它的意义是绝对不能低估的。在电的作用下,能发生很多特殊的化学反应,用在工业上广泛地进行电解、电镀和电冶。利用特殊的装置和材料,在里面发生化学反应,又能产生电流,这就是电池。再也没有人去依靠伏特电堆来产生电流了,但它终归是电池的始祖。现在不管是什么样的电池,其基本原理跟伏特电池还是一样的,不过只是形状和材料不同罢了。

电力下会发生化学反应,化学反应又会产生电力。这两个正好相反的作用,能在蓄电池里很好的体现出来。向蓄电池里充电时,发生的是前一种作用,使用蓄电池中的电时,发生的是后一种作用,蓄电池可以反复使用上百次。

干电池、蓄电池也好,电解、电镀也好,关键还是看它们发生什么化学反应,它们都是化学研究的对象。现在有了更新的设备和材料,更透彻地弄清了原理,在前人劳动成果的基础上,电和化学的关系,联系得更紧密了。

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