许多课本在介绍某种物质时常会提到它的毒性和味道。你有没有想过,这些毒物的味道是哪位壮士尝出来的呢?
今天就要介绍这样一位试毒高手,他不但尝遍了自己发现的新物质,还发现了 8 种元素、做出了数不清的重要发明。我们在中学化学课本里学到的许多常见元素,比如氮、氧、氯都是他首先发现的。
要知道,最早发现某个元素的人常常可以获得诺贝尔奖,比如发现放射性元素的玛丽·居里。然而,这个人不但没有获得重要奖项,普通人甚至都没听过他。
这个人就是出生贫寒、14 岁就出来打工的卡尔·威廉·舍勒。
▲卡尔?威廉?舍勒(Carl Wilhelm Scheele)。图片来源:wikipedia
出生在化学的婴儿期(18世纪)的瑞典人舍勒的家境不好,14 岁就出来打工,到药房做学徒。他的一生都过得相当贫寒辛劳,他的研究大都是在药房打烊后做的。可是就是在这样非专业的研究条件下,舍勒的发明和发现列出来几乎可以构成大半本中学化学教材了。
舍勒发现了至少 8 种元素(氧、氮、氯、氟、锰、钡、钼、钨)。要知道,元素周期表里只有 14 个元素是以人名命名的,而舍勒一个人就发现了 6 种。
能和舍勒发现的元素数量相提并论的,可能就只有被誉为“无机化学之父”的英国人汉弗里·戴维爵士了。汉弗里·戴维发现了 7 个元素,其中一个就是舍勒更早发现,但是却被归功给戴维的氯。
舍勒还首先发现或制造了甘油、氢氰酸、硫化氢,还有十来种常见有机酸,比如葡萄中的酒石酸、苹果中的苹果酸、肾结石中的尿酸、酸奶中的乳酸、草酸、柠檬酸。
他还首次发现燃烧的本质,也就是氧气的参与。
但是说起以上的化合物和元素,你会把它们和舍勒这个名字联系起来么?大多数人不会。除了一些研究科学史的人,许多人甚至都没听过他。
这也是舍勒的悲催之处。实际上,他的大部分发明和发现并没有以他的名字命名,甚至还被归功于其他人。科幻大佬艾萨克·阿西莫夫就曾这样感叹:“悲催的舍勒”。
比如,舍勒首先发现了氧气的存在。在舍勒的时代,大家还没搞懂燃烧是怎么回事。盛行的“燃素”理论认为,火是由无数细小而活泼的微粒构成的物质实体,也就是“燃素”。
1771年,舍勒把氧化汞和多种硝酸盐反应,得到了“火气”,也就是能让物质着火的气体。
不过,舍勒对自己的发现不太自信,这主要是因为作为打工人,他的实验装备比较垃圾。舍勒曾经写信给众所周知家里有矿、被后世尊称为“近代化学之父”的拉瓦锡,说自己的装备不好,希望拉瓦锡用自己的氪金仪器试一试,确认一下自己的实验结果。
大家可以看一下1774年9月30日,舍勒写给拉瓦锡的信有多么卑微:
“先生,虽然我无幸结识您,但是我冒昧感激您。我鼓起勇气,诚恳地对您感恩…因为我没有大的取火镜(注:类似于凸透镜的仪器),因此请您试验一下下面这个试验。…如果您能让我知道实验结果,我将对您感激不尽。”接着舍勒具体描述了用银、亚硝酸、碳酸钾等反应物制备和验证氧气的过程。在信的最后舍勒这样署名:“您的不值一提的仆人 C. W. 舍勒”。
令舍勒万万没想到的是,拉瓦锡不但没有回信,还在 1777 年称,自己独立发现了氧。更悲剧的是,因为没有早早发表自己的发现,英国化学家约瑟夫·普利斯特里(Joseph Priestley)在独立发现了氧气后,率先在 1774 年发表了这一结果,因此普利斯特里就成了氧的发现人。
舍勒被自己的“草民”设备坑了不止一次。
舍勒很早就知道辉钼矿(二硫化钼)这种矿石里含有一种新元素,而不是大多数人认为的石墨(碳)。他还给这种新元素取了名字——molybdenum,也就是现在钼元素的学名。
▲钼单质。图片来源:wikipedia
不过,因为设备不行,达不到制取钼单质的高温,舍勒并没有得到钼的单质。后来,舍勒的同胞、瑞典人彼得.雅各布.海基尔姆因为有高温设备,成功制备了钼的单质,钼的发现人的功绩也归了他。
锰元素发现的历史也差不多。
舍勒知道二氧化锰这种古老的黑色染料里包含一种未知元素,但却没有得到它的单质,因为他还原得还不够。多年后,他的同胞约翰·戈特利布·甘恩在 1774 年得到了锰的单质,并且成了它的发现者。
▲在很长一段时间里,人们认为二氧化锰(MnO2)就是一种奇特的石墨(碳)。图片来源:wikipedia
白织灯的灯丝所用的钨实际上也是舍勒的发现。
1781年,舍勒从白钨矿中得到了一种新的酸——钨酸,并把白钨矿命名为 tungsten,也就是钨元素现在的英文名。他还提出这种酸在还原后可以得到一种新元素的单质。
可是在1783年,一对西班牙兄弟胡安·何塞·德卢亚尔和福斯托·费尔明·德卢亚尔通过这个思想成功从钨酸中制取了钨单质。
没有意外,舍勒的功劳又一次被别人抢占。
▲钨灯丝。图片来源:wikipedia
舍勒也发现了钡,不过他没有得到钡的单质,而仅仅得到了它的氧化物 BaO。三十多年后,汉弗里·戴维爵士得到了钡的单质。
▲含钡元素的绿色焰火。图片来源:wikipedia
这种悲剧在舍勒身上反复上演。1774 年,舍勒用二氧化锰和盐酸反应,得到了氯气(MnO2 + 4HCl → MnCl2 + 2H2O + Cl2)。
▲液态的氯单质是亮黄色的。图片来源:wikipedia
不过由于受到燃素理论的洗脑,舍勒认为燃烧产物中的氯气是一种含氧物质,是一种“缺乏燃素的盐酸”(dephlogisticated muriatic acid air)。他还发现,这种物质可以用来消毒漂白。实际上,舍勒发现的“缺乏燃素的盐酸”就是氯气。
直到 40 年后,汉弗里·戴维才纠正了这个错误,指出它就是氯气,是氯的单质,并不含氧。不过这么一来,氯气的发现者就不是舍勒,而成了汉弗里·戴维。
氮气也是如此。现在大众一般认为氮气是在 1772 年由英国科学家丹尼尔·卢瑟福发现的。实际上舍勒在差不多的时间点发现了氮气。他使硫肝石(一种含硫化钾等含硫的矿物)燃烧,燃烧过程消耗了空气中的氧气,得到了氮气。
舍勒不仅发现了众多元素,还是一位多产的发明家。
18 世纪 50 年代之前,磷要用尿液制作,原料来源比较重口。但是在 1769 年,舍勒发现了从骨骼中提取磷的方法,这让规模化制造磷单质成为可能。因为舍勒的发明,现在瑞典还是世界上最大的火柴生产国之一。
1777年,舍勒还发现,银盐在光的照射下会分解,也就是说他发现了摄影术的原理。
曾经杀死拿破仑的风靡一时的含砷有毒绿色染料舍勒绿也是他的发明。
舍勒也是毒药的人肉测量仪。
对舍勒有深入研究的阿西莫夫指出,因为时代的限制,舍勒常常会品尝自己制备的物质,其中就包括重金属砷、汞、铅,还有俗称“化骨水”的氢氟酸(点我查看它有多可怕)。
他还曾亲口品尝了氢氰酸(就是苦杏仁里的那种),并写了一条“美食”评论:“这种物质气味奇特,但并不讨厌,味道微甜,使嘴发热,刺激舌头。”要知道,氢氰酸后来被写入了联合国的《禁止化学武器公约》。
▲苦杏仁含有苦杏仁苷,溶于水会释放出氰化氢。图片来源:wikipedia
舍勒的死也充满了悲剧性。
1786 年,43 岁的舍勒才头婚。头婚 2 天后他就头昏,倒在了堆满有毒物质的实验台上。关于舍勒的死因有多种说法。不过许多科学史研究者认为,他的早死和他长期在恶劣的环境中做实验,以及亲口“品尝”实验品有关。
舍勒的许多研究笔记并没有在生前发表。一百年后的 1892 年,瑞典著名地质学家尼尔斯·诺登舍尔德整理了舍勒的实验笔记和通讯信件,写了一本关于他的书。
得到科学界“大V”的“转发”固然能让舍勒的人生变得值得,然而现在在公共领域,舍勒只出现在少数场合。能记得他的主要是他的同胞。在瑞典的某个邮票上,印着他发现的某个不太重要的矿物和他的头像。
哈佛大学的化学教授John Gorham 曾评价,虽然出生微寒,但舍勒一生的科学成就超过此前任何化学家,或许也会超过后世。这样不凡的一生,不应该只是科学的注脚。
尝遍元素周期表,成为孤毒的美食家。
编辑:李晨琰
责任编辑:姜澎
转载:把科学带回家
声明:转载此文是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益,请作者持权属证明与本网联系,我们将及时更正、删除,谢谢。