自从人类进入文明社会以来,几乎天天都要直接或间接用火,或从火那里取得所需要的热和电。但是,从古猿人会用火经过了上万年,直到18世纪,又历经了一场近百年的争论之后,才在1774年确立了燃烧的氧化学说。
人们已经时刻离不开燃烧,为什么对燃烧正确认识的诞生,又是那样地难产呢?
我们现在知道,燃烧俗称火是一种化学现象,而古人却把火当成一种实物,它跟金、木、水、土等一起被列为“五行”,认为世间万物都是由它们组合构成的。人们在没有相当的化学知识之前,才能有这样荒唐的认识。
遗憾的是到了17世纪,化学作为一门科学刚刚诞生,却因为流传着一种曲解燃烧本质的“燃素说”禁锢了人们的思想,甚至阻碍了化学的发展。
“燃素”是一种什么东西?“燃素说”的中心思想又是什么呢?
17世纪末,有一个德国人叫做贝歇尔,他在1669年发表了一册《土质物理》的著作。书中认为燃烧是一种分解过程,物体燃烧时,就是其中能成火的某种成分(他叫它“油土”)分解出来了,剩下的是土(他叫它“石土”或“汞土”)。
18世纪初,又有一个德国人叫做施塔尔,他在1703年发表了自己有关“燃素”的观点。
施塔尔所说的“燃素”和贝歇尔所说的“油土”,这两者都是同一种东西,即由火微粒构成,并在物体燃烧时会消失得无影无踪的一种元素。
施塔尔及其追随者描述“燃素”时说,火是实物,是由细小而活泼的微粒构成,它和其他元素结合成的物质就能燃烧,空气中有了它就能发生闪电,生物体中由于有了它,才表现出有活性而富有生机。
我们知道,在燃烧着的物质中,必有各种有关元素(其中也包括有氧,但不一定要有氧)的原子和分子(单质或化合物)等细小的微粒,这是事实,但认为火就是微粒就是火元素的观点是错误的。
错误的“燃素说”又是怎样解释燃烧过程的呢?
他们说可燃物是含有燃素的物质,如木炭,当木炭在燃烧时,释放出其中的“燃素”,就剩下了失去“燃素”的死灰。他们还说金属(他们用了我们现在所认识的金属单质铅和锌)的燃烧,是由于金属中含有“燃素”,燃烧时金属中的“燃素”会在高温时释放出来,剩下的也是不能再燃烧的死灰(其实是氧化铅、氧化锌的固体粉末)。
可笑的是当人们把金属燃烧后剩下的“死灰”和木炭一齐加热又可以得到金属时,他们把这一事实解释为这是由于木炭中的“燃素”转移到金属死灰中去了的缘故。
我们现在都知道,金属燃烧是金属被氧化,金属灰(即金属氧化物)跟木炭共热又得金属,这是金属被木炭所还原。显然,这一氧化与还原的关系,完全被“燃素说”歪曲了。
很多人当时被“燃素说”迷惑住了,他们纷纷的去做实验,企图有一天能收集到纯净的“燃素”。他们甚至认为其他的化学反应,造成物质性质的改变,也都跟其中“燃素”的吸收或释放有关,如石灰石(主要成分碳酸钙)在燃烧着的木柴堆中不久会变成生石灰(主要成分氧化钙),被他们说成是木柴或煤炭中富有的“燃素”结合或转移到石灰石的成分中去了,所以生石灰有较强的活性,能够跟水作用,能够腐蚀人的皮肤。当生石灰长时间放在空气中,慢慢吸收二氧化碳变成碳酸钙,又失去他们所谓的活性时,他们说是由于空气能吸收燃素。
他们就是这样牵强附会的用“燃素”观点来说明当时所知的许多化学现象,但是假的终究是假的,一切臆造的东西,都是经不住实践的考验。
“燃素说”虽然是一种伪学,但它的寿命又为什么竟然会有百年之久呢?
任何一种科学的理论,都是不会独往独来的,它们都有一个继承、批判、吸收、发展直到创立的复杂过程。
早在“燃素说”的提出之前,由炼金术等派别就提出物有“灵气”的说法,而“燃素”跟“灵气”在提法和作用上又有很多共同之处。炼金都用火,在当时人们解释问题时,口头说是“燃素”,而实质上在头脑里出现的却是“灵气”的影子,“灵气”就是“燃素”的遗传因子,“燃素”又不时的要从“灵气”的陈尸腐肉上吸收营养。但是倡导“燃素说”的人是学者,他们做实验,从行动上比炼金术士更多的接触到实际。荒谬的理论如果能巧妙的和实际结合起来,就更能迷惑住人,“燃素说”的情况正是这样。加上当时的科学技术水平所限,“燃素说”也就能在这种土壤和实际环境中生存较长时间,而且是必然的历史产物。
在约近百年的时光中,“燃素说”的发生、发展和流行,虽然阻碍了化学的发展,但从客观来说,它们对化学的发展并不完全是消极的。那些信奉“燃素说”的学者们,比前人更多的接触实际,他们积累了大量的实验资料,无疑是有价值的,也正是这些材料本身,为“燃素说”准备了墓地。
燃烧必须要有空气,而且燃烧又会产生气体,这些事实,不能不引起“燃素说”学者们的注意,他们发现、收集、分离和研究了这些气体,用“燃素说”的观点来认识它们,罩上形形色色的外衣,有的就叫做“脱(无)燃素空气”(氧气);“被燃素饱和了的空气”(氮气);“易燃的空气”(氢气),等等,他们就是这样已经摸到了可以揭开“燃素”之迷的大门,却又把手从门框上移开了。
在同样的事实面前,有人得出的结论是正确的,有人得出的结论是错误的,这种差别绝非是偶然的机遇,关键是观察的能力和思维的方法不同。
俄国人罗蒙诺索夫,法国人贝岩先后在1756年和1774年,用实验证明了金属燃烧后增加重量,并说明这是由于金属吸收了空气,并不是失去了燃素。
法国人拉瓦锡用了五年的时间,这时由于有人发现了氧气,被他所认识,经过潜心研究,十分慎重的于1777年,发表了题为《燃烧概论》的报告,用燃烧的氧化说,为“燃素”的寿终正寝敲响了丧钟。