生活中人们有时用火来鉴别物质,如一团毛线,是纯毛还是化纤,揪下一段放到火中去烧,从烧时发出股臭味和烧后灭烬能碾碎,就知是纯毛。
化学上则更要经常用火来鉴别物质,如俗话说“真金不怕火炼”,这用火的目的就更明确了。这里有个故事发生在我国唐代,当时的女皇武则天曾赏给她的一个宠臣许多黄金,这位宠臣高兴得不得了,每逢有贵客来访,他都要把这些金子拿出来炫耀一番。一次一位远道的朋友来探望他,看到金子后冷笑着一口说这金子是假的,并让他拿一块真金和这些假金放到炭火盆中去烧。果然真金毫无动静,在火中仍然金光闪亮,而那块皇上赐给他的金子不仅变黑了,把熊熊的火焰也染成了绿色。这位朋友确实很有学问,原来他在年轻时就喜欢炼丹、制药,在这方面早就有了丰富的知识。
在我国历史上,最先用火来鉴别物质,肯定会比唐代还要早得多,存有文字描述的,写的就是那些炼丹人的经验。在这里值得一提的是一个叫做陶弘景的人,他生于公元456年,自幼好学,知识渊博,他的思想集我国老庄哲学、神仙道教、儒家和佛教的观点于一体。他不好做官而爱隐居,对历算、地理、医学等都有一定的研究,尤其是对我国古代药学,收集整理,编成《本草经集注》七卷,记载有药物730余种,并首创以玉石、草木、虫、兽、果、菜、米实等的药物分类系统,可惜原书已佚。好在他书中的内容,为历代本草书籍收入转载,得以流传至今,影响颇为深远,后人称他为华阳真人,以表对他的敬仰。这位真人,就精通用火焰法鉴别物质,他在《本草经集注》中,就生动描写了用火焰法区别外貌相似的硫酸钠(当时叫朴消、朴硝和芒硝)和硝酸钾(当时叫消石,后来叫硝石),说:“烧之紫青烟起,……真消石也。”钾的焰色反应是紫色的,陶弘景在实践中观察到了,加以利用,并把这一经验传给后人,要比欧洲早1200多年。
在欧洲,有人注意到不同物质会使火焰染上不同颜色的事,最早是发生在1758年。当时有一位德国的矿物学家和化学分析学家,他的名字叫做马格拉夫(生于公元1709年),在做实验时发现天然碱(含碳酸钠)和锅灰碱(含碳酸钾)的溶液,溅到酒精灯的火焰上,前者能把火焰染成亮黄色,后者能把火焰染成嫣紫色。区别十分明显,很是好看。他又接着找来许多矿物做实验,发现岩盐和天然碱的焰色完全相同都是亮黄,硝石和锅灰碱的焰色相同都是嫣紫。通过大量的实验,他认为天然碱和岩盐等物质必含有一种共同的成分,他把它命名为“钠”,而锅灰碱和硝石中另一种共同的成分,他命名为“钾”。
在欧洲人编写的化学资料中,总认为马格拉夫是最早使用焰色试法的人。焰色试法即我们现在化学书上所说的焰色反应,是后人逐渐补充而成熟起来的简易矿物分析法。后来在这一基础上发展成为精密的光谱分析法,其实践和理论的意义就更大了。
药学家和化学家一向是对物质的鉴别十分重视的。他们对每种物质,除了根据颜色、状态、气味、味道、溶解性等来做初步判断之外,总要找一些更可靠的实验方法,来做最后的确定。在化学上没有形成元素的系统定性分析方法之前,分析化学家们主要的还是依靠用火。他们所用的方法有吹管法和熔珠法。
吹管分析法,是把要检验的矿石样品,放在木炭上的凹坑里,用一根金属小管对着火焰向矿石吹气。他们的嘴这时就成了“风箱”,一口气接着一口气的吹着,一些矿石在高温中就分解成金属氧化物,再被木炭还原成金属,实验时,还可能产生各种有气味的气体,他们就可以根据金属小球的性质和气体的气味,来判断矿石的成分了。
但是,并非所有矿石都会在吹管下的木炭坑中出现金属。对于更多种的在高温下难以分解的矿石,化学家们其中也包括前面谈到的那位马格拉夫先生,又把矿石试样和硼砂(硼酸钠)或磷酸钠放到一起,用吹管吹火来加热,这时的混合物就熔成了玻璃样的小球,这就是熔珠法了。
不同的金属氧化物熔在硼砂中,形成的透明体(即熔珠)有不同的颜色,如含铜的是绿色,含锰的是紫色等等。后来索性用铂丝(用铁丝也能做)蘸着矿石粉和硼砂粉的混和物,直接放到火焰中熔炼,这就更是名符其实的熔珠了。
用火来试金、石,让人知其真伪和成分。真金不怕火炼,这是好事,不是真金就怕火炼,这对化学家来说,也是一件好事。用火让人得到真知,更是一件好事。