中外化学学家小传：卡文迪许.doc

中外化学学家小传：卡文迪许17〜18世纪，在欧洲的科学家中，出身于中产阶级的为 数不少当时没有专门的科研机构，科学家很多是业余的 他们根据自己的爱好作一些科学研究，器材、药品都得花自 己的钱这就要求科学家不仅具备有一定的经济条件，更需 要一颗奉献给科学的心卡文迪许恰好具备了这一切许多 人都说，卡文迪许是18世纪英国有学问人中最富者，有钱 人中最有学问者这样说的确毫不夸张1731年10月10日，卡文迪许出生在英国一个贵族家 庭父亲是德文郡公爵二世的第五个儿子，母亲是肯特郡公 爵的第四个女儿早年卡文迪许从叔伯那里承接了大宗遗 赠，1783年他父亲逝世，又给他留下大笔遗产这样他的 资产超过了 130万英镑，成为英国的巨富之一尽管家资万贯，他的生活却非常俭朴他身上穿的， 永远是几套过时陈旧的绅士服他吃的也很简单，就是在家 待客，照样是羊腿一只这些钱该怎么用，卡文迪许从不考虑，有一次，经朋 友介绍，一老翁前来帮助他整理图书此老翁穷困可怜，朋 友本希望卡文迫许给他较厚的酬金哪知工作完后，酬金一 事卡文迪许一字未提事后那朋友告诉卡文迪许，这老翁已 穷极潦到，请他帮助卡文迪许惊奇地问：“我能帮助他什 么？ ”朋友说：“给他一点生活费用。

卡文迪许急忙从口袋掏 出支票，边写边问：“2万镑够吗？ ”朋友吃惊地叫起来：“太 多，太多了！ ”可是支票已写好由此可见，钱的概念在卡文 迪许的头脑中是很淡薄的在当时，贵族的社交生活花天酒地卡文迪许却从不 涉足他只参加一种聚会，那就是皇家学会的科学家聚会 目的很明确：为了增进知识，了解科学动态当时的目击者 是这样描述的，卡文迪许来参加聚会，总是低着头，屈着身, 双手搭在背后，悄悄地进入室内然后脫下帽子，一声不响 地找个地方坐下，对别人都不理会若有人向他打招呼，他 会立即面红耳赤，羞涩不堪有一次聚会是一位会员作实验 示范这位会员在讲解中发现，一个穿着旧衣服、面容枯槁 的老头，紧挨在身边认真听讲当他看了他一眼，老头急忙 逃开，躲在他人身后过一会儿，这老头又悄悄地挤进前面 注意地听讲这奇怪的老头正是卡文迪许许多熟人都知道卡文迪许性情孤僻，不喜欢与人谈话 在他的朋友中，能与卡文迪许交谈的没有几个人化学家武 拉斯顿算是其中一个他总结了一条经验:“与卡文迪许交谈, 千万不要看他，而要把头仰起，两眼望着夭，就象对空谈话 一样，这样才能听到他的一些见解就是这样，卡文迪许的 话也不多，他沉默寡言得出奇，在同龄人中，可能是话说得 最少的人了。

这种怪僻性洛的形成与他从小生长的环境有一 定关系他两岁时，母亲因生育他弟弟而病逝，从此他失去 了母爱他父亲忙于社交活动，撇下他交由保姆看管，与外 界极少往来直到11岁才被送入一所专收贵族子弟的学校, 在学校里他仍然很少与别人交往，这就使他显得特别孤独、 羞怯由于这种古怪的性格，卡文迪许长期深居独处，整天 埋头在他科学研究的小天地他把他家的部分房子进行了改 造一所公馆改为实验室，一处住宅改为公用图书馆，把自 家丰富的藏书供大家使用，1733年他父亲死后，他又将他的 实验基地搬到乡下的别墅将别墅富丽堂煌的装饰全部拆 去，大客厅变成实验室，楼上卧室变成观象台甚至在宅前 的草地上竖起一个架子，以便攀上大树去观测星象至于践 踏了那些名贵的花草，他毫不在乎这些都表明，对于科学 研究池简直象着了魔一样在社交生活中，他沉默寡言，显得很孤僻，然而在科 学研究中，他思路开阔，兴趣广泛，显得异常活跃上至天 文气象，下至地质采矿，抽象的数学，具体的冶金工艺，他 都进行过探讨特别在化学和物理学的研究中，他有极高的 造诣，取得许多重要的成果1766年，卡文迪许发表了他的第一篇论文“论人工空 气的实验”这篇论文主要介绍了他对固定空气、易燃空气的 实验研究。

早在1754年英国化学家布莱克就发现了固定空气，但 是当时只知道加热石灰石可以获得它，人呼出的空气中含有 它，木炭燃烧也产生它至于怎样收集它，它的物理化学性 质如何都不了解在这些方面卡文迪许做了建设性的工作 卡文迪许考察了收集反应气体的排水集气法，他发现固定空 气能溶解于水，室温下的水可吸收固定空气的体积比水本身 的体积还要大一点，水冷时可以吸收得更多若将水煮沸， 溶解于水中的固定空气则会逸出酒精吸收固定空气的本领 更大，约是其本身体积的倍某些碱溶液也能溶解固定空气, 因此收集固定空气不能采用排水集气法，而应在不吸收固定 空气的水银面上进行他的这一介绍对于当时科学家研究气 体是很有启发的卡文迪许侧得国定空气比普通空气重倍，测出了酸从 石灰石、大理石、珍珠灰等物质中排出固定空气的重量，计 算出这些物质中固定空气的含量他还发现在普通空气中， 若固定空气的含量占到总体积的1/9,燃烧的蜡烛在其中就 会媳灭这些实验研究使人们对二氧化碳的性质有了更多的 了解在卡文迪许之前，许多人曾制取过氢气，但是并没有 认真研究它卡文迪许用稀硫酸或稀盐酸与金属锌或铁作用 获得氢气，发现它点火即燃，不溶于水和碱，比普通空气轻 11倍，与已知的其它气体都不一样，从而断定它是一种新的 气体。

他还发现，一定量的金属与稀酸作用所放出的氢气的 多少，与酸的种类、浓度无关，而随金属不同而相异卡文迪许当时信奉燃素说，曾认为氢气就是燃素恰 好，当时的许多燃素说信徒都猜测燃素具有负重量充满氢 气的气球徐徐升空，曾使燃素论信徒受到鼓舞，他们的猜测 似乎有了证明然而细心的卡文迪许在弄清了空气的浮力原 理后，以精确的实验测岀氢气确有重量，从而否定了燃素具 有负重量的观点尽管他是信奉燃素说的，但是他更尊重科 学实验的事实从1771年起，卡文迪许全神贯注在电学的实验研究上，这是他的一个系统、持久的研究课题直到1781年普 利斯特列在一项卡文迪许曾探索过的研究题目上有了新的 发现，才把卡文迪许重新技回到气体的研究中1781年，普利斯特列宣称他做了一个“毫无头绪”的实 验：他将卡文迪许发现的氢气和自己发现的脱燃素空气混和 在一闭口瓶中，然后用电火花燃爆，发现瓶中有露珠生成 他怀疑自己的实验结果，也无法解释自己的实验当普利斯 特列将这一情况告诉卡文迪许后，引起了后者的兴趣在征 得普利斯特列的许可后，卡文迪许继续这一实验由于他设 计的实验较精确,很快得到结论在他1784年发表的论文“关 于空气的实验，中指出：氢气和普通空气混和进行燃爆，几 乎全部氢气和1/5的普通空气凝给成露珠，这露珠就是水。

他又采用氧气代替普通空气进行多次实验，同样获得了水 他还证明氢气和氧气相互化合的体积此为：1由此他确认 了水是由氢气和氧气化合而成的在上述实验中，卡文迪许遇到两个意外的问题他发 现燃爆氢气与氧气的混和气体时，有时所产生的水有点酸 味，用碱中和，再将水蒸发能得到少量的硝石若氧气愈多, 生成的酸也就多些；若氢气过量，则没有酸生成这是为什 么？为此他继续作了一系列实验，终于解决了疑难在1785年发表的论文中，他指出水的酸味是因为水中 含有硝酸或亚硝酸，它们的生成则由于氧气中混有氮气，在 电火花燃爆的高温中，氧气和氮气会化合而氢气与普通空 气混和燃爆时，由于大量氮气的存在，反应温度不够高，从 而无法生成硝酸这一精细的实验为人们提供了一种由空气 制取硝酸的方法卡文迪许还发现，燃爆反应后的硝酸或亚硝酸用钾碱 溶液中和，过量的氧气用硫化押溶液吸收掉后，试管里仍剩 下一个很小的气泡，这气泡的体积约是氮气总体积的l/120o 这部分气体的性质与氮气不一样根本不参加化学反应它 究竟是什么呢？卡文迪许没法讲清但是他为后人提出了一 个研究课题，直到100年以后，英国化学家瑞利和拉姆塞才 证实，这部分气体是惰性气体。

卡文迪许1767年发表的论文也引人瞩目这篇文章介 绍了他、关于水和固定空气的实验将一个深水井的井水进 行煮沸，发现有固定空气逸出，同时产生白色沉淀他认为 白色沉淀和固定空气原先都是溶于水的，它们可能是溶于水 中的石灰质土为了证明这一看法，他在清澈的石灰水中通 入固定空气，开始时产生乳白色沉淀，继续通入固定空气后, 沉淀复又溶解，溶液再次澄清透亮这时他将这溶液煮沸， 立刻就象井水那样释放出固定空气并产生白色沉淀卡文迪许的这一实验和他的解释使人们认清了一个常 见的自然现象在石灰岩遍布的地区，含有二氧化碳的雨水 或泉水流经石灰岩地层、慢慢地溶解部分石灰石形成重碳酸 盐溶液这些溶液在石岩中缓慢下滴时，可能因温度变化或 水汽蒸发，二氧化碳乘机逸去，碳酸钙结晶析出，日积月累, 逐渐形成了石钟、石乳、右笋等奇特的景象喀斯特地形构 造有了科学的解释卡文迪许自1766年发表第一篇论文，开始引起社会的 重视，以后他又陆续发表了一些关于化学、物理学的富有成 果的报告，逐渐引起英国乃至欧洲科学界的震惊，当时有人 表示怀疑，为此英国皇家学会曾组织了一个委员会，重复卡 文迪许的实验，结果完全证实了卡文迪许的卓越实验技巧和 他对科学的诚实态度。

卡文迪许是个了不起的科学家，赢得卡文迪许对牛顿是非常敬仰的，他从牛顿身上不仅吸 取了献身科学的力量，还接下了牛顿的许多研究项目他根 据万有引力定律，研究过动力学；依据牛顿提出的热是微粒 振动的观点，做了有关热的许多实验、发现了比热的测定法 他还运用万有引力定律，通过实验测定出地球的密度为水的 密度的倍，由此可以计算地球的相对重量这些著名的实验 不仅验证了万有引力定律的科学性，同时也表明卡文迪许具 有扎实的数理基础和高超的实验技巧卡文迪许从事科研不图名、不图利当许多人推崇他 发现氢气时，他谦逊他说：“这事早有别人注意到了他的 许多论文和实验报告，没有急于发表，特别是关于自然哲学 的许多论述基本上没有公开发表也许由于他慎重，也许由 于他羞怯，他自认为没有足够实验依据的手稿大部没有发 表所以在他将近50年的科研生涯中，他没有写一本书， 这对于促进科学研究的发展是很可惜的卡文迪许虽然一生独居，但是科学研究所开辟的新天 地给他的生活提供了特别的斤趣虽然他自小身体虚弱，但 是他的生活一直很有规律，所以很少生病，直到1810年3 月10日，才以79岁的高龄与世永别。