说到卡文迪许,相信大家都不会陌生,因为在物理课本中便提及到了他运用扭秤实验验证了牛顿的万有引力定律,并确定了引力常量和地球平均密度。
对于这样一个世界上公认的天才,他的发现也不单如此,这次我们要讲述的并不是他物理方面的杰出贡献,而是关于化学方面的成就。
亨利·卡文迪许(HenryCavendish,1731年10月10日—1810年2月24日),又译亨利·卡文迪什。
18世纪英国物理学家、化学家。他首次对氢气的性质进行了细致的研究,证明了水并非单质,预言了空气中稀有气体的存在。
精确测量了地球的密度,被认为是牛顿之后英国最伟大的科学家之一。
想必大多数人对他的印象,大多只停留在他用扭秤测出了引力常量G,为以后的天文学发展起了很大作用。
但事实上,这位神人隐藏之深远超所有人想象,他也是一个非常优秀的化学家。
如果你有机会发现欧姆定律、库仑定律等能载入史册的成果,你会怎么做?
因为性格孤僻,卡文迪许竟让这些理论烂在了手稿里,至死都未曾发表!
直到19世纪末,电磁学之父麦克斯韦应邀兴建卡文迪许实验室时,他才发现了这20捆尘封的神秘手稿。
这些惊为天人的理论和猜想,让麦克斯韦都怀疑此人是穿越者。
麦克斯韦感叹道:卡文迪许也许是有史以来最伟大的实验物理学家,他几乎预知了电学上的所有伟大事实。这些事实后来通过库仑和法国哲学家的著作闻名于世。
卡文迪许1731年10月10日生于撒丁王国尼斯。1742—1748年在海克纳学校读书,1749—1753年期间在剑桥大学彼得学院求学,随后在在伦敦定居。
卡文迪许的父亲也是一名优秀的科学家,所以他跟随他的父亲做了大量的电学、化学研究工作,为今后做出各项突出得成就垫下扎实的基础。
伟大科学家卡文迪许
在序章中我们提到,古希腊的四元素学说认为水是一种元素,是世界构成的基础组成部分,在当时的社会中,这也是大家普遍认可的说法。
很早的时候,西方一些药师便发现,金属与酸混合后会产生一种气体,如果将这些气体用排水法收集起来后,气体是可以燃烧的。
但是当时的大部分人并没有将这种气体当回事儿,而是用其与空气点燃发出的爆鸣声产生表演特效。
当时伟大的英国化学家普利斯特里(J.Joseph Priestley)便发现了这种气体与空气燃烧后会出现一些露珠。
一开始他以为只是试管没有擦干净或者英国的空气太过于潮湿了,但是之后他用干燥空气反复做了很多次实验,结果依旧产生了小水珠。
他便得到结论:金属与酸反应产生的气体与空气反应能够得到水。令人感到惋惜的是他并没有继续研究下去,不然后人纪念的人就是他了!
补充:金属与酸反应生成盐和氢气,氢气与氧气反应生成水。
而真正对这种气体做专门研究的还是------卡文迪许,当时的他已经测定出了这种气体很轻,比重只占空气的7%左右,与同体积的空气相比,氢气质量只有空气的1/14。
但他并没有止步于此,而是将空气和这种气体按照不同的比例进行混合之后,反复研究这种爆炸实验。
正好这个时候瑞典的科学家舍勒(Carl Wilhelm Scheele)和普利斯特里发现了氧气(O2),于是卡文迪许便用纯净的氧气再次进行实验。
这次他轻易的测定出了2体积的可燃气体与1体积纯净氧气可以恰好完全反应。
我们现在可以很轻易的知道这其中的原理,即氢和氧化合成了水,水是一种化合物。
但是在当时,卡文迪许和一大批科学家支持的是‘燃素说’,‘燃素说’表示燃素存在于任何可燃的物质中。
在物质燃烧过程中飞散出来与与空气解除而发光发热,所以卡文迪许认为‘氢气=水+燃素’。
补充:
化合物:由两种元素或两种以上的元素组成的纯净物。
好在不久后,法国化学家拉瓦锡仅仅用了天平就推翻了‘燃素说’,既然这样,也就证明了氢和氧都是元素而水是二者化合的产物,并将氢命名为Hydrogen,意为‘水之素’。
元素符号均取自于第一个或者前两个字母(第一个大写,第二个小写)。
讲到这里,大家可能就会有所疑惑了,氢气不是拉瓦锡发现的吗,为什么最终将这个荣誉给了卡文迪许呢?
因为是在发现氢气的科学过程中,大部分科学家并不在意名利,拉瓦锡也是如此。
虽然最终结果是拉瓦锡完成的,但是卡文迪许对氢的研究是最多的,因此拉瓦锡并没有跟卡文迪许争夺这个名誉。
其实卡文迪许不仅仅对氢元素的贡献极大,他是真正将自己的一生奉献给科学的人,一辈子的大部分时间都在实验中度过而终生未婚。
最终于1810年2月24日在伦敦逝世,让我们永远铭记这位伟大的科学家吧!
值得一提的是卡文迪许是一个妥妥的贵族,卡文迪许诞生于1731年,应该是科学家里最有钱的人,可以随手写出1张1万英镑的支票,伦敦银行的最大储户,资产估计有数百万英镑。
麦克斯韦在1871年建立卡文迪许实验室的时候,只用了不到1万英镑。