原创之二铝的发现

显示全部楼层 · 2021-1-29 04:51:53

如果按照地壳中的含量来排序，铝的位置可以排在第三；可惜由于铝和氧强烈的结合能力，它的发现却要迟迟拖到十九世纪。当然，也不能就说在更糟的时候人们对这个元素的存在毫无察觉，十七十八世纪之间最重要的化学家之一，燃素说的大师斯塔尔(Stahl)就指出明矾中有一种与普通金属迥然不同的物质。他的学生马格拉夫在1754年从明矾里面分离出了矾土，并证明了矾土和其它几种土（也就是金属氧化物）的不同。其实从某种意义上说，我更愿意将发现铝的殊荣给与他们而不是后世的化学家们。因为毕竟，能够证明一种元素和现有的所有元素性质完全不同，就可以作为新元素的认定。事实上有许多元素，或者难于分离，或者没法获得单质形态，或者含量太少，在被承认为一个元素的时候，都没有获得纯净的单质状态甚至被提纯过的化合物。只是有时，科学发现出现的太早也是一种不幸的事情，因为在那个年代，化学还没有完全脱离它的原生状态，分析化学尚处在草创阶段，而更遗憾的是，那时候还没有明确的元素概念，所以很有一些毛将焉附的意味。现代人看历史，往往可以事不关己地带有一种总结与回顾的眼光，而且因为事先已经有了公认的结论，就更难体察到失败者或者被历史遗忘者的想法。很可能当我们看不到最后的结论时，我们可能比我们常常嘲笑的角色更为盲目。不过呢，上面这个工作也没有完全失去意义，在拉瓦锡的元素列表上，矾土还是占据了一席之地，它被分在第四栏，能成盐的土里面，和石灰、重土与硅土并列。但是没用很长时间，这几个土元素就都被证明是化合物了。石灰和重土在1808年就被电解，分别得到了钙和钡；硅土在1811年被用钾还原得到硅；其实这一切相当于都拜电所赐。（我们有时候很难想象一种理论、方法或者现象的发现能够极大地改变我们的世界图景，但这种也并不鲜见；只不过不容易事先知道哪些发现是这样的，而那些发现只是一时的波澜。之所以我在这里整理历史材料，而大师们成了大师，里面也不是完全没有必然性）。不过其时甚至连砍掉拉瓦锡脑袋的革命者们都早已经被更加革命的人们砍掉了脑袋，所以不知道他本人会对化学这样爆发性的发展作何感想。本来铝这个很有可能发现在硅的前面，因为电解法最著名的两位大师，戴维和贝齐里乌斯在电解法获得钠以后的三年中(1808-1810)都企图用电流从铝矾土中分离出金属，但是没有成功。不过贝齐里乌斯却顺手把新元素的名字起了出来，叫做Alumien，后来由于他的名声比较大，也就沿用了下来，变成了Aluminium。这个字来自于拉丁文Alumen，就是给纺织物染色的时候用的收敛性矾。到了1825年，丹麦的奥斯特(Oersted)用氯气还原氧化铝，得到了无水氯化铝，再用钾汞齐加热还原，然后在隔绝空气的条件下蒸馏铝汞齐，获得和锡类似的金属，也就是金属铝。1827年著名德国化学家的武勒重复了奥斯特的工作，并进一步将还原条件改为直接用钾，在坩埚中加热。这个工作持续了很长时间，最开始得到的是灰色粉末状不纯的铝，直到1845年，他给李比希的信件里，才提到他得到了别针头大小，锌白色粒状的金属铝。电化学制取铝的方法则还要再晚一些，是从1854年本生电解熔融的氯化钠与氯化铝的复盐开始的。在那个时代可能是铝的“黄金”时代了，当时这玩艺儿的价格高于白银；直到门捷列夫的时代，他还收到用铝和金子为材料制造的花瓶。可也就是差不多这个时候，电解冰晶石和铝矾土混合物的方法也被发现，这位可怜的老先生不免要大呼上当了。关于这个元素，还有一点闲话。在一九五六年的人民日报上，刊载了中国考古学家在晋代将军周处（不要笑，真的是那个除三害的周处）墓中发现了散失在淤泥中的一些金属片，被认为是束腰大带上面的饰物。其中一两片经过了南大化学系，中科院应用物理所和清华化工系的分析之后（关起门来说一句，北大没有搅进去让我很高兴呢），确定含铝85%。于是就有了中国在三世纪以前就具备了利用铝的技术。先不说利用一个元素和具有了元素的概念完全不一样（至少在我看来，工艺学史和化学史虽有联系，但还是殊途），就是那些下结论的化学史家，哪一个不知道寻常温度下碳还原不了氧化铝？况且另外的其他金属片全是银质，那一两片铝片全都细碎到不辨形态；而这个墓后世也曾被盗过，究竟是什么人留下的很难认定（甚至是有意“制造”考古发现也未可知）。只不过那个时候是一个头脑发热的年代，连学术都要为中国人民（或者实话实说，中国领袖的）狂热精神服务。著名的反面乌托邦小说，奥威尔的《1984》里面有这样一段话，说主人公温斯顿记得自己小时候，党（一个作者虚拟的英社党）还只敢说直升飞机是自己发明的，现在飞机也成了党发明的了，而且可以预见将来连蒸汽机这一类发明，也要统统归属到党的名下。如果大家听说过前苏联的教科书是怎样修饰科学史的，再看看中华民族的聪明才智，就会感叹奥威尔这家伙怎么在1948年就如此洞若观火。做自然科学的人往往不象学人文社科的人，他们的研究领域更多地面向自然而不是人群，所以往往能够远离政治场域的影响。从某些角度讲，他们更像是象牙塔里面的人，在思想上混乱的年代里面也能独善其身的研究，但这样一来，也决定了这个群体更容易产生平和的顺民（一点没有贬义）。人文科学知识分子总不情愿将自然科学家划入他们的精英圈子，不过赛义德（就是以《东方学》一书的作者）在他的知识分子论中，却提到了现在知识分子阶层所应具有的批判精神，往往更容易保留在那些边缘性质的知识阶层中，比如工程技术人员。因为这些群体，本身是远离商业和政治场域的。（书不在我手边，以后我方便了会正式引文的）但至少就我看来，状况也不乐观。当然，这些东西和元素的发现毫无关系，它不会指导你怎么做科研，怎么功成名就，但是也毕竟是生活的组成部分之一，我只是说说，只是说说...