《人類科學技術史-215》化學的演變

化學的演變

在近代前期，化學處于從煉金術向現代化學過渡的時期，其標志是以醫藥化學和冶金化學為代表的日用化學不斷發展，人們開始通過定量實驗來認識酸、堿、鹽等物質的性質及其反應。不過，科學的化學理論尚未形成，化學的實踐在總體上也還未能擺脫煉金術及其思想的影響。

但是，這一時期化學的進步，醞釀了決定性的變革。正是在廣泛地總結該時期化學實踐的基礎上，玻意耳在1661年出版了《懷疑的化學家》一書，對亞里士多德的"土、氣、火、水"四元素理論和帕拉塞爾蘇斯的"鹽、硫、汞"三要素學說作了全面批評，提出了自己的新的化學元素概念，奠定了使化學成為一門實驗科學的基礎。

1.醫藥化學 （1）帕拉塞爾蘇斯、利巴維烏斯和赫爾蒙特

近代前期，有許多化學發現都是在尋找治療物質的過程中產生的。帕拉塞爾蘇斯是近代歐洲醫藥化學的先驅。他把醫學與化學結合起來，制備了多種含汞、硫、鐵和硫酸銅的化學藥品。他認為，化學是關于物質轉化的學問。他的工作影響了16-17世紀的不少化學家。

德國醫生利巴維烏斯(約1540-1616年）在研究治療手段時有許多重要的化學發現，并編寫了第一部近代化學教科書。這本名為《煉金術》的書，內容廣泛，其中不僅介紹和評價了已有的理論，而且詳細地敘述了他對許多化學現象的觀察、分析和探討。他發明了制備硫酸銨、硫化銻、鹽酸、琥珀酸和四氯化錫的方法，介紹了制作冰糖、用發酵和蒸餾方法從谷物、水果中提取酒精的過程。他提出了一種確定礦質水的簡易方法：把一塊稱量過的白布浸入待檢水中，然后將其取出晾干，再重新稱量。如布的重量增加并出現斑點，即可確認水中含有礦物質。他還建議，讓礦質水蒸發后比較其殘渣重量和蒸發掉的水的重量，以此對礦質水進行分析。利巴維烏斯的許多開創性工作，促進了近代化學的發展。

赫爾蒙特是醫學家和生理學家，也是煉金術向化學過渡時期的代表人物之一。在從醫過程中，他深受帕拉塞爾蘇斯醫藥化學觀點的影響，孜孜不倦地從事這方面的研究，并取得了遠勝于帕拉塞爾蘇斯的成就。

赫爾蒙特最先科學地指出了氣體及其變化的物質性。后來被普遍使用的"氣體"(gas)這個術語，就是由他從帕拉塞爾蘇斯用以表達空氣的希臘詞"chaos"中引出的。他注意到，存在著許多種不同的氣體，可以根據一些氣體具有的較明顯的物理性質對它們進行分類。他接近于發現二氧化碳，指出在木炭燃燒、蔬菜汁液發酵、腸對食物的消化等過程中都產生出同樣的氣體。

赫爾蒙特還提出了一種觀點：水即便不是物質的唯一組織成分，也是其主要成分；一切鹽、粘土和有形物體實際上都只是水的產物。為了表明水是怎樣轉化為木的，他做了一個有名的實驗：在放置200磅經干燥處理過的土的陶盆中栽種一棵柳樹，5年間只給它澆水，結果得到了一棵重164磅的樹，而土經干燥后只比原來少了約2盎司。不過，赫爾蒙特沒有注意到，樹木是否可能從空氣中獲得什么東西。

赫爾蒙特還利用一些化學原理來治療疾病，如用堿中和消化液中過量的酸。

（2）格勞貝爾

格勞貝爾(1604-1688年）出生于巴伐利亞，曾相繼在維也納、薩爾茨堡、法蘭克福和科隆居住過，最后逝于阿姆斯特丹。同帕拉塞爾蘇斯和赫爾蒙特比較，他是個更注重實際的實驗家，他對化學理論的興趣，遠不如他對化學發現可能帶來的利益的關注，因為他主要以出售化學品和藥物謀生。

格勞貝爾最主要的學術著作，是1648年出版的《蒸餾術解說》和1658年出版的《化學著作》。他長于蒸餾和化驗，在其著作中詳細描述了各種不同的蒸餾方法、蒸餾器和蒸餾產物的可能用途。由于他在化學方面的研究成果，后人有時把他稱為德國的玻意耳。

格勞貝爾用普通的粗鹽和礬制備了鹽酸，他稱之為"鹽精"，并介紹說用它代替醋可以使肉更松軟可口。在制備"鹽精"過程中產生了一些殘渣，格勞貝爾起先不知其為何物以及有何用途。據說，一件偶然的事情使他發現了其價值。格勞貝爾有一次生病發高燒，人們讓他服用了一口井中的水，結果燒就退了。此后，格勞貝爾分析了這口井中的水，發現其晶體的組成同他制備"鹽精"后的殘渣的結晶物相似。于是，他把這種物質稱為"怪鹽"，后來人們把它稱為"格勞貝爾鹽"，實際上是硫酸鈉-硭硝。格勞貝爾向人們推薦使用這種"靈驗的內服藥和外用藥"。后來，格勞貝爾還發現，蒸餾硝石和礬油的混合物可以獲得硝酸。他還制備了很多其他物質。在他出售的化學藥劑中，有把銻灰同酒石一起加熱制得的"萬用藥"，有用礬油和氨水制備的一種硫酸銨等等。

格勞貝爾的一些發現，顯示了化學的工業價值和商業價值，如他用金、銅、錳等金屬使人造寶石著色的方法；用硝酸銀染黑有機物的方法等。他還建議開發德國豐富的礦物資源，并認為不應將其作為原料輸出，而應在加工后作為制成品輸出。

2.冶金化學

意大利冶金學家和武器制造家比林古喬(1480-約1539年）以《論高熱技術》一書而聞名。這部出版于1540年的書是冶金學方面的第一部系統的著作，其中也談到了利用化學方法提取某些金屬的方法，如利用汞合金作用提取銀。

阿格里科拉的《論金屬》一書中也有相當部分涉及化學，介紹了各種用于熔煉的化學品及其作用。阿格里科拉論述了用汞回收黃金、用鏹水分離金和銀、利用某些化學作用制作彩色玻璃的方法，以及制造鹽、蘇打、明礬、硫酸鹽、硫、瀝青的方法。

埃爾克(約1530-約1594年）也是奠定近代前期冶金學基礎的重要人物之一。他曾在維滕貝格大學讀書，后來當過化驗師。在其《主要礦石的加工和采礦方法說明》這部著作中，他系統地論述了當時對銀、金、銅、銻、汞、鉍和鉛的合金等進行檢驗的技術、制取和精煉這些金屬的技術以及制取酸、鹽和其他化合物的技術。實際上，這是一部最早的關于分析化學和冶金化學的著作。

萊伊(1582-1630年）是法國化學家、醫生。為了回答別人向他提出的為什么錫和鉛在焙燒時重量會增加的問題，他寫了《醫學博士讓.萊伊論焙燒時錫和鉛重量增加的原因》，其中包括一篇序言、28篇論文和一篇結語。這本書出版于1630年，但在很長時間里，書中表達的思想和萊伊本人都未引起人們注意。

萊伊提出了同當時流行的土和水是重的、空氣和火是輕的這一理論相悖的觀點，認為自然界的一切物質都是重的。他發現，空氣也是有重量的，而且可以用多種辦法增加其重量。他特別提到，如果把空氣加熱，它的較輕部分將被逐出，而它的較重的部分將保留下來，即加熱過程使空氣的密度增加。

在此之后，他回答了為什么"把2磅6盎司英國精錫放在一個鐵制容器里，再放在開口爐上強烈加熱6小時，其間不停地攪拌，但不添加任何東西，結果回收到2磅13盎司的白色粉末"的問題。他的答案是："這個重量增加起因于空氣。"他認為，由于激烈而長時間的加熱，容器里的空氣變得更稠密、更重，且還具有一定的附著力；它同粉末的微粒混和粘合在一起，使重量增加。他還指出，粉末重量不會無限增加，當它同凝聚空氣混合達到飽和狀態時，它就不能再吸取更多的這種空氣。針對有人觀察到鉛在焙燒過程中重量有損失的情況，萊伊認為，造成這種不同結果的原因在于用以實驗的鉛是不同的，可能一種是純凈的鉛，另一種是已經熔融過的鉛。

萊伊的見解淹沒了100多年，直到18世紀后期拉瓦錫發現金屬在焙燒中因吸收"非燃素空氣"而增重時，才受到人們的注意。

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