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漢弗裏·戴維
鎖定
- 中文名
- 漢弗裏·戴維
- 外文名
- Humphry Davy
- 國 籍
- 英國
- 出生地
- 康沃爾郡彭贊斯
- 出生日期
- 1778年12月17日
- 逝世日期
- 1829年5月29日
- 職 業
- 化學家
- 主要成就
- 成功地分離出了金屬鉀和鈉
- 主要著作
- 化學哲學原理
漢弗裏·戴維生平簡介
1778年12月17日,戴維出生在英格蘭彭贊斯城附近的鄉村,是中產階級父母的長子
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。父親是個木器雕刻匠。戴維6歲入學,是個淘氣、貪玩的學生。他衣服的兩個口袋常常是一個裝有釣魚的器械,另一個裝滿各種礦石。他有驚人的記憶,富有情感,從小喜歡背誦詩歌、講述故事。小學畢業後,父親送他到彭斯城讀書。老師認為他成績最好的功課是將古典文學譯成當代英語。另外,他還閲讀過哲學著作,如康德的先驗論等,並且開始寫詩。不過在城裏,最吸引他的是醫生配製藥物時物質的各種奇異變化。他就常常偷偷躲入頂樓,用碗、杯、碟作器具,學做實驗。從此,他對化學實驗的興趣有增無減。 1794年,戴維的父親去世。他為謀生餬口就到藥房做學徒。他一方面充當醫生的好助手,學習行醫的本領;一方面他為調製各種藥物,用溶解、蒸餾的方法配製丸藥和藥水,真正操作起化學實驗儀器。這時他就開始自學拉瓦錫的《化學綱要》等著作,以彌補自己知識的不足。這時恰好格勒哥里·瓦特(發明家詹姆斯·瓦特的兒子)來此地。戴維聞訊後就登門求教,瓦特很喜歡這個聰明勤奮好學的年輕人,幫他解疑答惑。就這樣,在學徒期間,戴維的知識有了很大的進步。
1799年,戴維把兩塊冰放在0℃的真空容器中,用一個鐘錶的機件帶動它們相互摩擦。他發現,當兩塊冰摩擦時,它們會在不增加任何熱量的情況下融化。儘管戴維沒能找到熱量和機械功之間的數量關係,但仍然衝擊了熱質説。
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同年,瓦特介紹戴維到布里斯托爾一所氣體研究所當管理員。戴維對這裏有更好的學習和實驗機會感到稱心如意。不久,研究室的負責人就發現他有精湛的實驗技術,是個有前途的人才,就提出願意資助戴維進大學學醫。但這時,戴維已下定決心終生從事化學研究。
1801年,戴維被皇家研究所聘請,任化學講師兼管實驗室,同時受到英美科學家本傑明·湯普森爵士(馮·倫福德伯爵)、英國博物學家約瑟夫·班克斯爵士和英國化學家兼物理學家亨利·卡文迪什的幫助
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。由於他具有豐富的知識和高超的實驗技術,在到職後的六個星期就被升為副教授,第二年提升為教授。在學院舉辦的講座上,戴維以超羣的智力和非凡的口才獲得了出乎意料的成功。他很快就贏得了傑出的講演者的口聲,成為倫敦的知名人士。
1803年,戴維被選為英國皇家學會會員。
1807年,出任學會秘書。
1812年,他被封為爵士,出版了《化學哲學原理》。
1813年他任命法拉第為他的助手,使這個貧窮的訂書工逐漸成為著名的科學家。這是戴維對科學事業的又一重要貢獻。
1819年,戴維被封為男爵,在英國從未有科學者能獲如此殊榮。
1820年,戴維被選為皇家學會會長。
漢弗裏·戴維主要研究
漢弗裏·戴維氣體試驗
在氣療研究室,戴維承擔的一項任務是研究一氧化二氮的特性。有人認為這是一種有毒的氣體,也有人認為它能治療癱瘓病。究竟是怎樣的氣體呢?戴維決心親自試驗一下。許多朋友勸阻他,認為這樣做太危險。勇於探索的戴維卻不以為然,立即投入了實驗。有一次戴維製取了大量的一氧化二氮,裝在幾個大玻璃瓶裏,放在地板上。這時醫學家貝多斯來到了實驗室,看到戴維做出的成績非常滿意。當他正在高興地與戴維交談,由於不靈便的轉身,胳臂碰到一個大鐵三角架,架子倒下來砸碎了裝滿一氧化二氮的玻璃瓶。貝多斯很難為情地彎下腰收拾玻璃瓶,同時喃喃地説了一些表示歉意的話。戴維卻認為這是不關緊要的,重新做一瓶是很容易的,用不着這樣不安。戴維還沒有説完這個實驗的情況和今後的打算。他們的眼睛由於驚異而睜得大大的。一向以非常孤癖和冷漠而聞名的貝多斯博士,突然帶着令人費解的微笑盯着他説: “戴維,你太愛開玩笑了。你怎麼可以把鐵架子同玻璃器皿放在一起呢?它們相互碰撞起來的聲音多麼響啊!”接着,他大笑起來,笑聲震撼了整個實驗室。“的確是一件令人開心的事。”戴維同意他的意見,也大笑起來。這兩位科學家面對面地站着,狂笑不止。這種不平常的喧鬧,引起了隔壁實驗室助手的注意。他打開門以後,站在門邊楞住了。“他們怎麼啦,患精神病了?”助手捂住鼻子,大聲喊道:“快出去!你們需要呼吸新鮮空氣,你們中毒了!”貝多斯和戴維在新鮮空氣中逐漸恢復了神志。但是頭痛還沒有消除,這説明,一些人所謂的“無毒氣體”對他們的身體還是產生了有害的作用,他們還需要在新鮮空氣裏多呆些時間。這次不愉快的事故中還是有好處的,至少它讓戴維發現了這種氣體的新性質。事後戴維在筆記本上寫道:“我是知道進行這實驗是很危險的,但是從性質上來推測可能不至於危及生命。……吸入少量這種氣體後,會覺得頭暈目旋,如痴如醉,再吸入一些後四肢有舒適之感,慢慢地筋肉都無力了,腦中外界的形象消失,出現各種新奇的東西,一會兒人就會像發了狂一樣又叫又跳,……”戴維在氣療研究所研究氣體對人體的作用時,基本上是在自己身上做實驗。他發現一氧化二氮有刺激作用,後來又發現這種氣體有麻醉作用。他調查了氮的氧化物和酸以及氨的組成,並説服他的科學和文學朋友,包括塞繆爾·泰勒·柯勒律治,報告吸入一氧化二氮的影響。
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戴維在吸入水煤氣(氫氣和一氧化碳的混合物,有時用作燃料)時差點喪命
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。戴維這種勇於探索、敢於犧牲的精神,無疑是令人欽仰的。
漢弗裏·戴維電化學
1799年意大利物理學家伏打發明瞭將化學能轉化為電能的伏打電堆,使人類第一次獲得了可供實用的持續電流。1800年英國的威廉·尼科爾森和卡里斯爾採用伏打電池電解水獲得成功,使人們認識到可以將電用於化學研究。許多科學家紛紛用電做各種實驗。
戴維在思考,電既然能分解水,那麼對於鹽溶液、固體化合物會產生什麼作用呢?在皇家科普協會繁忙的工作中,他開始研究各種物質的電解作用。
戴維很早就得出結論,在簡單的電解槽中,電的產生是化學作用的結果,而且電荷相反的物質之間發生了化學結合。因此,他推斷電解,即電流與化合物的相互作用,是最有可能將所有物質分解為元素的方法。這些觀點在1806年的演講《論某些化學電學機構》中得到了解釋,儘管英法處於戰爭狀態,他還是因此獲得了法國研究所頒發的拿破崙獎(1807年)。這項工作直接導致從它們的化合物中分離出鈉和鉀(1807),並從它們的化合物中分離出鹼土金屬鎂、鈣、鍶和鋇(1808)。他還發現了硼(用鉀加熱硼砂)、碲化氫和磷化氫。
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他證明了氯與鹽酸的關係,以及鹽酸的不穩定性;這否定了拉瓦錫關於所有酸都含有氧的理論。他還證明了氯是一種化學元素,旨在揭示氯中氧的實驗失敗了。他解釋了氯的漂白作用(通過從水中釋放氧氣),並發現了氯的兩種氧化物(1811年和1815年),但他對氯的性質的看法存在爭議。
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發現新元素
戴維在19世紀早期很快地熟悉了伏打電池的構造和性能,並於1807年組裝了一個特別大的電池用於實驗。然後他針對拉瓦錫認為蘇打、木灰一類化合物的主要成分尚不清楚的看法,選擇了木灰(即苛性鉀)作第一個研究對象。開始他將苛性鉀製成飽和水溶液進行電解,結果在電池兩極分別得到的是氧和氫,加大電流強度仍然沒有其它收穫。在仔細分析原因後,他認為是水從中作祟。隨後他改用熔融的苛性鉀,在電流作用下,熔融的苛住鉀發生明顯變化,在導線與苛性鉀接觸的地方不停地出現紫色火焰。這產生紫色火焰的未知物質因温度太高而無法收集。再次總結經驗後,戴維終於成功了。在1807年皇家學會的學術報告會上,戴維是這樣介紹的:
將一塊純淨的苛性鉀先露置於空氣中數分鐘,然後放在一特製的白金盤上,盤上連接電池的負極。
戴維提取鉀的實驗示意(2張)
通過實驗戴維進一步認識到,這種物質投入水中,沉不下來,而是在水面上急速奔躍,併發出噝噝響聲,隨後就有紫色火花出現。這些奇異的現象使他斷定這是一種新發現的元素,它比水輕,並使水分解而釋放出氫氣,紫色火焰就是氫氣在燃燒。因為它是從木灰中提取的,故命名為鉀。
對木灰電解成功,使戴維對電解這種方法更有信心,緊接着他採用同樣方法電解了蘇打,獲得了另一種新的金屬元素。這元素來自蘇打,故命名為鈉。
連續六個星期的緊張實驗,把戴維累得形容枯槁,兩眼窩陷,臉色蒼白,但是他還是以堅強的毅力堅持着。1807年11月19日,他支撐着在學術報告會上介紹了發現鉀、鈉兩元素的經過。暴風雨般的掌聲和熱烈的祝賀,使戴維感到非常幸福,當他回到家中,病魔終於把他打倒。操勞過度招來的熱病使他在死亡的邊緣掙扎了9個星期。由於公眾的關心,醫生的日夜看護,病勢終於好轉了。
戴維製得的鈉、鈣、氯、鎂的原件(6張)
經拿破崙許可,1813年戴維周遊法國,會見了許多著名的科學家,並被介紹給瑪麗·路易斯皇后。在一個小型便攜式實驗室以及法國和意大利的各種機構的幫助下,他研究了物質“X”(後來稱為碘),他很快發現了這種物質的性質和與氯的相似性;在他到達羅馬之前,對碘和氯的各種化合物作了進一步的研究。他還分析了許多經典顏料的樣品,證明了金剛石是碳的一種形式。
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漢弗裏·戴維人物貢獻
戴維生活的時代,工業革命在英國蓬勃地展開。燃料普遍以煤代替木材,大大刺激了煤礦的開採。然而瓦斯爆炸時常發生,它像魔鬼一樣使礦工不寒而慄。礦主和礦工組成的“預防煤礦災禍協會,久仰戴維的大名,登門請求戴維幫助。戴維立即親赴礦場分析這一爆炸性氣體,證明可燃氣體都有一定燃點,而瓦斯的燃點較高,只有在高温下才可能點燃爆炸,通常由於礦井中點火照明而引爆了瓦斯。針對這點,1815年戴維製作了一種礦用安全燈,並親自攜帶此燈深入最危險的礦區作示範。
戴維的發明很快被推廣,有效地減少了瓦斯的燃爆,深受礦工們歡迎。這時有人勸戴維保留這一發明的專利,但是他拒絕了,他鄭重申明:“我相信我這樣做是符合人道主義的。”由此可見他從事科研的目的。 戴維在研究硼酸、硝石、金剛石,在發現碘元素、發明弧光燈等許多方面作出了出色的成績。在這些成績之外,還有兩件工作是後人常常稱頌的。倫福德創辦的皇家科普協會是靠私人捐助維持的,但是這種捐款很不容易籌得。雖然教授們的講座的好壞對捐款有影響,但起決定作用的是學院的方向。按倫福德原先的設想,主要從事科普和應用科學新成就的示範。戴維等人讓協會主動地為一些有影響的團體做一些科學實驗,積極地承擔某些有影響的研究項目,從而擴充了協會的工作內容。例如1802一1812年間,由於法國大革命而減少了對英國的糧食進口,為幫助農業發展,戴維在協會開設了農業化學的課程。1801一1806年,戴維還開展了製革技術的研究。就這樣,協會不再單純地開設講座,而兼作一個科研組織。不僅進行科普宣傳,而且密切了科學與生產的聯繫,顯示了科學的意義,提高了科學的社會地位。
偉大的科學家法拉第是戴維發現的。由於戴維的幫助,法拉第來到了皇家科普協會實驗室,由一個貧窮的訂書工變成戴維的助手。雖然戴維在晚年,曾因嫉妒法拉第的成就而壓制過他,但是不能不承認正是戴維對他的培養,為法拉第以後完成科學的勳業創造了必要的條件。所以戴維發現並培養了法拉第這樣一個傑出人才,這本身就是對科學事業的一個重大貢獻。
- 參考資料
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- 1. Beautiful Instruments — Beautiful Chemistry .www.beautifulchemistry.net[引用日期2021-03-07]
- 2. Sir H. Davy potassium-electrolysis-Potassium sodium .www.scitechantiques.com[引用日期2021-03-13]
- 3. Humphry Davy, Whilst Director Drawing by Mary Evans Picture Library .fineartamerica.com[引用日期2021-03-13]
- 4. Davy Testing His Mining Lamp Photograph by Sheila Terry .fineartamerica.com[引用日期2021-03-13]
- 5. Sir Humphry Davy | Inventions, Biography, & Facts | Britannica .britannica.com[引用日期2021-05-18]
- 6. Humphry Davy's original samples | The Royal Institution: Science Lives Here .www.rigb.org[引用日期2021-07-16]
- 7. Which Elements Were Discovered In London? | Londonist .londonist.com[引用日期2021-07-16]
- 8. The History of Electrochemistry .krc.cecri.res.in[引用日期2021-07-16]
- 9. Davy's potash experiment, c 1808. at Science and Society Picture Library .www.ssplprints.com[引用日期2021-07-16]
- 10. Humphry Davy Biography/Chronology | Britain Unlimited .britainunlimited.com[引用日期2021-12-21]
- 11. 楊天林.物理的故事.北京:科學出版社,2018年四月第一版:114
- 12. Sir Humphrey Davy Lecturing - Stock Image - C001/5556 - Science Photo Library .www.sciencephoto.com[引用日期2022-10-17]
- 13. Davy's Elements (1805-1824) | Chemistry | University of Waterloo .uwaterloo.ca[引用日期2023-05-04]
- 14. Humphry Davy | The Royal Society: Science in the Making .英國皇家學會[引用日期2023-05-04]
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