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第二节 氢元素的发现 第三节 氮元素的发现 第四节 氧元素的发现 * * 元素发现史 2010-9-19 第三章 空气和水的元素发现 ----- 氢、氮、氧 第一节 燃素学说 第二节 氢元素的发现 第三节 氮元素的发现 第四节 氧元素的发现和燃烧理论 空气组成： 氮气78%, 氧气21%, 稀有气体0.94%, 二氧化炭0.03%, 其它气体和杂质占0.03% 原始大气是以一氧化碳、二氧化碳、甲烷和氨为主的。 氢、氮、氧的发现是十八世纪下半叶化学领域最重要的事件。 气体元素可能被发现的时代条件： 燃烧现象的深入研究； “燃素理论”的形成； 收集气体新方法的发明---排水集气法、棑水银集气法。 第一节 燃素学说 十七世纪以后对燃烧现象的深入认识 ? 1603年，法国医生雷伊（Rey,J.1583～1630） 现 象：金属铅和锡经加热煅烧后重量增加 解 释：空气凝结到了铅和锡中的缘故，就像干燥的沙 土吸收了水分变得更重。 ? 英国医生梅猷（Mayow, J. 1635～1679 ） 1674年，认为燃烧助燃成分---“燃气精” ? ? 蜡烛燃烧试验 解释：空气被燃烧消耗 硝石 水下火药燃烧实验 解释：硝石中大概也存在那种空气中的助燃剂—燃气精 “燃气精”设想验证 硝酸处理锑粉，得到了一些白色的沉淀，烘干后的白色 粉末，比原锑粉加重了，更重要的是这种白色粉末与 燃烧锑粉所得到的灰烬竟然是同一种物质。 卓越的结论：金属被煅烧于空气中时，这种燃气精即 与之化合。 ?空气是单一的纯物质，燃气精附着在空气微粒上；同 时，也没有能够从空气里把燃气精提取出来。 十七世纪：曾用“微素” 解释物质的性质。 1673年，英国化学家玻义耳提出“火微粒”概念。 燃烧 火素 金属大火煅烧 金属质量增加 当加热时，火焰中超等微小的“火微粒”散发出来，钻到金属里，增加重量。 火是实实在在，由具有重量的的“火微粒”所构成的。 金属+火微粒=锻灰 德国Halle大学的医学与化学教授施塔尔（Stahl,GE,1660-1734） 1703年，系统地提出了“燃素学说”，该学说流行于18世纪，把一切与燃烧有关的化学变化都归结为物体吸收燃素与放出燃素的过程。 火是由无数极小而活泼的微粒构成的实体。大量的火微粒聚集在一起就形成了明亮的火焰，以热的方式弥散在大气之中。由这种火微粒构成的火元素就是“燃素”。 金属 锻灰 + 燃素 煅 烧 锻灰 + 木炭 金属 石灰石 + 煤炭 苛性石灰 煅烧 苛性石灰 石灰石 + 燃素 空气中 物质中燃素含量越多，燃烧越猛烈：炭黑，硫磺，白磷 不含燃素不会燃烧：石头，木灰 燃 烧 燃素学说的贡献： 燃素从一种物质向另一种物质转移，利用这种转移的概念解释了大量的化学现象和反应，把大量的化学事实统一在一个概念之下，这在一定程度上促进了化学的发展。 在燃素学说流行的长达一百年间，化学家为了解释各种现象，积累了相当丰富的感性材料，拉瓦锡等化学家在一定程度上利用了燃素学说信奉者所做过的实验，推翻了燃素学说，建立了正确的燃烧理论。 三位对理解空气最有贡献的人 卡文迪许（英国） 普利斯特里（英国） 舍勒（瑞典） 亨利·卡文迪许 （Henry Cavendish,1731～1810）英国化学家、物理学家；1760年，卡文迪许被选为伦敦皇家学会成员，1803年，又被选为法国研究院的18名外籍会员之一。 最富有的学者，最博学的富豪 ? 化学领域的成就 　研究了空气的组成，发现普通空气中氮占五分之四、氧占五分之一；确定了水的成分，肯定了它不是元素而是化合物；发现了硝酸。 ? 物理领域的成就 　卡文迪许生前在物理学方面发表的论文为数极少，直到麦克斯韦审阅整理并出版了他的手稿后，人们才知道他在电学方面作出了很多重要发现。最主要的成就是通过扭秤实验验证了牛顿的万有引力定律，确定了引力常数和地球平均密度。 普利斯特里（Priestley, J., 1733-1804） 英国著名的化学家，1766年被推荐为英国皇家学会的会员。 同年，偶遇美国富兰克林，受其启示，决心终生致力于科研。 ? 在物理学领域，著有《电学史》一书； ? 在化学领域中，首先对空气发生了兴趣，发现了一氧化氮、氯 化氢、二氧化硫、氨气、一氧化碳、氧化亚氮、四氟化硅等气 体，最重要的是氧气的发现； ? 碳酸饮料苏打水的创始人； ? 著有神学代表作《物质和精神的研究》和《哲