书城教材教辅中学化学课程资源丛书-化学趣味简史
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第7章 医药化学(2)

范·海尔孟谈到过的气体有:(1)有毒的气体,可使蜡烛的火焰熄灭,聚集在矿中和狗洞里。这种气体是二氧化碳。(2)碳气,燃烧木炭和其他可燃物生成的气体,通常是二氧化碳,但有时是一氧化碳,因为范·海尔孟说他65岁时差点被燃烧木炭的烟毒死,而他所记述的是一氧化碳中毒的症状。(3)地窖中,特别是酒发酵所产生的气体(二氧化碳)。如皮不破的葡萄可以晒成葡萄干,但如皮破了,葡萄就发酵,放出gas svlvestre,好像煮沸一样,如发酵终了之前就把气体封在酒桶中,则它就包含在酒中使酒能起泡沫。因为新鲜的葡萄蒸馏时就人工地还原成水,但酵素存在时却放出气体,可见气体本身就是水。(4)硫酸和酒石盐,或蒸馏过的醋和碳酸钙,起泡沫生成的气体(二氧化碳)。(5)硝酸和金属(例如银)作用所产生的有毒红色气体。这是二氧化氮,詹刻尔在1730年仍称它为gas sylvestre。(6)硝酸和硇砂在冷时作用放出的气体(氯和氯化亚硝酰)。(7)从矿泉水的气泡放出的气体,同时沉积出来黄褐色的沉淀(二氧化碳)。(8)打嗝出的气,即二氧化碳,显著不同于可燃的肠气。(9)可燃,含在腐物中,他(以及阿尔伯特)知道肠气是可燃的(氢、甲烷,有恶臭杂质)。(10)与(11)不同的气体,可使鼓膜膨胀。(12)干馏有机物生成的可燃气体(氢、甲烷、一氧化碳的混合物)。(13)硫气或酸气(即二氧化硫)从燃烧的硫磺中飞出来(而硫磺则完全是油质的并可燃烧的),在充满空气的容器中生成的这种气体可使蜡烛火焰熄灭,它可在钟罩里面凝结成液汁(硫酸)。(14)从熔融硝石和木炭生成的一种gas svlvestre。范·海尔孟忽略了加热硝石得到的氧气,虽然他说过,当硝石受强热时,放出少量的酸水,剩下一些酒石盐(实际上是亚硝酸钾或氧化钾)。(15)火药点着后放出使容器炸裂的气体,可是木炭、硫磺和硝石分别加热并不爆炸,混合物的爆炸是因为它们彼此不相容,试图彼此毁灭的结果。(16)灵气或活气,一种气体性质的生命精气,是其他气体非常迅速和猛烈地作用于物体上的原因。

在呼吸时,空气在肺中同静脉的血液混合(否则血液会凝结);它和血液中的硫素混合在一起,成为一种不可见的气体同水汽一道呼出去。动脉的血液里,没有废物或污垢被排除掉,但是静脉的血液,因为传递热量而消耗自身,就产生一种气体(就像水产生蒸汽一样),这种气体后来必须排除。范·海尔孟批判伽仑的“呼吸的目的是为了散热”的学说,他说,呼吸的目的是为了保持动物的体热,通过心脏的左心室内的一种酵素把动脉血变成生命精气。由于心脏的跳动血液中的盐素粒子及硫素粒子彼此磨擦,在血液中产生热和光的“形相”。这个学说与威利斯和约翰·梅猷采用的理论非常类似。

(第五节)范·海尔孟论元素

范·海尔孟不相信巴拉塞尔士所倡导的四元素说和三要素说,也不相信亚里士多德的一种原始物质的“异端”学说。他断言,真正的元素是空气和水,这两个元素谁也不能转变成另一个,每种元素也不能还原成更简单的状态。另外两个所谓的元素,即火与土,不配得此头衔。因为火根本没有一种物质的外形,土可由水生成。他指出:在《创世记》中所记述的创世的第一天,水是和天与地一起造成的。他描述有名的“柳树实验”以证明“所有植物都只由元素水生出”:“我取一个瓦盆,其中盛上200磅已经在炉中干燥过的土,用雨水浇湿,然后栽种上重5磅的柳树干;5年之后,终于长成树,重69磅3盎司余,但我用雨水或蒸馏水(需要时就用)浇这个瓦盆,瓦盆是很大的,固定在地上,为了使飞散的尘粒不致与土混合,我把瓦盆的边缘用有许多孔洞的复锡铁板盖起来。我没去计算四个秋天落叶的重量。最后,我又把瓦盆中的土加以干燥,发现与原来的200磅只少了大约2盎司。所以,164磅的木头、树皮、树根只能是由水产生的。”

这个结论大体是正确的,因为树木大部分是水(新鲜的柳木大约有50%自由态的水),但纯粹是命运的嘲弄,范·海尔孟竟不知道空气中的二氧化碳所起的作用,因为正如前面谈到的,他是头一个认识这种气体的存在,而且还用一个特别的名称称呼它。在范·海尔孟之前一个半世纪,古萨的尼古劳的著作中就有这个有名实验的想法,但是没有实际去做。

作为他的学说的进一步的证明,范·海尔孟说:用酒石盐仔细地去掉黏液的酒精,燃烧时只得到水;还说水中养鱼,鱼的脂肪物质只能由它们游泳于其中的水生成。他还把各种物质联系在一起,证明它们都是由水生成,例如,实验已经证明柳树木头是由水生成的,所以,从木头得出的所有产物(像木炭和灰)也是由水组成的。如果金子也是由水生成的话,那它就是把水压缩成原体积的1/16,虽然水中没有孔洞,但是对造化力量这事还是非常可能的。谷物发酵后转变为啤酒,啤酒蒸发时仍剩下一些固体残余物。但是,啤酒可以进一步发酵、变酸、耗掉这种残渣,最后自然而然地变回成水。

土不是元素,是由水生成的。因为,假使把沙子与过量碱共熔,就生成玻璃;玻璃暴露在空气中就液化成水,如果加入过量的硝酸使其中的碱饱和,沙子就会重新沉积出来,和造玻璃所用的沙子一样重。火——与光显著不同——不是元素,它不能构成物体的组成部分,是“事物的绝对死灭,是独一无二、至高无上的创造物”,它能穿透玻璃。空气不能凝结成水,这可用气枪做的实验来证明,气枪中的被压缩空气仍然保持弹性,能推动子弹打穿木板。

(第六节)范·海尔孟论石

波尔哈维说,范·海尔孟的所有著作中,《论尿结石》是“无与伦比的,最好的”,这本书中有大量化学实验,这不能不占用他很长一段时间。他非常精确地描述酒桶中酒石的形成过程,并且说食物中不含有酒石,它不会引起结石症。巴拉塞尔士称为duelech的石不是酒石,因为它不溶于沸水中。

范·海尔孟把尿精(碳酸铵溶液)和酒精混合,观察到有白色沉淀生成,后来称为offa Helnmntii(海尔孟丸)。范·海尔孟从尿中离析出两种固体盐,一种是食盐(他断言这来自食物),另一种盐的结晶形状与食盐不同——大概是磷的盐。

(第七节)范·海尔孟论酵素

范·海尔孟说,以前除了做面包用的酵母以外人们并不知道酵素的名称,但是如果没有酵素的作用,物质的不活动的亲和力就不能引起变化或蜕变。物体的两个主要的始基是水和酵素(或种原);酵素是一种潜在的形成能力,“将近一物体的1/8200”,它能够配置水的物质使种子和生命得以产生,然后这一团物质发展成为石头、金属、植物或动物。胃里、肝里以及身体其他各部分都有特殊的酵素,它们引起消化和其他生理变化。

范·海尔孟的酵素观念,尽管相当粗糙,没有充分发挥,但方向是正确的,有许多地方同近代的酶学说相类似。他知道,胃液中的酸对于消化是必须的,但过量的酸就引起不适和疾病,因为十二指肠的胆汁里的碱不能把这酸中和成盐。范·海尔孟把各种器官中的液汁的相互作用和体外液体间的化学反应进行比较。他通过实验证明:盐可以和水在一起通过膀胱膜(由于渗透作用)从而解释消化过的食物(乳糜)何以能通过肠壁进入静脉。

范·海尔孟把食物通过人体时的发酵过程分成六步:胃与脾产生的酸液(范·海尔孟说他曾从鸟的唾液中尝到过)进行第一步消化;物质通过幽门到达十二指肠,被胆囊中的胆汁中和,这是第二步消化。第三步消化在肠系膜进行,胆囊向肠系膜输送已制备好的流体。第四步消化在心中发生,其中红色的血液因加入生命精气而变黄。第五步消化把动脉的血液转变成为生命精气,主要在脑中进行。第六步消化是在身体各部,用各自的酵素从血液中做成营养素。

(第八节)息尔微乌斯

法兰西斯科·息尔微乌斯·德·拉·包埃,莱顿的医学教授,曾说服大学评议员为他建立一个“Iaboratorium”(实验室),这好像是第一个大学的化学实验室。他是医药化学的极盛时期的代表人物(有时被误认为医药化学的奠基者)。他主要是个理论家。他教导说,生命机体的功能主要由化学活性(“起泡作用”),特别是体液的实在的或虚构的酸性或碱性的特征所决定——现代pH狂热的先驱者——其中某一个组分过量,就会使身体内发生的化学过程紊乱,除去过量部分或补足所缺部分就可治愈疾病——老的体液病理学的复活。

(第九节)阿格利柯拉

乔治·阿格利柯拉,德国医生,写了许多矿物学和冶金学的著作,最有名的是《论金属》,初版于1556年。他的著作,文体朴实,有气派,非常实用;其中叙述了所有的当时已知的采矿及冶金的方法。并附有精雕细刻的插图。

他提到过铋。阿格利柯拉著的《论金属》是一部最早的应用化学著作,毕林古乔已经本着类似的方针写成一本意大利文的较小的著作,其中叙述铸钟和铸炮。

(第十节)巴希尔·伐伦丁

通常认为,巴希尔·伐伦丁是埃尔夫特地方本尼狄克教派僧正,在1470年左右著书,但用他的名字发表的现存著作,可能是它们的“编者”——哈雷的盐场主多尔德所写。最有名的是《锑之凯旋车》,最早在1604年用德文出版。

多尔德用自己名字在1603年出版的著作《海论》包含后来归诸巴希尔·伐伦丁的著作《临终遗言》中的材料。巴希尔·伐伦丁的著作中叙述许多锑的化合物和无机酸的制备,例如硫酸是在玻璃钟罩下把辉锑矿与硫磺的混合物和硝石一起焚烧制成,氢氯酸是从蒸馏食盐和蓝矾的混合物制成。他还提到过三基。

图22硫酸(硫油或硫精)的制备。据勒·费佛尔(1660年)。

本·约生提到过的荷兰的约翰和以撒牛存的年代尚有疑问,但可能比巴拉塞尔士迟。

(第十一节)李巴威乌斯

安德烈斯·李巴威乌斯(1540—1616年),是德国的教师,精通化学,写过第一本化学教科书[《炼金术》,1597年]以及其他著作。

他曾对巴拉塞尔士的一些谬误加以批判,但仍相信蜕变的可能性。李巴威乌斯描述过锌、硝酸铅以及从锡和升汞制备无水氯化锡——一直以“李巴威乌斯发烟液”知名。他也描述过化学反应和分析试验(特别是用于矿水的分析)以及试验金属矿的干反应。

(第十二节)格劳伯

约翰·鲁多夫·格劳伯(1604—1670年)生于巴伐利亚,本质上是位实用化学家,虽然他写过大量著作,其中大都被帕克译成英文,印成对右方是一个蒸馏用炉,附有接收器G、H、I,图左方是一个接收器,在水盆中冷却,左下图表示把两个接收器联接在一起的方法。

图23格劳伯使用的仪器装置图

图24精馏木精的蜂窝炉(格劳伯,1657年),注意空气冷凝器和精油收集器。

图25格劳伯蒸馏硫酸亚铁制备矾油。

开本在1689年出版。他的最重要著作是《新哲学的炉》,其中描述用绿矾和明矾或用黏土同盐一起蒸馏制备“盐精”。

1658年,他描述用盐及矾油(硫酸)来制备“盐精”,残渣(硫酸钠)他称为“怪盐”,但通常称为“格劳伯盐”。他还描述过在闭炉中蒸馏木头产生酸和精。格劳伯对于盐是由酸和碱组成有相当清楚的概念。他提到过从金属盐类和熔化的玻璃(碳酸钠)能生成奇怪的沉淀(“化学花园”)并且知道其中含有二氧化硅。

他清楚地解释一些复分解的实例,例如,从辉锑矿和升汞制备“锑奶油”时,锑和汞交换酸根。他用类似方法制备“砷奶油”,用砒霜或雄黄代替辉锑矿。他关于亲和力的观念也相当正确,例如解释硇砂同氧化锌加热,氧化锌同酸化合是因为它似有较大的亲和力,从而把氨放出来。

(第十三节)莱梅里

尼古拉·莱梅里(1645—1715年)是法国化学家,他同勒·费佛尔和威利斯一样承认有五种要素:三个活性的(水银或精、硫磺或油、盐),两个钝态的(水或黏液、土)。他写的教科书《化学教程》初版于1675年,后来多次再版,并译成拉丁文和多种现代语言。

他按照“自然三界”把物质分为三类,即矿物、植物、动物。这本书是实用性的,虽然书中引用笛卡儿的微粒学说,即假定物质的性质主要依赖于粒子的形状。酸的粒子是枪尖状,能刺疼舌头,其盐生成有棱有角的结晶体。在沉淀反应中,酸粒子的尖在金属粒子的(如银的)孔中折断,于是被带到沉淀中去。金属溶解于酸是因为酸的尖扯开金属块的粒子。

(第十四节)塔沈纽斯

奥托·塔沈纽斯是德国人,曾在威尼斯居留过一些时候。在他的著作《医用化学》给盐下了一个明确的定义:“所有盐由酸和碱两部分组成”。他知道二氧化硅是一种酸,因为它与碱化合,也认识到酸有强弱不同,强酸可从弱酸盐中把弱酸取代出来,还知道肥皂是油酸盐。

他说过,铅焙烧成铅丹后,重量增加1,还原以后,可重新得到原重的铅。他认为重量的增加是从木头生火的烟和焰中吸收一种酸的缘故。塔沈纽斯发现一些湿反应并设计一个定性分析的初步系统。

(第十五节)昆刻尔

约翰·昆刻尔(1630—1703年)是位勤勤恳恳的而又精巧的实用化学家。他曾任德累斯顿的萨克逊选帝侯约翰·乔治和柏林的布兰登堡的腓特烈·威廉的宫廷炼金家。他为人正直,坚信蜕变的可能性,但他从未讲过自己曾蜕变成功。

他一生中出版了若干著作,但最著名的是《化学实验室》,这本书是他死后于1716年出版的。昆刻尔不认为金属中存在硫素,但认为含有水银。

他谈论到锑焙烧时重量增加,最初他把这事归因为火颗粒的固定(1677年),但后来认为是由于物质变密,排除孔中的空气的结果(1716年)。他描述过金红玻璃的制备,还写了制造玻璃的专著《玻璃工艺》,这书是以意大利人耐利早先的著作为蓝本。

昆刻尔独立地发现磷。磷最早是汉堡的布兰德首先在1674年制取的。1675年,昆刻尔想从布兰德那里买这个秘密方法,但布兰德却卖给昆刻尔的朋友克拉夫特。于是昆刻尔自己(早在1676年)发现了这方法(即把蒸发过的尿加以蒸馏)。

1677年,克拉夫特把布兰德给他的磷的样品给波意耳看,并提示他制备的方法,所以波意耳才能在1680年首次公开这个方法。

到现在,我们已经追溯化学从远古时代一直到开始形成为一门独立的学科的发展过程。有人说过:“化学的目的似乎一个时期一个时期变化很大。一段时期化学可称为生命的理论,另一时期成为冶金学的一个分支;有时研究燃烧,有时成为医学的帮手;某一段时期企图只给一个单字(元素)下定义,另一段时期就探求所有现象的不变的基础。仿佛化学有时是手艺,有时是哲学,有时是秘术,有时是科学。”