化学与生活

史上最倒霉的化学家

要说化学的黎明期,主要是在新元素发现后化学得到巨大飞跃发展的那段时期。新元素的发现者的名字也因此被后世传唱,这也是无比荣耀的。那么发现最多新元素的人是谁? 是稀有气体的发现者威廉·拉姆齐?(1904年,因为“发现空气中的惰性气体元素,并确定它们在元素周期表中的位置”,威廉·拉姆齐被授予诺贝尔化学奖), 还是发现碱金属的汉弗里·戴维?(一般被认为是发现化学元素最多的人),还是放射性元素的发现者玛丽·居里?(居里夫人的功绩想必不用介绍了) 还有很多教科书上记载的各种伟大的化学家们,每个人都发现了多种新化学元素,这里就不一一列出了。但是相比于这些牛人,还有个人其实也发现了很多的化学元素,但是名字却不为人知,是不是有点倒霉? 这个人的名字叫卡尔・威廉・舍勒。那么为什么他并不是那么有名呢? scheele_5

印有舍勒肖像的邮票(图片来自于文献)

我相信大多数人知道舍勒这个名字,但是对于他的具体事迹可能并不熟悉。这时候小编也犯嘀咕,那么为什么他这么牛掰,名字确并不这么知名呢?在调查个中曲折之前,先让我们来回顾下舍勒在元素发现方面的业绩。 舍勒其实至少发现或者参与发现了6种元素,它们是钡,氯,钼,氧,氮,钨。 首先来说下氯。1774年舍勒发现了一种新物质,他称之为「(dephlogisticated muriatic acid air)」。海盐酸(muriatic acid)也就是现在所说的盐酸。当时由于燃素说(Phlogiston theory)的盛行,普遍认为当物质燃烧或者氧化时,就会释放出一种叫燃素(含氧)的成分。舍勒也深受该学说的影响,设计了以下的这个即使在现在看来也是十分高明的反应-盐酸氧化生成氯气。 MnO2 + 4HCl → MnCl2 + 2H2O + Cl2 当时舍勒一直认为生成的气体中肯定含有氧原子(实际上只是单纯的氯气而已)。当时得到的这个”氧化物“被命名为muriaticumdavy_medal

Davy Medal

这个错误一直延续到40年后的1810年,英国的汉弗里·戴维发现并验证了这个muriaticum是不含有氧的单体,并且重新命名为氯气。就是这样一个过程,氯气的发现者一下就变成了汉弗里·戴维。 但是舍勒设计的这个反应中使用的二氧化锰,其实广泛存在于当时的色素中,而在反应中使用的也是这种色素。虽然舍勒知道其具有氧化性,但是一直不知道是Mn这种元素,据说他尝试着用还原的方法提炼出Mn,但是二氧化锰岂是这么容易被还原的,最终也没发现Mn。之后再1774年,他的同乡Johan Gottlieb Gahn利用碳还原得到了不纯的Mn,发现者当然是他同乡啦,而舍勒又与新元素的发现失之交臂。坑啊~

Scheele was somewhere on a scale between quite unfortunate and the unluckiest chemist ever to walk the Earth.

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Prietley

接下来说说氧。1772年舍勒尝试用多种硝酸盐与氧化汞反应,发现可以得到「引火的空气」。但是最终不知道什么缘故没有第一时间发表报道。然后1774年,也就是两年后英国的约瑟夫·普利斯特里提出他发现了「脱燃素的空气」,也就是现在所说的氧气,从而普利斯特里就作为了氧气的发现者被公开。虽说两个人都发现了氧气,但是最终却是变成了publish or perish的结局。之后拉瓦锡公开表态证明其实舍勒才是氧气的第一发现者,为什么呢,因为当时舍勒其实是由于自身的实验器械不足,在验证氧气的过程中,他给了拉瓦锡一封求助信,希望拉瓦锡帮忙做一下验证实验。就这样。。。再一次错过了氧气发现者的称号。

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接下来是氮。氮气被认为是1772年英国(苏格兰)的丹尼尔·卢瑟福发现的。其实在同一时间舍勒,卡文迪许也同样发现了氮气。用硫化钾或硫化物等的混合物在空气中燃烧,把氧气消耗掉后得到氮气,特别是卡文迪许记载了氮气的纯化方法。但是他们没有在第一时间,也就是比卢瑟福更早发表他们的发现。 除此之外,钡和钼舍勒也有涉猎。最开始在氧化钡中含有新元素这个假说就是舍勒第一个提出的。但是当时的技术并没有办法提取碱金属,碱土金属。直到34年后又是汉弗里·戴维通过电解的手法提取出了,并且一举成名。 scheele_3

molybdenite

另外舍勒在1778年也第一个提出在辉钼矿(molybdena(现在的molybdenite, MoS2))中含有新元素,并且当时命名为molybdenum。然后在1781年,他的朋友Peter Jacob Hjelm利用石炭还原提取出了钼。   最后来说说。早在1781年舍勒从白钨矿(CaWO4)中提取出了钨酸。然后把白钨矿命名为tungsten(重石头的意思)。1783年西班牙的德卢亚尔兄弟通过还原钨酸得到了钨单体,所以德卢亚尔兄弟也被认为是钨的发现者。钨的元素符号是W,这是由来于德语wolfram,其实跟tungsten是一个意思。这个倒霉哥们就这样又悲剧了一回。 虽然,舍勒在新元素的发现上错过了很多荣誉,但是令人欣慰的是上述所提到的白钨矿在1821年由Karl Caesar命名为「scheelite」(下图),这个名字被使用至今。 sheele_1

sheelite永远闪耀(图像来自文献)

除了矿物,舍勒的名字还被保留在一种叫Scheele’s Green的绿色色素上。这是种天然合成的绿色色素,不易褪色,十分珍贵。这种色素是舍勒合成的,组成式为CuHAsO3,一看这结构就知道这玩意儿毒性很强,可能很多人因此丧命。或许,舍勒也是其中一员。

scheele_2

拿破仑被传也是死于Scheele’s Green

好奇心旺盛的舍勒,由于一直在跟未知元素打交道,由于当时科技还很不成熟,大多只能通过人为的嗅,或者尝味道等手段,久而久之,身体肯定也扛不住。在1786年,舍勒43岁的时候就去世了。

If he had lived a longer life his genius might be better stamped into chemical history.

舍勒要是能够活的更久一点的话,肯定会在化学发展史上留下光辉的一页。他的好奇心与超凡的实验设计能力,直接或者渐渐地推动了化学新元素的发现与整个化学的发展。终其一生,尤其是上述这几种新元素的发现背景来看,舍勒很显然是很倒霉的,同时又是十分可惜的。小编认为他的倒霉之一是生不逢时啊,生的太早了,在当时的环境下,研究手段,验证手法太缺乏。如钡的提纯在当时完全就是不可能的。另外一点可能是舍勒完全就是沉浸在自己的科研世界中,即使有发现,他也不第一时间公布,要知道在科学界很多时候只认第一公开者。(以下为本文的参考文献)

 

Hard-luck Scheele Gibb, B. C. Nature Chem. 7, 855–856 (2015). doi: 10.1038/nchem.2379

 

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京都大学药学博士,现某化学企业小职员,化学空间员工副代表,网页小编&翻译。
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