漢弗里·戴維（英國(guó)化學(xué)家）

漢弗里·戴維(1778年12月17日-1829年5月29日)是英國(guó)化學(xué)家。1778年12月17日生于康沃爾郡彭贊斯，1829年5月29日卒于瑞士日內(nèi)瓦。1802年開創(chuàng)了農(nóng)業(yè)化學(xué)。1807年用電解法離析出金屬鉀和鈉；1808年分離出金屬鈣、鍶、鋇和鎂。1813年他在法國(guó)研究碘，指出碘是與氯類似的元素，并制備出碘化鉀和碘酸鉀等許多碘的化合物。后還證實(shí)金剛石和木炭的化學(xué)成分相同。1815年發(fā)明礦用安全燈。1817年發(fā)現(xiàn)鉑能促使醇蒸氣在空氣中氧化的催化作用。

生平簡(jiǎn)介

1778年12月17日，戴維出生在英格蘭彭贊斯城附近的鄉(xiāng)村，是中產(chǎn)階級(jí)父母的長(zhǎng)子?。父親是個(gè)木器雕刻匠。戴維6歲入學(xué)，是個(gè)淘氣、貪玩的學(xué)生。他衣服的兩個(gè)口袋常常是一個(gè)裝有釣魚的器械，另一個(gè)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(xué)畢業(yè)后，父親送他到彭斯城讀書。老師認(rèn)為他成績(jī)最好的功課是將古典文學(xué)譯成當(dāng)代英語。另外，他還閱讀過哲學(xué)著作，如康德的先驗(yàn)論等，并且開始寫詩。不過在城里，最吸引他的是醫(yī)生配制藥物時(shí)物質(zhì)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(xué)做實(shí)驗(yàn)。從此，他對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣有增無減。 1794年，戴維的父親去世。他為謀生糊口就到藥房做學(xué)徒。他一方面充當(dāng)醫(yī)生的好助手，學(xué)習(xí)行醫(yī)的本領(lǐng)；一方面他為調(diào)制各種藥物，用溶解、蒸餾的方法配制丸藥和藥水，真正操作起化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器。這時(shí)他就開始自學(xué)拉瓦錫的《化學(xué)綱要》等著作，以彌補(bǔ)自己知識(shí)的不足。這時(shí)恰好格勒哥里·瓦特（發(fā)明家詹姆斯·瓦特的兒子）來此地。戴維聞?dòng)嵑缶偷情T求教，瓦特很喜歡這個(gè)聰明勤奮好學(xué)的年輕人，幫他解疑答惑。就這樣，在學(xué)徒期間，戴維的知識(shí)有了很大的進(jìn)步。

1799年，戴維把兩塊冰放在0℃的真空容器中，用一個(gè)鐘表的機(jī)件帶動(dòng)它們相互摩擦。他發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩塊冰摩擦?xí)r，它們會(huì)在不增加任何熱量的情況下融化。盡管戴維沒能找到熱量和機(jī)械功之間的數(shù)量關(guān)系，但仍然沖擊了熱質(zhì)說。同年，瓦特介紹戴維到布里斯托爾一所氣體研究所當(dāng)管理員。戴維對(duì)這里有更好的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)感到稱心如意。不久，研究室的負(fù)責(zé)人就發(fā)現(xiàn)他有精湛的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，是個(gè)有前途的人才，就提出愿意資助戴維進(jìn)大學(xué)學(xué)醫(yī)。但這時(shí)，戴維已下定決心終生從事化學(xué)研究。

1801年，戴維被皇家研究所聘請(qǐng)，任化學(xué)講師兼管實(shí)驗(yàn)室，同時(shí)受到英美科學(xué)家本杰明·湯普森爵士（馮·倫福德伯爵）、英國(guó)博物學(xué)家約瑟夫·班克斯爵士和英國(guó)化學(xué)家兼物理學(xué)家亨利·卡文迪什的幫助?。由于他具有豐富的知識(shí)和高超的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，在到職后的六個(gè)星期就被升為副教授，第二年提升為教授。在學(xué)院舉辦的講座上，戴維以超群的智力和非凡的口才獲得了出乎意料的成功。他很快就贏得了杰出的講演者的口聲，成為倫敦的知名人士。

1803年，戴維被選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。

1807年，出任學(xué)會(huì)秘書。

1812年，他被封為爵士，出版了《化學(xué)哲學(xué)原理》。

1813年他任命法拉第為他的助手，使這個(gè)貧窮的訂書工逐漸成為著名的科學(xué)家。這是戴維對(duì)科學(xué)事業(yè)的又一重要貢獻(xiàn)。

1819年，戴維被封為男爵，在英國(guó)從未有科學(xué)者能獲如此殊榮。

1820年，戴維被選為皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)。

1829年，在日內(nèi)瓦逝世，終年51歲。

主要研究

氣體試驗(yàn)

在氣療研究室，戴維承擔(dān)的一項(xiàng)任務(wù)是研究一氧化二氮的特性。有人認(rèn)為這是一種有毒的氣體，也有人認(rèn)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(yàn)一下。許多朋友勸阻他，認(rèn)為這樣做太危險(xiǎn)。勇于探索的戴維卻不以為然，立即投入了實(shí)驗(yàn)。有一次戴維制取了大量的一氧化二氮，裝在幾個(gè)大玻璃瓶里，放在地板上。這時(shí)醫(yī)學(xué)家貝多斯來到了實(shí)驗(yàn)室，看到戴維做出的成績(jī)非常滿意。當(dāng)他正在高興地與戴維交談，由于不靈便的轉(zhuǎn)身，胳臂碰到一個(gè)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(shí)喃喃地說了一些表示歉意的話。戴維卻認(rèn)為這是不關(guān)緊要的，重新做一瓶是很容易的，用不著這樣不安。戴維還沒有說完這個(gè)實(shí)驗(yàn)的情況和今后的打算。他們的眼睛由于驚異而睜得大大的。一向以非常孤癖和冷漠而聞名的貝多斯博士，突然帶著令人費(fèi)解的微笑盯著他說： “戴維，你太愛開玩笑了。你怎么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么響啊！”接著，他大笑起來，笑聲震撼了整個(gè)實(shí)驗(yàn)室。“的確是一件令人開心的事?！贝骶S同意他的意見，也大笑起來。這兩位科學(xué)家面對(duì)面地站著，狂笑不止。這種不平常的喧鬧，引起了隔壁實(shí)驗(yàn)室助手的注意。他打開門以后，站在門邊楞住了?！八麄?cè)趺蠢?，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(fù)了神志。但是頭痛還沒有消除，這說明，一些人所謂的“無毒氣體”對(duì)他們的身體還是產(chǎn)生了有害的作用，他們還需要在新鮮空氣里多呆些時(shí)間。這次不愉快的事故中還是有好處的，至少它讓戴維發(fā)現(xiàn)了這種氣體的新性質(zhì)。事后戴維在筆記本上寫道：“我是知道進(jìn)行這實(shí)驗(yàn)是很危險(xiǎn)的，但是從性質(zhì)上來推測(cè)可能不至于危及生命?！肷倭窟@種氣體后，會(huì)覺得頭暈?zāi)啃?，如癡如醉，再吸入一些后四肢有舒適之感，慢慢地筋肉都無力了，腦中外界的形象消失，出現(xiàn)各種新奇的東西，一會(huì)兒人就會(huì)像發(fā)了狂一樣又叫又跳，……”戴維在氣療研究所研究氣體對(duì)人體的作用時(shí)，基本上是在自己身上做實(shí)驗(yàn)。他發(fā)現(xiàn)一氧化二氮有刺激作用，后來又發(fā)現(xiàn)這種氣體有麻醉作用。他調(diào)查了氮的氧化物和酸以及氨的組成，并說服他的科學(xué)和文學(xué)朋友，包括塞繆爾·泰勒·柯勒律治，報(bào)告吸入一氧化二氮的影響。?戴維在吸入水煤氣（氫氣和一氧化碳的混合物，有時(shí)用作燃料）時(shí)差點(diǎn)喪命?。戴維這種勇于探索、敢于犧牲的精神，無疑是令人欽仰的。

電化學(xué)

1799年意大利物理學(xué)家伏打發(fā)明了將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的伏打電堆，使人類第一次獲得了可供實(shí)用的持續(xù)電流。1800年英國(guó)的威廉·尼科爾森和卡里斯?fàn)柌捎梅螂姵仉娊馑@得成功，使人們認(rèn)識(shí)到可以將電用于化學(xué)研究。許多科學(xué)家紛紛用電做各種實(shí)驗(yàn)。

戴維在思考，電既然能分解水，那么對(duì)于鹽溶液、固體化合物會(huì)產(chǎn)生什么作用呢？在皇家科普協(xié)會(huì)繁忙的工作中，他開始研究各種物質(zhì)的電解作用。

戴維很早就得出結(jié)論，在簡(jiǎn)單的電解槽中，電的產(chǎn)生是化學(xué)作用的結(jié)果，而且電荷相反的物質(zhì)之間發(fā)生了化學(xué)結(jié)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(zhì)分解為元素的方法。這些觀點(diǎn)在1806年的演講《論某些化學(xué)電學(xué)機(jī)構(gòu)》中得到了解釋，盡管英法處于戰(zhàn)爭(zhēng)狀態(tài)，他還是因此獲得了法國(guó)研究所頒發(fā)的拿破侖獎(jiǎng)（1807年）。這項(xiàng)工作直接導(dǎo)致從它們的化合物中分離出鈉和鉀（1807），并從它們的化合物中分離出堿土金屬鎂、鈣、鍶和鋇（1808）。他還發(fā)現(xiàn)了硼（用鉀加熱硼砂）、碲化氫和磷化氫。?他證明了氯與鹽酸的關(guān)系，以及鹽酸的不穩(wěn)定性；這否定了拉瓦錫關(guān)于所有酸都含有氧的理論。他還證明了氯是一種化學(xué)元素，旨在揭示氯中氧的實(shí)驗(yàn)失敗了。他解釋了氯的漂白作用（通過從水中釋放氧氣），并發(fā)現(xiàn)了氯的兩種氧化物（1811年和1815年），但他對(duì)氯的性質(zhì)的看法存在爭(zhēng)議。

發(fā)現(xiàn)新元素

戴維在19世紀(jì)早期很快地熟悉了伏打電池的構(gòu)造和性能，并于1807年組裝了一個(gè)特別大的電池用于實(shí)驗(yàn)。然后他針對(duì)拉瓦錫認(rèn)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(gè)研究對(duì)象。開始他將苛性鉀制成飽和水溶液進(jìn)行電解，結(jié)果在電池兩極分別得到的是氧和氫，加大電流強(qiáng)度仍然沒有其它收獲。在仔細(xì)分析原因后，他認(rèn)為是水從中作祟。隨后他改用熔融的苛性鉀，在電流作用下，熔融的苛住鉀發(fā)生明顯變化，在導(dǎo)線與苛性鉀接觸的地方不停地出現(xiàn)紫色火焰。這產(chǎn)生紫色火焰的未知物質(zhì)因溫度太高而無法收集。再次總結(jié)經(jīng)驗(yàn)后，戴維終于成功了。在1807年皇家學(xué)會(huì)的學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)上，戴維是這樣介紹的：

將一塊純凈的苛性鉀先露置于空氣中數(shù)分鐘，然后放在一特制的白金盤上，盤上連接電池的負(fù)極。

電池正極由一根白金絲與苛性鉀相接觸。通電后，看到苛性鉀慢慢熔解，隨后看到正極相連的部位沸騰不止，有許多氣泡產(chǎn)生，負(fù)極接觸處，只見有形似小球、帶金屬光澤、非常像水銀的物質(zhì)產(chǎn)生。這種小球的一部分一經(jīng)生成就燃燒起來，并伴有爆鳴聲和紫色火焰，剩下來的那部分的表面慢慢變得暗淡無光，隨后被白色的薄膜所包裹。這小球狀的物質(zhì)經(jīng)過檢驗(yàn)，知道它就是我所要尋找的物質(zhì)。

通過實(shí)驗(yàn)戴維進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到，這種物質(zhì)投入水中，沉不下來，而是在水面上急速奔躍，并發(fā)出咝咝響聲，隨后就有紫色火花出現(xiàn)。這些奇異的現(xiàn)象使他斷定這是一種新發(fā)現(xiàn)的元素，它比水輕，并使水分解而釋放出氫氣，紫色火焰就是氫氣在燃燒。因?yàn)樗菑哪净抑刑崛〉?，故命名為鉀?/p>

對(duì)木灰電解成功，使戴維對(duì)電解這種方法更有信心，緊接著他采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(xù)六個(gè)星期的緊張實(shí)驗(yàn)，把戴維累得形容枯槁，兩眼窩陷，臉色蒼白，但是他還是以堅(jiān)強(qiáng)的毅力堅(jiān)持著。1807年11月19日，他支撐著在學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)上介紹了發(fā)現(xiàn)鉀、鈉兩元素的經(jīng)過。暴風(fēng)雨般的掌聲和熱烈的祝賀，使戴維感到非常幸福，當(dāng)他回到家中，病魔終于把他打倒。操勞過度招來的熱病使他在死亡的邊緣掙扎了9個(gè)星期。由于公眾的關(guān)心，醫(yī)生的日夜看護(hù)，病勢(shì)終于好轉(zhuǎn)了。

疾病絲毫也沒挫減他的銳氣和熱情。當(dāng)身體稍好一點(diǎn)，他又來到實(shí)驗(yàn)室，開始新的攻關(guān)。從1808年3月起，他進(jìn)而對(duì)石灰、苦土（氧化鎂）等進(jìn)行電解，開始時(shí)他仍采用電解蘇打的同樣方法，但是毫不見效。又采用了其它幾種方法，仍未獲得成功。這時(shí)瑞典化學(xué)家貝采里烏斯來信告訴戴維，他和篷丁曾對(duì)石灰和水銀混和物進(jìn)行電解，成功地分解了石灰。根據(jù)這一提示，戴維將石灰和氧化汞按一定比例混和電解，成功地制取了鈣汞齊，然后加熱蒸發(fā)掉汞，得到了銀白色的金屬鈣。緊接著又制取了金屬鎂、鍶和鋇。電化學(xué)實(shí)驗(yàn)之花在戴維手中結(jié)出了豐碩的果實(shí)。

經(jīng)拿破侖許可，1813年戴維周游法國(guó)，會(huì)見了許多著名的科學(xué)家，并被介紹給瑪麗·路易斯皇后。在一個(gè)小型便攜式實(shí)驗(yàn)室以及法國(guó)和意大利的各種機(jī)構(gòu)的幫助下，他研究了物質(zhì)“X”（后來稱為碘），他很快發(fā)現(xiàn)了這種物質(zhì)的性質(zhì)和與氯的相似性；在他到達(dá)羅馬之前，對(duì)碘和氯的各種化合物作了進(jìn)一步的研究。他還分析了許多經(jīng)典顏料的樣品，證明了金剛石是碳的一種形式。

圖冊(cè)內(nèi)圖片來源：

人物貢獻(xiàn)

戴維生活的時(shí)代，工業(yè)革命在英國(guó)蓬勃地展開。燃料普遍以煤代替木材，大大刺激了煤礦的開采。然而瓦斯爆炸時(shí)常發(fā)生，它象魔鬼一樣使礦工不寒而栗。礦主和礦工組成的“預(yù)防煤礦災(zāi)禍協(xié)會(huì)，久仰戴維的大名，登門請(qǐng)求戴維幫助。戴維立即親赴礦場(chǎng)分析這一爆炸性氣體，證明可燃?xì)怏w都有一定燃點(diǎn)，而瓦斯的燃點(diǎn)較高，只有在高溫下才可能點(diǎn)燃爆炸，通常由于礦井中點(diǎn)火照明而引爆了瓦斯。針對(duì)這點(diǎn)，1815年戴維制作了一種礦用安全燈，并親自攜帶此燈深入最危險(xiǎn)的礦區(qū)作示范。

戴維的發(fā)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(shí)有人勸戴維保留這一發(fā)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?！庇纱丝梢娝麖氖驴蒲械哪康?。 戴維在研究硼酸、硝石、金剛石，在發(fā)現(xiàn)碘元素、發(fā)明弧光燈等許多方面作出了出色的成績(jī)。在這些成績(jī)之外，還有兩件工作是后人常常稱頌的。倫福德創(chuàng)辦的皇家科普協(xié)會(huì)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(duì)捐款有影響，但起決定作用的是學(xué)院的方向。按倫福德原先的設(shè)想，主要從事科普和應(yīng)用科學(xué)新成就的示范。戴維等人讓協(xié)會(huì)主動(dòng)地為一些有影響的團(tuán)體做一些科學(xué)實(shí)驗(yàn)，積極地承擔(dān)某些有影響的研究項(xiàng)目，從而擴(kuò)充了協(xié)會(huì)的工作內(nèi)容。例如1802一1812年間，由于法國(guó)大革命而減少了對(duì)英國(guó)的糧食進(jìn)口，為幫助農(nóng)業(yè)發(fā)展，戴維在協(xié)會(huì)開設(shè)了農(nóng)業(yè)化學(xué)的課程。1801一1806年，戴維還開展了制革技術(shù)的研究。就這樣，協(xié)會(huì)不再單純地開設(shè)講座，而兼作一個(gè)科研組織。不僅進(jìn)行科普宣傳，而且密切了科學(xué)與生產(chǎn)的聯(lián)系，顯示了科學(xué)的意義，提高了科學(xué)的社會(huì)地位。

偉大的科學(xué)家法拉第是戴維發(fā)現(xiàn)的。由于戴維的幫助，法拉第來到了皇家科普協(xié)會(huì)實(shí)驗(yàn)室，由一個(gè)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(rèn)正是戴維對(duì)他的培養(yǎng)，為法拉第以后完成科學(xué)的勛業(yè)創(chuàng)造了必要的條件。所以戴維發(fā)現(xiàn)并培養(yǎng)了法拉第這樣一個(gè)杰出人才，這本身就是對(duì)科學(xué)事業(yè)的一個(gè)重大貢獻(xiàn)。