电和化学的连姻

伏打电池的发明使人类有史以来，头一次有办法产生一股持续的电流，从此电学的发展就像插上了翅膀一样。许多令人振奋的消息不断传来。

一个重大的功绩就是电和化学的联姻，它给我们生活带来的变化，也许是伏打所没有想到的。

使电学和化学联姻的月下老人，应首推英国的戴维了。1778 年出生的戴维，是一个木匠的儿子，他的青年时代是在贫困中度过的。上学的时候戴维不喜欢学校的功课，所以不久就辍学去给一位药剂师当了学徒。但是这份工作把他引入了一个奇异的化学世界，使他热爱上了化学。因此，他在药剂师家中开始了自学。他不仅学习书里的科学内容，还要亲手实验来验证那些理论，这给他的东家带来了一些小小的灾难，实验室里常常传来爆炸声，还夹杂着有毒的烟雾。主人只好把他解雇了。但是，戴维经过自学，最后成为一名化学家。20 岁的时候，戴维竟然成为一所气体医疗研究院的主任。

戴维的兴趣非常广泛而且有极强的探索精神。在气体医疗研究所期间，他用化学的方法制造出各种气体，而且每次都冒险地去呼吸一下这种气体，他吸过氢气、氧气、纯一氧化碳等，有些气体几乎使他窒息，但是戴维的鲁莽行动也得到了报偿，就是他发现了笑气（一氧化氮），这是一种使人有点眩晕，陶醉的气体，常令人大笑的气体，后来用于做牙科手术的麻醉剂。

戴维真正成为一名世界著名的科学家是由于一个偶然的机遇引起的。当时英国皇家学院是一所很有名气的大学，但是经费日渐短绌，虽然有

班克斯爵士的资助，仍然很难维持下去。

创办这所学院的伦福德爵士，打量着这个拥有最新出现的电池和其它静电先进设备的实验室，产生了一个念头，“能不能举办一些电学讲座，表演各种新奇的电学现象来筹集资金呢！”这倒是个好主意，但是人们会不会掏钱买票来听讲座呢？不过，无论如何是值得试一试的。

要使科学讲座受欢迎，就需要有一个优秀的演讲人。一定要讲得让人听了开心，看得高兴才行。经过朋友的介绍，戴维来到皇家学院伦福德的办公室里。经过一番交谈后，戴维被聘为该学院的讲师。1801 年的一天晚上，伦福德和听众一道坐在大厅里听戴维的头一次演讲。这位青年讲的好极了。伦福德如释重负，疑虑皆除。戴维精通化学和电学，他知道如何引起听众的兴趣。他那魔术般的表演，使每一项试验都引起欢呼。当人们离开会场时，真是满心畅快，心满意足。

戴维绝不以出了名，赚了钱为满足，因为他最热衷的是进行科学研究。他是一个化学家，讲座又使他精通了电学，他对伏打电池也入了迷。思想锐利的戴维在思考，既然化学能产生电，那么电能不能产生化学反应呢？

最早思考这个问题的是英国科学家尼科尔逊和卡莱斯勒，在伏打给皇家学会会长描述了他的伏打电堆之后六个星期内，他们就发现了当往水里通电流的时候，能见到气泡产生。这是 1800 年 5 月 2 日的事。

富有经验的戴维得知这个消息后，如获至宝，就像得到了埋藏宝藏的地图一样，他立即动手重新做了这个实验。

电解水的实验在戴维的面前展现了一片完全荒芜的土地，人类还没有开垦它，这里遍地是黄金，而戴维就是一位幸运的拓荒者，他知道，一个新的领域，一个完全陌生的电化学世界正在向他招手。为了进一步研究，他亲手

建造了有 250 多块金属板的电池组，当时这个电池组在世界上是首屈一指的。戴维是一位化学家，他知道许多化合物可以分解成更简单的，我们现在叫作元素的物质。他相信电有力量能把那些紧紧连在一起的元素分解开。他不仅向物质的水溶液通电，而且向各种熔融状态下的物质通电。结果是惊人的，1807 年 10 月 6 日，电流通过熔融的钾碱，释放出一种金属。当把这种闪亮的金属小块放到水中的时候，小块金属在水中旋转，奔跑并放出淡紫色的火焰。戴维高兴得如醉如狂地跳起舞来。

这种金属，戴维把它叫做钾，钾的化学性质极为活泼，能撕裂开水分子和氧化合，放出的氢气燃烧后发出淡紫色的光。

戴维实际上发明了电解的方法，一条崭新的化学途径从此出现了。戴维就像降落在一个童话世界里，发现新的元素几乎是垂手可得。在发现了钾的一个星期后，他又从苏打溶液中电解出钠。1808 年，他在采用白则里建议的方法基础上又经过某些改进，分离出钡、锶、钙和镁。他还分离出硼，但是硼的发现比另一个“淘金人”盖吕萨克晚了九天。

铝是世界上储量最丰富的金属，但是又是最难提炼的金属之一。奥斯忒1825 年首先制得了铝，当时他用金属钾在汞中配成的溶液处理氢氧化铝，得到一种金属残渣。但他不知道是什么。1827 年德国科学家韦勒首次弄清楚了那是铝，并首先提炼出纯铝，但是提炼费用十分高昂，直到 1852 年，生产一

磅铝的成本要到 545 元美金，因此铝比金银更贵重。你可以设想，把你厨房

里的一把铝制的平底锅拿回到 100 多年前的时代，会价值连城的。

过了 29 年，法国人德维尔搞出了一整套铝的工业生产法。1855 年在巴黎博览会上展出了一些铝条。每磅要 90 美元。法国皇帝拿破仑三世到博览会参观，见到这种金属，简直着了迷。德维尔用铝制成一件嘎啦嘎啦响的玩具送给皇帝，让襁褓的王子玩，皇帝很高兴，于是订购了一批铝质刀叉，供举行国宴时使用。这种餐具只给予特别的贵宾，等级稍低的贵宾只好委屈他们使用普遍的金银餐具。

拿破仑三世曾想用铝制成兵器，但生产过程太慢，成本又贵，只好作罢。只让一些士兵戴上一个铝制的小牌，以炫耀拿破仑的财富。但科学家在这方面的努力却一直没有停止。

在实现工业大规模炼铝方面，要归功一名青年学生，他的名字叫霍尔。有一天，一位教授偶然说到，谁若能发明一种炼铝的便宜办法，不仅对人类是重大贡献，自己也会成为百万富翁。霍尔决心试一试。

霍尔大学毕业后，仍念念不忘这件事，回到家里，向父亲表示要独自进行试验。他父亲很支持儿子的想法，这位老先生觉得，儿子暂时不出去工作赚钱，在家里呆一段时间也无防，聪明的儿子也许真能发明点什么。

父亲答应儿子利用屋后的小木棚。霍尔知道化学家本生已经利用电解的方法得到铝，但是当时由于缺乏充足的电力，不能大规模生产。1867 年发电机发明后，人们不必只依靠电池获得电流。这正是研究大规模生产铝的大好时机。

任何一个发明家都不可能超越他的时代，但是可以把握住时机。发电机的出现为霍尔的伟大理想铺平了道路。

霍尔做了一些理论探索后，就着手在木棚里为自己安装设备。必要的设备很快安装好了，年轻的霍尔便埋头工作。他日夜努力，不断地改变矿石的配方，一个星期一个星期过去了，在短短 9 个月里，果然找到了一种用电来

提炼铝的最佳方案。电解法不仅可以从矿石中取出铝来，也可以用于精炼金属。电线里用的铜纯度很高，就是用电解的方法提炼的，俗称电解铜。

电镀是电解原理的一种应用，电镀美化了我们的生活：闪亮的自行车车把，镀银的刀叉，录音机上银色的按钮⋯⋯它们能穿上这么漂亮的金属外衣，都要归功于电镀。

奥斯卡奖的金像也是用电解法制成的，这种工艺叫做电铸，工人先做一个金像的石膏模型，然后在模型上刷上一层导电的石墨，放在电解槽内通电，一个极板是黄金，另一个极板是金属模型，经过一段时间后，黄金就通过槽内的电解液逐渐沉积在模型上，最后制成了一个中空的纯金金像。