分解氧气，酸形成通论

在做实验的过程中，一个决不应当违背的必要原则就是，实验要尽可能地简化，每个能使实验结果变得复杂的情况都要仔细地予以消除。为此，在构成本章对象的实验之中，我们决不使用大气，因为它不是简单物质。构成其混合物的一部分的氮气，在燃烧和煅烧中确实仅仅处于钝态；但是，除了它非常严重地妨碍这些操作之外，我们并非有把握认为它在某种情况下不会改变其结果；由于这个理由，我认为必须在下述表明纯氧气中的燃烧所产生的种种效应的实验中，只使用这种气体，来消除可能引起这种疑虑的原因；当氧气或纯粹的生命空气以不同比例与氮气相混合时，我将会谈到发生这些结果之中的各种差异。

将容量为六、七品脱的玻璃钟罩 A（图版Ⅳ，图 3）充满氧气之后，我用一个下面滑溜的浅底玻璃盘将其从充满水的水槽中移进水银浴中，并且在

使汞干燥之后，将61 1 格令的孔克尔磷（Kunkel’s phosphorus）导入玻璃

钟罩 A 下面两个象 D（图 3）所描绘的小瓷杯之中；而且，我可以分别点燃每一份磷，而为了防止一个盘子的引燃另一个盘子，其中一个盘子要用一块玻璃板盖住。然后，我用弯管 GHI 吸出一份足够的氧气，使水银在玻璃钟罩内升至 EF 处。此后，我用红热状的弯铁丝（图 16），相继点燃两份磷，先点燃没用玻璃板盖住的那一份。燃烧极为迅速，伴有耀眼的光芒，放出大量的光和热。由于引起的强热，气体首先大量膨胀，但此后不久汞就恢复到原来的水平面上，气体被大量吸收；同时，玻璃钟罩的内壁被层层固化了的白亮的磷酸所覆盖。

在以上所说明的这个实验的开始，氧气的量化为普通标准总量为 162 立

方时；在燃烧结束之后，同样化为该标准，则只剩下23 1 立方吋；因此燃

烧时吸收的氧气的量是138 3 立方吋，等于69.375格令。4

杯底剩下的一部分磷没有消耗掉，将其冲洗下来与酸分开，重约16 1

格令；因此，约有 45 格令的磷燃烧了：但是，由于不可能避免一二格令的误差，就此而言，我认为余下的量是可靠的。因此，在这个实验中，由于约45 格令的磷与 69.375 格令的氧结合，由于有重量的物质不能穿过玻璃冒出来，所以我们就有权断定，由燃烧产生的白色片状物质的重量，必定等于所用磷和氧的重量，也就是 114.375 格令。我们不久就将发现，这些片状物完全由一种固体酸或固化酸所组成。当我们把这些物质的重量折算为一百份

时，就会发现，100 份磷需要 154 份氧来饱和，这种化合将产生 254 份白色羊毛似的片状固化磷酸。

这个实验以最使人信服的方式证明，在一定的温度上，氧所具有的对磷的有择吸引或亲和力强于对热素的有择吸引或亲和力；由于这个缘故，磷吸引氧气的基，使其脱离热素，而被离析出来的热素便使自己扩散于周围物体上。不过，虽然这个实验这么具有完全的决定性，但它仍不具有足够的严密性，因为在所描述的装置中，不可能弄清所形成的片状固化酸的重量；因此，我们只能通过计量所用的氧和磷的重量来确定它；但是，由于在物理学和化学中，对能用直接实验开清的东西进行猜想，是不可允许的，因此我认为必须在更大的规模上，用一套不同的装置重复这个实验如下。

我取一个直径为三吋开口的球形玻璃瓶 A（图版Ⅳ，图 4），配一个用金刚砂磨了的水晶瓶塞，塞上打有两个孔插管子 yyy 和 xxx。在用塞子塞上球形瓶之前，我放进一个支座 BC，支座顶上放一瓷杯 D，杯中装有 150 格令磷；然后把塞子装到球形瓶口上，用厚厚的封泥封住，盖上涂有生石灰和蛋白的亚麻布：当封泥完全干燥时，整个装置的重量经测定在一格令或一格令半之内。接着，我用一个接在管子 xxx 上的气泵抽空球形瓶，然后用配有一个活塞的管子 yyy 导入氧气。用默斯尼尔（Meusnier）先生和我在 1782 年

《科学院文集》第 466 页所描述的水气机（hydropneumatic Machine），能极容易极精确地完成这种实验，由于默斯尼尔后来所做的增补和更正，在本书后面的部分将对这种水气机加以解释。用这个仪器，我们能以极精确的方式，弄清导入球形瓶中的氧气的量，及实验过程中消耗的氧气的量。

当一切准备就绪时，我就用一面取火镜（burning glass）引燃磷。燃烧极为迅速，伴有耀眼的光芒和大量的热；由于实验过程继续进行，大量白片贴在球形瓶的内表面，最后使球形瓶变得极不透光。这些白片最后变得如此之多，以致虽然不断补充本已维持了燃烧的新鲜氧气，然而磷却很快就熄灭了。让装置完全冷却下来之后，我首先弄清了所使用的氧气的量，并且在打开球形瓶之前对其精确称量。我接着冲洗下杯子中剩下的少量磷，并且使其干燥，进行称量，以便确定实验中消耗的磷的总量；磷的这种残留物是黄赭色的。显然，靠这几个预防措施，我可以容易地确定，第一，所消耗的磷的重量；第二，由燃烧产生的白片的重量；第三，与磷化合的氧的重量。这个实验得到了与前一个实验极为接近的同样结果，因为它证明，磷在其燃烧过程中吸收的氧的重量只比其本身重量的一倍半稍稍多一点；我更有把握地认识到，该实验中产生的新物质的重量恰好等于所消耗的磷的重量与所吸收的氧的重量之和，这的确易于演绎地确定。如果所使用的氧气是纯的，那么燃烧之后的残留物就与所使用的气体一样纯；这证明没有什么东西能够离开磷去改变氧气的纯度，证明磷的唯一作用就是把以前与热素结合着的氧与热素分离开来。

我在上面提到，当任何可燃物体在一个中空的冰球或完全按这个原理构

造的一套装置中燃烧时，燃烧过程中融化的冰量正好就是被释放的热素的量。关于这一点，可查阅德·拉普拉斯先生和我提交的论文（1780 年，第355 页）。在对磷的燃烧做了这种试验之后，我们发现，一磅磷在其燃烧过

程中熔化了 100 磅多一点的冰。

磷在大气中的燃烧与在氧气中的燃烧同样彻底，差异在于，由于与氧气相混合的比例很大的氮气的妨碍，使得磷在大气中的燃烧要缓慢得多，而且，由于只有氧气被吸收，氮气的比例变得很大，有利于终止实验使燃烧结束，以致所使用的空气只有五分之一被吸收。

我已经指出过，磷经燃烧变成了一种极亮的白色片状物质；而且其性质完全被这种转化所改变：它不仅由不溶于水而变成可溶的，而且极为贪潮以致吸引空气中的湿气迅速得惊人；它用这种方式变成一种比水稠得多，比水的比重大的液体。磷在燃烧前所处的状态中，几乎没有任何感觉得到的味道；通过与氧结合，它获得了一种极强烈的酸味：一句话，它由一种可燃物体变成了一种不可燃物质，并且成为被称作酸的那类物体中的一种。

不一会儿我们就会发现，可燃物质由于加氧而被转化成为酸的这种性质，为许多物体所具有：因此，严密的逻辑要求我们采用一个一般的术语，来表示所有这些产生类似结果的操作；这是简化学习科学的真正途径，因为不分类整理就记住所有细节是完全不可能的。由于这个原因，我们将用氧化

（oxygenation）这个术语，来表示磷由于与氧结合而向酸的转化，以及更为一般的，氧与可燃物质的每种化合：据此，我将采用动词氧化

（oxygenate），而且因此要说，在氧化（oxygenating）磷的过程中，我们将其转化为酸。

硫也是一种可燃物体，或者换言之，它是一种具有把氧从曾与之化合的热素那里吸引过来而使氧气分解的能力的物体。这可以通过与我们用磷所做的实验极为相似的实验，非常容易地得到证明；不过有必要提出这个前提，即在用硫所进行的这些操作当中，不能指望结果与用磷所进行的操作结果同样精确；因为硫的燃烧所形成的酸难以凝结，还因为硫的燃烧较为困难，而且硫可溶于不同气体之中。但是，由我自己的实验，我可以有把握地断言，燃烧中的硫吸收氧气；产生的酸比燃烧了的硫重得多；其重量等于燃烧了的硫的重量与吸收的氧的重量之和；最后，这种酸重而不燃，可以任何比例与水相溶和：关于这一点所剩下的唯一不确定的东西，只是关于成为该酸的组成部分的硫和氧的比例。

按照我们目前关于炭的所有知识，它必定被看成是一种简单的可燃物体，炭也具有吸收氧气的基使之与热素分离从而分解氧气的性质：但是由这种燃烧产生的酸在常温下并不凝结；在我们大气的压力下，它处于气体状态，需要很大比例的水与其化合或使其溶解。然而，虽然程度较弱，这种酸却具有其他酸所有已知的性质，而且它和它们一样，与能形成中性盐的所有的基化合。

炭在氧气中的燃烧可以象磷在置于汞上面的玻璃钟罩 A（图版Ⅳ，图 3）中的燃烧那样完成：但是，由于红热状态的铁的热不足以点燃炭，我们就得加一粒很微小的磷作为一点点引火物，照用铁点火所做的实验中说明的方式去进行。这个实验的详细说明，可在 1781 年《科学院文集》第 448 页中找

到。通过这个实验，似乎 28 份重量的炭需要 72 份氧来饱和，而且，所产生的这种气态酸的重量正好等于所使用的炭和氧气的重量之和。这种气态酸曾被最初发现它的化学家们称作固定空气或可固定空气（fixed or fixable air）；他们当时并不知道它是否就是与那种被燃烧所污染或腐蚀了的大气或其他弹性流体相似的空气；但是，因为现已弄清，它是一种酸，就象通过其特定基的氧化而形成的所有其他酸一样，因此，固定空气这个名称显然就是极不可取的了①。

通过在第 35 页所提到的装置中燃烧炭，德·拉普拉斯先生和我发现，

一磅炭熔化 96 磅 6 盎司的冰；燃烧过程中，有 2 磅 9 盎司 1 格罗斯 10 格令

的氧被吸收，形成 3 磅 9 盎司 1 格罗斯 10 格令的酸。这种气体在上面提到

的普通标准的温度和压力下每立方吋重 0.695 格令，因此一磅炭燃烧产生34，242 立方吋的酸气。

我可以成倍地增加这些实验，并可以用为数甚多的一个接一个的事实说明，所有的酸都是由某些物质燃烧形成的；但是，我所制定的由已弄清的事实到未知的东西，以及只从已经得到解释的细节引出例子的计划，阻止我在这个地方这么做。不过，在此期间，上面引证的这三个例子或许足以对酸形成的方式给出一个清晰、精确的概念。通过这些例子，可以清楚地看到，氧是所有由其构成酸性的物质所共有的一种元素，这些物质随被氧化或被酸化的物质本性的不同而相互区别。因此，在每一种酸中，我们必须注意对可酸化的基，即德·莫维先生所称的根（radical），与酸化要素或氧加以区分。

① 虽然这里被作者省略了，但可以适当注意到，依照新命名法的一般原理，此酸被拉瓦锡先生及其同事们称作碳酸，处于气态时称作碳酸气。——E