发现氢气的伟大学者——卡文迪许

Henry Cavendish 1731一1810

历史上许多著名的科学家都有自己的鲜明形象。在他们当中，英国化学家卡文迪许的形象也许有点奇特，但是他那献身科学的一生给后人留下的印象却是完美而深刻的。
古怪的性格

17一18世纪，在欧洲的科学家中，出身于中产阶级的为数不少。当时没有专门的科研机构，科学家很多是业余的。，他们根据自己的爱好作一些科学研究，器材、药品都得花自己的钱。这就要求科学家不仅具备有一定的经济条件，更需要一颗奉献给科学的心。卡文迪许恰好具备了这一切。许多人都说，卡文迪许是18世纪英国有学问人中最富者，有钱人中最有学问者。这样说的确毫不夸张。

1731年10月10日，卡文迪许出生在英国一个贵族家庭。父亲是德文郡公爵二世的第五个儿子，母亲是肯特郡公爵的第四个女儿。早年卡文迪许从叔伯那里承接了大宗遗赠，
1783年他父亲逝世，又给他留下大笔遗产。这样他的资产超过了130万英镑，成为英国的巨富之一。
尽管家资万贯，他的生活却非常俭朴。他身上穿的，永远是几套过时陈旧的绅士服。他吃的也很简单，就是在家待客，照样是羊腿一只。

这些钱该怎么用，卡文迪许从不考虑，有一次，经朋友介绍，一老翁前来帮助他整理图书。此老翁穷困可怜，朋友本希望卡文迫许给他较厚的酬金。哪知工作完后，酬金一事卡文迪许一字未提。事后那朋友告诉卡文迪许，这老翁已穷极潦到，请他帮助。卡文迪许惊奇地问：“我能帮助他什么？”朋友说：“给他一点生活费用。”卡文迪许急忙从口袋掏出支票，边写边问：“2万镑够吗？”朋友吃惊地叫起来：“大多，大多了！”可是支票已写好。由此可见，钱的概念在卡文迪许的头脑中是很淡薄的。

在当时，贵族的社交生活花天酒地。卡文迪许却从不涉足。他只参加一种聚会，那就是皇家学会的科学家聚会。目的很明确：为了增进知识，了解科学动态。当时的目击者是这样描述的，卡文迪许来参加聚会，总是低着头，屈着身，双手搭在背后，、悄悄地进入室内。然后脱下帽子，一声不响地找个地方坐下，对别人都不理会。若有人向他打招呼，他会立即面红耳赤，羞涩不堪。有一次聚会是一位会员作实验示范。这位会员在讲解中发现，一个穿着旧衣服、面容枯槁的老头，紧挨在身边认真听讲。当他看了他一眼，老头急忙逃开，躲在他人身后。过一会儿，这老头又悄悄地挤进前面注意地听讲。这奇怪的老头正是卡文迪许。

许多熟人都知道卡文迪许性情孤僻，不喜欢与人谈话。在他的朋友中，能与卡文迪许交谈的没有几个人。化学家武拉斯顿算是其中一个。他总结了一条经验：“与卡文迪许交谈，千万不要看他，而要把头仰起，两眼望着夭，就象对空谈话一样，这样才能听到他的一些见解。”就是这样，卡文迪许的话也不多，他沉默寡
言得出奇，在同龄人中，可能是话说得最少的人了。这种怪僻性洛的形成与他从小生长的环境有一定关系。他两岁时，母亲因生育他弟弟而病逝，从此他失去了母爱。他父亲忙于社交活动，撇下他交由保姆看管，与外界极少往来。直到11岁才被送入一所专收贵族子弟的学校，在学校里他仍然很少与别人交往，这就使他显得特别孤独、羞怯。
二氧化碳的研究和氢气的发现

由于这种古怪的性格，卡文迪许长期深居独处，整天埋头在他科学研究的小于地。他把他家的部分房子进行了改造。一所公馆改为实验室，一处住宅改为公用图书馆，把自家丰富的藏书供大家使用，1733年他父亲死后，他又将他的实验基地搬到乡下的别墅。将别墅富丽堂煌的装饰全部拆去，大客厅变成实验室，楼上卧室变成观象台。甚至在宅前的草地上竖起一个架子，以便攀上大树去观测星象。至于践踏了那些名贵的花草，他毫不在乎。这些都表明，对于科学研究池简直象着了魔一样。

在社交生活中，他沉默寡言，显得很孤僻，然而在科学研究中，他思路开阔，兴趣广泛，显得异常活跃。上至天文气象，下至地质采矿，抽象的数学，具体的冶金工艺，他都进行过探讨。特别在化学和物理学的研究中，他有极高的造诣，取得许多重要的成果。
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1766年，卡文迪许发表了他的第一篇论文“论人工空气的实验”。这篇论文主要介绍了他对固定空气（即二氧化碳，在化学命名法提出之前，人们是这样称呼二氧化碳的）、易燃空气（即氢气）的实验研究。

早在1754年英国化学家布莱克就发现了固定空气，但是当时只知道加热石灰石可以获得它，人呼出的空气中含有它，木炭燃烧也产生它。至于怎样收集它，它的物理化学性质如何都不了解。在这些方面卡文迪许做了建设性的工作。
卡文迪许考察了收集反应气体的排水集气法，他发现固定空气能溶解于水，室温下的水可吸收固定空气的体积比水本身的体积还要大一点，水冷时可以吸收得更多。若将水煮沸，溶解于水中的固定空气则会逸出。酒精吸收固定空气的本领更大，约是其本身体积的2．25倍。某些碱溶液也能溶解固定空气，因此收集固定空气不能采用排水集气法，而应在不吸收固定空气的水银面上进行。他的这一介绍对于当时科学家研究气体是很有启发的。

卡文迪许侧得国定空气比普通空气重1．57倍，测出了酸从石灰石、大理石、珍珠灰等物质中排出固定空气的重量，计算出这些物质中固定空气的含量。他还发现在普通空气中，若固定空气的含量占到总体积的1/9，燃烧的蜡烛在其中就会媳灭。这些实验研究使人们对二氧化碳的性质有了更多的了解。

在卡文迪许之前，许多人曾制取过氢气，但是并没有认真研究它。卡文迪许用稀硫酸或稀盐酸与金属锌或铁作用获得氢气，发现它点火即燃，不溶于水和碱，比普通空气轻11倍，与已知的其它气体都不一样，从而断定它是一种新的气体。他还发现，一定量的金属与稀酸作用所放出的氢气的多少，与酸的种类、浓度无关，而随金属不同而相异。

卡文迪许当时信奉燃素说，曾认为氢气就是燃素。恰好，当时的许多燃素说信徒都猜测燃素具有负重量。充满氢气的气球徐徐升空，曾使燃素论信徒受到鼓舞，他们的猜测似乎有了证明。然而细心的卡文迪许在弄清了空气的浮力原理后，以精确的实验测出氢气确有重量，从而否定了燃素具有负重量的观点。尽管他是信奉燃素说的，但是他更尊重科学实验的事实。
确认水的组成和意外的发现

从1771年起，卡文迪许全神贯注在电学的实验研究上，这是他的一个系统、持久的研究课题。直到1781年普利斯特列在一项卡文迪许曾探索过的研究题目上有了新的发现，才把卡文

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