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中学化学课外阅读资料集锦(22)

 许愿真 2015-05-31

中学化学课外阅读资料集锦(22)
硫化氢的发现和应用

  人们跟硫化氢气体打交道的时间虽然很久很久了,而且对它非常厌恶,但却无所认识,到了17世纪才逐渐有所了解。1663年化学家波义耳知道它能使银器变黑。1772年化学家舍勒才开始研究它,证明硫在氢气中燃烧可以得到这种气体。这种气体中的硫,可以用硝酸和氯气等氧化剂使它析出来。化学家道尔顿也用实验证明,硫化氢是硫和氢组成的。在他的《新系统》第2卷中说:电火花通过时,硫化氢不受容量上的变迁,但放出固体硫的事实,已经成立。我曾重做这些实验,而不能察出容量之增减,剩下来的气体乃纯洁氢气。”“当与氧气混合时,若其比例为100容硫化氢和50容氧,此混合物被电火花爆炸生成水,将硫析出,而气体不见了。若用100或以上容量的氧,则在汞上面爆炸后,管中有大约87容量的无水亚硫酸,105容量的氧完全不见,或说已与硫化氢气体中的两种元素化合了。1796年化学家贝托雷证明,硫化氢不是含氧酸。

  硫化氢虽然是一种令人讨厌的气体,但它在分析化学的发展中即立下了汗马功劳。在18世纪,由于冶金、机械工业的迅猛发展,要求提供大量的、品种多的矿石,因而极大地推动了地质学、地球化学的发展,而这些科学的发展又往往要以分析化学的发展为前提。另一方面,许多工业部门为了降低生产成本,合理使用原料和提高产品质量,也积极要求搞分析检验工作。在这种情况下,不少化学家开展了分析化学的研究,于是从分析矿泉水发展到矿物、岩石和金属为主的研究了。

  在18世纪末期化学家普罗斯采集了各种各样的矿石,如铁矿石、铜矿石、锌矿石、铅矿石和水银矿石等。化学家要分析矿石的成分,就先把矿石放在硫酸溶液里加热。这时从容器里放出一种极为难闻的硫磺气(硫化氢)。有一次普罗斯正在分解含锌矿石,他发现放在旁边的天蓝色的蓝矾溶液,突然蒙上一层棕褐色的薄膜。他感到非常有趣,便使两个容器尽可能靠近些,然后搅动蓝色的蓝矾溶液,这时溶液慢慢变成棕黑色的沉淀析出。这是怎么一回事!硫碘气居然把蓝矾破坏了。他想,我们能不能够利用这个化学反应来检验未知物的成分呢?于是普罗斯开始研究硫磺气对于别的溶液究竟能起什么作用。他发现,硫化氢与铅盐、钴盐和镍盐的溶液作用后,都产生黑色沉淀;与锑盐溶液作用,则产生黄色沉淀,他认为这是化学中很有价值的发现。硫化氢能产生不同颜色沉淀的这个性质,便成为新的分析方法的重要依据。

  稍后,德国化学家汉立希(Heinrich.P.C.1773-1852)认为,不应该把分析化学的研究停留在应用个别方法检验的水平上,而应进行系统的研究以减少分析过程的错误和盲目性。为此,可以对所要检验的溶液先以几种基本试剂进行初步的分组检验。经他的研究认为,可以用来分组的基本试剂中,硫化氢就是最主要的一种。于是开始用硫化氢、硫化铵、黄血盐、硫酸按、氨水等作试剂进行分组研究。1829年德国化学家罗塞(Rose,H.1795-1864)科学地制定了以硫化氢为主的系统定性分析。在盐酸处理后的溶液中通入硫化氢,则金、锑、锡、砷、镉、铅、铋、铜、银、汞等离子都形成硫化物的沉淀,而与其它金属离子分开。这样有步骤地用几种基本的试剂把未知物的成分分为若干组,再分别用特种试剂检验,这样可以正确地确定未知物的各成分。所以,硫化氢是分析化学中很重要的基本试剂,在分析化学发展史中,起了极其重要的作用。

硫 的史 话

  硫是人类最先知道的化学元素之一,具体时期则很难确定。地中海沿岸好多地方都有硫,古代的希腊和罗马人都很注意它。每次火山爆发都带出大量的硫;当时人们把二氧化硫气和硫化氢的臭味当做地下的火山神活动的标志。早在公元前几世纪,人们就注意到西西里大硫矿里所产的纯净而透明硫晶。特别引起人们兴趣的是这种石块会燃烧生成窒息性的气体。怪不得古代的自然研究者,尤其是炼金术士特别重视硫的作用。他们看来,硫的性质很神秘,一燃烧就生成新物质,所以他们联想到硫一定是哲人石的一个组成部分,因而拼命地炼制这种哲人石,总想用人工方法制造金子,但是,结果一无所得。

  俄罗斯化学家罗蒙诺索夫(Lomonosor,M.V.17111765)在1763年发表了《论地层》的文章,其中描述了硫:一提起地下的火是那么多,念头马上就转到地下的火里含的是什么物质。”“还有什么东西比硫更容易发火呢?火里还有什么比它更有力的呢?”“因为不但火山喷出的气体里面在硫,地底下滚汤沸腾的矿泉里和陆地底下的通气口里也聚结有大量的硫,而且没有一块矿石,几乎没有一块石块,彼此摩擦之后不产生硫的气味,不显露它们的成分里含硫的……大量的硫在地球中心燃烧成沉重的气体,在深坑里膨胀起来,顶着地球的上层,使它升高,向四下做出不同程度的运动,产生各式各样的地震,而地面抵抗力最小的地方就最先断裂开来,破坏了的地面的碎块有些比较轻的给抛到高空,再落下来掉在附近;别的碎块因为太大太笨蛋,飞不起来,就变成山。罗蒙诺索夫这段话,把地球中硫的运动描写得多么生动、多么科学。火山喷出物的气味不一定相同,意大利南部的火山喷出窒息性气体,勘察加半岛上火山爆发时生成云雾状的二氧化硫气。硫不但可以生成气体喷出,还能溶解在地下水里或在地下裂缝里构成矿物。人们从远古时代,就知道从硫的矿物里开采锌、铅、银和金等。

  自产业革命开始,欧洲工业开始蓬勃发展。而硫这种化学物质是造纸、染料、制药酸碱、精炼汽油、橡胶加工等工业所必需的原料,因而硫也就成为资本主义国家发展工业争夺的对象。如意大利王国统治下的西西里岛,在18世纪一直是硫的主要供应地。而产业革命发源地英国的舰队多次炮轰西西岛沿岸,企图侵占硫磺资源。稍后由于瑞典人发明从硫铁矿提取硫和制硫酸的方法。于是西班牙丰富的硫铁矿又成为欧洲国家注意的目标,这时英国舰队又出现于西班牙的沿岸,企图侵占硫和硫酸的资源,而西西里岛的硫却被抛到脑后了。接着美国的佛罗里达半岛发现了世界储量最丰的硫磺矿床。如果按照旧的方法开采,则成本较高不能跟西班牙的硫铁矿竞争。于是开展了科学研究,创造出最新的开采方法。硫的熔点很低,在119溶化为液态。他们就利用硫的这种性质,把过热蒸汽压进地层深处,使地下的硫磺矿熔化,随着过热水流出地面。熔化的硫磺涌到地面上凝成一座座大的山丘。由于产量大,成本低,因而赢得了世界上的产硫霸权。这也说明了,科学上出现了一种新的方法,往往可以打破一系列旧的生产状况。难怪当时意大利有家杂志说,新的方法扼死了西西里岛的居民,强迫他们过着半饥饿的生活。只好在贫瘠的农场上载种橙子,在太阳晒焦的山坡上放羊。从硫的利用历史,也可以看出科学研究对发展国民经济的重大意义。

 

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