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卡爾·威爾海姆·舍勒
| 卡爾·威爾海姆·舍勒 | |
|---|---|
| 原文名 | Carl Wilhelm Scheele |
| 出生 | 1742年12月19日 |
| 逝世 | 1786年5月21日（43歲） |
| 國籍 | 瑞典 |
| 職業 | 化學家 |
| 知名於 | 發現氧、鉬、鎢、錳、氯等 |
| 知名作品 | 《火與空氣》 |
卡爾·威爾海姆·舍勒（Carl Wilhelm Scheele，1742年12月19日——1786年5月21日），瑞典化學家，氧氣的發現人之一，同時對氯化氫、一氧化碳、二氧化碳、二氧化氮等多種氣體都有深入的研究。例如氧、鉬、鎢、錳和氯。他也發現了一種與巴氏消毒法很相似的消毒方法。舍勒1775年當選為瑞典科學院成員，舍勒習慣親自「品嘗」一下發現的化學元素。從他死亡的症狀來看，他似乎死於汞中毒。
人物生平
1742年12月19日，舍勒生於瑞典的施特拉爾松。他生活在化學還由錯誤的理論燃素說盛行的時代，儘管他也是擁護燃素說的，可是在實驗方面他卻發現了很多新的化學事實。由於經濟上的困難，舍勒只勉強上完小學，年僅14歲就到哥德堡的班特利藥店當了小學徒。藥店的老藥劑師馬丁·鮑西，是一位好學的長者，他整天手不釋卷，孜孜以求，學識淵博，同時，又有很高超的實驗技巧。馬丁·鮑西不僅製藥，而且還是哥德堡的名醫，他的高超醫術，在廣大市民中，像神話一樣地流傳着。名師出高徒，馬丁·鮑西的言傳身教，對舍勒產生了極為深刻的影響。
舍勒在工作之餘也勤奮自學，他如饑似渴地讀了當時流行的製藥化學著作，還學習了鍊金術和燃素理論的有關著作。他自己動手，製造了許多實驗儀器，晚上在自己的房間裡做各種各樣的實驗。他曾因一次小型的實驗爆炸引起藥店同事的許多非議，但由於受到馬丁·鮑西的支持和保護，沒有被趕出藥店。舍勒在藥店裡邊工作，邊學習，邊實驗，經過近8年的努力，他的知識和才幹大有長進，從一個只有小學文化的學徒，成長為一位知識淵博、技術熟練的藥劑師。同時，他也有了自己一筆小小的「財產」——近40卷化學藏書，一套精巧的自製化學實驗儀器，正當他準備大展宏圖的時候，生活中出現了一個不幸，馬丁·鮑西的藥店破產了。藥店負債纍纍，無力償還債款，只好拍賣包括房產在內的全部財產。這樣，舍勒失去了生活的依託，失業了。他只好孤身一人，在瑞典各大城市遊蕩。後來，舍勒在馬爾摩城的柯傑斯垂姆藥店找到了一份工作，藥店的老闆有點像馬丁·鮑西，很理解舍勒，支持他搞實驗研究。他們給了他一套房子，以便他居住和安置藏書及實驗儀器。從此，舍勒結束了遊蕩生活，再不用為糊口奔波。環境安定了，他又重操舊業，開始了他的研究和實驗。
| 氮 - 發現簡史 氮氣 1772年由瑞典藥劑師舍勒 | |
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讀書，對舍勒啟發很大，他曾回憶說，我從前人的著作中學會很多新奇的思想和實驗技術，尤其是孔克爾的《化學實驗大全》，給我的啟示最大。
實驗，使舍勒探測到許多化學的奧秘，據考證，舍勒的實驗記錄有數百萬字，而且在實驗中，他創造了許多儀器和方法，甚至還驗證過許多鍊金術的實驗，並就此提出自己的看法。
舍勒後來工作的馬爾摩城柯傑斯垂姆藥店，靠近瑞典著名的魯恩德大學，這給他的學術活動提供了方便。馬爾摩城學術氣氛很濃，而且離丹麥的名城哥本哈根也不遠，這不僅方便了舍勒的學術交流，同時也使他得以及時掌握化學進展情況，買到最新出版的化學文獻，這對他自學化學知識有很大的幫助。從學術角度考慮，舍勒認為真正的財富並不是金錢，而是知識和書籍。因此，他特別注意收藏圖書，每月的收入，除了吃穿用，剩下的幾乎全部用來買書。舍勒勤學好問，潛心於事業，為人正派，救困扶貧。因此，他的人品受到學術界的極高評價。舍勒研究化學專心致志，他對一切問題，都願意用化學觀點來解釋。舍勒的好友萊茨柯斯在回憶他與舍勒的交往以及舍勒的氣質時說舍勒的天才完全用於實驗科學，他有「驚人的記憶力和理解力，但似乎他只記住與化學有關的事情，他把許多事情都與化學聯繫起來加以說明，他有化學家的獨特的思考方式。
在科平城，舍勒經營的藥店名氣很大，收入可觀。舍勒也十分喜歡這種把科學研究、生產商業活動有機地結合在一起的工作。雖然有幾所大學慕名請舍勒任教授，但都被他謝絕了，因為他的藥房確實是一個很好的研究場所，舍勒不願意離開。舍勒一生對化學貢獻極多，其中最重要的是發現了氧，並對氧氣的性質做了很深入的研究。他發現氧的時間始於1767年對亞硝酸鉀的研究。起初，他通過加熱硝石得到一種他稱之為「硝石的揮發物」的物質，但對這種物質的性質和成分，當時尚不能解釋。舍勒為深入研究這種現象廢寢忘食，他曾對他的朋友說：「為了解釋這種新的現象，我忘卻了周圍的一切，因為假使能達到最後的目的，那麼這種考察是何等的愉快啊！而這種愉快是從內心中湧現出來的。」舍勒曾反覆多次做了加熱硝石的實驗，他發現，把硝石放在坩堝中加熱到紅熱時，會放出氣體，而加熱時放出的乾熱氣體，遇到煙灰的粉末就會燃燒，放出耀眼的光芒。這種現象引起舍勒的極大興趣，「我意識到必須對火進行研究，但是我注意到，假如不能把空氣弄明白，那未對火的現象則不能形成正確的看法。」舍勒的這種觀點已經接近「空氣助燃」的觀點，但遺憾的是他沒有沿着這個思想深入研究下去。
卡爾·威廉·舍勒的第一篇論文是關於酒石酸的，發表於1770年。接下來又得到焦酒石酸。在1774年，他研究了二氧化錳，並且利用它製得了氯氣。他製成了錳的許多化合物，例如：錳酸鹽和高錳酸鹽等。他還解釋了玻璃的着色和脫色問題。在1775年，他研究了砷酸的反應，在1776年發表了關於水晶、礬石和石灰石的成分的論文，還從尿里第一次得到了尿酸。在1777年他製得了硫化氫，並且觀察到，銀鹽被光照射以後，可以變色。在1778年他製得了升汞，從鉬礦里製成了鉬酸。他分析了空氣里所含氧的比例，並且多天都重複作了這樣的分析。實際上，他在1778年就知道空氣里至少有兩種元素。當時沒有發表，所以化學史書上，把這項工作列在卡文迪許名下。1780年他證明了牛奶的發酸，是因為產生了一種乳酸，乳酸被硝酸氧化之後，得到粘液酸。
在1781年他發現了白鎢礦，因為這是他首先發現的，所以化學上利用他的姓，名之為Scheelite。在1782年他首先製成了乙醚，在1783年他研究了甘油的特性。在差不多同時，他又研究了普魯士藍的特性和用法。記載了普魯士酸（即氫氰酸）的性質、成分和化合物，當時他還不知道氫氰酸是一種很毒的物質。 在他生命的最後幾年裡，他研究了多種植物性酸類。例如：檸檬酸、蘋果酸、草酸和五倍子酸等等的成分。
舍勒在1775年年2月4日當選為瑞典科學院的院士，他當時僅在徹平擔任一個藥物商人。由於他的主人去世了，他代表這個藥店的主人成為這個城市最有名的藥劑師。
舍勒的很多實驗中的一部分，在他生前沒有發表，一直到1892年紀念他誕生一百五十周年的時候，才有化學史家把他的日記和書信做了詳細的整理，但也沒有正式發表。
| 舍勒 【瑞典】 公元1742一1786 | |
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到1942年紀念舍勒誕生二百周年的時候，他的全部實驗記錄，經過重新整理之後，方才正式印刷發表出來。一共有八卷之多，其中大部分是瑞典文的，也有少數德文的。
在他這些日記和文件之中，最引人注意的是舍勒和甘恩這位大學教師的通信。這些信件里很明確的說明了舍勒在18世紀，對於化學實驗所具有的能力和貢獻。 由於舍勒發現了骨灰里有磷等物質。這使後來甘恩證明了骨頭裡面確有磷。在這以前，人們只知道尿里有磷，而發現骨頭裡有磷，是從舍勒開始的。他從螢石和硫酸的作用發現了氫氟酸。他又利用軟錳礦和鹽酸的作用，得到了氯氣，但卻誤認為發現了燃素。他在1773年寫給朋友的信里說：如果把軟錳礦溶解在鹽酸里，就得到了一種黃顏色的氣體。他還發現了這種氣體有漂白的作用。
舍勒在化學實驗工作方面，涉及非常之廣。實際上，他當時在國外，特別在法國很出名。例如：拉瓦錫在1774年寫的書里，就用了相當大的篇幅，推崇舍勒辛勤的工作。他們還互相通信。儘管如此，舍勒始終堅信燃素說而不相信拉瓦錫的氧化學說。
有名的藥劑師波耳在柯平鎮突然去世，醫務界同業公會會議一致推選舍勒為最合適的經理人選。1775年，舍勒來到了柯平鎮。波耳的遺孀妮古婭是一位年輕貌美的婦女，他特地讓出一部分房間供新任經理使用。
舍勒有充足的時間進行研究，他十分喜歡把科學研究、生產、商業活動有機地結合在一起。在工作之餘，他也會和妮古婭談談話，這個年輕的孀婦漸漸占據了科學家的心靈，而在妮古婭心目中，舍勒也成了不可缺少的一部分。他們二人互相愛慕，但舍勒是事業型的人物，為了事業，他將妮古婭送到別墅中居住。
舍勒一生中完成了近千個實驗，因吸過有毒的氯氣和其他氣體，身體受到嚴重的傷害。他還親口嘗過有劇毒的氫氰酸，他記錄了當時的感覺：「這種物質氣味奇特，但並不討厭，味道微甜，使嘴發熱，刺激舌頭。」他雖然視事業為生命，想一刻不停地工作下去，但身體狀況的惡化使他常常臥床不起。
1785年整個冬天他都苦於風濕病的劇烈發作。命運好像在捉弄他，他一輩子為別人製藥，卻不能找到醫治自己疾病的藥物。春天來了！舍勒覺得好一些。「妮古婭，只要我能站起來，咱們馬上就結婚。」「是的。親愛的。」妮古婭溫存地答。1786年3月，他們舉行了訂婚儀式，但是病情在稍好些後，又惡化了。「妮古婭，看來，我活不長了，你把牧師請來，在家裡舉行結婚儀式吧。」他對心愛的人說。「好的，親愛的」，妮古婭含淚答應了。
1786年5月19日，在經歷10年的相戀之後，他們舉行了婚禮。兩天後，舍勒就離開了人間。
主要成就
| 舍勒紀念像 瑞典雪平 | |
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舍勒的傑出貢獻，給化學的進步帶來了巨大的影響。舍勒的研究涉及到化學的各個分支，在無機化學、礦物化學、分析化學、甚至有機化學、生物化學等諸多方面，他都做出了出色貢獻。
發現氧氣
他是氧氣最早的發現者，並對氧的性質作了深入的研究。他研究氧氣開始於1767年對亞硝酸的研究。起初，他加熱硝石得到一種稱之為「硝石的揮發物」的性質，但對這種物質的性質和成分還不清楚。舍勒反覆做加熱硝石的實驗，發現把硝石放在坩堝中加熱到通紅時，會放出乾熱的氣體，遇到煙灰的粉末就會燃燒，放出耀眼的光芒。這種現象引起了舍勒極大的興趣。他在1773年就用多種方法製得比較純淨的氧氣。
制氧的幾種主要方法
（1）加熱氧化汞（HgO）；
（2）加熱硝石（KNO3）；
（3）加熱高錳酸鉀（KMnO4）；
（4）加熱碳酸銀（Ag2CO3）、碳酸汞（HgCO3）的混合物。
舍勒把這些實驗結果，整理成一本書，書名叫《火與空氣》，此書書稿1775年底送給出版家斯威德魯斯，但一直到1777年才出版，書稿在出版社壓了兩年。而英國化學家普利斯特里於1774年發現氧氣後，很快就發表了論文，時間比舍勒還早。發文時化學史上都認為舍勒和普利斯特里各自獨立地發現了氧氣。 發現氯氣
舍勒在化學上的另一個重要的貢獻，是發現了氯氣。18世紀的後期由於冶金工業的發展，開展了對各種礦石的研究。其中有一種叫做軟錳礦的，舍勒經過3年功夫，確定它是一種新金屬的氧化物，按當時的說法它是「脫燃素的新金屬」，舍勒把這種金屬定名為錳。舍勒在這種軟錳礦的研究中發現了氯氣。軟錳礦不溶於稀硫酸和稀硝酸中，但能溶於鹽酸，並立即冒出一種令人窒息的黃綠色氣體，它和加熱王水時所產生的氣體相像，使人的肺極為難受。
他用這種氣體作了種種實驗，發現它微溶於水，使水略有酸味；具有漂白作用，能合藍色的紙條幾乎變白，又能漂白有色花朵和綠葉；還能腐蝕金屬；在這種氣體中的昆蟲會立即死去，火也立即熄滅。由於他虔信燃素學說，誤認為這是由於「脫燃素的錳」（二氧化錳）從鹽酸中奪去了燃素而產生了這種氣體，因此稱它為「脫燃素鹽酸」，而沒有認為它是一種元素。除了氧氣、氯氣外，在無機方面舍勒發現的還有氮氣、砷酸、鉬酸、鎢酸、亞硝酸。在有機方面證明植物中含有酒石酸，從檸檬中制以出檸檬酸晶體，從腎結石中製取出尿酸，從蘋果中發現蘋果酸，從酸牛奶中發現乳酸，曾提純過沒食子酸。
發現有機酸
當時有機化學還很幼稚，在缺乏理論知識的情況下，舍勒能發現十幾種有機酸，例如:①無機酸類:磷酸(1774)、砷酸（1775）、鉬酸（1778）、鎢酸（1781）；②其他無機化合物：氟化氫（1771）、砷化氫(1775)、亞砷酸銅（1778）、氰化氫和氰化物（1782）；③有機酸類：酒石酸（1770）、草酸（1776）、乳酸和尿酸（1780）、檸檬酸（1784）、蘋果酸（1785）、沒食子酸和焦性沒食子酸（1786）；④其他有機化合物：酪朊和骨螺紫（1780）、乙醛和酯類（1782）、甘油（1783）等。
此外，舍勒還對空氣的成分進行過出色研究。
氧氣實驗
如果給點燃的蠟燭罩上一個玻璃罩，蠟燭燃燒一會兒就熄滅了，如果把玻璃罩內的空氣全部抽掉，蠟燭立即熄滅；鐵匠煉鐵時，用風箱鼓進空氣，火會燒得更旺。燃燒的物質為什麼需要空氣呢？舍勒對燃燒產生了濃厚的興趣。
為了搞清這個問題，舍勒用各種不同的化學物質，放在密閉的容器里，一次又一次地進行試驗。
有一天，舍勒在空燒瓶中放進一塊白磷，塞上瓶塞，然後從瓶外稍稍加熱，白磷立即燃燒起來，發出火光，冒出白煙。不久，火光滅了，濃霧也散了，而且瓶壁上沉積了一層白色物質。
待燒瓶剛涼，舍勒立刻把燒瓶倒扣進水中，然後拔出瓶塞，這時怪事發生了，水充滿燒瓶體積的1/5以後，水面不再上升。他又重做了幾遍實驗，結果還是一樣。
這是怎麼回事？1/5的空氣去哪兒了？帶着這樣的問題，舍勒又做了另一個實驗。
他在一個小瓶里放進一些鐵屑，在上面澆了些稀硫酸溶液，然後用插上玻璃管的軟木塞塞住瓶口，放進盛水的玻璃缸里。將玻璃管生成的氣體引出水面，用火舌點燃，又把一隻空燒瓶底朝天罩在火舌上面。燒瓶的瓶口浸在水面下，這就使外部的空氣沒法進入瓶中。隨着氫氣在密閉的空間裡燃燒，玻璃缸里的水，不斷湧進燒瓶。當火焰完全熄滅了，進入燒瓶的水，依然只占燒瓶體積的1/5。
舍勒對這事迷惑不解。既然燃燒中用掉了1/5的空氣，那麼剩下的4/5空氣為什麼不消失？難道瓶里剩下的空氣跟那些在燃燒中消失的空氣不一樣？ 於是他又做了一連串實驗，在燒剩下的空氣中，放進蠟燭、炭、白磷，結果是，蠟燭立即熄滅，燒紅的炭很快變黑，連易於燃燒的磷也不肯着火。把幾隻老鼠關進裡面，馬上窒息而死。
舍勒終於明白了，這種燒剩下的空氣，的確跟「燒掉」的那部分空氣性質不同。看來空氣是由兩種完全不同的成分組成的。他認為一種是「活空氣」，它能幫助燃燒，於是把它叫做「火焰空氣」；另一種是「死空氣」，對火不起作用，老鼠會窒息而死，所以叫它「無用空氣」。
舍勒更感興趣的是「火焰空氣」。經過多次實驗，舍勒很快找到了製造純「火焰空氣」的方法。
舍勒在玻璃曲頸甑中裝進一些硝石，放到爐子上加熱，同時，在甑頸上縛上一個擠癟了的牛尿泡。硝石熔化了，放出的氣體使牛尿泡逐漸脹大起來。接着很快將牛尿泡取下來，把泡里的氣體貯存在一個燒瓶里。把燒紅的木炭、剛吹滅的木柴、磷分別放進這些燒瓶中，這時木炭四周火星迸裂，猛烈燃燒，發出白熾的光芒；帶餘燼的木柴重新燃燒起來了；磷爆發出火焰，竟亮得刺目。舍勒高興得從實驗室衝出來，搖着手裡的一隻瓶子喊着「火焰空氣！火焰空氣！」而「火焰空氣」也就是氧氣
舍勒還做過許多傑出的實驗
第一個實驗是把濕鐵屑放在倒置於水中的密閉容器中、幾天以後，鐵屑生鏽，空氣大的減少了1/4，容器中剩下的3/4空氣，可以使燃燒的蠟燭熄滅。 第二個實驗是把一小塊白磷置於倒置於水中的密閉容器中，讓白磷在密閉容器中燃燒，器壁上沉積了一層白花，並且空氣的體積減少了1/4。
類似以上的實驗，舍勒曾做過多次，都發現空氣是複雜的。他對這類實驗做的假定性說明是：「空氣是由兩種性質不同的流體組成，其中一種表現出不能吸引燃素的性質，即不助燃，而占空氣總量1/3到1/4的另一種流體，則特別能吸引燃素；即能助燃。舍勒還把不助燃的空氣稱為「濁空氣」，把助燃的空氣稱為「火空氣」，火空氣實際上就是氧氣。舍勒為了證明他的觀點，千方百計地製造純淨的「火空氣」，他用加熱硝石的方法和加熱氧化汞的方法，用牛尿泡收集了約2升的「火空氣」後來他又改進了實驗，能順利地收集大量的「火空氣」。值得指出的是，舍勒還做過「濁空氣」和「火空氣」的生物實驗。他把老鼠和蒼蠅放在寄封的濁氣中，過了一段時間老鼠和蒼蠅都死掉了。
與此同時，他把蜜蜂放在密閉的「火空氣」容器中，過了一個星期，蜜蜂還生活得很好。這些實驗足以證明，「火空氣」可以幫助燃燒，維持生命，相反，「濁空氣，不能幫助燃燒，不能維持生命。到此，舍勒本應對「火空氣」和「濁空氣」的性質有一個充分的認識，但是，非常可惜，舍勒並沒有能從他的出色實驗中，引出正確的結論。
舍勒終生篤信燃素說，認為燃素就和「以太」相似，濁氣是因為吸足了燃素所至，火空氣則是純淨的沒有吸過燃素的。他在理論上墨守成規，這使他的發現黯然失色。之所以出現這種情況，一是舍勒缺乏理論思維的能力，二是和他生活的社會文化背景、化學理論背景有直接關係，當時燃素說盛行，沒人對這種學說提出懷疑，與舍勒交往的化學教授都對燃素說信奉不疑。再加上舍勒重實驗，輕理論，只要用現有的理論把他的實驗結果解釋一番他就滿足了，至於這種理論是否正確，他沒想到要去驗證。
當然，理論上的錯誤，人們不應責怪舍勒，無論如何，舍勒的傑出貢獻，給化學的進步帶來了巨大的影響。舍勒除了發現了氧、氮等以外，還發現了砷酸、鋁酸、鎢酸、亞硝酸，他研究過從骨骼中提取磷的辦法，還合成過氰化物，發現了砷酸銅的染色作用，後來很長一段時間裡，人們把砷酸銅作為一種綠色染料，並把它稱為「舍勒綠」。舍勒應當是近代有機化學的奠基人之一。1768年，他證明植物中含有酒石酸，但這個成果因為瑞典科學院的忽視，一直到1770年才發表。舍勒還從檸檬中製取出檸檬酸的結晶，從腎結石中製取出尿酸，從蘋果中發現了蘋果酸，從酸牛奶中發現了乳酸，還提純過沒食子酸。統計表明，舍勒一共研究過21種水果和漿果的化學成分，探索過蛋白質、蛋黃、各種動物血的化學成分。當時的有機化學還很幼稚，缺乏系統的理論，在這種情況下，舍勒能發現十幾種有機酸，實在難能可貴。
舍勒還曾研究過許多礦物，如石墨礦、二硫化銅礦等，提出了有效地鑑別礦物的方法。他在研究螢石礦時，發現了氫氟酸。同時探索了氟化硅的性質。他還測定過軟錳礦（二氧化錳）的性質。證明軟錳礦是一種強氧化劑。他用鹽酸與軟錳礦首次實現了下述反應： Δ MnO2+4HCl=MnCl2+H2O+Cl2 他發現這種嗆人的黃色氣體（Cl2）能使染料褪色。舍勒一生完成了近千個實驗，因吸過有毒的氯氣和其他氣體，身體受到嚴重傷害，人們在他的筆記中發現，他還親口嘗過有劇毒的氫氰酸，他記錄了：「這種物質氣味奇特，但並不討厭，味道微甜，使嘴發熱，刺激舌頭。」這種親嘗劇毒品的記載，平靜得令人吃驚。
人物評價
舍勒1775年當選為瑞典科學院成員，他的工作給人類帶來巨大的利益，他一生盡瘁於化學事業，他認為化學「這種尊貴的學問，乃是奮鬥的目標。」舍勒逝世後，瑞典人們十分懷念他，在他150和200周年誕辰時，人們給他舉行了隆重的紀念會，這種會議也成了化學家們進行學術交流的場所。舍勒的遺作，大部分都整理出版了。在科平城和斯德哥爾摩都為他建立了紀念塑像，他的墓地前立有一塊樸素的方形墓碑，碑上的浮雕是一位健美男子，高擎着一把燃燒的火炬。