化学氢：蜡烛燃烧的产品

讲到这里，我想用另一只满装着这种气体的瓶子，给大家看件非常有趣的事。这是一种可燃性气体，我可以马上叫它烧起来表演给大家看，可我不想这么做，我要尽可能让你们看到更多的东西。科学研究的成果告诉我们，这种可燃性气体的分量非常轻，蒸汽会冷凝，但这东西在空气中却不凝缩，而是向上飞升。如果我另外取只玻璃瓶，里面除了空气以外别无他物—这一点，只要拿支点燃的蜡烛放进去试一试，即可得到证明—然后把刚才说的那只满装着可燃性气体的玻璃瓶，当作一种分量很轻的物体来进行处理，叫它来个大翻身，口朝下，底朝上，再把这只空玻璃瓶也倒过来（图㉘）。现在，要是我再叫这只装着可燃性气体的瓶子，在空瓶子的瓶口下再翻一个身，你们说说看，翻身还原的瓶子里，这会儿装的是什么东西？假如大家仔细琢磨一下，便一定可以发现，翻身还原的瓶子里，如今只有一瓶子空气了。瞧，我已经把那些可燃性气体放进了另一只玻璃瓶里！它仍然保持着原有的性质、状态和独立性；同时，由于它也是蜡烛燃烧的一种产品，因而也更加值得我们研究了。

图㉘

这种由铁屑与水蒸气相作用而产生的物质，也能从另一些我们已经见过的、能对水起很大作用的东西来取得。譬如取一块钾，通过化学反应，也可以得到这种气体。倘若用一块锌代替，只要仔细进行观察，我们也不难发现，锌所以不能像其他金属那样连续地对水发生作用，主要是由于水的反应结果，使它涂上了一种保护涂层—锈的缘故。因此我们知道，光是叫锌和水待在容器里，它们本身便不会发生多大的作用，也闹不出什么名堂来。但是，如果使上一点点酸，即可把裹在锌上的保护涂层，也就是妨碍它与水发生作用的障碍物溶解掉。瞧，当我正在这么做的时候，锌已经在像铁屑那样对水发生作用了。所不同的是，铁屑是在加热以后，而锌却是在常温的情况之下。同时，在反应过程中，酸一点也没有改变，除非它和产生出来的氧化锌结合了，才会引起变化。

好，我已经把酸倒进了玻璃杯（图㉙），这会儿玻璃杯里活像烧开了锅，嘟嘟嘟地一个劲儿翻滚着。里面的锌块也在大量往外冒东西，这东西不是蒸汽，瞧，这只瓶子里已经装了满满一瓶啦！如果我把瓶子翻个身，倒拿着（图㉚），大家就会看出，瓶里装的原来就是刚才用铁管做实验时得到的那种可燃性气体。这是从水里分解出来的，蜡烛当中也含有这样的物质。

图㉙

图㉚

我们再来进一步明确一下上述两种情况之间的关系。大家知道，这种可燃性气体就是氢，是一种在化学上被称为元素的物质，因为我们不可能再从它身上分解出别的东西来，但蜡烛并不是一种元素，我们可以从它那儿得到碳，也能从它身上，至少是从它燃烧时生成的水里取得这种氢元素。人们管这种气体叫氢，是因为它跟另一种元素一化合，就可以变成水^[4]。这儿有两三瓶这样的气体，我打算用它们做几个不同的实验，好让大家看看，用氢做试验时最妥善的方法应该是怎样的。

说老实话，把这几种实验做给大家看，我是一点也不担心的，因为我希望大家也能这样做，只要做的时候小心谨慎，并取得周围人们的同意就成。往后，当我们在化学上一步步深入钻研下去的时候，我们还得跟一些比较危险的东西打交道，像酸类、热力、可燃物等，如果粗心大意，处理欠当，就可能造成损伤事故，希望大家特别注意。要是你想得到氢气，你可以用锌、用硫酸或盐酸来制取，非常方便。你们看，此地有样新玩意儿，是一只小玻璃瓶，如图㉛，瓶口上有个塞头，塞头当中插了根小管子。现在，我取几小块锌放进瓶内，叫这个小玩意儿表演给大家看看，假如高兴的话，我们坐在家里也可以制造氢气，也能用它做一些实验。

图㉛

有一点还要在这儿顺便提一提：我往小瓶子里装实验用料的时候，为什么要非常小心，只装到近乎满而不让它全满？因为我们已经亲眼看到过，即将从瓶内冒出来的气体，它的燃烧性能很强，要是跟空气碰了头，还会引起爆炸。如果事先不把瓶中水面上的空气排除干净，在管子头上点起火来，就有可能造成损伤事故。

现在，我要把硫酸倒到小瓶里去了。为了使反应保持一定时间，我只用了一点点锌，而水和硫酸放得比较多。同时，我还有目的地调整了混合物各种成分的比例，以便它们有条不紊地进行反应，既不至于太快，也不至于太慢。这时候，如果取只玻璃杯罩在管子上面，因为氢气分量轻，它一定会跑到玻璃杯里待上一阵子的。不信我们可以马上试验一下，看玻璃杯里到底有没有氢气。我想，现在这么说准没错儿，我们已经逮到一些氢气了。大家瞧，这就是，用火一点就着，而且还发出轻微的爆炸声哩。要是再把火引到管子头上去，那么，打管子里往外冒的氢气也烧了起来。

大家也许会说，这种“烛”的光度太微弱了，但是，请注意，它的火力非常强，一般火焰别想有这么大的热度。它在这儿挺有规则地燃烧着，为了研究它的燃烧结果，从而把所得的知识加以实际运用，我想把它搬到这套设备下面进行燃烧。我们知道，蜡烛燃烧时可以产生水，水又能产生氢，现在让我们来观察一下，通过蜡烛在大气中经历的那些燃烧过程，氢又能为我们制造些什么成品。为此，我才把它搬到这套设备下面，好让烧出来的东西在里面冷凝起来。这样不消多久，大家就可看到，圆筒内变得潮湿不堪，水顺着筒边往下直流；这种由氢焰产生的水，不仅能在上述各个实验中发挥同样的作用，而且它的产生过程，也跟前面所谈的大致相同。

大家都很清楚，氢是一种极为有趣的物质，它的体重远比大气来得轻，以至可以带着别的东西一起飞升。这一点，我可以做个实验加以证明，只要你们特别留意，也许看过以后就能亲自实验了。请注意，这是氢气发生器，这是肥皂水。如图㉜所示，我在一根橡皮管头上插了只烟斗，让它跟氢气发生器衔接起来，再把橡皮管的另一头往肥皂水里这么一放，就能叫氢气给我们吹肥皂泡了。大家看，要是我用自己的嘴巴去吹，吹出来的肥皂泡都忽悠忽悠往下飘落，可是，请氢一吹，正好相反，肥皂泡全部扶摇直上，飞到天花板上去了。而且，飞上去的不光是一个个寻常的肥皂泡，在它们下面还耷拉着一大滴肥皂水哩，这充分证明肥皂泡里的气体一定是非常轻的。

图㉜(www.xing528.com)

我还可以用一种更好的方法来证实这种气体很轻，让一些比肥皂泡更大的泡泡，也像这样往上飞升。说实在的，过去的气球，一般装的也都是这种气体。现在，我把这根管子接在发生器上，来给这个火棉胶气球灌氢气。瞧，我连气球里原有的空气也没彻底排除干净，就这么随随便便地灌好了，扎上了口，因为我知道这种气体是有力量带着它往上跑的。谁要是不信，请看，我手一撒，它马上飘哇飘的，一直飞到上面去了。这儿另外有个大家伙，是用一种薄膜制成的，我们也给它灌上氢气，让它跑上去游历一番。大家看吧，这些气球还要东飘西荡、逍遥自在地在空中待上好一阵子，直到里面的氢气跑掉以后，才肯落下来哩。

假如把水和氢的重力比较一下，情况究竟怎样呢？大家可以从这张表上，看出它们的比例关系，表中数字是用立方分米和立方米计算的。请看：1立方分米氢重0.084克，1立方米氢重84克；而1立方分米水则重1000克，1立方米水几乎重达1000千克^[5]。瞧，水与氢相差多大啊！

氢在燃烧过程中，或是在燃烧以后，都不可能有固体物质产生。氢的燃烧只会产生水，如果取只玻璃杯放在氢焰上，它立刻变得雾蒙蒙的，滴下好些水来；这些水和烛火烧出来的完全相同，是氢气燃烧时唯一的产品，而天地万物中燃烧时只产生水的，也唯有氢气这么一种。这一点很重要，我们必须牢牢记住。

为了进一步了解水的一般性能和成分，以便更好地为下一次讲座做准备，我还要请大家坐一会儿，还得给大家做一次实验。前面的试验证明，通过酸的帮助，我们有办法使锌按照预定的要求对水发生作用。在我后面放着一个电池组，我想利用报告会的最后一点时间，说明一下这种电池组的性能和力量，从而使大家明确，在下次讲座上我们得跟什么样的东西打交道。我手里拿的是电池组上两根电线的线头，电池组的电力，就是靠这两根电线传导的，以后我还要让它们跟水发生作用。（图㉝）

图㉝

关于钾、锌和铁屑燃烧时产生的威力，我们已经在前面领教过了，但它们都和这种电能不一样。瞧，我把两根线头一搭上，它立刻迸发灿烂的闪光。说真的，想发出这样的闪光，需要很大的动力，需要比锌燃烧时产生的力大上40倍才行；虽然我可以通过两根电线，把这股电力拿在手上带来带去，随便得很，但，如果稍一不慎，让它跑到了自己身上，那只要一眨眼的工夫，我这个人就完蛋了。因为这玩意儿的力量十分猛烈，要是用来烧这把铁锉，我看是不会有问题的。这是一种化学力，等我们下次会面的时候，我要叫这种化学力在水里显显身手，看它能起些什么作用。

【注释】

[1]品脱：容量单位，1品脱等于0.5683升。

[2]水在4摄氏度时密度最大。

[3]原书为立方英尺和立方英寸。—编者注

[4]氢的希腊文原名，也可解释为水。—译者注

[5]原文为1品脱氢重3/4谷，1立方英尺氢重1/12盎司；而1品脱水则重8750谷，1立方英尺水几乎重达1000盎司。其中1英品脱等于0.5683立方分米。1立方英尺等于0.0283立方米。谷：衡量的最低单位，1谷等于0.064克。盎司：重力单位，1盎司等于28.4克。—编者注