碳质燃烧实验揭示碳与氧化合成二氧化碳

在上次报告会上，我给大家介绍了很多有关二氧化碳的情况。我们知道，从蜡烛或油灯燃烧中收得的气体，假如用石灰水去试验，即可得到一种白色的不透明体。这种白色不透明体，实际上跟贝壳、珊瑚、许多岩石和矿物一样，也是一种石灰质。但是，蜡烛燃烧时生成二氧化碳的化学过程，我还谈得不够详细，不甚清楚，还得在这儿好好补充一下。至于蜡烛燃烧时生成的各种产品，我们都一一见识过了，对它们的性质，也分别做过一些研究。我们还探索了水的组成，查明了它的各个元素。现在我们要根究蜡烛生成的二氧化碳的成分，追查它的各个元素的来龙去脉。这只要做几个实验就可以明白了。大家总还记得，燃烧不良的蜡烛，发光暗弱，黑烟直冒；如果烧得正常，就不会有黑烟冒出来。大家也知道，烛光的亮度完全是由这种黑烟的炽热燃烧造成的，只要烛焰中的黑烟不断地燃烧，它所发的光一定非常明亮，同时也绝不会在我们面前出现黑色微粒。这一点，可以用下列实验加以证明：取一块海绵。洒上点松节油，用火一点。你们瞧，这玩意儿烧起来火势有多猛，大股大股的黑烟，直往空气里飘散。请记住，蜡烛生成的二氧化碳，其实也是从这样的黑烟里冒出来的。为了让大家看得清楚一些，我把洒了松节油的海绵放进装有大量氧气的玻璃瓶里去烧。请看，黑烟一下子无影无踪了，刚才松节油燃烧时飞散出来的那种碳，如今已经在氧气里全部烧掉了。结果呢，和蜡烛的燃烧完全一样，产生了二氧化碳。我之所以要做这个简陋的实验，目的无非是想尽量简化各步程序，只要大家细心观察，就可以一目了然，毫无困难地理解它的整个变化过程。

上述实验清楚地告诉我们，碳在空气或氧中燃烧的时候，即有二氧化碳生成。如果空气充足，碳粒就能完全燃烧，发出明亮的火光；假如没有足够的氧帮助它燃烧，多余的碳质便乘机逃出，因而也产生了黑烟袅袅，火光暗弱的现象。

明白了这些道理以后，再进一步观察碳与氧化合为二氧化碳的过程，理解起来就比较容易了。为了更清楚地说明问题，我准备再做几个实验。这是一只满装着氧气的干燥的玻璃瓶，这几块是在火炉里烧红了的碎炭，它们在空气中的燃烧情况就是这样。现在，我把它们放到充满氧气的玻璃瓶里去烧，看看有什么不同。你们老远望过来，可能认为在氧气中燃烧的碎炭，好像旺得火焰直冒似的，其实不然。实际上，每块碎炭的着火情况，都像一颗火花，只是烁然发光，并无火焰吐出，而二氧化碳呢，却在这样的燃烧中宣告诞生了。在这里，我要特别强调地指出，并打算再做两三个类似的实验，更为详尽地给大家说明：碳的燃烧是有光而无焰的。

这一回，我换块大木炭代替碎炭，以便大家清楚地看出它的燃烧形式、规模和所起的反应。这是一瓶氧气，这是一块绑了片引火柴的木炭，我把引火柴点着以后，连同木炭一起放进氧气瓶里。瞧，木炭马上烧了起来，但并没有火焰。即使冒那么一点火苗儿，也小得可怜，同时也不是木炭的燃烧结果，而是因为在它贴身近处产生了一种可燃性气体—一氧化碳的缘故。大家看，木炭还在继续往下烧，碳或碳质（两者完全一样）不慌不忙地与氧化合起来，变成了二氧化碳。

我这儿还有块用树皮烧成的木炭，这玩意儿一着火，就噼里啪啦地炸裂成许许多多微小的碳粒，四下里乱飞乱窜。而每一颗碳粒的燃烧，也和整个树皮木炭一样，有光而无焰。这时候，反映在我们眼睛里的，只是好多细小的微粒在发光，压根儿就看不到有什么火焰。用这个实验来说明碳的燃烧情况，我认为是最最恰切的了。

碳和氧就这样一下子化合成了二氧化碳，假如用石灰水去试验，结果跟以前完全相同。按质量计算，我们把6份碳（不管是取自烛焰或木炭碎末都一样）和16份氧放在一起，化合后即可得到22份二氧化碳。同时，像上次看到的那样，22份二氧化碳与28份石灰化合，又能产生普通的碳酸钙。要是你拿只蚝壳分析一下，称称它的各个组成部分的质量，你就会发现：每50份蚝壳中，都含有6份碳、16份氧和28份石灰。好了，我不想再用这些数字来麻烦大家了。我们要在这里研究的，只是事物的一般原理，而不是专门算细账，所以还是回过头来看看木炭的燃烧情况吧。你们瞧，氧气瓶里的木炭烧得多美，简直可以说是全部熔化了。说实在的，倘若这块木炭完全由纯粹的碳质所组成，它的确会全部烧光，绝不留下半点残渣的。洁净纯粹的碳质，燃烧以后是根本没有灰烬的。它作为一种固体物质进行燃烧，单凭加热作用并不能改变它的固体性质，尽管它到末了还是化为气体，并在一般情况下再也不会冷凝成固体或液体。而更为奇怪的是，碳在氧气中熔化后，氧除了跟碳化合成为二氧化碳以外，它的体积自始至终保持着原状，并无任何变化。(www.xing528.com)

在对二氧化碳的性质获得充分认识之前，还有一个实验也不能不做一下。我们知道，二氧化碳是一种由碳和氧组成的化合物，它既然能够化合，当然也可以分解。而事实也确乎如此，就像使水分解一样，二氧化碳的组成元素的确是分得开来的。最简便、最迅速的方法，是用一种能使氧游离的物质去和二氧化碳起作用，把它所含的氧吸引出来，让碳独个儿留在那里。大家总还记得吧，当我拿块钾往水或冰上一放的时候，它马上从氢那儿把氧抢走了。现在，我要用同样的方法来对付二氧化碳。不过，这次我不想用石灰水去试它，这样会把以后的实验打乱的。大家很清楚，二氧化碳的分量比较重，我想光凭它的这个特点，光凭它的灭火性能，就足以帮助我们进行试验了。你们看，我取个火往二氧化碳里一放，不是立刻就熄掉了吗？说不定，这种气体还可以扑灭磷的燃烧哩，而磷的燃烧能力却是非常强的。究竟如何，请看实验结果：取块正在燃烧的磷放进二氧化碳里，火光顿时熄灭了，可是再拿出来往空气中一放，它又死灰复燃，重新烧了起来。现在我再换块钾试试，这东西即使在常温下，也能对二氧化碳发生作用，只是由于它的表面会很快地生成一种保护层，所以起作用的结果不十分明显。但是，如果也像对付磷那样，先在空气中把它加热到着火点以后，再放进二氧化碳里去，它是照样可以燃烧的。既然可以燃烧，就一定要抢走氧，而二氧化碳丢掉了氧，还会剩下什么东西，不用说你们也知道了。

不过，净讲空话是不能令人信服的，最好还是让事实来证明。现在我就请这块钾给我们现身说法，表演一下，先叫它在空气中烧起来，然后再放到二氧化碳里，以证明二氧化碳里的确有氧存在。哎呀，不成！你们听，这块钾一着火，就像放爆竹似的噼啪直响。有些钾实在是叫人讨厌，燃烧的时候往往会发生爆炸，所以我们得格外小心。

这块钾不顶用，我们再另外换一块。好，它烧起来了，烧得很好，一点没有爆炸的现象。我把它放到装有二氧化碳的瓶子里，它也毫不退缩，还是在继续燃烧。虽然由于二氧化碳里的氧跟碳化合在一起，没有游离出来，所以烧得不像在空气里那么旺，可它仍然在着火，在吸取二氧化碳中的氧，却是千真万确的事。这时候，如果我把它放到水里，我们就会发现，除了有钾碱形成外，还能产生一定数量的碳。这个实验虽然做得非常毛糙，只花了5分钟时间，但我可以肯定地说，它的效果是无可怀疑的。即使我们做得极其仔细，搞上一整天，结果也不过是把得来的碳，毫无遗漏地装在汤匙里罢了。瞧，这些漆黑的普普通通的物质，就是从二氧化碳里取得的碳。这个实验充分地证明了，二氧化碳是由碳和氧化合而成的。同时，我还可以这样告诉大家：在一般情况下，凡是碳燃烧的时候，就一定有二氧化碳产生。

比方，我把这块木片，放进装有石灰水的玻璃瓶里，然后拿起瓶子尽量摇动，尽量让里面的石灰水、木片和空气碰撞翻滚，混淆不清（图），但只要我的手一停，它们还是跟先前一样：各守本位，互不相扰，分得一清二楚。当然，大家也明白，如果叫木片在瓶中的空气里燃烧的话，那不成问题，一定会产生水。可我偏偏要问：会不会产生二氧化碳？会产生二氧化碳的，你们看，木片在瓶里烧着以后，石灰水立刻变色发白了。也就是说，石灰水碰到了二氧化碳，因而生成了碳酸钙。这二氧化碳呢，准是由木片燃烧时生成的碳里冒出来的。有个非常有趣的小实验，可以证明木材中有碳存在，而这个小实验，实际上大家是经常在做的。如果你划燃一根火柴，跟着再把它吹灭，火柴头上那截烧过的发黑的地方，就有碳质存在。不过，有些物体中的碳质，并不以这样的方式露面。譬如蜡烛里明明含有碳，但我们却看不出来。

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