碳和硫这两种与火密切相关的元素,也早已为古人所熟知。碳常以木炭和煤灰的面目出现,只要燃烧木头就能得到这些产物。石墨和煤也是碳的常见形态,当然还有钻石。不过要等到很久之后才会有人发现,这些形态天差地别的东西其实全都由同一种材料构成。在旧石器时代的洞穴岩画中,有用木炭绘出的轮廓线。公元前3750年前后,古埃及人和苏美尔人率先大规模使用了碳,以便在制造青铜时融合铜、锌和锡矿石。说到钻石,印度人在公元前6000年至公元前3000年间就认识它了,而中国人在公元前2500年前后也得知了这种美丽东西的存在。
礼器斧头的磨刀石
2005年,哈佛大学的华裔物理学家陆述义发现,早在4500年前,中国工匠就使用钻石来打磨典礼仪式上所用的斧头了。四把表面高度抛光的斧头由已知第二坚硬的矿物制成,只有经过钻石的抛光才能如此光彩熠熠。这些斧头由刚玉制成,红色的刚玉就是红宝石,蓝色的则是蓝宝石。除了钻石,没有任何矿物的硬度能超过刚玉。之前人们猜测,制斧工匠是用石英打磨的。陆述义在研究中分别用石英和金刚石打磨斧头的一小部分样本。用电子显微镜和X射线衍射仪仔细检查后,他发现用金刚石抛光的表面与古斧的表面最为接近。如此高的光滑度,用石英打磨是无法达到的。
1772年,法国化学家拉瓦锡使用透镜聚集光线,点燃了一颗纯氧中的钻石。他发现,燃烧后的产物只有二氧化碳。英国化学家特南特(S. Tennant)在1796年重复了这个实验,并且将钻石与等量石墨的燃烧产物做了对比,发现二者的燃烧产物不但都是二氧化碳,而且连质量也完全相同。他的结论是:钻石也不过是碳的一种形态。这种烧钱的魔术最早是两个意大利人在1694年展示的,他们用透镜聚光照射钻石,把它给变没了,连渣都没留下。不过,当时人们可不知道什么氧气或者二氧化碳,所以这个“魔术”没能给后人留下任何有价值的结论,不过是个昂贵的派对把戏罢了。
在古代中东地区,人们早已熟知硫黄,《旧约》中也曾多次提到它。最让硫黄声名远播的,就是传说中神用它摧毁了索多玛和蛾摩拉这两座“罪恶之城”。古希腊人则把它用作熏剂,杀灭家中蚊虫。在荷马史诗《奥德赛》中,奥德修斯就曾命令女仆取来硫黄,把房间熏了一通。埃特纳火山是古罗马的硫黄产地,罗马人会通过燃烧硫黄得到二氧化硫,用来漂白布匹以及保存美酒。
炼金术士们认为,硫黄也是构成金属的元素之一。这种想法让硫黄在中世纪地位飞升,一直持续到18世纪。后来,拉瓦锡断言硫黄是一种元素,不过英国化学家汉弗莱·戴维(Humphry Davy)反对这种说法,认为硫黄是一种含氢化合物。1809年,法国化学家盖-吕萨克(J. Gay-Lussac)和泰纳德(L. Thénard)推翻了戴维的论断。(www.xing528.com)
位于西西里岛的埃特纳火山,其所属的火山带一直延伸到意大利半岛上。火山是古罗马人的硫黄宝库,他们擅长利用这种元素制作燃烧型武器和烟花
在公元1250年以前,人类就已经熟悉并且使用了七种金属、两种类金属(砷和锑)以及两种非金属(碳和硫),但人们并不知道它们是独立的元素。要想认识它们的真面目,人类还需要掌握关于物质属性的海量知识。
如何去掌握呢?答案就是:通过“观看”身边看不见的东西——气体。
希腊火
拜占庭帝国的海军曾经使用过一种被称作“希腊火”的武器。这种神秘液体中可能含有硫黄,从远处投射能使船只燃烧,令敌方水手心生恐惧。“希腊火”最后一次投入使用,是在1453年那场见证了君士坦丁堡(今伊斯坦布尔)陷落和拜占庭帝国终结的战争中。它猛烈地燃烧,难以扑灭——甚至漂在海面上仍在继续燃烧。其配方严格保密,出卖者都要被处死。“希腊火”的成分至今不详,但很可能是由辉锑矿(硫化锑)、硝石(硝酸钾)和原油混合而成。
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