汉弗里·戴维
Humphry Davy
1778-1829


戴维于1778年12月17日生于英国彭赞斯。年轻的戴维因为对笑气(一氧化二氮)的研究而备受瞩目。在伏特发明伏打电堆后,戴维将研究方向集中于电化学,并做出了重要的开创性工作。通过电解反应,他发现了多种碱金属和碱土金属,成为历史上发现元素最多的科学家之一。戴维发明的安全灯拯救了当时事故频发的英国煤矿工业。另外,戴维也是一位非常有文采的诗人。戴维于1829年5月29日在瑞士日内瓦去世,享年50岁。戴维对科学的贡献总结如下:

  • 发现一氧化二氮(笑气)的生理作用。在公众场合演示笑气的作用,引起大众对科学的兴趣。

  • 在电化学方面,通过电解反应首次分离多种活波金属,包括碱金属钠和钾,碱土金属镁、钙、锶和钡。

  • 指出氯气的单质属性。

  • 发明戴维安全灯。


重要化学装置

Davy-instrument-01.jpg

上图是戴维1807年论文《论电的一些化学作用》(On Some Chemical Agencies of Electricity)中研究电解水的实验装置(按原始插图重绘)。水的电解反应最早由1789年由两名荷兰科学家发现,当时的电力还来自摩擦生电。伏打电堆发明后,电解水的实验已经非常普遍。戴维为了深入研究水电解的过程和产物,设计了独特的装置。为了避免玻璃的成分在电解过程中混入产物,他使用了用纯金做成的圆锥形容器进行电解反应。容器中加入纯水,并用一个湿润的石棉条连接两个容器中的水。戴维观察到,在电解进行了10分钟后,正极的水可以使石蕊试纸变红,说明产生了酸性物质;而负极可以使石蕊试纸变蓝,说明产生了碱性物质。因为当时并不知道溶液中离子的存在和电解的本质,戴维没有给出合理的解释。

上图是戴维1807年论文《论电的一些化学作用》(On Some Chemical Agencies of Electricity)中研究电解原理的实验装置(按原始插图重绘)。左面的容器装有硫酸钾溶液并连接电源负极;中间的容器装有滴入石蕊的纯水,右边的容器装有纯水并连接电源正极。两条湿润的石棉条连接三个容器中的液体。当电解反应开始后,中间容器内右侧石棉条旁边的液体首先变成了红色。这与戴维的预期完全相反。戴维认为硫酸应该来源于硫酸钾,并从左边扩散过来,因此中间容器内左侧石棉条旁边的液体应首先变成红色。我们现在知道,实验的原理是在右侧电极产生了氢离子,氢离子通过右侧石棉条向中间容器扩散使石棉条旁边的液体变红。虽然戴维在当时不能对实验结果给出合理的解释,但他的实验无疑将电化学研究引入的正确的方向。

上图展示的是戴维1818年著作《煤矿工人安全灯和火焰研究》(On the Safety Lamp for Coal Miners, with Some Researchers on Flame)中的煤矿安全灯(按原始插图重绘)。这个安全灯最重要的组件是套在火焰周围的金属网。戴维发现,如果安全灯内的火焰达到金属网,其热量会迅传递给金属网而导致火焰温度迅速降低,因而无法点燃环境气体,从而避免了爆炸。戴维安全灯的发明,拯救了当时事故频发的英国煤矿工业。一些朋友建议戴维为安全灯申请专利,这样可以为他带来财富。戴维在给朋友的回信中写到:“我的好朋友,我从来就没有考虑过(关于申请专利)这件事:我唯一的目标就是为人类服务;如果我成功了,我因此会感到回报和满足……更多的财富也无法带给我名誉和幸福。”


其他科学家