硫元素是世界各国人民在日常生活、生产中发现的 。其发现和应用,跨度几千年……
“中国四大发明”之一的火药 , 以其巨大的杀伤力和震慑力,在古代军事和近现代工业中大显身手,有效地推进了世界历史的进程 。火药的主要成分硫磺里,含有一种叫硫的化学元素 。此元素是世界各国人民在日常生活、生产中发现的 。其发现和应用,跨度几千年……
中国:从药材到火药
封闭自守、腐朽没落的明朝末年,江西奉新县出了一位大科学家,名叫宋应星 。他早年追求功名,却未中进士;步入不惑之年后醉心科学,全面收集传统农业、手工业技术,编撰了号称“中国17世纪工艺百科全书”的《天工开物》 。
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长期编书过程中,宋应星对火药产生了浓厚的兴趣 。通过实验 , 他不但观察到火药爆炸时产生的热和威力相当于两千倍原气体爆炸的威力,还弄清了火药主要由硝石、硫磺和黄木灰组成 。并将其记录下:“凡火药,以硝石、硫磺为主 , 草木灰为辅……其出也,人物膺之,魂散惊而魄齑粉 。(《天工开物》《佳兵·火药料》篇) 。”
紧接着,宋应星投入到硫磺的研究中 , “古人先是将硫磺用作药材,次之用作炼丹和制造火药 。看来,很有必要弄清它的来源 。”通过实地走访,他发现用黄铁矿可以烧取硫磺 。于是 , 他将此技术记入《天工开物》 。只是他并不知道,书中所记载的黄铁矿制硫技术,比西方国家要早200多年!
制造作火药的硫磺最先是一种药材?宋应星的话一点也不错 。《神龙本草经》记载的46种矿物药材中 , 有一种叫“石流黄” 。此物“能化金银铜铁,奇物”,是硫磺的前身 。
后来,炼丹师发现硫磺不能治病,便将它用作制造长生不老仙丹的原料 。现存最早的炼丹专著《周易参同契》就有硫磺与汞化学反应生成硫化汞的记录 。
再后来,炼丹师们没有炼出仙丹,却屡屡发生由于硫磺与其它物质混合爆炸而受伤殒命的事件 。由此便发明了最原始的黑火药 。黑火药的制造促进了硫磺的提取和精制技术,人们用硫磺制成火枪、火铳等武器,运用到战争中 。科学家对硫磺的研究越来越重视,这才有了前文宋应星把硫磺记入《天工开物》书中一事 。
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11世纪的火药配方 。(网络图)
不过,无论是当药材、炼丹还是火药 , 国人对硫磺的研究还停留在物理层面方面 。对硫磺进行化学研究并发挥其更大功用,则是近代西方科学家们的杰作 。
西方:从漂白到命名
严格地说,西方人对硫磺的化学研究,是从“近代化学之父”拉瓦锡开始的 。
1776年,法国科学家拉瓦锡做气体实验时,把一块名叫“surphur”(拉丁文,意思是“鲜黄色”)的矿物进行燃烧,发现燃后的灰烬比原surphur要重一些 。一方面,他认为surphur吸收了空气中的某种气体 , 所以会重一些,他要找到这种气体;另一方面,他觉得surphur并不是前人所说的化合物 , 而是一种单质 。
“这种单质到底是什么元素?这种元素有何特点?古人接触过这种元素吗?……”正在组建元素周期表的拉瓦锡列出一堆问题,并下定决心找到答案 。
通过翻阅资料,他发现西方人接触surphur已有几千年的历史 。4000多年前,古埃及人用它的燃烧之物来漂白布匹;1700年前,古罗马博物学家老普林尼在《自然史》中介绍说 , surphur燃烧产生的气味能驱除妖魔鬼怪;1000年前,西方科学家已知道 , 每次火山爆发都会带出大量的surphur,而意大利西西里岛火山爆发中产生的surphur晶体 , 纯净而透明 , 远销英、法等国 。
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硫磺晶体(网络图)
1763年,俄罗斯化学家罗蒙诺索夫在论文《论地层》中详细介绍了surphur的相关情况:“不但火山喷出的气体里面有surphur,地底下滚汤沸腾的矿泉里和陆地底下的通气口里也聚结有大量的surphur……大量的surphur在地球中心燃烧成沉重的气体 , 在深坑里膨胀起来,顶着地球的上层,使它升高 。”
“surphur聚集在地核里,不但可以生成气体,随火山喷涌出来,还能溶解在地下水中形成矿物 。这种黄色的东西含量非常丰富,应该在元素周期表中占个位置 。”拉瓦锡翻阅多种书籍,经过多次实验,确定surphur无法再分离后 , 决定给这种古老的元素命名 。
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