【化学系列】最帅的化学界男神——戴维

 

法国大革命之后，纷乱的欧洲大陆如同杀气腾腾的斗兽场里掉进了一只新鲜出炉的高卢鸡，气氛有点诡异。

1799年，英国、俄国、土耳其、奥地利、那不勒斯等组成了反法联盟，欧洲的两大强国英国和法国进入了敌对状态。就这样，伦敦上等社会的“精英”们没法去欧洲大陆上纸醉金迷的巴黎吃喝玩乐了，不过他们很快就找到了一种新的消遣方式——去皇家学院听化学演讲。

客人们来到皇家学院的演讲厅，首先看到一张大桌子，上面摆满了各种仪器，竖立着几根高高的伏特柱，几条螺旋形的导线从伏特柱伸向四面八方。

到了预定的时间，门开了，一位二十几岁的小伙子走上讲台，栗色的头发，圆圆的娃娃脸，一副惹人爱的模样。

“真年轻！”“好帅啊！”大厅里人们小声议论着。

这位年轻的小伙子开宗明义，立刻进入演讲模式，行走在各种仪器间。他闭合了伽伐尼电路，又切断了它，告诉大家出现在电极附近的酸是如何让蓝色的石蕊变成了红色，又告诉大家一种物质是怎样转瞬之间分解为另外几种物质。他的语言娓娓动听，带有韵律，富有诗意，让枯燥的科学知识在不知不觉间就渗透进观众的脑海。

一时间，台下的观众竟然觉得他不是一位科学家，而是一位诗人在朗诵自己的诗篇。他的演说获得了巨大的成功，演讲厅里每次都是满座。演讲结束以后，观众们欢声雷动，把他从讲台上接下来，热烈地向他鼓掌致意，好像这不是科学演讲，而是成功举办了一场音乐会。很多女士像对待大名鼎鼎的男高音歌唱家一样，给他送鲜花，私下里还给他写热情洋溢的书信。

整个化学史上，获得如此待遇的，只有他一个人！他，就是大帅哥戴维！

小帅锅戴维（图片截取自《鬼脸化学课·元素家族1》）

1、六年时间，淘气鬼变身“化学哲人”

1778年，戴维出生在英国一个叫彭赞斯的小城，这个小城位于英国的西南端，远离文明中心伦敦，市民的娱乐主要是斗鸡、酗酒和打猎。小戴维受到“熏陶”，也是一个出了名的淘气鬼，他一点都不喜欢读学校的拉丁文，经常翘课，背着猎枪去森林里打鸟，或者拿根钓竿在河边钓鱼。16岁那年，戴维的父亲去世了，他的生活发生了巨大变化。

小戴维如饥似渴地学习化学知识。

作为长子，戴维感受到了养家糊口的责任，这时候他才发现打鸟和钓鱼没有任何用处。第二年，经过介绍，戴维来到当地一位名叫博尔拉斯的医生那里去做学徒。这是一个不讲理论、专讲实践的药剂师，他所有的本领都是花了许多年工夫一点一滴掌握到的，他所有的药品也都是自己配制出来的。小戴维跟着他，从研制粉末、溶解盐类、蒸馏酸碱开始，进入了神奇的化学世界。

戴维到这时才发现自己毫无学识，他给自己制订了一个自学计划：学会至少7门语言（包括现代的和古代的），仔细研究20多门学科（甚至包括解剖学和哲学）。这对于一个17岁的孩子来说实属不易，可是戴维天赋异禀，不管多厚多艰深的著作，他都是一口气读完，好像是读了一本有趣的笑话书。

其实，知识就那么多，一个孩子如果有了兴趣，就会专心致志，融会贯通，一鼓作气，并没有花费太多时间。

就这样，一两年以后，戴维再也不是那个淘气包了，他的学识和巧妙实验传出了彭赞斯小城，甚至瓦特的儿子都来找他，和他一起度过了一个冬天，两人成为终生的挚友。

戴维成了一位学霸，他总是精力充沛，超级高效。

戴维还抽空写书，从书中优美的文笔可以很明显地看出，他不仅博览群书，具有文学功底，而且痴迷科学。他研究了电化学腐蚀，为后来用铜包覆来解决船舶腐蚀问题打下了基础。

1798年，戴维20岁，他应邀来到英国西南部比较大的城市——布里斯托尔，进入气体力学院工作。在这里他认识了贝杜思教授，这位教授的奇思妙想十分丰富，想用一些新发现的气体，比如氢气、氮气、氧气，给病人治病。戴维和他一起做了很多有趣的实验，其间，戴维发现了一种能够像酒一样让人兴奋和陶醉的气体，就是我们之前提过的“笑气”：一氧化二氮。他经常请朋友们试用笑气，自己也经常享受笑气的魔力，在呼吸过笑气之后写下癫狂的诗篇，这些诗篇最后汇编成一部诗集《在笑气中呼吸》。这让他和他的笑气一下子传遍了整个英国。

1801年2月16日，英国伦敦皇家学院的董事们开了一次简单的会议，会议记录上有这么一小段：

“兹决定：聘请汉夫里·戴维来院充任化学副教授、实验室主任和本院定期刊物的副主编，并批准他有权在院内领有一间房间，壁炉所需的煤炭及照明所需的蜡烛，此外，再支付他一笔年俸——一百基尼。”

就这样，小城市彭赞斯的戴维来到了首都伦敦，成为皇家学院的编内人员。这一年的4月25日，戴维在皇家学院做了第一次演讲，就是我们一开始提到的那次惊人的演讲，他赢得满堂喝彩，从而一炮走红。

有人这样描述：“科学赐予他创造的力量，他有能力改变着周围的一切，这是大师级的戴维，他不是被动地探寻大自然如何运行，而是用他的创造力积极实验，向大自然提问。”

在那个年代，一个人成为化学专家，已经足够厉害了，而戴维同时还精通文学，能够用优美的语言将大自然的奥秘展示出来，这是多么不容易。这一切就是这个年轻人从17岁一无所知开始，花了仅仅6年时间所达到的成就。戴维也毫不客气，一直以“化学哲人”自居，显然他当之无愧。

2、戴维的“武器”——电

意大利物理学家伏特发明了最早的电池伏特柱，迅速变成了化学家手中锋利的武器。像采金者从四面八方涌向新发现的金矿一样，电化学家们都在希望“电”这件宝贝能够给他们带来无穷尽的奇迹，戴维就是这最早一批电化学家中的佼佼者。

电表示：哪里都有我，心好累……在博尔拉斯老师的药店阁楼上，戴维已经开始研究电化学了。在布里斯托尔气体力学院的时候，戴维自己建造了一个伏特柱，做了很多研究。当他加入皇家学院以后，他的资源就更多了，接二连三地建造起巨型的电池组来，这些电池组一个比一个大，有的甚至达到100多对。戴维之所以这样做，是希望能把电流引起的化学变化完全研究明白。

当时的化学家发现，电流通过水的时候，除了阴阳两极出现氢气和氧气之外，水里总会出现一些酸和碱，有人认为这些酸和碱是电流创造出来的。戴维认为这太不科学了，于是设计了一个实验去打破这个“伪科学”。

他将纯净的蒸馏水注入一个纯金的容器，用一个玻璃罩将这个装置罩得严严实实，再把罩内抽真空，这样的装置将杂质含量降到最低。他接通了电流，水里只出现了氢气和氧气的气泡，并没有出现一点儿酸和碱。

情况很清楚了，水中通电之所以出现酸碱，乃是因为总有一些外来物质在不知不觉中溶入水中，比如从玻璃仪器中，从金属电极中。它们似乎被电流的魔力吸引出来，被分解后以酸和碱的形式聚集在电极附近。

不要小看这个结论，这个结论可是戴维后来发现新元素的重要基础，被视为伏特发明电池之后电化学史上的又一件大事。科学最早就是将真理从纷繁复杂的现实世界中分离出来，然后加以研究，这被称为“还原论”。

1806年11月20日，戴维首次在皇家学会将他上述实验和看法做了贝克报告。所谓贝克报告就是当时的“诺贝尔奖”，由一位名叫贝克的商人发起，他生前很热爱自然科学，临死的时候给皇家科学会留下了100英镑，存在银行里做基金，每年的利息指定赠给在皇家科学会上有杰出发现的人。

戴维的第一次贝克报告就赢得满堂喝彩，甚至英国的交战国法国也有科学团体赠他金质奖章和由伏特命名的奖金。

这不过是事情的开端，之后连续五年的贝克报告主讲者都是戴维，堪称报告会的霸主。仅仅在1807年他的第二次贝克报告上，他就宣布发现了两种新的化学元素。他究竟是怎么做到的？

拉瓦锡在列出第一份元素清单时曾这样说：“我不得不把几种物质算作元素，只是因为暂时还无法分解它们。总有一天，化学家会找到方法，令人信服地证明这一点，像过去证明空气和水是复合物质一样。”

戴维想着拉瓦锡的话，对自己说：“是时候要让一些可能的复合物质尝尝电流的滋味了。”

他首先将目光盯上了两种强碱：苛性草木灰和苛性苏打。它们现在叫氢氧化钾和氢氧化钠，是我们很熟悉的名字。

那个年代之所以这样称呼它们，是因为它们是从草木灰和苏打中提取出来的。这两种东西都是化学家们手中最常用的试剂，在每个实验室里都可以看到。在那个时代，人们都认为它俩是不可再分解的物质，它们可以和各种各样的物质反应，但是要把它们分解成更简单的物质似乎是不可能的。

戴维决定对它俩试试电流的作用，他首先制备了一些苛性草木灰的水溶液，然后将他之前准备好的庞大电池组连接好，这个电池组包括200多个大大小小的电池，戴维相信任何事物都抵抗不了如此强大电流的作用。

戴维制作的超级电池组（图片来源：《鬼脸化学课·元素家族1》）戴维和他的助手——堂兄埃德蒙德接通了电流，两根导线附近迅速出现了气泡。“这是水分解成氢和氧，”戴维检查了一下，失望地说，“看来不能用水溶液，必须用无水的碱。”他改用干燥的苛性草木灰，装在铂金勺子里，用纯氧加热。等到粉末化为液体，戴维立刻用一根导线连在勺子上，另一根导线浸入熔融的苛性草木灰里面。铂金勺子里的液体立刻翻腾起来，甚至溅出带火的飞沫。兴奋的戴维根本顾不了这些，他眼睛瞪圆了，鼻子都快碰到了铂金勺子。熔融的苛性草木灰已经发生了显著的变化，在和导线接触的地方，出现了一些美丽的淡紫色火焰。

“埃德蒙德，电流已经把苛性草木灰分解了，那发出淡紫色火焰的就是新元素！”戴维兴奋而自信地说。

戴维虽然发现了新元素的踪迹，但是不把这种新元素保存下来展示给别人，是不会让人真正信服的。

又是新的一天，戴维早早地来到实验室，他事先已经盘算好，第一次失败是因为有水，第二次失败是因为要避免有水而采用熔融的苛性草木灰，温度太高导致新元素一“出世”就燃烧了。看来高温的干苛性草木灰不行，湿的也不行，干脆就弄一个不干也不湿的。

他用镊子取一块儿完全干燥的苛性草木灰，在通电之前，让它留在空气中大约一分钟。仅仅一分钟，应该足够苛性草木灰吸收空气里的湿气，用这些少量的水分帮助它们导电。果然没过多久，这个白色小块儿已经蒙上了薄薄的一层湿粉。戴维把发暗的苛性草木灰放在铂金片上，接通了电路。

电流通过去了！那蒙上一层灰色湿气的白色固体碱块，立即开始从上下两面熔化，而且沸腾得越来越厉害。突然，“啪”的一声，一些极小的银色小珠子从里面滚出来，在桌上跳起了欢乐的舞蹈。可是这些小珠子的“脾气”却和银完全不同，有的很小，刚一滚出来，就“啪”的一声爆裂开，发出美丽的淡紫色火焰，有些稍大一点的侥幸得以保全，却很快就在空气中变暗，蒙上一层白膜。

真是奇迹！相貌平常的苛性草木灰中竟然含有某种金属，一种人们都不知道的金属！戴维已经陶醉在胜利的喜悦中了，他肆无忌惮地大声唱歌，跳起了华尔兹，不慎打碎了几个器皿。他大声对助手埃德蒙德说：“这只是第一炮！我们还要继续追击其他元素，什么东西都经不起我的电流冲击，咱们要给化学翻案啦！”

略微冷静之后，他才回到工作台前，一边哼着歌，一边写完实验记录。当他匆匆忙忙洗干净手，准备冲出实验室庆祝一番的时候，好像又想起来什么，于是回到台边，翻出实验记录本，在页边空白的地方大大地写下了几个字——出色的实验。

3、钠钾“双兄弟”

戴维经过“出色的实验”，终于成功地发现了新元素，他把苛性草木灰从元素的名单上抹掉，换上一个新的名字——草木灰素（Potassium），意思是这才是真正的元素，是从草木灰里提取出来的。后来人们根据拉丁文中的碱，更多地将它称为“Kalium”。在本生、基尔霍夫发现铷铯“兄弟”之前，它一直是反应活性最强的金属，所以中文将它翻译成“钾”。

可是，戴维却为如何保存这种新元素而头疼起来，因为这家伙实在太活跃了！

如果你将它放在空气里，它很快就披上一层白膜，没多久就瘫倒下来，银白色的金属光泽荡然无存，只剩下一摊白色糊状物。

你如果用手一摸，就会发现这是“老相识”——氢氧化钾，滑腻如肥皂。

戴维又想，既然这是一种金属，那放在水里应该没有问题吧。

按照我们的经验，金属到了水里，应该会立刻下沉，然后安静地躺在水底吧。可是钾完全不同，它投进水后不仅不沉没，还发出尖锐的“咝咝”声在水面上“游泳”，伴随着美丽的淡紫色火焰发出爆炸声。

它既然在水里都这么活泼，跟其他物质放在一起就更不用说了，让我们简单看看戴维的实验记录吧：它在酸里会着火，在玻璃瓶中会腐蚀玻璃，在纯氧中着火并发出强烈的白光，在酒精中着火，碰到硫、磷着火，在冰上着火并把冰烧成洞。

若钾和水有缘相遇……（图片来源：《鬼脸化学课·元素家族1》）戴维实在被钾弄得焦头烂额，这种烈性元素不管在哪里都几乎一定会引起爆炸和火光，干脆破罐子破摔吧，他把钾扔进了煤油，自己背过身去，闭上了眼睛，做好了迎接一场大爆炸的准备，因为煤油本身就是一种易燃的物质啊！没想到，一点儿声响都没听到，转眼一看，那块儿银白色的烈性金属竟然乖乖地沉了下去，在煤油里安静地待着，就像一个狂躁的叛逆期少年遇到了心仪的少女，终于安静了下来。这让戴维的实验变得容易了很多，既不用担心爆炸火灾，也由于可以储存，不必担心因为缺少钾而中断实验。

经过足够多的实验，戴维可以开始整理数据写报告了，可他为钾的一些性质而烦恼起来。钾看起来是银白色的，有金属光泽，和金、银、铜一样善于导电传热，还能够溶解在水银里，这些理由足够说明钾是一种金属。但是在那个时代，人们熟悉的金属不过是金、银、铜、铁、锡，加上铂金、水银、钴、镍、锰、锌、钼、铅、铋、锑，可是你什么时候见过哪种金属会这样：遇水不下沉，反而会着火？此外，钾很软，用涂黄油的小刀也割得开，但之前你见过哪种金属软得像黄油？最让人难以接受的是，钾实在太轻了，黄金的密度约是它的20倍，铁的密度约是它的9倍，就连有些木头都比它重。

虽然有这么多不和谐的声音，戴维仍断定它是金属：“钾虽然轻，令人奇怪，但是铁相对于黄金、水银来说也是很轻的金属。”这个思路很正确，密度只是一个数字而已，科学对所有数字都是平等的，我们不能被看到的表象迷惑。戴维还预言：“之所以会认为钾有问题，是因为我们看惯了旧金属，我们一定会再发现几种新金属，将钾和铁之间的空隙完全填满。”

戴维的这一预言很快就应验了，他用同样的方法分解了苛性苏打，证明了苛性苏打和苛性草木灰一样也是一种复合物质，其中也含有氢、氧和一种从来没有人知道的金属元素。戴维给它起名叫“苏打素”（Sodium），因为苛性苏打是从苏打（碳酸钠）里提炼出来的。后来人们用阿拉伯语中的纯碱将它命名“Natrium”，中文翻译成“钠”，这就是钠的由来。

钠和钾简直就是一对“好兄弟”，因为它们实在太相似了：钠比钾稍微硬一点，但也不难用小刀切开；钠比钾重一点，但是也很轻，在水里也不下沉；钠也和钾一样与水反应，发出“咝咝”声，只是没那么剧烈，不会发生爆炸；在空气中，钠的表面也会很快起一层白色的“霜”；钠也会安静地待在煤油里面。和钾最大的不同是，它燃烧发出的光是黄色的。

从钾到钠的发现，戴维只花了短短的六周时间。

你可能以为，这六周里面，戴维只是做了这两次最关键的实验吧。远远不是！戴维在这六周里像疯子一样研究钾和钠的性质，对钾各方面性能的了解可以写一本书了。这背后，是他绞尽脑汁设计实验方法，以及废寝忘食地去做各种各样的实验。

不要忘了，发现新元素，还不是他的正式工作，他终究还算是皇家学院的雇员，必须接受皇家学院分配给他的任务：他应邀来到皮革厂，研究制革工艺；又被迫来到监狱，寻找有效的消毒剂；还得下乡拜访农民，研究粪肥，因为皇家学院需要他去搞农业化学。差不多了吧？还没完！戴维“欧巴”在伦敦大受欢迎，有钱人、精英们、政客们争相邀请他去家里做客，还有不少贵妇人千方百计邀请他参加舞会。

戴维这个精力旺盛的大帅哥从来不拒绝任何邀请，社交工作两不误。人们经常看到戴维深夜才从舞厅回来，睡上三四个小时，第二天又精神抖擞地钻进实验室了。

就这样，1807年11月19日的贝克报告到来了，除了戴维，还有谁更有资格在这个舞台上表演呢？戴维在报告会上，请出他那一对金属元素，让它们表演给观众们看，这“哥儿俩”在水里“游泳”，在冰面上“奔跑”，向空中燃起黄色和淡紫色的火焰。但是这“哥儿俩”确实是金属，因为它们在煤油中闪耀着银色的光泽。

所有人都震惊了！各种报纸甚至是跟科学丝毫不相关的报纸也开始报道起戴维的新发现来。

就这样，戴维走上了他人生的巅峰，得到了暴风雨般的欢呼和祝贺。他用自己的形象、才华和努力，让英国甚至全欧洲社会的目光集中到科学上，科学普及的意义比科学本身更大！

在这之后，虽然戴维还有很多发现，但都没有像发现钾钠元素那样显赫一时了。他后来跟一位富裕的贵族寡妇结了婚，让众多追求者大失所望。在结婚前夕，他被授予准男爵的称号，从此以后，他的名字“汉夫里·戴维”前面多了一个爵士头衔，大家都被迫叫他“戴维爵士”了。此外，戴维还给科学界留下一个大名鼎鼎的徒弟，这个徒弟的名字叫法拉第。

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