2.1科学化学元素概念建立

17世纪后半叶～18世纪末，这一百多年的历史时期中，开始是波义耳批判炼金术，为化学元素提出了科学概念，继之，化学又借助于燃素学说从炼金术中解放出来，成为一门科学，之后，人们对多种气体性质的了解以及对空气复杂性的认识，使人们弄清了燃烧现象的本质，从而批判了燃素学说，提出正确的氧化理论，为近代化学的产生做好了思想上与实践上的准备。

2.1.1　波义耳名著《怀疑派化学家》

《怀疑派化学家》一书，1661年出版，此书在化学史上有着极其重要的意义。

波义耳认为元素用化学方法无法再分解，这比四元素说法高明得多。

波义耳认为每种元素都是由同一种微粒构成的，这种微粒的性质是不可改变的，在化学反应过程中，这种微粒本身是没有变化的。

波义耳不认为微粒具有“质量”这个特性，这是他的致命伤，这个问题后来由道尔顿提出，并建立了科学的原子论。

人物小史与趣事

波义耳（1627—1691），英国化学家。1627年1月25日波义耳出生在爱尔兰沃特福德郡利斯莫尔一个贵族家庭。其父理查德·波义耳是爱尔兰首府科克郡的伯爵及首屈一指的富翁。波义耳8岁进入专门为贵族和绅士子弟设立的学校学习，12岁时和哥哥一同到另外一所有个别教师指导的学校。在那里，波义耳学习了自然科学并开始接触伽利略的著作。之后不久，他父亲在一次共和派与保皇派之间的战斗中死去，其家道渐渐中落，于是他转而学习医学和农业。在学习医学期间，波义耳接触了化学知识与化学实验。通过制备各种药物，他很快成为一位训练有素的实验化学家以及有创造能力的思想家。1691年12月30日，这位为17世纪的化学科学奠定基础的杰出化学家在英国伦敦逝世，享年64岁。

导图

波义耳的金属焙烧实验

1673年，波义耳发表了《使火与焰稳定并可称重的新实验》一书，书中描述在空气中焙烧金属，其质量增加的实验。波义耳将400克的一块锡在敞口烧瓶中加热，质量增加到500克。他将锡放在曲颈甑中后，称重，封住口后再加热，但因为空气膨胀甑爆裂了（可能那个曲颈甑品质比较差），发出炮鸣般的声音。接着，他换了另一个曲颈甑，在敞口曲颈甑中放入400克锡，加热一会，想尽量把里面的空气赶出来以后，再封瓶口，继续加热焙烧锡。直至锡变成灰时停止加热，然后冷却，拔去封口，再称重，增加100克。他得出结论说：“质量增加100克是火对金属作用而得到的。”他推测火有质量。波义耳认为火是由一种叫“火微粒”的物质组成的，火微粒透过玻璃壁被金属吸收，所以煅灰比金属重。波义耳在这个实验中使用了天平，将定量实验手段带进了化学。

波义耳这个将金属放在曲颈甑中焙烧的实验做得非常好，可惜的是这个好的实验没能得到好的结果。若波义耳能在焙烧前称量，在焙烧后没有去掉封口前再称量一次，就可能有重大的发现。当时有一个化学家谢吕宾写信给波义耳，问他在打开瓶之前称量没有，波义耳在回信中给了一个惊人的答案，说他曾经在打开瓶之前称量了，也得到了质量增加的结果。这是怎么回事？我们现在认为可能是这样造成的：波义耳先将锡放在冷瓶中称量，之后又敞口加热赶空气，因为他担心瓶会破裂，想尽量多赶出空气，因为加热时间比较长，部分锡已经和空气中氧气化合成氧化锡，再封口煅烧，后来就是在打开封口前称量，自然也会比开始的质量有所增加。

这个金属焙烧实验对后来拉瓦锡发现科学燃烧理论及发现物质不灭定律，都有很大的启示作用。

2.1.2　波义耳的其他科学成就

波义耳对化学有三大贡献：把化学确立为一门科学；将严密的实验方法引入化学；给化学元素下了一个科学的定义。因此，波义耳被称为“近代化学的奠基者”。

波义耳通过精密的实验证明了“空气的性能与外界气压有关”，并在1662年得出了“一定量气体在一定温度下其体积与压力成反比”的定量关系。

波义耳得出结论：在大气的其他部分可能散布有某种来自太阳的、恒星的或其他球外世界的奇特物质，空气正是因为它们才成为维持燃烧所必不可少的东西。

波义耳通过实验得出一个结论：空气中包含维生物质即精华，它帮助动物呼吸、维持生命并且与动物的血液相混合。

传统的炼金术一直以为，火是万能的化学分析工具，所有的元素都是事先混合在物质之中，火可以将它们分离开来。波义耳根据火无法使金、银两种不同物质的混合物分离，却能使沙子与灰碱两种不同物质的混合物质结合形成玻璃等事实，否定了上述传统观点。

波义耳把“混合”称为“机械混合”，把“化合”称为“完全混合”。在单纯的“混合物”中，每个组分都保持其性质，能够同其他部分分离开来；在一个“化合物质”中，每个组分都失去其特性，很难把它同其余部分分离开来。

波义耳发现指示剂的颜色变化能够用来检验酸、碱。

酸除了具有酸味以外，还是一种强有力的溶剂，能使指示剂变色；碱则具有滑腻的感觉及除垢的性质，还具有与酸对抗、破坏酸的能力，它也能使指示剂变色。

波义耳的发现为此后将硝酸银、氯化银、溴化银用于照相术方面，做出了贡献。

导图

波义耳发现了化学元素磷，这是他独立做出来的。

波义耳经过自己独立研究，把磷制备出来了，而且研究了磷的重要性质。

人物小史与趣事

波义耳使紫罗兰变色了

波义耳一次偶然的机会发现了酸碱指示剂。

一天清晨，园丁送来一篮盛开的紫罗兰花，波义耳随手摘了一束向实验室走去。

助手威廉汇报了前夜拿到两瓶盐酸的经过，波义耳说：“我想看看这种盐酸，请往烧杯里倒一些。”

波义耳将紫罗兰花放在实验桌上，帮威廉倒盐酸。威廉在倒盐酸时，不小心把盐酸溅到了紫罗兰花上。波义耳看见这束紫罗兰花在微微冒烟。他把花束浸泡在清水杯子里，想将酸沫洗掉，但奇妙的现象出现了：紫蓝色的紫罗兰花变成了鲜红色！波义耳高兴地喊：“威廉，快准备几个烧杯、一瓶盐酸和其他的酸。”

威廉虽然莫名其妙，但快速地做好了准备工作。波义耳在每个烧杯里都倒大半杯清水，然后将各种酸分别倒入杯中稀释，把紫罗兰花分别泡入，发现不只盐酸，其他酸也能够使紫罗兰变成红色。“那么只要把从紫罗兰花瓣中提取的汁液放进一种溶液里，就可以判断它是不是酸性溶液了。”威廉试探地说：“或许碱性溶液也可以使紫罗兰改变颜色吧？”通过试验证明，碱性溶液确实可使紫罗兰变色，从紫蓝色变为蓝绿色。

波义耳和助手们又试验了石蕊地衣、矢车菊、五倍子、胭脂虫等一些动植物浸液对酸、碱的颜色反应，从中选出的某些酸碱指示剂沿用至今。波义耳把浸有这些汁液的纸烘干后就制成测试溶液酸碱性的试纸了。

波义耳发现的酸碱指示剂，对科学的发展有重大贡献。