汉弗里·戴维（英国化学家）

汉弗里·戴维(1778年12月17日-1829年5月29日)是英国化学家。1778年12月17日生于康沃尔郡彭赞斯，1829年5月29日卒于瑞士日内瓦。1802年开创了农业化学。1807年用电解法离析出金属钾和钠；1808年分离出金属钙、锶、钡和镁。1813年他在法国研究碘，指出碘是与氯类似的元素，并制备出碘化钾和碘酸钾等许多碘的化合物。后还证实金刚石和木炭的化学成分相同。1815年发明矿用安全灯。1817年发现铂能促使醇蒸气在空气中氧化的催化作用。

生平简介

1778年12月17日，戴维出生在英格兰彭赞斯城附近的乡村，是中产阶级父母的长子 。父亲是个木器雕刻匠。戴维6岁入学，是个淘气、贪玩的学生。他衣服的两个口袋常常是一个装有钓鱼的器械，另一个装满各种矿石。他有惊人的记忆，富有情感，从小喜欢背诵诗歌、讲述故事。小学毕业后，父亲送他到彭斯城读书。老师认为他成绩最好的功课是将古典文学译成当代英语。另外，他还阅读过哲学著作，如康德的先验论等，并且开始写诗。不过在城里，最吸引他的是医生配制药物时物质的各种奇异变化。他就常常偷偷躲入顶楼，用碗、杯、碟作器具，学做实验。从此，他对化学实验的兴趣有增无减。 1794年，戴维的父亲去世。他为谋生糊口就到药房做学徒。他一方面充当医生的好助手，学习行医的本领；一方面他为调制各种药物，用溶解、蒸馏的方法配制丸药和药水，真正操作起化学实验仪器。这时他就开始自学拉瓦锡的《化学纲要》等著作，以弥补自己知识的不足。这时恰好格勒哥里·瓦特（发明家詹姆斯·瓦特的儿子）来此地。戴维闻讯后就登门求教，瓦特很喜欢这个聪明勤奋好学的年轻人，帮他解疑答惑。就这样，在学徒期间，戴维的知识有了很大的进步。

1799年，戴维把两块冰放在0℃的真空容器中，用一个钟表的机件带动它们相互摩擦。他发现，当两块冰摩擦时，它们会在不增加任何热量的情况下融化。尽管戴维没能找到热量和机械功之间的数量关系，但仍然冲击了热质说。同年，瓦特介绍戴维到布里斯托尔一所气体研究所当管理员。戴维对这里有更好的学习和实验机会感到称心如意。不久，研究室的负责人就发现他有精湛的实验技术，是个有前途的人才，就提出愿意资助戴维进大学学医。但这时，戴维已下定决心终生从事化学研究。

1801年，戴维被皇家研究所聘请，任化学讲师兼管实验室，同时受到英美科学家本杰明·汤普森爵士（冯·伦福德伯爵）、英国博物学家约瑟夫·班克斯爵士和英国化学家兼物理学家亨利·卡文迪什的帮助 。由于他具有丰富的知识和高超的实验技术，在到职后的六个星期就被升为副教授，第二年提升为教授。在学院举办的讲座上，戴维以超群的智力和非凡的口才获得了出乎意料的成功。他很快就赢得了杰出的讲演者的口声，成为伦敦的知名人士。

1803年，戴维被选为英国皇家学会会员。

1807年，出任学会秘书。

1812年，他被封为爵士，出版了《化学哲学原理》。

1813年他任命法拉第为他的助手，使这个贫穷的订书工逐渐成为著名的科学家。这是戴维对科学事业的又一重要贡献。

1819年，戴维被封为男爵，在英国从未有科学者能获如此殊荣。

1820年，戴维被选为皇家学会会长。

1829年，在日内瓦逝世，终年51岁。

主要研究

气体试验

在气疗研究室，戴维承担的一项任务是研究一氧化二氮的特性。有人认为这是一种有毒的气体，也有人认为它能治疗瘫痪病。究竟是怎样的气体呢？戴维决心亲自试验一下。许多朋友劝阻他，认为这样做太危险。勇于探索的戴维却不以为然，立即投入了实验。有一次戴维制取了大量的一氧化二氮，装在几个大玻璃瓶里，放在地板上。这时医学家贝多斯来到了实验室，看到戴维做出的成绩非常满意。当他正在高兴地与戴维交谈，由于不灵便的转身，胳臂碰到一个大铁三角架，架子倒下来砸碎了装满一氧化二氮的玻璃瓶。贝多斯很难为情地弯下腰收拾玻璃瓶，同时喃喃地说了一些表示歉意的话。戴维却认为这是不关紧要的，重新做一瓶是很容易的，用不着这样不安。戴维还没有说完这个实验的情况和今后的打算。他们的眼睛由于惊异而睁得大大的。一向以非常孤癖和冷漠而闻名的贝多斯博士，突然带着令人费解的微笑盯着他说： “戴维，你太爱开玩笑了。你怎么可以把铁架子同玻璃器皿放在一起呢？它们相互碰撞起来的声音多么响啊！”接着，他大笑起来，笑声震撼了整个实验室。“的确是一件令人开心的事。”戴维同意他的意见，也大笑起来。这两位科学家面对面地站着，狂笑不止。这种不平常的喧闹，引起了隔壁实验室助手的注意。他打开门以后，站在门边楞住了。“他们怎么啦，患精神病了？”助手捂住鼻子，大声喊道：“快出去！你们需要呼吸新鲜空气，你们中毒了！”贝多斯和戴维在新鲜空气中逐渐恢复了神志。但是头痛还没有消除，这说明，一些人所谓的“无毒气体”对他们的身体还是产生了有害的作用，他们还需要在新鲜空气里多呆些时间。这次不愉快的事故中还是有好处的，至少它让戴维发现了这种气体的新性质。事后戴维在笔记本上写道：“我是知道进行这实验是很危险的，但是从性质上来推测可能不至于危及生命。……吸入少量这种气体后，会觉得头晕目旋，如痴如醉，再吸入一些后四肢有舒适之感，慢慢地筋肉都无力了，脑中外界的形象消失，出现各种新奇的东西，一会儿人就会像发了狂一样又叫又跳，……”戴维在气疗研究所研究气体对人体的作用时，基本上是在自己身上做实验。他发现一氧化二氮有刺激作用，后来又发现这种气体有麻醉作用。他调查了氮的氧化物和酸以及氨的组成，并说服他的科学和文学朋友，包括塞缪尔·泰勒·柯勒律治，报告吸入一氧化二氮的影响。 戴维在吸入水煤气（氢气和一氧化碳的混合物，有时用作燃料）时差点丧命 。戴维这种勇于探索、敢于牺牲的精神，无疑是令人钦仰的。

电化学

1799年意大利物理学家伏打发明了将化学能转化为电能的伏打电堆，使人类第一次获得了可供实用的持续电流。1800年英国的威廉·尼科尔森和卡里斯尔采用伏打电池电解水获得成功，使人们认识到可以将电用于化学研究。许多科学家纷纷用电做各种实验。

戴维在思考，电既然能分解水，那么对于盐溶液、固体化合物会产生什么作用呢？在皇家科普协会繁忙的工作中，他开始研究各种物质的电解作用。

戴维很早就得出结论，在简单的电解槽中，电的产生是化学作用的结果，而且电荷相反的物质之间发生了化学结合。因此，他推断电解，即电流与化合物的相互作用，是最有可能将所有物质分解为元素的方法。这些观点在1806年的演讲《论某些化学电学机构》中得到了解释，尽管英法处于战争状态，他还是因此获得了法国研究所颁发的拿破仑奖（1807年）。这项工作直接导致从它们的化合物中分离出钠和钾（1807），并从它们的化合物中分离出碱土金属镁、钙、锶和钡（1808）。他还发现了硼（用钾加热硼砂）、碲化氢和磷化氢。 他证明了氯与盐酸的关系，以及盐酸的不稳定性；这否定了拉瓦锡关于所有酸都含有氧的理论。他还证明了氯是一种化学元素，旨在揭示氯中氧的实验失败了。他解释了氯的漂白作用（通过从水中释放氧气），并发现了氯的两种氧化物（1811年和1815年），但他对氯的性质的看法存在争议。

发现新元素

戴维在19世纪早期很快地熟悉了伏打电池的构造和性能，并于1807年组装了一个特别大的电池用于实验。然后他针对拉瓦锡认为苏打、木灰一类化合物的主要成分尚不清楚的看法，选择了木灰（即苛性钾）作第一个研究对象。开始他将苛性钾制成饱和水溶液进行电解，结果在电池两极分别得到的是氧和氢，加大电流强度仍然没有其它收获。在仔细分析原因后，他认为是水从中作祟。随后他改用熔融的苛性钾，在电流作用下，熔融的苛住钾发生明显变化，在导线与苛性钾接触的地方不停地出现紫色火焰。这产生紫色火焰的未知物质因温度太高而无法收集。再次总结经验后，戴维终于成功了。在1807年皇家学会的学术报告会上，戴维是这样介绍的：

将一块纯净的苛性钾先露置于空气中数分钟，然后放在一特制的白金盘上，盘上连接电池的负极。

电池正极由一根白金丝与苛性钾相接触。通电后，看到苛性钾慢慢熔解，随后看到正极相连的部位沸腾不止，有许多气泡产生，负极接触处，只见有形似小球、带金属光泽、非常像水银的物质产生。这种小球的一部分一经生成就燃烧起来，并伴有爆鸣声和紫色火焰，剩下来的那部分的表面慢慢变得暗淡无光，随后被白色的薄膜所包裹。这小球状的物质经过检验，知道它就是我所要寻找的物质。

通过实验戴维进一步认识到，这种物质投入水中，沉不下来，而是在水面上急速奔跃，并发出咝咝响声，随后就有紫色火花出现。这些奇异的现象使他断定这是一种新发现的元素，它比水轻，并使水分解而释放出氢气，紫色火焰就是氢气在燃烧。因为它是从木灰中提取的，故命名为钾。

对木灰电解成功，使戴维对电解这种方法更有信心，紧接着他采用同样方法电解了苏打，获得了另一种新的金属元素。这元素来自苏打，故命名为钠。

连续六个星期的紧张实验，把戴维累得形容枯槁，两眼窝陷，脸色苍白，但是他还是以坚强的毅力坚持着。1807年11月19日，他支撑着在学术报告会上介绍了发现钾、钠两元素的经过。暴风雨般的掌声和热烈的祝贺，使戴维感到非常幸福，当他回到家中，病魔终于把他打倒。操劳过度招来的热病使他在死亡的边缘挣扎了9个星期。由于公众的关心，医生的日夜看护，病势终于好转了。

疾病丝毫也没挫减他的锐气和热情。当身体稍好一点，他又来到实验室，开始新的攻关。从1808年3月起，他进而对石灰、苦土（氧化镁）等进行电解，开始时他仍采用电解苏打的同样方法，但是毫不见效。又采用了其它几种方法，仍未获得成功。这时瑞典化学家贝采里乌斯来信告诉戴维，他和篷丁曾对石灰和水银混和物进行电解，成功地分解了石灰。根据这一提示，戴维将石灰和氧化汞按一定比例混和电解，成功地制取了钙汞齐，然后加热蒸发掉汞，得到了银白色的金属钙。紧接着又制取了金属镁、锶和钡。电化学实验之花在戴维手中结出了丰硕的果实。

经拿破仑许可，1813年戴维周游法国，会见了许多著名的科学家，并被介绍给玛丽·路易斯皇后。在一个小型便携式实验室以及法国和意大利的各种机构的帮助下，他研究了物质“X”（后来称为碘），他很快发现了这种物质的性质和与氯的相似性；在他到达罗马之前，对碘和氯的各种化合物作了进一步的研究。他还分析了许多经典颜料的样品，证明了金刚石是碳的一种形式。

图册内图片来源：

人物贡献

戴维生活的时代，工业革命在英国蓬勃地展开。燃料普遍以煤代替木材，大大刺激了煤矿的开采。然而瓦斯爆炸时常发生，它象魔鬼一样使矿工不寒而栗。矿主和矿工组成的“预防煤矿灾祸协会，久仰戴维的大名，登门请求戴维帮助。戴维立即亲赴矿场分析这一爆炸性气体，证明可燃气体都有一定燃点，而瓦斯的燃点较高，只有在高温下才可能点燃爆炸，通常由于矿井中点火照明而引爆了瓦斯。针对这点，1815年戴维制作了一种矿用安全灯，并亲自携带此灯深入最危险的矿区作示范。

戴维的发明很快被推广，有效地减少了瓦斯的燃爆，深受矿工们欢迎。这时有人劝戴维保留这一发明的专利，但是他拒绝了，他郑重申明：“我相信我这样做是符合人道主义的。”由此可见他从事科研的目的。 戴维在研究硼酸、硝石、金刚石，在发现碘元素、发明弧光灯等许多方面作出了出色的成绩。在这些成绩之外，还有两件工作是后人常常称颂的。伦福德创办的皇家科普协会是靠私人捐助维持的，但是这种捐款很不容易筹得。虽然教授们的讲座的好坏对捐款有影响，但起决定作用的是学院的方向。按伦福德原先的设想，主要从事科普和应用科学新成就的示范。戴维等人让协会主动地为一些有影响的团体做一些科学实验，积极地承担某些有影响的研究项目，从而扩充了协会的工作内容。例如1802一1812年间，由于法国大革命而减少了对英国的粮食进口，为帮助农业发展，戴维在协会开设了农业化学的课程。1801一1806年，戴维还开展了制革技术的研究。就这样，协会不再单纯地开设讲座，而兼作一个科研组织。不仅进行科普宣传，而且密切了科学与生产的联系，显示了科学的意义，提高了科学的社会地位。

伟大的科学家法拉第是戴维发现的。由于戴维的帮助，法拉第来到了皇家科普协会实验室，由一个贫穷的订书工变成戴维的助手。虽然戴维在晚年，曾因嫉妒法拉第的成就而压制过他，但是不能不承认正是戴维对他的培养，为法拉第以后完成科学的勋业创造了必要的条件。所以戴维发现并培养了法拉第这样一个杰出人才，这本身就是对科学事业的一个重大贡献。