蠟燭的化學史––第六章:呼吸作用與蠟燭燃燒之類比/胡景瀚、林奕秀

星期六 , 19, 四月 2014 Leave a comment

蠟燭的化學史

The Chemical History of a Candle

作者:Michael Faraday(麥可‧法拉第)

譯者:胡景瀚*、林奕秀

國立彰化師範大學化學系
*
chingkth@cc.ncue.edu.tw

第六章 呼吸作用與蠟燭燃燒之類比

各位來到皇家有位聽眾送我兩支日本來的蠟燭,這些蠟燭是用之前上課提到的物質做成的。你看,這兩支日本蠟燭比法國蠟燭更精緻,從外觀看來是高檔的奢侈品。古怪的是,它們是空心蠟燭。亞干先生就是利用這種特殊的方法,創造出實用的油燈。這些來自東方的禮物,其材質隨著時間變化,表面漸漸失去光彩,黯然失色。但只要用一塊乾淨的布或絲質手帕,磨擦蠟燭表面,便能打亮上面裝飾的小皺摺和花紋,輕易地恢復它們原有的美麗色彩。這裡有兩根蠟燭,我擦亮其中一支,另一支留著不擦,你就能清楚看到兩者的差別;但只要同樣地磨擦,另一支也可以恢復漂亮的樣子。仔細觀察,日本的鑄模蠟燭比我們這邊的蠟燭更接近圓錐形。

上次演講我談到很多關於二氧化碳的事。我們從石灰水實驗中發現,當蠟燭或油燈上的蒸氣落入裝著石灰水的瓶子,澄清石灰水(我已經說明過調配的方式,你可以試著做做看)會變成白色混濁,那就是石灰質,存在於貝殼、珊瑚,以及地球上的各種岩石和礦物之中。但是我還沒完全告訴你二氧化碳的化學性質呢!讓我們一塊兒來研究這個主題吧。

我們曾經檢查過蠟燭燃燒所釋放的水,並分析其中所含的元素;現在讓我們來看看蠟燭燃燒產生的二氧化碳,它的元素是從哪裡來的?其實只要幾個實驗,我們就可以讓這些元素現形。我想你還記得,當蠟燭燃燒不完全時,會產生黑煙;但如果燃燒順利,就不會有煙產生。蠟燭的亮度由點燃的煙霧所決定。有個實驗可以證明這點:只要煙在燭焰中被點燃,它就會放出美麗的光芒,也不會產生黑色微粒。現在我要來製造出強烈的火焰。我在海綿上沾一點松節油。你看見煙霧大量升起、飄散到空氣中。記好了,從蠟燭得到的二氧化碳,就是來自這種煙。

n  二氧化碳中含有碳和氧

為了讓你看清楚,我會把燃燒松節油的海綿丟入充滿氧氣的燒瓶,現在,煙霧完全被消耗掉了。這是我們實驗的第一部分,接下來呢?松節油燃燒,進而產生碳粒飛散在空中,這些碳粒在氧氣中被完全燃燒掉;藉著這個簡單的實驗,我們得到的結果和蠟燭燃燒一樣。在氧或空氣中燃燒的碳,以「二氧化碳」的形態出現;而那些不完全燃燒的粒子,告訴我們二氧化碳中的第二種物質:「碳」。空氣充足時,「碳」會使火焰明亮;但當氧的份量不足以燃燒「碳」時,碳就被大量地拋出來。

接下來我要演示碳和氧結合為二氧化碳,你現在對這個過程比之前更為了解。這個廣口瓶裡裝著氧氣,坩鍋中加進了碳並且被加熱到火紅。我讓廣口瓶保持乾燥,為了讓燃燒看起來更加明亮。我要讓碳和氧作用。你會看到碳粒(磨成粉的普通木炭)與氧在空氣中燃燒(從坩鍋弄出燒紅的碳粒)。現在我讓碳在氧氣中燃燒,仔細觀察它們的特別之處。從遠處看來燃燒好像有火焰,但其實沒有。每一顆碳粒燒起來放出亮光,就像顆小火星;當碳粒以此方式進行燃燒作用,就製造出二氧化碳。我尤其希望這些實驗能指出待會兒要加強說明的部分,碳粒是這樣燃燒的,而非以火焰的形式燃燒。

與其燃燒碳粒,不如用大塊一點的東西,讓你看清楚外形和尺寸,而且更能明確地追蹤效果。這兒有一個裝滿氧氣的廣口瓶,還有綁著一小塊木頭的木炭,我燃燒木頭以點燃木炭、開始燃燒作用。你現在看見木炭燃燒,但沒有火焰(如果真的有火焰,也是很小的,因為緊鄰著碳的表面形成了氧化碳)。你看到木炭繼續燃燒,碳或木炭(這兩個名詞意思一樣)與氧結合,慢慢製造出二氧化碳。我手上還有一片木炭、一塊樹皮,燃燒時會被吹爆成碎片。因為「熱」的影響,一大塊的碳被縮小為會飛散的碳粒子;每個小粒子和一大塊碳一樣,以這種獨特的方式燃燒,它就像碳那樣,燃燒時沒有火焰。你觀察到很多進行中的燃燒作用,但都不是火焰。這個實驗呈現的是:碳燃燒時會出現閃光和火星。

二氧化碳由組成元素一次形成,如果我們用石灰水檢驗,你會發現裡面的物質和我之前描述得一樣。把6等份重的碳(不論碳來自燭焰或木炭粉)和16等份的氧放在一起,就會得到22等份的二氧化碳;當22等份的二氧化碳和28等份的石灰結合,會生成一般的石灰碳酸鹽。如果你檢驗牡蠣殼並磅秤組成成分的重量,會發現:每50等份的重量中,含6等份的碳、16等份的氧,以及28等份的石灰。然而,我並不想讓這些細瑣的數字造成你的困擾,這不過是物質的一般原理。我們還要再進一步地研究,觀察碳如何逐漸消失(指向在氧氣瓶裡靜靜燃燒的木炭)。你可以說:實際上木炭就消散在周圍的空氣中。如果那是純粹的碳,我們其實可以輕易製備,也不會留下殘餘。如果使用的是完全純淨的碳,的確不會產生灰燼。碳在緻密的固體狀態下進行燃燒,單單「熱」本身並無法改變固體的性質,碳則消散為氣體,而且在一般環境下這氣體不會凝固為固體、或凝結為液體;可是呢,更令人驚奇的是,氧沒有因為結合了碳而改變體積,二氧化碳的體積和原來氧的體積相同。[43]

在完全了解二氧化碳的性質之前,我還要再演示一個實驗。二氧化碳這種化合物由碳和氧組成,我們可以將它分解為組成元素。就像水的分離,我們也可以將二氧化碳分開成兩個部分。分開二氧化碳最簡單、便捷的方法就是,運用某種物質吸引氧,但是留下碳。你回想一下,我曾經把鉀丟入水中或放上冰塊,鉀就可以把氧從氫分離出來。現在我們也要對二氧化碳做類似的事。你曉得二氧化碳是種「重」的氣體:我不打算用石灰水來進行檢驗,因為它會干擾接下來的實驗;我想,氣體的重量和熄滅火焰的能力,就足驗證二氧化碳了。我把燃燒中的火焰接近二氧化碳,你看火焰是否會被熄滅。你看到亮光變得黯淡。雖然含磷物質燃燒起來相當劇烈,但事實上二氧化碳可以撲滅燃燒的磷。這塊磷被加熱到高溫,我把它丟入二氧化碳氣體,它原本的亮光就黯淡下來了,但回到空氣中它又再次起火燃燒。我手上的鉀在常溫下就會和二氧化碳有所作用,但因為鉀會很快地覆上一層保護膜;我們可以像是做磷的實驗那樣,把鉀加熱到它在空氣中的燃點,它就可以在二氧化碳裡燃燒,把氧氣帶走,然後會看到剩下來的東西。

我要在二氧化碳氣體中燃燒鉀,證明氣體中含有氧。(一加熱鉀就爆炸了)。有時候我們會拿到難搞的鉀,燃燒時會爆炸或發生類似的狀況。我再拿一片鉀,加熱後丟入裝著二氧化碳的罐子,你發現它會在二氧化碳氣體裡燃燒,燃燒情形不如空氣中好,因為二氧化碳含的是已經化合了的氧氣;但它的確在燃燒,並帶走氧氣。如果我現在把鉀放入水,你會發現在碳酸鉀的旁邊產生了一些碳。我在這裡做的實驗非常粗糙,但我能保證,如果我要仔細地進行實驗,花上一天的時間、而非五分鐘,我能在湯匙上或鉀燃燒的地方,留下足夠的碳;這樣的結論就不會引發任何質疑。這就是從二氧化碳得到的碳,普通的黑色物質。由此可知,以上實驗提供了完整的證據,二氧化碳是由碳和氧所組成的。現在我能告訴你:碳只要在一般的環境下燃燒,都會產生二氧化碳。

如果我將一塊木頭放入裝著石灰水的瓶子。無論我如何搖晃這個瓶子,它都保持在澄清的狀態;可是,如果我在瓶子內燃燒這塊木頭呢?你當然曉得,燃燒會得到水。可是我有得到二氧化碳嗎?你看,碳酸鈣和二氧化碳中的碳,都來自於木頭、蠟燭或其它東西。事實上,你自己就常常在做一個很棒的實驗,證明碳存在木頭裡。當你燃燒木頭的時候,不要完全燃燒,將火吹熄,你就看到碳了。

但是有些碳無法用這種方式顯現出來,例如蠟燭,雖然它的確含有碳。這裡有一瓶煤氣,會產生大量的二氧化碳氣體;你現在沒看到碳,但我們能馬上讓它現形。我將點燃煤氣,只要筒子裡有煤氣,就會持續燃燒。你還是沒看到碳,但有看見火焰;因為火焰是明亮的,這會讓你猜到火焰裡有碳。但我還要進行另一個操作。另一個筒子裡也裝著同樣的煤氣,裡面還混有另一種物質,這種物質可以燃燒煤氣中的氫,但不會燃燒碳。我用一根小火燭點燃這罐混合氣體,你發現氫被消耗掉了,但碳沒有,它變成了濃密的黑煙。我希望藉著這些實驗,讓你學會如何辨別碳;並且曉得氣體或其它東西在空氣中完全燃燒的時候,會產生甚麼物質。

在我們結束碳的主題之前,我們還要針對碳的燃燒進行幾個很棒的實驗。在燃燒過程中,碳以固體形態進行燃燒,燃燒過後,碳就不再是固體了。很少有燃料是這樣作用的。事實上,只有這類含碳的燃料:碳、木炭、木柴,才會這樣作用。我不知道除了碳之外,還有哪些元素的物質燃燒時也有同樣的情形。如果所有的燃料都像鐵那樣,燃燒後成為固體,我們的世界會怎麼樣呢?我們將不會看到壁爐中的燃燒現象。這裡還有一種燃料也很適合燃燒,至少和碳一樣好。它有多會燒呢?光是處在空氣中,它就自己燒起來了。(折斷一管自燃性的酒石酸鉛)。這個物質是鉛,[44]你看,它燃燒地多麼美啊。火焰分得很開,就像壁爐裡的一堆碳:空氣可以接觸到它的表面、進入裡邊,所以它可以燃燒起來。[45]但為什麼當它聚成一團時,不會這樣燃燒呢?(把管子清空,將內容物倒在鐵盤上堆成一堆。)原因很簡單,因為空氣進不去。

雖然它能產生高熱,但無法釋放出壁爐和鍋爐所需的大量熱能;因為燃燒後的產物沒有逸散開來,在底部的可燃物無法和空氣接觸。這和碳的燃燒差得遠了。碳和酒石酸鉛燃燒後在壁爐內都會產生猛烈的火,但是碳燃燒產生的物質會消失,留下乾淨的部分。我曾經讓你看過,碳燃燒時會在氧氣中逐漸消散,沒有留下灰燼;但在這裡(指向那堆自燃物質),因為燃料和氧結合,實際上我們得到比燃料更重的灰燼。從這裡你發現了碳和酒石酸鉛、鐵的差異,如果我們選擇用鐵來發光發熱,把鐵用在我們的燃料實驗上,會得到很奇妙的結果。碳燃燒的時候,如果它的產物以固體型態飄散,我們會看見空氣中佈滿不透明的物質,就像磷的燃燒一樣;而實際上當碳燃燒時,所有的東西都消失在空中。在發生燃燒作用之前,碳處於固定、無法改變的狀態;但經過燃燒後,成為氣體的碳反而很難變成固體或液體。

n  呼吸作用是一種燃燒,呼出的氣體是二氧化碳

現在我們將進入一個很有趣的主題,也就是蠟燭的燃燒和我們人類生命中的燃燒現象的關聯性。每個人身體裡都進行著某種類似蠟燭的燃燒,我會解釋清楚這一點。存在於人的生命和蠟燭之間的,不僅僅是一種詩意的聯想。為了釐清兩種燃燒的關係,我設計了一個小小的裝置,我們現在就可以組裝起來(圖31)。這塊木板上有個可以蓋起來的小凹槽,裡面是玻璃細管;在凹槽的兩端,我接上玻璃圓管,連接的玻璃管與圓筒形成通道,空氣能順暢通行整個裝置。我把一根蠟燭放進其中一個圓筒,這根蠟燭會繼續順利燃燒。你仔細觀察,供應燃燒的空氣從玻璃圓管進入,下到凹槽內的管子,最後上升到放置蠟燭的圓管。如果我關閉空氣進入的孔道,這個裝置就無法正常運作,進而造成燃燒作用停止、蠟燭熄滅。現在你想想,為甚麼會這樣呢?

圖31

之前我們做過一個實驗,我把蠟燭燃燒產生的氣體送到另一根蠟燭。如果我把蠟燭燃燒產生的氣體,用某種複雜器材送進供應端的圓筒,原本另一邊燃燒的蠟燭也會熄滅。如果說,我呼出的氣會讓蠟燭熄滅,你是怎麼想的呢?我的意思不是要把它吹熄,而是因為我呼出的氣體本身不助燃。現在我往裝置左方(圖31)吹入氣體,但不吹動燭焰;除了我嘴巴出來的氣體之外,沒有其它氣體進入裝置。你看到結果了,我沒有把蠟燭吹熄,我只是讓呼出來的氣體進入裝置,結果蠟燭因為缺乏氧氣而熄滅了,除此之外,沒有其它原因。我的肺已經帶走了空氣中的氧,因此呼出來的氣沒有足夠的氧供應蠟燭燃燒。起初蠟燭燒得好好的,但在我送入的壞空氣到達那邊時,蠟燭隨即熄滅。留心觀察空氣到達彼端之前的那段時間,那是很奇妙的感覺。

現在,我要讓你再看另一個很重要的實驗。這個玻璃罐子裡有新鮮的空氣,你可以讓蠟燭或煤氣燈在其中燃燒。我把罐子移近一點,方便我用吸管向瓶內吹氣。接著把罐子浸到水裡(圖32),就像這樣,我可以吸走空氣(如果軟木塞夠緊的話)、將空氣吸進肺裡,然後再吐回罐子裡:我們來檢查檢查,看看結果如何。從水的升降可以明顯地看到,我先吸了空氣,然後吐回去;現在把小火燭丟入呼吸過的空氣,從暗下來的火光可以得知蠟燭熄滅了。即使我只呼入一口氣,一樣會完全破壞空氣原有的燃燒效用,所以我的第二次呼吸等於是多餘的。現在你曉得了,許多窮人階級的房子設計不當,住在裡面的人重複呼吸同樣的空氣,通風不良、缺乏新鮮空氣。空氣被呼吸一次就壞掉了,可見新鮮空氣多麼重要。

圖32

我們更進一步地研究,來看看石灰水會發生甚麼事。這個球形瓶(圖33)裝著石灰水,針對空氣的通路裝置特殊玻璃管,這樣我們就能知道結果是否為呼出的空氣所造成的。我可以(藉著A管)吸空氣,讓外面的新鮮空氣進來、經過石灰水,或是從B管把氣吹到石灰水底部,顯示出它對石灰水的影響。你發現,無論我吸多久,讓外面的空氣進來與石灰水接觸,也不會發生任何改變。新鮮空氣並沒有使石灰水變混濁;但如果我對石灰水連續吹氣,它就變成了混濁的乳白色液體,這便是呼出氣體的作用。從呼出氣體和石灰水的接觸的結果,你知道空氣是被二氧化碳所弄壞的。

圖33

桌上有兩個瓶子,一瓶裝著石灰水,另一瓶裝著普通的水。玻璃管穿進去並連接兩個瓶子(圖34)。這個裝置雖然簡單,卻很好用。[46]我從這個吸管吸氣,往另一個吸管吐氣,玻璃管的裝置會避免空氣倒流。我的嘴巴和肺吸入外面進來的新鮮空氣,而呼出的氣體則通過石灰水;這樣我可以持續呼吸,做出準確的實驗,得到良好的效果。你發現新鮮空氣不會對石灰水起作用,但當石灰水只接受我吐出的氣,你就看出兩者的差異了。

圖34

n  吸入肺中的氧和食物產生類似燃燒的作用,並釋放出二氧化碳和熱量

我們再進一步想,這個運行不息的,我們賴以為生的,造物主安排的,獨立於人類意志的「呼吸作用」究竟是甚麼呢?如果停止呼吸,我們就活不下去。當我們睡覺的時候,呼吸器官和相關的部分仍然在運作,我們不能不呼吸,肺必須與空氣接觸。我簡短地說明一下這個過程。我們吃東西時,食物通過體內奇妙的血管和器官,被帶到不同地方,尤其是消化系統。食物經過變化後由一組血管流經肺部,同時,呼吸的空氣則被另一組血管帶進及帶出肺部。此時空氣和食物接觸,只隔著一層薄膜。空氣即在這個過程中對血液作用,產生類似蠟燭燃燒的效果。蠟燭和空氣中的某些部分結合,形成二氧化碳、釋放「熱」;而在肺部的變化也相當奇妙的,空氣進來和碳結合(此處所指的碳並非處於自由狀態,而是在可以和空氣起作用的情況),產生二氧化碳、送到大氣中並釋放出熱量:因此我們可以將食物視為燃料。我用一小塊糖來說明。糖跟蠟燭含有一樣的元素,雖然元素組成比例不同,但都是碳、氫、氧的化合物。元素間的比例如下表所示:

 

 

糖的元素重量比

72

11

88

這是件很神奇的事,氫和氧的質量比正是它們在水中的比例,所以糖等於是由72等份的碳和99等份的水組成。[47]糖裡面的碳和氧結合,呼吸作用帶進氧氣,讓人作用得像蠟燭一樣,這些作用除了產生熱能之外,還有更美妙的結果;藉著一個相當美麗卻十分簡單的過程,維持我們生命系統的運作。

我要用糖來做實驗,讓你看看更為驚人的結果;為了加速實驗反應,我們使用糖漿,其中含有3/4的糖和一些水。把硫酸滴上糖漿,硫酸會把水帶走,留下一團黑色的碳。(講者把兩者混在一起)。你仔細觀察碳是怎樣出現的,很快就會出現一團固體的黑炭、來自糖的碳。你知道糖是吃的食物,但你絕對想不到,糖竟然能弄出這一團固態的碳!如果我再動些手腳,讓糖裡面的碳發生氧化,我們會得到更驚人的結果。我要使用一種氧化劑,它能比空氣更快使物體氧化;用氧化劑氧化糖,這種燃燒形式上與呼吸作用不同,但一樣是氧化反應。在我們的身體裡,糖的碳和肺提供的氧接觸而發生氧化。如果我讓這個作用立刻完成,你就會看到這種燃燒。差別是,肺部從空氣吸進氧,在這裡氧化劑則讓燃燒的過程迅速完成。

等我告訴你碳的產量時,你會大感詫異。一枝蠟燭可以燒上4~7個小時。每天有這麼多的碳變成二氧化碳上升到空氣中呢!呼吸的時候,我們呼出那麼多碳!因為燃燒或呼吸作用,碳發生了多麼奇妙的變化啊!24小時之內,藉著呼吸作用,人可以將198公克的碳轉變成二氧化碳,乳牛可以轉化1,980公克,馬可以轉化2,235公克的碳。也就是說,馬的呼吸器官在一天之內燃燒2,235公克的木炭或碳,以供應生命所需的熱能。所有溫血動物(恆溫動物)都用這個方法得到熱能,也就是燃燒非自由態的碳。這個事實讓我們體會到,碳的轉換對大氣造成驚人的影響。24小時內,光是倫敦人的呼吸就能產生2,270公噸的二氧化碳,這些碳跑去哪裡了呢?它們飄進空氣啦。如果碳像是我給你看的酒石酸鉛或是鐵那樣,燃燒時製造出固體物質,那麼會發生甚麼事呢?燃燒作用就不會持續了。木炭燃燒會成為氣體,接著飄散逸入空氣;空氣是很好的載體,可以把二氧化碳帶到其它地方。二氧化碳接下來又會變成甚麼呢?

n  呼出體外的二氧化碳可為植物所用

我們呼出的氣體有害人體(人無法吸入同樣的氣體兩次),但神奇的是,呼吸作用的產物居然能讓地表上的植物和蔬菜成長。[48]水裡的魚和其牠動物雖然沒有直接和大氣接觸,但牠們也以相同的原理進行著呼吸作用。就像這些魚(指向一缸金魚),牠們呼吸從空氣溶入水中的氧氣,產生二氧化碳。而這些物質都在地球上移動,使得動物和植物的國度共存共榮。所有地表上的植物都吸收碳,就像我帶來說明的這株植物;我們呼出的二氧化碳飄入空氣,植物的葉子再從空氣帶走碳,進而生長、茁壯、茂盛。給植物我們需要的新鮮空氣,它們無法存活;給植物我們不要的碳,它們便欣欣向榮。就像我們看到的,這塊木頭中的碳和樹及植物的生長一樣,都是來自於空氣中的碳;植物帶走有害人類但有利於自己的東西,對一方造成疾病的,對另一方卻是健康的。人無法獨存於天地,這是民吾同胞,物吾與也的道理,所有自然界的存在均繫於萬物相生的法則。

在我們更進一步研究前,還有個小小的主題要說明,這個主題和我們講過的作用是相關的,它和我們切身的物質:不同狀態的氧、氫、碳,奇妙地聚集、互相關聯。讓你瞧瞧剛剛燒起來的酒石酸鉛,燃料甚至在離開瓶子前就和空氣起了作用。現在有股化學吸引力,有了這股力量,我們想要的作用才能順利進行;我們呼吸的時候,這股力量也在作用著。蠟燭燃燒的時候,許多地方產生互相吸引的力量。酒石酸鉛的燃燒也是化學吸引力的很棒例子。如果燃燒的產物從表面飄散,酒石酸鉛會著火、持續燃燒,直到燒完為止;但你還記得,酒石酸鉛和碳的燃燒有所不同,酒石酸鉛只要和空氣接觸,就會馬上發生反應,但是碳卻能保存數個月或數年。埃爾柯雷諾[49]出土的手稿便是用含碳墨水寫的,經過了1,800多年;雖然手稿在某些狀況下接觸到空氣,但並沒有完全被空氣改變。

現在來說說,是甚麼使得酒石酸鉛和碳在這方面有所不同?真是不可思議,作為燃料的物質(木頭)居然在「等待」反應;碳不像酒石酸鉛或許多我還沒堆上桌子的東西一樣,馬上就燃燒,而在等待反應的時機。蠟燭,例如美麗的日本蠟燭,不像酒石酸鉛或鐵(磨碎的鐵可以和酒石酸鉛產生一樣的效果)馬上就會起作用,反而可以等上個許多年甚至好幾世代,都不發生任何變化。我這裡有些煤氣。我從瓶子噴出氣體,但並沒有燒起來,煤氣接觸空氣,但要溫度夠高才會燃燒。如果溫度夠熱,它就會燒起來。如果我把它吹熄,煤氣燈裡吹出的煤氣要等到重新被點燃後才會燃燒。

令人驚奇的是物質等待燃燒的程度不一,有些物質只要溫度提高一點點就然燒,有些則需要相當的高溫。火藥和火藥棉在不同的條件下燃燒。火藥由碳和其它物質組成,屬於易燃物;火藥棉是另一種可燃物。[50]它們都會「等待」,但兩者燃燒所需的溫度不同、條件不同。用一條加熱的鐵線接觸火藥和火藥棉,就能知道哪個會先反應(把燒熱的鐵碰觸火藥棉)。火藥棉有反應,但鐵線最熱的部分仍不足以點燃火藥。多麼奇妙啊,不同的物質呈現出如此大的差異!有些物質要等到相關物受熱活化才反應,有些,像是呼吸作用,則立即反應。空氣一進入肺就和碳結合,即使在人體只能短暫忍受的低溫下,這個作用也是立刻進行,並呼出二氧化碳;如此,所有事物都穩當地進行著。你看,呼吸和燃燒作用的類比是多麼地驚奇而美妙。說真的,在這六堂演講的尾聲,我有個期許:希望你在你的一生之中,要像蠟燭一樣,照亮周圍的人;你的作為則要見證蠟燭之美,對同胞盡責,行事正直有益於人。


[43] 這個觀察其實就是亞佛加厥學說:「同溫同壓下,相同體積的不同氣體,其分子的數目相同」,雖然亞佛加厥學說在本文出版之前半個世紀就已經發表(1811年),有可能法拉第並不知道亞佛加厥學說。

[44] 法拉第稱實驗中所談的物質為鉛,其實這物質是酒石酸鉛(PbC4H4O6),我們以「酒石酸鉛」代替書中的「鉛」。酒石酸鉛遇熱會快速分解,放出光和熱:

PbC4H4O6(s) → Pb(s) + 2C(s) + 2H2O (l) + 2CO2 (g)

[45] 其實,酒石酸鉛加熱後為自發反應,不需要空氣。

[46] 34的裝置,當實驗者吸氣時空氣會從左邊的瓶子進入,吐氣時二氧化碳從右邊的瓶子流出。當左邊的瓶子為石灰水,右邊的瓶子為純水時,石灰水為澄清。反之,將裝置左右對調時石灰水變成混濁。

[47] 此處的質量比是雙醣的比例,應為蔗糖。

[48] 此處指的是光合作用:6CO2 + 6H2O → C6(H2O)6 + 6O2

[49] 埃爾柯雷諾(Herculaneum)位於義大利,羅馬時代古城,於西元79年與龐貝城(Pompeii)同遭維蘇威火山(Mount Vesuvius)爆發之難,全城掩埋。著名的「神秘別莊」(Villa of the Mysteries)即在城市近郊,留存建築完整,壁畫凝結西元1世紀羅馬的繪畫風格。顏色至今鮮豔明麗,畫面顯示出儀式性的神秘、難解真義,故得名「神秘別墅」。古城自火山爆發後掩埋至18世紀,才於埃爾柯雷諾和龐貝城進行發掘,出土許多遺址與物件,對歐洲藝術的希臘羅馬風格有推波助瀾之力。法拉第於1860年講授這一系列的化學課程,距離古城的大量發掘不過半世紀;時人對於如此豐富的史料仍在驚喜與摸索中,講者切時地引用這個例子,是相當令聽者印象深刻的。 

[50] 火藥棉是浸泡過硝酸的棉花。

4708 Total Views 2 Views Today
Print Friendly, PDF & Email

Please give us your valuable comment

你的電子郵件位址並不會被公開。 必要欄位標記為 *