舅舅说:“在这里,自然界赐给你纯金属,比如金、银和铜。在南非和乌拉尔,自然界还会给你提供铂。”舅舅从他的柜子里拿出纯金属-闪闪发光的红铜和暗淡的银丝、南非矿工们淘出的金砂。舅舅说:“想想人们第一次看见这些金属的情形:它突然在阳光的照耀下反射光芒,或突然在岩石上或者溪水的底部闪闪发光。”
舅舅说,大多数金属都是以氧化物,有时也被叫做矿灰的形式存在的,并且大家都知道这些矿石是不能溶解、不能燃烧和熔化的,就像18世纪一位化学家所说“缺乏金属的灿烂色彩”。然而,据了解矿灰和金属很接近,如果和煤炭一同加热,实际上能够转化成金属;如果在空气中加热纯金属,纯金属就会变成矿灰。在这些过程中,究竟发生了什么呢?不得而知。舅舅说,在理论背后可能有一种更为深奥的实用知识。尽管不能准确地知道到底发生了什么,人类还是可以熔化矿灰,制造出金属。
他能想象出金属第一次熔化的情形:原始人拿着含有铜矿的石头-可能是绿孔雀石-围在火堆边,当木材变成木炭的时候,原始人突然间发现绿色的石头在滴“血”,有红色的液体跑出来,那就是熔化的铜。
舅舅还说,我们现在都知道,把煤炭和氧化物一起加热的时候,煤炭里的碳就会和氧化物中的氧反应,并由此还原氧化物,只留下纯金属。舅舅说,如果不知道怎样还原,我们能得到的纯金属也就只有几种。就不用说什么青铜器时代,更不用说铁器时代了,也不会有18世纪那些让人惊艳的发现-18种新的金属(包括钨)从它们各自所在的矿石中被提炼出来。
戴维舅舅让我看了一些从白钨矿中获得的纯氧化钨,和舍勒以及钨的发现者科特迪瓦兄弟当年制造的氧化钨一样。我将瓶子拿起来。瓶子里有深黄色的粉末,这些粉末重得出奇,几乎和铁一样重。舅舅说:“我们所要做的,就是把它放在坩埚里和碳一起加热,直到其发红发热。”
舅舅还将那黄色粉末和碳混合到一起,并将坩埚放在大熔炉的一角。几分钟过后,他用长长的火钳将坩埚取出。当其冷却的时候,我看到让人兴奋不已的变化。碳不见了,大部分的黄色粉末也不见了,都变成了暗沉的灰色金属。这与科特迪瓦在1783年看到的是一样的。
舅舅说:“我们还有另外一种方法,那种方法更让人吃惊。”舅舅将氧化钨与铝粉混合到一起,然后在上边放一些糖、过氯酸钾和少许硫酸。糖、过氯酸钾和硫酸碰到一起立即就会着火,之后会点燃铝和氧化钨,它们燃烧得非常剧烈,爆出一串串的火花。火花熄灭后,我在坩埚中看到了一个白热的小钨球。舅舅说:“这是最强烈的反应之一。他们把此过程称为热爆炸。你应该能明白为什么要这样说。它能产生3000℃甚至更高的温度,这么高的温度,足够使钨熔化了。你看见了,为了能够承受高温,我使用了加了一层氧化镁的特殊坩埚,不然连坩埚都会熔化。做这个实验要非常小心,稍稍不慎,就可能产生爆炸。在战争年代,人们用这种方法来制造燃烧弹。如果操作得宜,这是生产诸如铬、钼、钨、钛、锆、钒、铌、钽等金属的好方法,现在这个方法已经开始运用了。”
我们把钨粒刮出来,用蒸馏水将钨粒冲洗干净,并用放大镜仔细地检查清楚,最后称了一下它们的重量。舅舅拿出了一个0.5毫升的小量筒,量筒里装了0.4毫升的水,然后将钨粒放进去。水上升了0.05毫升。我将确切的数字匆匆地记了下来进行计算。钨的重量近1克,它的比重是19。舅舅说:“很好。科特迪瓦在18世纪80年代第一次炼制出钨的纯金属的时候得出的也是这个数值。”
“现在我这里已经有了好几种不同的金属颗粒。你为什么不练习称重量,量一下它们的体积并计算出它们的比重呢?”接下来的时间里,我兴冲冲地忙碌起来,我发现舅舅似乎有意要考考我,给了我各种各样的东西-从比重还不到2的一块色泽暗淡的银色金属到比重超过20的铱锇合金(我认识铱锇合金)。当我计算出一个黄色小颗粒的比重为19.3时,发现其比重与钨一样。舅舅说:“你都明白了。金子的比重差不多和钨的比重一样,但是银的比重要稍微小点,因此很容易区分纯金和镀金的银,但是纯金和镀金的钨,就不那么好区分了。”
舍勒是戴维舅舅的偶像之一。舍勒不仅发现了钨酸和钼酸(由钼酸得到新元素钼),还有氢氟酸、硫化氢、砷化氢和氰酸以及10多种有机酸。戴维舅舅说这一切都是舍勒自己做的,没有任何人的帮忙,没有其他人的赞助,没有大学的职位或者是薪水支撑,只有他独自一人工作。在瑞典的一个小乡镇,舍勒尽力量入为出。他发现了氧,绝非偶然,而是通过多次不同的实验才获得成功。他还发现了氯,在他的方法指导下,后来的人才陆续发现锰、钡等10来种新元素。
戴维舅舅说,卡尔o威尔海姆o舍勒将其毕生的时间和精力都献给了工作,他的一生不图名利,无论什么知识,他都愿意和每一个人分享。舍勒的慷慨大度让我很感动,他的头脑和智慧更让人钦佩。实际上舍勒把一些元素的真相告诉了他的学生和朋友,帮助他们成为重要元素的发现者-约翰o加恩发现了锰;彼得o耶尔姆发现了钼,科特迪瓦兄弟发现了钨。
据说只要是和化学有关的事物,舍勒都过目不忘。他从不会忘记一种物质的外观、质地和气味或者是该事物在化学反应中转变的方式,他从不会忘记他读过的书或者别人告诉他的化学现象。对其他的事情,他好像都漠不关心,唯独为他最钟爱的事业-化学而献身。正是这种对科学的狂热,观察万物又全部铭刻于心的专业态度让舍勒取得非凡成就。
在我看来,卡尔o威尔海姆o舍勒就是科学史上的浪漫传奇。他对科学表现出疯狂的痴迷,并献上发自内心的爱恋。以前,我很少想到长大后要做什么,觉得长大成人是难以想象的事,但是现在,我清楚自己的目标了,我要做一名化学家,像舍勒一样的化学家,我要为化学界谱写新的传奇,探索所有尚未被发现的物质,包括矿石,认真地分析它们、揭开它们的秘密,进而发现未知的奇迹以及更多的新金属。