早年读化学时就听说过有种气态化合物,学名一氧化二氮,俗名笑气。据说吸入这种气体之后,能影响人的神经中枢,让人发笑不止,所以被称为笑气。老芦后来在没听说过笑气,也没关注过它,直到最近读到新闻,说笑气乃是一种毒品。有不良商家把它制成嗨气球(dizzy balloons),供给青少年吸食。长期吸嗨气弹能使人上瘾,最后导致很多健康问题,吸食过量者能使人昏厥甚至死亡。西雅图有个中国女留学生林娜,因为吸食过多经济破产,而且几乎丧命。最后她坐在轮椅上回到中国,发文呼吁大家远离嗨气球。老芦属老辈人,当年留学天天泡在实验室和图书馆,朋友圈也都是同类人,这种西洋景闻所未闻。为了不被时代抛弃,老芦这里赶紧补补笑气这一课,争取做个新潮老年。
话说英国有个伟大的化学家戴维(Humphry Davy,1778-1829),出生在英格兰西南沿海的乡村。戴维从小就喜爱做化学实验,成天捣弄瓶瓶罐罐,配制各种药品。后来他到一个药房当学徒,学习到很多的化学知识。一个偶然的机会,他认识了发明蒸汽机的大师瓦特的儿子小瓦特。小瓦特没有他父亲那么辉煌,但也是个出色的科学家和管理者。他发现了戴维的化学天才,把他推荐给著名的化学家普利斯特里的气体实验室。
初中读化学时还知道有个英国化学家普利斯特里(1733-1804),他是个法学博士,职业是牧师,却对化学气体有着极大的兴趣。他于1771年加热硝石,成功地制取了氧气,1772年发现了二氧化氮气,1773年发现了氨气,1774年发现了氧气和二氧化硫气,他还制造了最早的汽水,是化学科学最早的创始人之一,被称为气体化学之父。顺便说一句,普利斯特里不仅发现了很多气体,还发现了橡胶,他用橡胶做了橡皮擦,虽说今天看来微不足道,但当时却是个大稀罕事。
普利斯特里虽然早在1772年就制备了一氧化二氮,但对这种气体的性质却几无所知。因其能助燃,错以为就是氧气。1798年,戴维来到之后,也制备了一氧化二氮,存放在大玻璃瓶中。这时,贝多斯医师来到戴维的实验室,一不小心碰破了玻璃瓶。他一边道歉,一边拣地板上的玻璃。就在这时,奇怪的事情发生了,一向板着脸不苟言笑的贝多斯博士突然笑了起来,先是微笑,接着哈哈大笑。戴维很奇怪,凑近看他,也不禁大笑起来。两人面对面狂笑不止,实验室的人大吃一惊,立刻意识到不对,急忙打开门窗放入新鲜空气。过了好一会儿,二人才恢复正常。敏锐的戴维这才意识到,原来一氧化二氮能使人发笑,遂起名曰:笑气。
后来,戴维发现笑气不仅使人发笑,还有麻醉作用,很多牙医和妇产科医生用笑气来减轻拔牙患者和产妇的痛苦。后来戴维又研究了很多的气体,他都亲自吸入这些气体来体验其气味和效应。这是个很危险的工作,有两次差点送了性命。一次是吸入氟气,一次是吸入水煤气(氢气+一氧化碳)都导致中毒,幸亏抢救的快,才拣回一条命。为了制备单质氟氟,数十位化学家都曾中毒,还有4位付出了生命的代价,所以氟有个绰号:死亡元素。氟对人体有毒,但是少量的氟能防髃齿,特别对儿童有益,所以市面上有含氟牙膏出售。一氧化碳有毒,今天是人人皆知的常识,但这常识是伟大的科学先驱们以生命为代价换来的。
当戴维发现笑气的功能后,笑气立即风靡欧洲。很多人好奇地以吸入笑气为时髦,贵族阶层开派对和街头艺人杂耍时用于助兴的东西。不久笑气也传入美国,1844年,美国康州的首府哈得福特城也举行了一场笑气表演大会。一名药店店员走上舞台,志愿充当笑气吸入的表演者。当他吸入笑气后,欢快地大笑一番。由于吸入过多,他一时失去了自制能力,笑着、叫着,向人群冲去。他被椅子绊倒,重摔一跤,大腿受伤鲜血流淌。有人问痛不痛,他摇摇头,脸上也没有痛苦的表情,站起身就走了。此情景引起一位牙医韦尔斯的注意,他吸入笑气后,让助手拔掉他一颗牙齿,果然不疼。韦尔斯由此声名远扬,成为了麻醉学的创始人之一。据说英国女王伊丽莎白二世的母亲生她时,即使用笑气来减轻分娩的痛苦。
后来的研究发现,笑气能让人麻醉但保持着意识清醒,还能产生幻觉和愉悦感。常用笑气能使人产生依赖而上瘾,而对人体,尤其是中枢神经,产生毒害,如老芦前面所说的林娜。笑气不是毒品,作用与烟酒类似,属“软性毒品”。2009年,科学家发现,像二氧化碳一样,笑气也是种温室气体,能导致全球暖化。此外,笑气目前是破坏臭氧层最主要的罪魁祸首。笑气在地表空气中是稳定的,但进入高空大气层则分解为能破坏臭氧层的化合物,而每年排放的笑气有1/3是人类的工业活动产生的,排放量每年高达一千万吨。所以减少笑气的排放,保护日益薄弱的臭氧层是项紧迫而艰巨的任务。
最后,在说说戴维,这位令人尊敬的化学家。世界上天然存在的化学元素总共仅90多种,一生能发现一种元素就是一个化学家极大的荣耀。比如卡文迪许发现了氢,普利斯特里发现了氧,居里夫人发现了釙和镭。而戴维通过电解化合物,一人就发现了八种元素:钾、钠、钙、镁、钡、锶、硼、氟。后来法国化学家莫瓦桑(Henri Moissan,1852-1907),终于制备出了单质氟并获得了1906年的诺贝尔化学奖,不幸,莫瓦桑也因氟中毒而身亡。所以戴维是世界上发现化学元素最多的科学家,当时,人类仅仅发现57种元素,可见戴维的贡献之巨大。他去世太早,与诺贝尔奖无缘,但却在科学界荣获了“无机化学之父”的桂冠。
概括起来,戴维一生有三大贡献:
1)发现了八种新元素,研究定性了很多包括笑气在内的化合物。
2)发明了安全矿灯,避免了煤矿井中的瓦斯爆炸,挽救了千千万万矿工的生命。更让人敬佩的是戴维并没有申请专利从中谋利,而是无偿地献给了矿工兄弟,高风亮节,让人景仰。
矿灯发明于1815年,人们都说那一年的世界上有两大胜利,一个是在滑铁卢战胜了拿破仑,另一个就是发明了戴维灯。
3)发现并培养了电气化的奠基人法拉第,并于他共同制造了世界上的第一个马达。法拉第出身卑微,曾被戴维夫妇视为仆人,也忌妒压制过法拉第的科研成果。但不可否认的是,戴维为法拉第科学素质的培养提供了一个优越的实验环境和学术氛围,功不可没。戴维虽有些缺点,也是白壁微瑕,人无完人嘛!可以说没有戴维,就没有法拉第!