碘和溴的发现

一、碘的发现

　　法国化学家库特瓦（Courtois,B.1777-1838）出生于法国的第戌，他的家与有名的第戌学院隔街相望。他的父亲是硝石工厂的厂主，并在第戌学院任教，还常常作一些精彩的化学讲演。库特瓦一面在哨石工厂做工、一面在第戌学院学习。他很喜欢化学，后来又进入综合工业学院深造。毕业后当过药剂师和化学家的助手，后来又回到第戌继续经营硝石工厂。

　　在法国、爱尔兰和苏格兰的沿海岸，当春天风浪大作的时候，海生植物受到海浪和潮水的冲击，漂到浅滩上。在退潮的时候，库特瓦经常到那些地方采集黑角菜、昆布和其它藻类植物。回家后，把采集的植物堆集起来，使其缓缓燃烧成灰，然后加水浸渍、过滤、洽澄清得到一种植物的浸取溶液。库特瓦本想从这些溶液提取哨石和其它的盐类，因此就得对溶液进行蒸发，使其溶解的硫酸钾、硫酸钠、氯化钠、碳酸钠等依次结晶出来，可是在提取过程中，他发现铜锅被溶液腐蚀得很厉害。他想硫酸钾、氯化钠等物质是不会腐蚀铜锅的，是不是溶液中有什么新物质跟铜发生了变化？于是他将水溶液加热蒸发，氯化钠的溶解度最小，首先结晶出来，然后才是氯化钾、硫酸钾。由于海藻在燃灰过程中有不少的硫酸盐，被碳还原而生成了硫化物。库特瓦为了除掉其中的硫化物，就往溶液中加入浓硫酸。在蒸发母液过程中，库特瓦意外地发现，母液中产生一种美丽的紫色蒸气，象彩去一样冉冉上升，这一现象使他惊喜不已。最后，这种使人窒息的蒸气竟然充满了实验室。当蒸气在冷的物体上凝结时，它并不变成液体，而凝成片状的暗黑色晶体，并具有金属光泽。这是１８１１年的事。

　　制得这种晶体之后，库特瓦利用这种新物质作进一步研究，他发现这种新物质不易跟氧或碳发生反应，但能与氢和磷化合，也能与锌直接化合。尤为奇特的这种物质不能为高温分解。库特瓦根据这一事实推想，它可能是一种新的元素。由于库特瓦的实验设备简陋，药物缺乏，加之他还要把主要精力放在经营哨石工业上，所以他无法证实这种新物质是新元素。最后他只好请法国化学家德索尔姆和克莱芒继续这一研究，并同意他们自由地向科学界宣布这种新元素的发现经过。１８１３年德索尔姆和克莱芒，在《库特瓦先生从一种碱金属盐中发现新物质》的报告中写道：“从海藻灰所得的溶液中含有一种特别奇异的东西，它很容易提取，方法是将硫酸倾入溶液中，放进曲颈甑内加热，并用导管将曲颈甑的口与彩形器连接。溶液中析出一种黑色有光泽的粉末，加热后，紫色蒸气冉冉上升，蒸气凝结在导管和球形器内，结成片状晶体。”克莱芒相信这种晶体是一种与氯类似的新元素，再经戴维和盖·吕萨克等化学家的研究，提出了碘具有元素性质的论证。１８１４年这一元素被定名为碘，取希腊文紫色的意义。

　　１９１３年１０月９日，在第戌学院为库特瓦举行了隆重的纪念大会，庆祝他发现碘１００周年。同时在库特瓦诞生的地方竖立了一块纪念碑，以追念他发现碘的功绩。

　　二、溴的发现

　　科学研究既要有严肃认真的态度和精细的操作技术，又要有正确的指导理论和思想方法，才能收到好的效果；否则将走许多弯路，甚至真理出现在自己的眼前也会视而不见。德国著名的有机化学家李比希（Liebig,U.1803-1873）在研究工作中就出现过这样的现象。在发现溴的前几年，李比希接受了一家制盐工厂的请求，考察母液中含有什么东西？再分析的过程中，发现淀粉碘化物过夜以后变成黄色。他再将母液通入氯气进行蒸馏，得到一种黄色的液体，没有分析研究就判断是氯化碘，并把装液体的瓶子贴上氯化碘的标签。殊不知这种黄色物质并不是氯化碘而是溴。其实溴的化学性质和氯的化合物很不相同，他却勉强加以解释。后来他听说发现了溴，李比希知道自己错了，他将贴氯化碘标签的瓶子特别保存起来，作为研究工作中的教训。并且他常把这个瓶子给朋友看，以表明不加分析研究、不讲论证，而以先入为主的观念来对待科学，往往让很大的发现在眼前错过。李比希在自传中写道：“自此以后，除非有绝对实验来赞助和证实，他不自造学理了。”李比希这种勇于反省、勇于承认自己缺点的精神，是值得我们学习的。

　　法国化学家巴拉尔（Balard,A.J.1802-1876），１８４２年在研究盐湖中植物的时候，将从大西洋和地中海沿岸采集到的黑角菜燃烧成灰，然后用浸泡的方法得到一种灰黑色的浸取液。他往浸取液中加入氯水和淀粉，溶液即分为两层：下层显蓝色，这是由于淀粉与溶液中的碘生成了化合物；上层显棕黄色，这是一种以前没有见过的现象。为什么会出现这种现象呢？经巴拉尔的研究，认为可能有两种情况：一是氯与溶液中的碘形成新的氯化碘，这种化合物使溶呈棕黄色；二是氯把溶液中的新元素置换出来了，因而使上层溶液呈棕黄色。于是巴拉尔想了些办法，试图把新的化合物分开，但都没有成功。巴拉尔分析这可能不是氯化碘，而是一种与氯、碘相似的新元素。他用乙醚将棕黄色的物质提出，再加苛性钾，则棕黄色褪掉，加热蒸发至干，剩下的物质象氯化钾一样。然后把剩下的物质与硫酸、二氧化锰共热，则产生红棕色的有恶臭的气体，冷凝为棕黄色液体。巴拉尔判断，这是与氯和碘相似的一种新元素。法国科学院于１８２６年８月１４日，由化学家孚克劳（F-ourcroy,A.F.1755－1809）、泰纳、盖·吕萨克共同审查巴拉尔的新发现。他们认为：“关于溴是否是一种极简单的单体，今日我们更有知道的必要，我们已经做过的不多几次的实验也许还不足以证明它确实是极简单的个体，然而我们认为至少是很有可能的。巴拉尔先生的报告作得很好，即使将来证明溴并不是一种单体，他所罗列的种种结果还是能够引起人们极大的兴趣的。总之溴的发现在化学上实为一种重要的收获，它给巴拉尔在科学事业上一个光荣的地位。”但他们不赞成巴拉尔的命名，把它改称为溴，含义是恶臭。

　　１８２５年德国海德堡大学学生罗威（Lowig,L.1803－1890）把家乡克罗次纳的一种矿泉水通入氯气，产生一种红综色的物质。这种物质用乙醚提出，再将乙醚蒸发，则得到红综色的液溴。所以他也是独立发现溴的化学家。