氯元素的发现史

        瑞典化学家舍勒于1774年用浓盐酸与二氧化锰反应制得了氯气。但它究竟是游离态的单质气体还是化合态的气体，这仍然不清楚。后来法国化学权威贝托雷继续研究氯气。他首先将氯气通入一个冷的空玻璃瓶里，让氯气里的含酸蒸气受冷凝结，再将除去酸蒸气的氯气依次通入三个盛满水的瓶子使氯气溶于水。他发现溶有氯气的水溶液，在有光照的地方可以分解成盐酸和氧气。我们现在知道，氯和水反应生成的次氯酸在光照下分解

Cl2 + H2O = HCl + HClO

2HClO = 2HCl + O2

贝托雷以此判断出氯气是盐酸和氧结合成的：

氯 ＝ 盐酸 ＋ 氧基

氯气是盐酸和氧结合得很松散的化合物，因此露置在阳光下就分解了。其实在当时人们已经用过许多强烈的药剂或其它手段来处理氯气，都未能使它分解为盐酸和氧。贝托雷的判断显然跟其它一些研究是矛盾的。他得出这个错误判断的表面原因，似乎在于他忽视了水和氯气的反应。但更深层的原因，是他深受拉瓦锡“所有的酸中都含有氧基”结论的影响。 拉瓦锡在提出燃烧的氧化理论的同时，提出了“氧是成酸元素”的论点，认为一切酸中均含有氧。按照这一理论，盐酸应是一种氧化物的水化物，如硫酸、磷酸一般，而氯气是盐酸经二氧化锰氧化得来的，应该含有更多的氧，是“氧化盐酸”。这样氯气不仅不是一种单质，反而比盐酸具有更复杂的结构、更大的分子量。贝托雷的实验很和“逻辑”地证明了拉瓦锡的论点。1809年法国化学家盖吕萨克和泰纳，用分解法研究盐酸的组成。当时金属钾已被戴维用电解法制得，并证明钾是一种元素。于是他们就用金属钾和铁等与盐酸气（HCl）反应，看它是不是能够放出氯气。实验得出结果后，他们说：“我们考察金属钾对于盐酸气的反应。在寻常温度时，这个反应很慢；但钾熔融时立刻在盐酸气中发光燃烧，结果得到氯化钾和氢。在这个实验中收集的氢气之量，恰与钾和水接触时发生的相等。我们在暗红热时，用盐酸气通过擦净的铁屑，许多氢气放出，而不觉有盐酸混合在内，同时得到氯化铁；残渣铁屑并没有氧化。当中等温度时，用盐酸气通过既熔而又研成细粉的一氧化铅，又收集到氢，不过已与氧化合变成水的状态了。”

        这些实验证明，不是氯气分解成盐酸和氧，而是盐酸分解成氯和氢。

　　在同一年盖．吕萨克和泰纳用合成法证明了盐酸的组成。他们把同量的氢气和氯气混合在一起，静置数日，或稍微加热，或露置日光中，都能化合成盐酸气。

　　这个实验证明了盐酸气是氢气和氯气的化合物，而且是这两种气体化合而成的唯一物质，其变化应该表示为：

氯 ＋ 氢 ＝ 盐酸气（HCl）

　　盖．吕萨克和泰纳的实验，对盐酸的组成作出了正确的结论，但是氯气在他们的眼里仍然是一种化合物。原因如上文所说，拉瓦锡的“氧是成酸元素”的论点已深深地印在广大化学家的脑子里。盖．吕萨克和泰纳是深信这个论点的，因而他们认为氯是某种“基”的氧化物。既然氯气是某种基的氧化物，那么盐酸就应该是某种基跟氧和氢的化合物： 盐酸 ＝ 某种基 ＋ 氧 ＋ 氢。如果联系贝托雷的结论，可以看出他们的矛盾之处。而最终解决这个问题的是戴维。

　　戴维在研究碲的化学性质时发现碲化氢是一种酸，但是它并不含有氧，使他开始怀疑氧是否存在于所有的酸中。为了寻找更多的证据，戴维开始研究起盐酸。按照拉瓦锡的观点，舍勒用浓盐酸与二氧化锰作用制得的黄绿色气体是氧化盐酸，而盐酸是由氧和另外一种未知的基所组成的，氧化盐酸则是由这种基与更多的氧化合而成的。但是戴维想尽了一切办法也不能从氧化盐酸中把氧夺取出来。他说：“即使木炭被伏打电堆烧成白热状态，也不能使氧化盐酸气发生任何变化，我多次重复这种实验，结果都是一样，因此我怀疑这些物质中是否存在着氧。” 他重做盖．吕萨克和泰纳合成盐酸的实验，并证实氯和氢化合成盐酸的结论是正确的，除了稍有水的痕迹外，没有其它杂质。既然实验中没有发现氯气或盐酸中有氧存在，为什么我们硬要说它们含有氧呢？他感到只有认为氯是一种元素，那么有关氯的所有实验才能得到合理的解释。1810年11月，戴维在英国皇家学会宣读了他的论文，正式提出氯是一种元素。

　　戴维宣称，只要不存在水，氧化盐酸所发生的一切反应都不会产生氧，他认为最好把氧化盐酸看成是一种不能被分解的物质——元素。他认为事实表明，拉瓦锡和法国化学学派所持的见解，表面看起来很漂亮，也能令人满意，但是从现在已经掌握的知识来考察，它不过是建立在假设基础上的理论。戴维以无可辩驳的事实确认所谓的“氧化盐酸”决不是一种化合物，而是一种化学元素，他将这种元素命名为Chlorine（中译名为氯），意为黄绿色的。他指出所有的剧烈发光、发热的反应（如铁丝、铜丝、氢气在氯气中的燃烧）都是氧化反应，氯和氧一样都可以助燃，氧化反应不一定非要有氧气参加，经氧化反应生成的酸中也不一定含有氧。戴维在确认氯是一种单质而非化合物的同时，出色地发展了拉瓦锡的燃烧的氧化理论。

　　戴维还提出，在酸中氧的存在是非本质性的（也是非必要的），无氧酸中不含氧；但是酸中都含有氢，氢在酸中具有重要意义。这个见解未引起人们的注意。直到1837年，德国化学大师李比希对酸类进行了全面的综合分析研究之后，放弃了酸的二元论（酸基 + 水），振兴了戴维关于酸的氢学说。

　　氯气自1774年被舍勒发现，到1810年被戴维确认为是一种元素，经历了36年。