化学趣史 - 科学网—博客

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普鲁斯特和贝索勒的争论,说明了这样的一个事实:两种元素能够以不
同的比数化合生成不同的化合物。然而,这也就随着产生了一个新的问题:
这两种元素能不能以任意的比数生成许多种化合物呢?在各种不同的化合物
之间,是不是又存在着一定的关系呢?
答案是:两种元素只能生成有限的几种不同的化合物,并不能以任意的
比数生成许多种化合物。而且,在各种不同的化合物之间,存在着一定的比
数关系。
这一规律,是英国化学家道尔顿在 1803 年发现的。
当时,道尔顿在埋头于气体成分的研究工作中,研究了许许多多气体相
互化合所生成的化合物。在工作中,他发现两种元素可以生成两种或两种以
上的不同的化合物。他仔细地把这些不同的化合物加以对比,看出了一条崭
新的规律来:元素的化合的比数,常常可以约成简单的整数。
以氮气和氧气为例,它俩互相化合,可以生成 5 种不同的氮氧化合物。
如果以氮的重量为 1 作标准,可以得到下面的结果:
名称 氮:氧
一氧化二氮( N 2 O ) 1 ∶ 0.571
一氧化氮( NO ) 1 ∶ 1.142
三氧化二氮( N 2 O 3 ) 1 ∶ 1.713
二氧化氮( NO 2 ) 1 ∶ 2.284
五氧化二氮( N 2 O 5 ) 1 ∶ 2.855
如果你拿出一张纸来,把 0.571、1.142、1.713、2.284、2.855 都用 0.571
除一下的话,可以看出,这 5 种化合物中氧的含量恰巧是 1∶2∶3∶4∶5。
再以铅和氧的化合物为例:如果用 1 克铅,在空气中加热到摄氏 500 度,
那么,铅和氧会化合生成红色的四氧化三铅(俗名“红丹”,Pb3O4)1.1029
克;如果把 1 克铅,在空气中加热到摄氏 750 度,那么,铅会和氧化合生成
黄色的一氧化铅(俗名叫“黄丹”,PbO)1.0772 克。在这里,所用的铅都
是 1 克,而这两种化合物中所含的氧的重量是 0.1029 克和 0.0772 克。它们
之间的比数是 0.1029∶0.0772=4∶3(因为 0.1029=0.02573×4;0.0772
=0.02573×3);恰好又成简单的整数比!
这样,道尔顿得出了一个规律,用现代的说法,那就是:如果甲乙两种
元素能够化合成几种化合物,那么,在这几种化合物里,跟一定量甲元素相
化合的乙元素的几个量,一定互成简单的整数比。这个定律,便是著名的“ 倍
比 定 律 ”。
道尔顿是在 1803 年发现倍比定律的,但是,当时他并没有把这一定律公
开发表。1804 年,道尔顿同英国化学家托马斯·汤姆生的一次会晤中,谈起
了自己的发现,汤姆生听了,非常高兴。1808 年,汤姆生在自己的《化学系
统》这本书的第三版里,把道尔顿的发现写了进去。这样,倍比定律才第一
次公布于世。
道尔顿是一个慎重、谨严的科学家,他在当时不愿意马上公开发表自己
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