《我们爱科学》
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造一瓶生命之气
2014-01-22 13:56:46造一瓶生命之气
曹广雪
第一个吸氧的人
普利斯特里最主要的贡献是对气体特别是氧气的研究。1774年，他写了一部名为《几种气体的实验和观察》的书，于1777年出版。在这部书里，他第一次详细地描述了氧气的各种性质。不过，他是从“燃素说”的角度对氧气进行研究的，因此他称氧气为“脱燃素气体”。
什么是“燃素说”呢？这是化学史上解释物体为什么会燃烧的一种学说，诞生于17世纪。“燃素说”认为燃烧是一种分解过程，物质燃烧时会释放出一种燃素。科学的发展证明了这是一种错误的理论。自从法国化学家拉瓦锡的“氧化说”被人们普遍接受以后，“燃素说”就退出了历史舞台。
普利斯特里的实验记录十分有趣，其中一段写道：“我把老鼠放在‘脱燃素’的空气里，结果我发现它们过得非常舒服。在好奇心的驱使下，我决定亲自试验一下。我用玻璃吸管从放满这种气体的大瓶里吸了几口。当时我肺部的感觉和平时吸入普通空气一样。不过，自从吸过这种气体以后，我一直觉得身心十分轻快舒畅，而且这种状态持续了很长一段时间。有谁能说这种气体将来不会变成时髦的奢侈品呢？不过现在只有我和两只老鼠，才有享受这种气体的权利！”
在制取氧气之前，普利斯特里还制造出了氨、二氧化硫、二氧化氮等气体。和同时代的其他化学家相比，他采用了许多新的实验技术，被人们称为“气体化学之父”。虽然普利斯特里因为相信“燃素说”，对氧气的性质做出了错误的解释，但是他对氧气的发现，却是后来化学蓬勃发展的一个重要因素。
自制一台吸氧机
在正常情况下，一般人是不会想到去吸氧气的。但是，当你的身体受了重伤或者得了某些疾病时，可以通过吸氧来进行急救或治疗。很多人到了高海拔环境，会出现严重的高原反应，也要通过吸氧来缓解症状。
宇宙飞船和潜艇，工作在空气极为稀薄的太空和深海。如何给宇宙飞船和潜艇中的工作人员提供氧气，及时处理掉他们呼出的二氧化碳，是个非常重要的科研课题。
以前，宇宙飞船和潜艇中会储备一定量的过氧化钠，它能够吸收空气中的二氧化碳并释放氧气。奇怪，把二氧化碳变成氧气好像是植物的专利，为什么过氧化钠也能做到这一点呢？通过下面的实验，让我们来见识一下过氧化钠的神奇之处。
实验材料：过氧化钠（淡黄色粉末）、水、有塞子的玻璃瓶（或矿泉水瓶）、直角导管2根、乳胶管、水槽、集气瓶、一次性注射器、铁丝、火柴、燃烧匙。
实验步骤：
①将2根直角导管分别插入乳胶管两端，其中一根导管穿入瓶塞上，另一根导管放入水槽中。
②取过氧化钠3到
③把注射器里的水注入玻璃瓶，这时水槽中的导管会冒出气泡。等气泡冒出一段时间后（目的是把瓶内的空气排出），用排水法收集一瓶反应生成的气体（图2），这就是氧气。
④为了验证反应生成的气体是不是氧气，可以用它做一个铁丝燃烧实验。把收集好的气体放在实验台上，在燃烧匙的手柄上缠绕一段细铁丝，铁丝的另一端缠绕一根火柴。点燃火柴，等火柴熄灭后，迅速把已经烧红的铁丝放到集气瓶里（图3）。
⑤看，铁丝能在这种气体中剧烈燃烧，火星四射（图4）。实验结果证明，我们收集到的气体就是氧气。
实验原理：过氧化钠能够与水反应，产生氧气和氢氧化钠。过氧化钠还能够与二氧化碳反应，产生氧气和碳酸钠。所以，利用过氧化钠作为供氧剂不仅能供氧，还能吸收人呼出的二氧化碳，特别适合用于载人航天和载人潜水的供氧设备。
注意事项：过氧化钠在与水反应时，会释放出热量，实验时要注意安全。在做铁丝燃烧实验时，集气瓶内事先应放些水或细沙，以防止集气瓶炸裂。
小链接：常规潜水艇有两种供氧的装置，第一种是储备压缩氧气，第二种是用过氧化钠做供氧剂，通过化学反应生成氧气。而核潜艇因为电力资源充足，可以通过电解水的方式获得氧气。
使用同等质量的化学药品，用超氧化钾做实验比过氧化钠产生的氧气更多，所以如果载人航天器和潜水艇需要执行长期任务，可以使用超氧化钾作为供氧剂。
