氢的爆炸史

17世纪，罗伯特·波义耳证明，将铁屑与酸混合可以产生气体，但没有人确切知道他制造的是什么。又过了100年，一位前剑桥科学家，亨利·卡文迪什(他实际上没有拿到学位就离开了大学!)发现它可以和氧气结合生成水。化学家彼得·沃瑟斯向金妮·史密斯讲述了氢的爆炸历史。

彼得-在波义耳首次制备氢之前，氢就已经被发现了。有一个医生，Van Helmont，他发明了gas这个词。他注意到当酸和不同的物质混合时会产生这些气泡其中一个是和金属混合的，就像波义耳后来看到的那样。但波义耳注意到这种气体是可燃的。但后来，人们对此进行了研究。这是在1736年，现在在皇家学会，约翰(莫德)带了一些样品在他的同事面前展示这种惊人的可燃气体。现在，我带了一个气球。如果我把这个拿起来，你可能会听到吱吱声。那时候他还没有气球。他们不得不使用膀胱。 Okay, so this was the bladder from an animal.

金妮-我很高兴你没带一膀胱氢气来。

所以，他有一些膀胱充满了这种可燃气体，他点燃了这种气体，让他的同事们感到惊讶。我们现在就开始。

金妮-你确定这是个好主意吗?

彼得:显然，这里以前从来没有这样做过，所以我希望天花板上不会有太多灰尘。

金妮-好了，大家开始倒数吧?3,2,1…太棒了!所以，有一种火球。我能感觉到它散发出的热量。但它很快就结束了，你可能能听到那种爆裂声。

彼得:没错。这当然是和氢的反应。我们现在知道了空气中的氧气。但在1736年的这个时候，人们还不知道发生了什么。事实上，在其他可燃气体之间也有很多混淆。我的意思是，我们都知道我们在家里用煤气做饭。但这当然不是氢。主要是甲烷，但它也是可燃的。这些气体混合在一起。我是说，矿工知道易燃气体的存在。 They came across methane and so on and terrible explosions. And they compared in 1736 at the Royal Society, samples that had been brought up out of mines with this hydrogen. They noticed the flame is slightly different colour, but they didn't know what was going on. now, we move to Henry Cavendish. He prepared hydrogen in 1766 and he's credited with the discovery because he was really carful about how we prepared and he measured the density of this, and he studied very, very carefully. And he also mixed up different proportions of hydrogen with the air. He noticed that some of them went bang rather loudly. In fact, he worked out the best sort of ratio to get the biggest bang when the hydrogen combines with different volumes of air. But still, he didn't know what was actually happening. A few years later, somebody noticed that they were exploding different amounts of hydrogen in air because it's such fun and then they started exploding hydrogen with oxygen after oxygen had been discovered around 1774. And then they were mixing these proportions together, hydrogen, oxygen getting bigger bangs and then somebody noticed when you do this in a close container that there's a little sort of dew forming around the sides of the vessel. And this was the key observation that then Cavendish picked up on this and he started to study this really carefully and try to measure, are we forming water from these two gases from hydrogen and oxygen. Now, I thought we should try this now and this one that I need a volunteer from the audience.

弗雷迪-弗雷迪·奥斯本。

金妮-我们需要弗雷迪做什么?我们不会像炸气球那样把他炸了吧?

彼得:算是吧。但是对于气球来说，它只是充满了氢气。所以，有一种很好的呼呼声，一种很好的热量。但是现在，我们要把氢和氧混合起来这是很不一样的。

金妮——你不是说那样会更容易爆炸吗?

彼得:没错。

金妮——弗雷迪看上去有点担心。

彼得-所以我们最好先给弗雷迪戴上护目镜。你把这些。好了，弗雷迪，你用哪只手写字?

弗雷迪-对。

彼得-右手，好的。为了安全起见，我们会用你的左手。现在，弗雷迪，我要往你手里倒一些——这是洗洁精。你看看能不能把这个拿在手里。所以，你想把你的手杯起来。

金妮——那么，我们就往弗莱迪手里滴几滴绿色的洗手液。

彼得:我在这里做的是卡文迪什没有做过的。我们在这里分解了一些水这使得氢和氧的混合比例正好合适。

金妮——有一个小玻璃瓶，上面有几个鳄鱼夹，上面有一根管子。然后管子的末端进入弗雷迪的手中那里有一小池洗洁精从罐子里出来的气体中产生了很多漂亮的气泡。这个罐子里到底发生了什么?

彼得:这就是我们用电来分解水的地方。正如我所说，这是卡文迪什没有做到的。他必须分别准备两种气体，然后将它们混合在一起。所以，他准备氢气，准备氧气，把它们混合在一起。但这就是我们在这里所做的。我们只是用电把水分开。

金妮:所以，我们不是把氢和氧结合成水，而是相反，这样我们就能得到适量的氢和氧来制造真正的爆炸。

彼得:没错。这里只是为了方便。所以，气体现在聚集在气泡里。所以，这些看起来就像你在洗碗时在碗上的洗洁精上面看到的普通泡沫。当然，这些气泡充满了氢气和氧气的爆炸性混合物，而不是普通的液体气泡。现在，我们似乎有很多气泡。我要给你戴上护耳器，弗雷迪。你能听到我说话吗?

弗雷迪-是的!

彼得:好吧。现在，我们要让混合物爆炸。

金妮-弗雷迪有一大把泡泡。彼得打算点燃一根火柴。

彼得:好了。

金妮-为了让我们的听众放心，弗雷迪的手还在。它是完整的。那是什么感觉?

弗雷迪-没什么。我不知道该怎么形容，但那种感觉真的不太好。

金妮-你什么都做不了。

弗雷迪-不。

所以，所有的能量都进入了声音中。那声音听起来很响，但是一点也不疼。

金妮-掌声欢迎我们勇敢的志愿者。这如何改变了人们对化学的看法?我的意思是，水是一种非常重要的东西，每时每刻都在我们身边。这是人们第一次真正了解它是由什么构成的。

彼得:不完全是这样。他们还是很不情愿。就连卡文迪什也不愿意——他并不完全明白这里发生了什么。所以，他学到的是氢和氧可以一起反应，形成水。但问题是，有一种根深蒂固的教条认为世界是由希腊的四种元素组成的。这是空气，土，火，当然还有水。所以水被认为是最原始的物质和元素之一。然而，他刚刚证明了这两种气体化合成水。他认为实际上这两种气体，是水的变形形式。他认为氢是一种他称之为燃素的东西他认为这是燃素或者可能是水含有太多的燃素。 And he thought the oxygen was something that was lacking phlogiston. It was water that didn't have enough phlogiston. And so, when these two things reacted together, water was formed. He really didn't understand quite what was happening. And so, this was the real breakthrough that happened later when the French chemist Lavoisier, finally understood exactly what was happening in this process that these two substances, these elementary substances reacted together to form water. Water then was no longer an element but was actually a compound made up of the elements hydrogen and oxygen.

金妮——我想很多现代科学都在研究氢作为一种能量的形式，因为它可以像那样爆炸。

peter -嗯，这很重要，因为，因为释放了很多能量，就像我们看到的气球和手上的气泡一样，氢和氧结合的反应会释放出很多能量。但重要的是除了这些能量之外的副产品就是水。所以，不像我们燃烧的所有化石燃料，它会释放出二氧化碳，我们现在开始意识到这对我们的环境不一定是好事，当然，当氢和氧反应时，唯一的产物是水。所以，这是一种非常清洁的能源。