卡爾·威廉·舍勒

瑞典化學家舍勒是18世紀中期到18世紀後期歐洲一位相當出名的科學家。於1742年12月19日生在瑞典南部。他生活在化學還由錯誤的理論燃素說盛行的時代，儘管他也是擁護燃素說的，可是在實驗方面他卻發現了很多新的化學事實。

早年經歷

舍勒長期在瑞典的小城鎮徹平的藥房工作。早年曾在哥德堡、馬爾默、烏普薩拉、斯德哥爾摩等地的藥房短期工作過，他的大量研究是在徹平進行的。他的實驗成果相當多，例如：至今還在使用的舍勒綠(Scheele’s green)就是他發明的亞砷酸氫銅CuHAsO3，仍然是著名的綠色顏料。舍勒經常處於窮困之中，他用簡陋的儀器在寒冷的實驗室中做了大量的實驗工作，加上他經常在夜裡工作，所以得了哮喘病，這使他在1786年5月21日，就病故了，終年僅44歲。他所發明的新化合物之多，幾乎是18世紀時史無前例的。

第一篇論文

卡爾·威廉·舍勒的第一篇論文是關於酒石酸的，發表於1770年。接下來又得到焦酒石酸。在1774年，他研究了二氧化錳，並且利用它製得了氯氣。他製成了錳的許多化合物，例如：錳酸鹽和高錳酸鹽等。他還解釋了玻璃的著色和脫色問題。在1775年，他研究了砷酸的反應，在1776年發表了關於水晶、礬石和石灰石的成分的論文，還從尿里第一次得到了尿酸。在1777年他製得了硫化氫，並且觀察到，銀鹽被光照射以後，可以變色。在1778年他製得了升汞，從鉬礦里製成了鉬酸。他分析了空氣里所含氧的比例，並且多天都重複作了這樣的分析。實際上，他在1778年就知道空氣里至少有兩種元素。當時沒有發表，所以現在化學史書上，把這項工作列在卡文迪許名下。1780年他證明了牛奶的發酸，是因為產生了一種乳酸，乳酸被硝酸氧化之後，得到粘液酸。

發現白鎢礦

在1781年他發現了白鎢礦，因為這是他首先發現的，所以化學上利用他的姓，名之為Scheelite。在1782年他首先製成了乙醚，在1783年他研究了甘油的特性。在差不多同時，他又研究了普魯士藍的特性和用法。記載了普魯士酸（即氫氰酸）的性質、成分和化合物，當時他還不知道氫氰酸是一種很毒的物質。

研究多種植物性酸類

在他生命的最後幾年裡，他研究了多種植物性酸類。例如：檸檬酸、蘋果酸、草酸和五倍子酸等等的成分。

舍勒在1775年年2月4日當選為瑞典科學院的院士，他當時僅在徹平擔任一個藥物商人。由於他的主人去世了，他代表這個藥店的主人成為這個城市最有名的藥劑師。

舍勒的很多實驗中的一部分，在他生前沒有發表，一直到1892年紀念他誕生一百五十周年的時候，才有化學史家把他的日記和書信做了詳細的整理，但也沒有正式發表。

到1942年紀念舍勒誕生二百周年的時候，他的全部實驗記錄，經過重新整理之後，方才正式印刷發表出來。一共有八卷之多，其中大部分是瑞典文的，也有少數德文的。

在他這些日記和文件之中，最引人注意的是舍勒和甘恩這位大學教師的通信。這些信件里很明確的說明了舍勒在18世紀，對於化學實驗所具有的能力和貢獻。

由於舍勒發現了骨灰里有磷等物質。這使後來甘恩證明了骨頭裡面確有磷。在這以前，人們只知道尿里有磷，而發現骨頭裡有磷，是從舍勒開始的。他從螢石和硫酸的作用發現了氫氟酸。他又利用軟錳礦和鹽酸的作用，得到了氯氣，但卻誤認為發現了燃素。他在1773年寫給朋友的信里說：如果把軟錳礦溶解在鹽酸里，就得到了一種黃顏色的氣體。他還發現了這種氣體有漂白的作用。

氧化學說

舍勒在化學實驗工作方面，涉及非常之廣。實際上，他當時在國外，特別在法國很出名。例如：拉瓦錫在1774年寫的書里，就用了相當大的篇幅，推崇舍勤的工作。他們還互相通信。儘管如此，舍勒始終堅信燃素說而不相信拉瓦錫的氧化學說。

從現在來看，舍勒的許多實驗，在今天並不難做，可是在二百多年前，能夠發現那麼多化學成果是很不容易的。因此，舍勒雖然只活了四十四歲，而他對化學的貢獻卻是永遠令人懷念的。

瑞典科學院為了紀念舍勒，鑄造了一座銅像，矗立在斯德哥爾摩的廣場上。

舍勒的傑出貢獻，給化學的進步帶來了巨大的影響。舍勒的研究涉及到化學的各個分支，在無機化學、礦物化學、分析化學、甚至有機化學、生物化學等諸多方面，他都做出了出色貢獻。

他是氧氣最早的發現者，並對氧的性質作了深入的研究。他研究氧氣開始於1767年對亞硝酸的研究。起初，他加熱硝石得到一種稱之為“硝石的揮發物”的性質，但對這種物質的性質和成分還不清楚。舍勒反覆做加熱硝石的實驗，發現把硝石放在坩堝中加熱到通紅時，會放出乾熱的氣體，遇到煙灰的粉末就會燃燒，放出耀眼的光芒。這種現象引起了舍勒極大的興趣。

他在1773年就用多種方法製得比較純凈的氧氣。主要有：

（1）加熱氧化汞（Hg0）；

（2）加熱硝石（KNO3）；

（3）加熱高錳酸鉀（KMnO4)；

（4）加熱碳酸銀（Ag2CO3）、碳酸汞（HgCO3）的混合物。

舍勒把這些實驗結果，整理成一本書，書名叫《火與空氣》，此書書稿1775年底送給出版家斯威德魯斯，但一直到1777年才出版，書稿在出版社壓了兩年。而英國化學家普利斯特里於1774年發現氧氣后，很快就發表了論文，時間比舍勒還早。現在化學史上都認為舍勒和普利斯特里各自獨立地發現了氧氣。

舍勒在化學上的另一個重要的貢獻，是發現了氯氣。18世紀的後期由於冶金工業的發展，開展了對各種礦石的研究。其中有一種叫做軟錳礦的，舍勒經過3年功夫，確定它是一種新金屬的氧化物，按當時的說法它是“脫燃素的新金屬”，舍勒把這種金屬定名為錳。舍勒在這種軟錳礦的研究中發現了氯氣。軟錳礦不溶於稀硫酸和稀硝酸中，但能溶於鹽酸，並立即冒出一種令人窒息的黃綠色氣體，它和加熱王水時所產生的氣體相象，使人的肺極為難受。他用這種氣體作了種種實驗，發現它微溶於水，使水略有酸味；具有漂白作用，能合藍色的紙條幾乎變白，又能漂白有色花朵和綠葉；還能腐蝕金屬；在這種氣體中的昆蟲會立即死去，火也立即熄滅。由於他虔信燃素學說，誤認為這是由於“脫燃素的錳”（二氧化錳）從鹽酸中奪去了燃素而產生了這種氣體，因此稱它為“脫燃素鹽酸”，而沒有認為它是一種元素。除了氧氣、氯氣外，在無機方面舍勒發現的還有氮氣、砷酸、鉬酸、鎢酸、亞硝酸。在有機方面證明植物中含有酒石酸，從檸檬中制以出檸檬酸晶體，從腎結石中製取出尿酸，從蘋果中發現蘋果酸，從酸牛奶中發現乳酸，曾提純過沒食子酸。

當時有機化學還很幼稚，在缺乏理論知識的情況下，舍勒能發現十幾種有機酸，例如：

①無機酸類：磷酸(1774)、砷酸(1775)、鉬酸(1778)、鎢酸(1781)；

②其他無機化合物：氟化氫(1771)、砷化氫(1775)、亞砷酸銅(1778)、氰化氫和氰化物(1782)；

③有機酸類：酒石酸(1770)、草酸(1776)、乳酸和尿酸(1780)、檸檬酸（1784）、蘋果酸（1785）、沒食子酸和焦性沒食子酸(1786)；

④其他有機化合物：酪朊和骨螺紫(1780)、乙醛和酯類(1782)、甘油(1783)等，是很不容易的。

此外，舍勒還對空氣的成分進行過出色研究。

舍勒是氧氣的最早發現者，他在1773年就用兩種方法製得了比較純凈的氧氣。第一種方法是將硝酸鉀、硝酸鎂、碳酸銀、碳酸汞、氧化汞加熱，就會放出氧氣。第二種方法是將黑錳礦（二氧化錳）與濃硫酸共熱，產生氧氣。接著，他對氧氣的性質作了研究，他發現，當一種物體在這種氣體中燃燒后，這種氣體便消失了，所以他把這種氣體叫做“火氣”。舍勒的研究成果發表在《論空氣和火的化學》中，但這本書被出版商延誤，直到1777年才出版。而英國化學家普利斯特里於1774年發現氧氣后，很快就發表了論文，時間比舍勒還要早。現在，化學史上都認為舍勒和普利斯特里各自獨立地發現了氧氣。由於舍勒是燃素學說的信奉者，所以他認為燃燒是空氣中的”火氣”與燃燒物體中的燃素相結合的過程，火是“火氣”與燃素形成的化合物，因此，舍勒與普利斯特里一樣，雖然發現了氧氣，但是都未能對燃燒現象作出正確的解釋。

實驗開始

如果給點燃的蠟燭罩上一個玻璃罩，蠟燭燃燒一會兒就熄滅了，如果把玻璃罩內的空氣全部抽掉，蠟燭立即熄滅；鐵匠煉鐵時，用風箱鼓進空氣，火會燒得更旺。燃燒的物質為什麼需要空氣呢？舍勒對燃燒產生了濃厚的興趣。為了搞清這個問題，舍勒用各種不同的化學物質，放在密閉的容器里，一次又一次地進行試驗。

有一天，舍勒在空燒瓶中放進一塊白磷，塞上瓶塞，然後從瓶外稍稍加熱，白磷立即燃燒起來，發出火光，冒出白煙。不久，火光滅了，濃霧也散了，而且瓶壁上沉積了一層白色物質。

待燒瓶剛涼，舍勒立刻把燒瓶倒扣進水中，然後拔出瓶塞，這時怪事發生了，水充滿燒瓶體積的1/5以後，水面不再上升。他又重做了幾遍實驗，結果還是一樣。

這是怎麼回事？1/5的空氣去哪兒了？帶著這樣的問題，舍勒又做了另一個實驗。

他在一個小瓶里放進一些鐵屑，在上面澆了些稀硫酸溶液，然後用插上玻璃管的軟木塞塞住瓶口，放進盛水的玻璃缸里。將玻璃管生成的氣體引出水面，用火舌點燃，又把一隻空燒瓶底朝天罩在火舌上面。燒瓶的瓶口浸在水面下，這就使外部的空氣沒法進入瓶中。隨著氫氣在密閉的空間里燃燒，玻璃缸里的水，不斷湧進燒瓶。當火焰完全熄滅了，進入燒瓶的水，依然只佔燒瓶體積的1/5。

舍勒對這事迷惑不解。既然燃燒中用掉了1/5的空氣，那麼剩下的4/5空氣為什麼不消失？難道瓶里剩下的空氣跟那些在燃燒中消失的空氣不一樣？

於是他又做了一連串實驗，在燒剩下的空氣中，放進蠟燭、炭、白磷，結果是，蠟燭立即熄滅，燒紅的炭很快變黑，連易於燃燒的磷也不肯著火。把幾隻老鼠關進裡面，馬上窒息而死。

舍勒終於明白了，這種燒剩下的空氣，的確跟“燒掉”的那部分空氣性質不同。看來空氣是由兩種完全不同的成分組成的。他認為一種是“活空氣”，它能幫助燃燒，於是把它叫做“火焰空氣”；另一種是“死空氣”，對火不起作用，老鼠會窒息而死，所以叫它“無用空氣”。

製造純“火焰空氣”

舍勒更感興趣的是“火焰空氣”。經過多次實驗，舍勒很快找到了製造純“火焰空氣”的方法。舍勒在玻璃曲頸甑中裝進一些硝石，放到爐子上加熱，同時，在甑頸上縛上一個擠癟了的牛尿泡。硝石熔化了，放出的氣體使牛尿泡逐漸脹大起來。接著很快將牛尿泡取下來，把泡里的氣體貯存在一個燒瓶里。把燒紅的木炭、剛吹滅的木柴、磷分別放進這些燒瓶中，這時木炭四周火星迸裂，猛烈燃燒，發出白熾的光芒；帶餘燼的木柴重新燃燒起來了；磷爆發出火焰，竟亮得刺目。舍勒高興得從實驗室衝出來，搖著手裡的一隻瓶子喊著“火焰空氣！火焰空氣！”而“火焰空氣”也就是氧氣

舍勒的生命是短暫的，但他所取得的成果卻相當多，他一生髮現的新物質有30多種，這在當時是絕無僅有的。在舍勒一生的發現中，最為突出的貢獻是發現氧氣和氯氣。

舍勒的很多實驗研究成果，生前沒有發表。1892年，紀念他誕生150周年之際，化學史學者詳細整理了他生前的日記和書信，但並沒有正式發表。直到1942年，紀念舍勒誕生200周年的時候，他的全部實驗記錄經重新整理之後，才正式發表，共有8卷之多。

有名的藥劑師波耳在柯平鎮突然去世，醫務界同業公會會議一致推選舍勒為最合適的經理人選。1775年，舍勒來到了柯平鎮。波耳的遺孀妮古婭是一位年輕貌美的婦女，他特地讓出一部分房間供新任經理使用。

舍勒有充足的時間進行研究，他十分喜歡把科學研究、生產、商業活動有機地結合在一起。在工作之餘，他也會和妮古婭談談話，這個年輕的孀婦漸漸佔據了科學家的心靈，而在妮古婭心目中，舍勒也成了不可缺少的一部分。他們二人互相愛慕，但舍勒是事業型的人物，為了事業，他將妮古婭送到別墅中居住。

舍勒一生中完成了近千個實驗，因吸過有毒的氯氣和其他氣體，身體受到嚴重的傷害。他還親口嘗過有劇毒的氫氰酸，他記錄了當時的感覺：“這種物質氣味奇特，但並不討厭，味道微甜，使嘴發熱，刺激舌頭。”他雖然視事業為生命，想一刻不停地工作下去，但身體狀況的惡化使他常常卧床不起。

1785年整個冬天他都苦於風濕病的劇烈發作。命運好像在捉弄他，他一輩子為別人製藥，而現在卻不能找到醫治自己疾病的藥物。春天來了！舍勒覺得好一些。“妮古婭，只要我能站起來，咱們馬上就結婚。”“是的。親愛的。”妮古婭溫存地答。1786年3月，他們舉行了訂婚儀式，但是病情在稍好些后，又惡化了。“妮古婭，看來，我活不長了，你把牧師請來，在家裡舉行結婚儀式吧。”他對心愛的人說。“好的，親愛的”，妮古婭含淚答應了。

1786年5月19日，在經歷10年的相戀之後，他們舉行了婚禮。對於這對有情人來說，婚禮有些遲了，因為兩天後，舍勒就離開了人間。