氧元素的發現

氧元素的發現
國立臺灣大學化學系陳竹亭教授責任編輯

英國化學家普里士利 (Joseph Priestley, 1733~1804) 也是個新教教士。1774 年八月，普里士利進行排水集氣法的實驗，收集三仙丹（氧化汞，HgO）加熱分解後產生的氣體。他發現物質在這種氣體中燃燒所產生的火焰，比在一般空氣中燃 燒時更為旺盛，小鼠在這種氣體中存活的時間也比在空氣中更長。因為普里士利相信燃素論 (phlogiston theory)，他認為這種氣體比一般正常的空氣含有較少的「燃素」，所以物質在其中燃燒時才能釋出更多的燃素，使燃燒更劇烈。他將這種氣體取名為「去燃素的空氣」 (dephlogisted air)。普里士利其後因信仰問題在英國遭暴民追殺，而逃亡美國，今天美國化學學會頒發的最崇高榮譽就是普里士利獎。

其實早在1773 年，瑞典化學家席勒 (Carl Wilhelm Scheele, 1742~1786 ) 曾利用硝酸鉀、硝酸鎂、碳酸銀、碳酸汞、氧化汞等鹽類，以及濃硫酸與二氧化錳的共熱，進行熱分解實驗，製造出氧氣，並對氧氣的性質進行相關研究。他把研 究的成果，記載於《論空氣和火的化學》一書中，但由於出版商的延誤，這本書在1777年才出版，所以席勒失去了氧氣發現者的美譽。

席勒是一位極為細心優秀 的實驗化學家，是對許多新元素進行研究或分離的先驅，由於他非常樂於與人分享研究心得，所以許多元素的正式發現者都不是席勒，他卻有實質的貢獻，這種大氣度、樂於分享知識的科學精神，仍然是許多偉大的科學家嚮往的氣質。 相較之下，普里斯利在1774年所做的氧氣相關研究，隨即就發表了論文。

因此，席勒和普里斯利是幾乎同時各自獨立發現氧氣。另一位也在研究氧氣的就是被譽為『近代化學之父』的法國化學家拉瓦節 (Antoine Lavoisier, 1743~1794)。1774年普里斯利到巴黎演講其對氧氣的研究，拉瓦節一聽到普里斯利的演說，立刻知道這就是他研究燃燒反應在尋找的物質。拉瓦節以 更好的裝備仔細地重複了普里斯利的實驗，用凸透鏡焦聚陽光分解氧化汞，得到純的水銀和氧氣；也能將水銀和氧氣重新反應產生紅色的氧化汞。

拉瓦節專注於物質燃燒的研究，發現碳、硫、磷等元素燃燒後，產物的質量會增加，證明空氣中的氧氣參與了燃燒反應，而這些非金屬元素的燃燒產物溶於水後，溶液 呈現酸性。他以精密謹慎的質量測量，提出了化學反應的質量守恆定律。也提出燃燒就是物質與氧氣反應的概念，以氧化反應捐棄了歷時逾百年的燃素論。他也主張 元素是物質的基本成分，認為無法再分出其他元素的純物質就是元素，而可以再分出其他元素的純物質就是化合物，拉瓦節一舉解決了煉金術的千年懸案，引領著近 代化學脫離煉金術的泥淖，步上坦途。 拉瓦節先將氧氣稱為「適合呼吸的空氣」 (eminently respirable air)，後來則稱為oxygen，希臘文的意思就是酸的形成者；日文仍沿用酸素一詞稱呼氧氣。