“化学就像是一个染料厂,”埃米尔说道,这一新变化让他感到吃惊,“你用一点点酸就让紫罗兰由蓝色变成了红色,又用石灰把同样的蓝色变成了绿色。当我学了足够多的化学知识之后我要做大量的颜料来画画。”
“当然可以,你想做多少就能做多少,因为化学教会人们怎样通过某些元素的化合让无色的物质呈现鲜明的颜色,它同样教会人们怎样把有色的物质变成无色或让其转变成其他各种各样的颜色。的确,印染业是化学工业的一个重要部分,我非常乐意尽我所能给你们机会来了解这个有趣的学科。我们可以用酸把蓝色的紫罗兰变成红色,用石灰又可以把蓝色的紫罗兰变成绿色。这两个完整又迅速的转变让你们了解了怎样通过化学生产出画家和染房用的许多不同的颜色,这需要用到各种各样化学药品。
“再看看我的紫罗兰,它在石灰的作用下已经变成了绿色,现在我要把它浸入一杯含有几滴磷酸或者其他酸的水中。可是现在我所用的酸是硫燃烧之后形成的酸,叫做硫酸,我们稍后会去进一步了解它。本来我用磷酸来做实验也一样可以,可是你们把它全用去做花变色的实验了。现在睁大眼睛看看将要发生的事情。钙大量存在于动物体内,由它们组成的坚硬的材料可以提高骨骼的韧性。
“如果把羊腿上的骨头或者是一块羊排扔进火中,你们可以看到它们会燃烧起来。但是实际上这时燃烧的是动物油脂或者其他包裹着骨头的动物组分。当火焰变小的时候,你们就会看到纯白色的骨头的原形,这时只要用手指轻轻按压就可以压碎它,因为它十分脆弱。这样我们就得到了组成骨头的重要元素,而且经过火的灼烧将其他物质去除之后,只剩下了这一物质。由于无法燃烧,所以加热之后它们也不会有变化,而其他组分却都已经被火烧完了。
“现在,化学告诉我们,这种由骨头燃烧形成的白色、类似于石头的物质,与磷酸和石灰混合后产生的物质十分相似。将这种坚硬的白色物质研磨成粉末状之后品尝,却发现它没有任何味道,无论是酸味或是涩味。所以这种物质让人感觉既不含磷酸又不含石灰。它对紫罗兰或者其他任何蓝色的花都不起作用,将它染到花上时发现这些花既不会变红也不会变绿。简单说就是,酸和氧化物的特性在它身上都无法体现,原来具有活性的物质变得迟钝了,原来的盐味和涩味也变得没有任何味道。骨头里这种由磷酸和石灰组成的物质叫做磷酸钙,它含有磷、钙和氧三种元素,因此我们叫它三元化合物。
“其实有许多由酸和氧化物组成的类似的化合物,它们在化学上叫做盐类。因此,骨头燃烧后残留的像石头一样的白色物质也是一种盐类,它就是磷酸钙。”
“您说没有任何盐味的骨头粉末是盐?”两个孩子同时惊呼,他们一直以为自己知道盐指的是什么。
“请注意,孩子们,”叔叔纠正他们道,“我并没有说骨头里那种坚硬物质是食盐,我的意思是它是一种盐。通常我们所说的盐,指的是做菜的时候用来调味的盐,比如我们做汤或者烧鱼的时候都会用到。但是在化学上,‘盐’有更广泛的定义,它指的是任何由酸类和氧化物化合后产生的物质。酸的种类很多,每种酸都可以与一种或另一种氧化物化合,而且化合物的种类也很多,所以形成的盐的种类也有许多。我们用厨房里用的盐来给其他许多化合物命名,但值得注意的是,日常用的盐与我刚刚所定义的盐其实并不一样,它并不是由一种酸和一种化合物组成的。现在我们先不去理会我们熟悉的食盐,也别去理会所谓的盐味以及盐在家里的用途,让我们在化学的角度上来理解盐:它是酸类和氧化物的混合物,无论它的味道怎样、颜色如何、形状怎样。
“事实上,不同种盐是大不相同的。许多盐外表上看与厨房里用的食盐相似:都是无色、透明、易溶于水的。这种表面上的相似也是盐类有这样的统称的原因。此外,还有含铜氧化物的盐是蓝色的,含铁氧化物的盐是绿色的,还有黄色的、淡红色的、紫色的等等。其实我们可以找到各种各样颜色的盐,但这其中没有一个具有食盐那样特殊的味道。有些是苦的,有些是酸的,有些是涩的,有些是说不清的味道,不过几乎所有的盐都有令人不快的味道。有些不溶于水的盐是无味的,就像组成骨头的那种物质一样,还有建筑用的材料,比如屋顶的天花板上用的熟石膏。这里有三种你们已经确切知道的盐类物质:骨头里的碳酸钙、建筑用的砂石以及熟石膏。”
“我不明白,”埃米尔说道,“假如房屋是用碎石和熟石膏这样的盐盖成的,那从化学上来说香肠和火腿里面的盐应该与其他的盐大不相同。”
“是的,确实很不一样,化学家所说的盐,在路上的石头里、山上的岩石里或者田野里的一小捧土里面都可以找得到。”
“这么说来这种酸和氧化物的混合物岂不是有很多很多。”
“是的,有一些数量比较多,是岩石、石头和其他材料的主要组成部分,碳酸钙就是其中一种。碎石、毛石、可以制成石灰的石灰石,还有大理石以及许多其他种类的石头主要都是由碳酸钙组成的。”
“那熟石膏的化学名称是什么呢?”
“硫酸钙。但这些名词的意义你们还不大明白,所以我们应该就此打住,继续讲一些化学语法方面的知识。”
“化学也有语法?”
“化学也有自己的语言,因此当我们说到特定的某个物质时也应该有一定的拼写规则。不过埃米尔,你不用担心化学的语法问题,它与那些讨厌的缀合没有关系,我们只需要知道一些简单的规则就可以掌握它了。我们先从酸的名字开始讲起。我们知道酸是非金属燃烧后(更确切地说是非金属与氧结合)溶于水得到的物质,比如磷,在经过这一作用之后形成的物质叫磷酸。这个例子告诉我们一个规则:在某种非金属的名字之后加一个酸字,就得到了相应的某种酸的名字。所以这一点都不难,在磷之后加一个的字,然后再通过简化,就得到了含磷的……然后再加酸字我们就得到了由磷形成的酸的名字。
“再举另外一个例子,比如你们熟悉的氮。我曾跟你们说过它很难与氧化合,然而,通过一定的技巧,我们就能克服这一困难,让两种元素和在一起。这样形成的酸该叫什么呢?”
“根据规则,我觉得应该叫硝酸,”埃米尔回答道,“对吗?”
“完全正确。还有一种非金属元素叫氯,你们现在还不知道它,不过没关系,你们还是可以给它的酸命名。”
“肯定是氯酸,不然就是我弄错了。”
“你一点都没错,正确的名字确实叫氯酸。”
“那太简单了。哦,我希望学校的语法——”
“现在别管你在学校时学的语法,我们继续学习我们的化学语法。根据已经给出的规则,用碳得到的酸该叫什么名字。”
“碳之后加一个酸,”朱尔斯自告奋勇道,“那应该是碳酸。”
“你们用同样的方法命名由硫形成的酸。”
“哦,我知道!”埃米尔喊道,“叫硫酸。”
“对,非常正确。好了,酸的命名就到这里,现在我们再来学氧化物的命名,这个更简单一些。根据待命名的化合物中含有的金属,我们可以说氧化铁、氧化锌、氧化铜等等。不过你们要注意的是部分氧化物并不这样称呼的,而是使用俗名的,因为它们的俗名使用已久,在化学中也采用它们的俗名。所以不管是化学家还是石匠,都把钙的氧化物叫做石灰,这时用的是俗名而不是学名,如果我们继续学下去的话会发现其他一些氧化物也是这样的。
“现在还有盐类的命名没有说。盐类是由酸类和氧化物化合产生的,所以对它们的命名就简单了。凡是有某酸和某氧化物化合而成盐类就叫做某(非金属)酸某(金属)。比如硝酸和氧化锌形成的盐就叫做硝酸锌,碳酸和氧化铅形成的另一种盐就叫做碳酸铅。”
“我明白了,”埃米尔说,“所以,磷酸和氧化锌形成的盐就叫磷酸合锌。”
“根据规则确实是这样命名的,但是在实际应用中并不是这样的。即使对于一个不是很精通语言学的化学家来说,这听起来也不是很悦耳。所以我们在命名磷酸盐的时候把‘合’字去掉,叫做磷酸锌、磷酸铜等等。同样硫酸盐就叫硫酸铁、硫酸铅等等。
“再说一点我们就可以完成这一话题了。当某种盐类是一种用俗名命名的氧化物合成的时候,那么这种盐类名称中的金属名,就往往以氧化物的俗名代替。比如由氧化钙形成的盐,我们往往不叫硫酸钙或碳酸钙,而是叫硫酸石灰或碳酸石灰。好了,我们的化学语法学习到此结束。”
“全部结束了?”
“不是全部,不过最重要的部分结束了。”
“哦,我希望我们学校的语法课——”
“打住!别再担心那个了。”