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第10章 化学中辩证的对立关系

世界上的事物,都是相对的。物质的存在虽然是多种多样的,都各有它们的对立面。古代的人类就从天有白昼和黑夜、气候有酷暑和严寒等自然现象得出了这一规律。最早在我国盛行的阴阳之说,是人们典型的思想方法。

在国外,古希腊的哲家,提出了物质都有冷和热、干和湿四种成两对而表现的原始性质,也包含这种事物是相对的观点。当时人们用这些阴、阳之说及四原性的见解,企图说明物质的生成与属性,认为金、木、水、火、土(中国称“五行”)以及土、水、气、火(古希腊哲学家叫“四元素”)是宇宙万物之本,由它们组合,就可以形成各种各样的物质。显然这种原始的物质观,经不起极为复杂的各种现实去考验而成为历史了,而物质的相对性,我们从现在所学的化学中,还能找到很多具体生动的例子。

在单质里,有金属和非金属,它们就是很好的一对。我国古代的炼丹,曾经风行一时,那些术士们,主要用的就是水银(化学上叫做汞Hg的一种金属)和硫磺(化学上现称硫S的一种非金属),他们做了这两种物质的有关实验,发现硫磺易燃,有“火”性,认为这是雄性的应属于“阳”,由于水银遇热会消失(实际是变为汞蒸气而挥发),有“水”性,认为它是雌性的应属于“阴”。金属跟非金属一般能化合,生成性质比较稳定的化合物,汞跟硫在一起,经过研磨,就结合成硫化汞,这时硫的可燃性和汞的挥发性均消失,炼丹术士用雌雄相配来理解这一化合反应,以为只要选好良辰吉日,斋戒沐浴,虔诚地让它们结合,就会产出灵丹,让人们服用了能长生不老。我们现在知道,汞是一种有毒的化学元素,服用含汞的丹药,不仅不能长生不老,反会因汞中毒而死亡。在一些物理实验中,要用到水银,实验时应在通风的地方,以减少吸入汞蒸气。如不小心将水银落在地上,很难收拾干净,在清扫后,大面积的盖上一层硫粉,喷一点水,就可以阻止汞的蒸气逸散到空气中,日后它们变成稳定地硫化汞,连同清扫地面,也就能把落地的水银彻底的清除掉。

我们现在知道,金属跟非金属这种相对能化合的性质,并不是什么雌雄相配,而是它们的原子在结构上,具有能相互化合的条件,也不是它们在单质时,本身就已经有了属阴、属阳的性质,到是硫和汞形成硫化汞之后,在硫化汞里的硫原子多了两个电子,成为带有两个负电荷的阴离子,汞原子少了两个电子,成为带有两个正电荷的阳离子。这时,我们描述带电原子所带电性为负为正,用了阴、阳二字,但这跟炼丹术语中所谓的阴、阳,在含义上完全不同。我们知道阴、阳离子是相对存在的,这一相对性是客观存在的科学事实,丝毫没有雌雄的关系。

化学上还有酸和碱两类化合物,它们也是相对立的,酸跟碱相遇,发生中和反应,生成新的物质,酸、碱的性质,在这一新生成物身上均有所消失。由于有中和反应,酸、碱不能共存,人们就认为酸跟碱是相克的。最早是从食物中让人感觉到一些东西,如没有成熟的水果,腐败的食品(含有有机酸),具有特殊令人不快的刺激,把它叫做“酸味”。人们又发现,向这些有酸味的东西中加入一些土,酸味会有所减轻,甚至会消失,逐渐地找出湖泊岸边的土对与消除食品的酸味最好用,这种土浸出汁有涩味,干后能形成白霜,比用原土能更好地消除酸味,从此在人们头脑里就有了碱的在概念。

上面的这一段描述,出于想象,由“酸”字的“酉”旁从“酒”,出于发酵和食物的酸败,由碱的繁体字的“卤”旁从“卤水”,当是来自天然湖泊苦水的蒸发。早在有系统的化学知识之前,人们已有的酸、碱概念,只能是跟实际生活中具体的物质相联系,从物质的味道及其能相互消除酸、涩的感性认识来区分罢了。

有趣的是我国古人称做“碱”的物质,实际是一种盐,它的化学成分是碳酸钠的含水晶体,它含水(结晶水)量最高时是十水碳酸钠,化学式应写成Na2CO3·10H2O,由于这种晶体容易风化,完全失去结晶水后,变为无水碳酸钠,它的化学式是Na2CO3,是一种白色粉末,古人仅把它叫做“碱灰”。显然“碱”跟我们现在化学上“碱”的概念是不同的,“碱”是指碳酸钠(有时也包括碳酸钾),而“碱”是指一大类电离时阴离子只有氢氧根离子(OH)的化合物,那么它们是怎样联系起来的呢?主要是碳酸钠、碳酸钾中的碳酸根离子能和水中一部分的氢结合,则水的另一部分就变成氢氧根阴离子了,这就是说,把碳酸钠、碳酸钾溶解在水中,形成的水溶液,就会有明显的碱性。由于酸电离出的阳离子全部是氢离子,所以酸溶液也能跟碳酸钠溶液发生中和反应,不过其中还同时发生氢离子跟碳酸根离子结合生成碳酸(H2CO3),以及碳酸分解生成水和二氧化碳的反应。这样酸中的氢离子和溶液中的氢氧根离子最终都生成水,如果两者的量正好完全反应,当然溶液就不会再有酸味和涩味了。

金属和非金属,酸和碱,这两组中的物质是相对立的,但这种对立性我们还要相对的去认识它,不要把它们这种对立的关系绝对化了。事物的可分性是相对的,化学中有很多情况也是如此。我们不把所有的事物硬用阴、阳两面来区分,这就是我们比古人先进之所在。

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