“我们刚才的实验——将蜡烛放在倒立于水中的瓶子里燃烧,是最简单的一种实验,并不需要太多技巧。但是,别心急,这个实验还没完,我刚刚已经说过原因了。实验告诉我们,空气由两种不同的气体组成,一种可以使火焰持续燃烧,叫氧;另一种不利于燃烧的叫氮。但是实验并没有告诉我们每种气体各含多少,因为拿出蜡烛后仍有相当一部分氧残留在瓶中,而不是只剩纯的氮。
“蜡烛的火焰比较微弱,一阵轻风都可以将它吹灭。在瓶子里,它可以不受任何气流干扰,但也是由于它的微弱,使它无法充分利用有利它燃烧的气体。当这种气体变得稀薄时,火焰就会逐渐减弱直至熄灭。作个不恰当的比喻,蜡烛的燃烧就像是一个毫无胃口的客人剩了一大堆招待他的美食在餐桌上。现在让我们找个胃口大点的、可以将桌上的食物全部吃完的客人过来。我是说,让我们找一种可以将瓶中的氧耗完、并充分释放能量的燃烧剂过来,使瓶中最终只剩对燃烧没有用的氮。
“该使用什么燃烧剂呢?煤炭可以吗?不行,煤炭并不比蜡油好,燃烧也不会完全。事实上,煤炭需要有一个燃烧室来保持炉内温度,它才能持续燃烧。这对于我们的实验来说是不可行的,因为我们的实验必须要简洁才行。可以用硫吗?确切地说,当需要提供氧的时候,我们可以选择它。但是它也有个问题,它会产生令人窒息的烟雾。不过,如果手里没有别的适合燃烧的东西的话,我也会很乐意用硫。你们对常见的火柴应该非常熟悉,小木棍的尖上有硫,我们可以发现有东西轻轻地包在硫的外面——谁能先告诉我是什么呢?”
“磷!”两个孩子同时喊到。
“对,磷的燃点比常用的其他物质都要低,把它在火柴盒的砂纸上或粗糙的墙壁上轻轻摩擦,它就可以燃烧。没有什么比它的燃烧更激烈、持续得更久。现在我们找到那个会把盘里食物全部吃完的那个贪婪的客人了。但我们首先得对它有所了解。你们对磷还不是很熟悉,目前为止你们见到的磷都只是火柴头上的那一点点。”
“有时候是红色的,有时候又是蓝色、黄色或者黑色的,这些都是磷的颜色吗?”埃米尔问道。
“不,磷本身只有一种颜色,与黄蜡的颜色相近。但是火柴制造商常把带颜色的粉末加进去,从而使火柴更加多样化,也更受消费者的欢迎。这些粉末有时候是这种颜色,有时候又会是另一种颜色,这就要看那些制造商的想象力了。而且他们还会把胶水和磷混和在一起,让它们和硫紧紧地粘在一起。所以你们用到的都不是纯的磷,我会让你们看看一些特别纯的磷。
“几天前,我有事情去集市的时候,买了一些咱们实验室急需的东西。我告诉你们,实验室是一个做科学研究的地方,是科研工作者的工作室。虽然我们的工作室比较简单,但还是要有一些设备、工具和必需品,否则我们除了双手之外什么都没有,能干什么呢?我们除了在这里聊天之外什么也干不了。但是我们不能这样,因为我认为化学不能只靠说,我要向你们展示事实,让你们可以反复看到一些现象,亲身感受到一些物质,并且亲自去尝试、实验和操作,那才是唯一一种学习的捷径。”
“铁匠没有了铁砧和锤子还能干什么?什么都做不了。同样的,化学家的实验室里要是没了各类装置和药品也什么都做不了。我们会一点一点地完善我们的实验室,当然也要节约。我要把话说在前头,你们的叔叔资源有限,不能太奢侈,我们只会买一些必需的东西,不会有太多别的东西。这样也有助于迫使我们启发自己的智慧,想出各种方法方式来满足我们的需求,即使缺少一些资源也可以开展工作。我们的瓦盘是从厨房拿来的,我们的旧药瓶和罐头瓶不也一样很好用!我可以坦诚地告诉你们,如果我们有一个昂贵的实验室以及全套设备也不一定就能做得更好,为什么我们不能尽可能的以这种方式继续我们的研究呢?孩子们,如果你们将来能够拥有真正的实验室并在其中工作,你们会开心地回想起,叔叔这些设备的简陋与头脑里坚实的知识基础相比多么微不足道,也会意识到在我们这种小村庄里做这样的事是多么有意义。”
“不过也很有可能,有的时候我们的困难解决不了,我们不得不停下实验;只有在这种时候,我们被迫购买必需的物品。而今天的情况是,我们需要磷,而这里就有刚从镇上的药房里买回来的磷。”
保罗叔叔将一个装满水的瓶子放在侄子们的面前,瓶子里有一种黄色条状物质,长度和粗细都和手指差不多。
“这就是纯的磷,”他说,“它是半透明的,它的颜色看起来像一块漂亮的蜡,就像咱们蜂房里的那块。在工厂里进行长时间暴晒和漂白之前它就像蜡一样。”
“你为什么把它放在水中呢?”朱尔斯问到。
“把它放在水中,是因为如果把它暴露在空气中的话,它就会很快燃烧。因为磷易燃,一点点热量就可以点燃它。”
“但是火柴头上的磷并没有这么容易燃烧,需要摩擦才行。”
“我告诉过你们,火柴头上所用的并不是纯磷,它是通过胶水和其他一些物质还有彩色粉末混合在一起的,从而降低了它的可燃性。但即使是这样,夏天的时候火柴还是会自燃,这是一个严重的缺点。如果有一天可以发现更好的可以替代它的东西,我们可能会放弃使用磷。”
“既然它这么容易燃烧,那为什么它在水中不会着火呢?”埃米尔问道。
“埃米尔忘了我昨天说的了吗?燃烧需要两种条件,两种条件都是必不可少的,一种是可以燃烧的东西,另一种是可以帮助别的的物质燃烧的东西,后一种是一种气体,叫做氧,空气中就包含有氧。当两种物质结合的时候就会燃烧。哪里没有氧呢?即使燃料再怎么容易燃烧,没有氧它也是不可能燃烧的。所以我把磷放在水中,防止它燃烧,因为这样可以使它不与空气接触。排除了空气以后,我们可以确定磷不会燃烧。
“面对这种危险物质,我们还需要警惕别的问题。装磷的瓶子可能会摔坏,这样磷就会接触到空气。因此我们必须注意防止瓶子晃动或者掉落,所以把瓶子装进一个锡盒中,让锡盒充当减震器的功能。有了这样的双重保护,并且把它沉浸在水中,磷就可以毫无风险的永久放置在药剂师的架子上。
“对我来说磷燃烧还是一次严重的事故,最痛苦的一次事故。没有什么比这样严重的事故造成的伤口更疼了。燃烧的煤或者烧红的铁也不会造成这样严重、持续时间这么长的伤口。我让你们想象一下,一个做事欠考虑的人的遭遇。他把一小块磷用纸包起来,装进自己的衣服口袋里,他准备在黑暗中让磷发出耀眼的光芒,以此来娱乐。他身体的热量使他危险的财产燃烧了起来,这一轻率的举动可能会烧到他的内脏,他痛苦地尖叫,他的尖叫声回荡在空中。孩子们,一定要小心,不要玩这种危险的物质。如果对知识的渴望引诱你们接触磷,一定要尽最大可能小心。在这里,我要求埃米尔能遵守我说的话,朱尔斯也必须非常谨慎。我知道你们不会鲁莽、不计后果地行事,如果不是我对你们有信心,我就会把磷放在我的药品库里上双层锁、三层锁,永远也不会让磷出现在我的课上。
“我更应该有必要强调这门课的风险,因为磷不仅有可能燃烧,造成严重烧伤的风险,还有另一种风险,你们必须更加谨慎。磷是一种致命的毒药,一小颗磷就足以造成可怕的死亡。我不多说了,预先警告你们。把磷当做最令人畏惧的敌人,要时刻小心它的攻击。