过去这些天,保罗叔叔在谈话中多次提到过氧,但是氧依然充满神秘与未知,他们终于可以看到著名的元素之王——氧。现在,要把它从氯酸钾中释放出来,做各种有趣的实验。埃米尔满脑子都在想这种助燃的气体,连晚上睡觉都梦到它。在梦里,他看见烧瓶和弯曲的试管一起在火盆边缘,跳各种各样可笑的舞蹈,而关在玻璃橱窗里的氯酸盐和二氧化物透过玻璃好奇地看着它们。埃米尔看到保罗叔叔为即将进行的实验做各种准备,他把烧瓶放置在燃烧的煤上。看到梦中出现的场景真实地呈现在眼前,埃米尔禁不住笑了。
他们并没有等太久。燃烧的物质还没来得及发生什么变化,气球里的东西也看不出任何变化,可碗里的水开始在管子末端冒气泡,这说明有气体释放出来了。把事先准备用来做底盘用的花盆底放置在水盆特定的位置,然后将一个两三升容积的大广口瓶盛满了水,用手稳住倒置在底盘上,埃米尔用手稳稳地抓住广口瓶。气体从底盘中间的洞里跑出来,然后就看到一串串杂乱无章的大气泡从水中往上升。就这样一会儿功夫,瓶子里就充满了气体,里面的水也全被气体挤了出来。保罗叔叔拿起一个杯子放入到盆里,将广口玻璃瓶的瓶口放进杯中,不让瓶口露在空气中,这样氧一点点也无法逸出。做完这些之后,叔叔将倒置在盛满水的杯子(水杯可以隔绝外界的空气)中的广口瓶安全地放在屋子的角落里,以备下次实验之用,又用另外一个瓶子放在盆里重复刚刚的实验,就这样一共收集了四个瓶子放在角落里备用,气球里的氧好像是用之不竭似的。
“这一小把氯酸盐里好像有很多氧。”埃米尔观察后说,他很惊讶地发现氯酸盐可以释放出这么多氧。
“是的,就像你看到的,量不算少,我们的四瓶气体加起来差不多有十二升。”
“这十多升氧都是从那一小把氯酸盐中释放出来的吗?”
“都是从这一点点氯酸盐中释放出来的。我以前不是说过,这种盐是氧的储藏室吗?氯酸钾中储藏着数量丰富的氧,数量多到了极限。这种气体是通过化合作用收集而来的,它们的体积被压缩得非常小。但是还没有结束,我希望把能把这个瓶子装满。”
随后,保罗叔叔拿出一个看上去怪怪的瓶子——细细长长的,几乎没有瓶颈,从头到脚的宽度几乎一样。他把这个瓶子放到碗上。他并没有说他是从哪里找的这个容器,但是他的侄子们认出来这是一个泡菜坛子。他们都觉得很好笑,因为他们看到这么家用的器皿出现在这样严肃的场合。这时他们的叔叔继续开始说话了。
“这个坛子有什么好笑的?就因为它曾经装过咸菜,你们就认为它现在不配装氧吗?不要这么虚荣,孩子们!我们应该充分利用手头上有的东西,而不是一味地追求昂贵的器材。我们用现在的这些器材也能做好实验,即使我们现在有一个装备精良的实验室,结果也可能不过如此。
“这是化学家使用的计量器,它是由玻璃制成的,是一个有底的圆柱体。我要把这里面装满空气,刚好烧瓶里还有空气。我们可以看见气体正缓缓地进入计量器,差不多就要装满了。从表面上看,烧瓶中的东西并没有变化,我放进去的二氧化锰还留在里面。二氧化锰并没有什么变化,但是它通过均衡的加热,促进了氯酸钾的分解。烧瓶也没有损害,一直做好继续使用的准备。至于氯酸钾,它现在已经释放出所有的氧,它变成了我们昨天看到的那种白色物质,我们把一小把氯酸钾扔到小火堆上,可以观察到它促进了火的燃烧。简而言之,它变成了氯化钾。现在,我们先用收集的这些氧做实验。先从计量器里的氧开始。”
叔叔像之前那样用手掌捂住倒立在水中的计量器口,将其正立起来后移到桌子上放好,用一片玻璃盖住,直到准备好了绑有一小段蜡烛的铁线,像以前做氮实验的那样。保罗叔叔点燃了蜡烛,等火焰变得明亮激烈时又将其吹灭,但是燃烧这样突然,熄灭之后蜡烛芯依然是炽热的。
他说:“我刚刚吹灭了蜡烛,但是蜡烛芯的末端依然是火红的,我要将它放入瓶中的氧里,会发生什么现象?我们来看看。”
说做就做,他把那块盖着的玻璃移开,噼!只听一声轻微的爆裂,蜡烛自己重新燃烧了,发出明亮的光芒。再次将它熄灭,蜡烛芯还有火花,重新放进瓶子里的氧中,又是啪的一声,火焰重新燃烧起来,异常明亮。就这样一次又一次,吹灭蜡烛使蜡烛芯带有一点火花,放入氧中又迅速自燃,每一次火焰重新燃烧前都伴有轻微的爆裂声。埃米尔兴奋地看着火焰如此迅速地反复燃烧,欢快地拍着手。
“同样存在于我们每天呼吸的空气里,氧和氮却如此不同,”他说,“氧可以让刚刚熄灭的火焰突然地重新燃烧,可是氮却可以把正在燃烧的火焰扑灭。我可以试着动手做这个有趣的实验吗叔叔?”
“当然可以。但是我得告诉你瓶中的氧现在已经快消耗完了,蜡烛每次复燃都会消耗一点氧。”
“可是另外四个瓶子里还有很多呢。”
“那些是我准备用来做其他更重要的实验的。”
“那我该怎么办呢?”
“你应该用我那个旧泡菜坛子,我忍痛才把它装满了氧,你就把它当做是一个正常的玻璃瓶子吧。”
“我很乐意这么做。”
“真聪明,这个旧泡菜坛子可是雪中送炭。我一次又一次使用它是为了告诉你们,即使用最常见的器皿也可以做出各种有意义的实验。我们的玻璃瓶在这里是一种奢侈品,在我们这个小村子里是听都没听说过的奢侈品。无论是水果罐子或是泡菜坛子,只要是瓶口可以放进蜡烛的瓶子,都可以用来做你们现在想要重复的这个实验,而且会做得很好。”
埃米尔将坛子放在桌上,开始一次次点燃蜡烛的实验,他一次次地吹灭又重新点燃火焰,即使是用真正的瓶子做出来的效果也不比这好。
“看看,”叔叔说,“我的泡菜坛子不是很好地达到了目的嘛!”
“是啊,好极了。”
“我们应该关心的是容器里面装的东西,而不是容器本身。只要给予氧,蜡烛就会重新自燃,不管氧是装在什么东西里面的,不管是化学家用的瓶子或者是不起眼的泡菜坛子。作为实验的一个小结,将蜡烛放在坛子里让它自己燃烧,你们会发现它很快就烧完了。”
的确,浸没在氧里的蜡烛肆无忌惮地快速燃烧着。不像在普通空气中燃烧时产生那样平静的火焰,而是一股浓烈的火焰,非常明亮、炽热,把蜡烛熔化并滴下大滴的蜡油。大部分蜡烛是被熔化的而不是燃烧掉的,这也是为什么足够在空气中燃烧一个小时的蜡烛在氧里几分钟就会被消耗掉。最后火焰由于缺少氧而熄灭,保罗叔叔继续他的谈话。
“在继续这些令人着迷的氧实验之前,”他说,“我们先休息一下,稳定一下情绪。你们已经知道通过什么特征可以辨认酸,酸具有酸味,可以将蓝色的花变成红色。但是并不是任何时候都能通过品尝来检验酸,有时候味道很淡甚至无法察觉,因而使用蓝色花朵检验是一种更好的方法。可是不幸的是,紫罗兰和其他一些蓝色花朵在酸性很弱的时候很难变红,化学家发现一种地衣类蓝色植物对酸更加敏感。你们知道树皮甚至是坚硬的石头表面会长出一些像壳一样片状的奇怪生物,它们是植物的一种,叫做地衣,地衣类植物中,有一种生长在海边岩石上,叫做石蕊。药店里售有小块的石蕊药片,是蓝灰色的,将一块石蕊片溶解在一点点水中,就会得到淡淡的蓝紫色液体,这就是石蕊试剂。
“这种试剂是最方便的酸类指示剂,它遇到酸时比蓝色的花朵更容易变红。为了说明这一点,我向这个杯子里倒入两根手指头深的石蕊试剂,然后用一根玻璃管或普通吸管的末端在那个瓶子里沾一点点酸——我所说的酸其实是由硫磺产生的硫酸,不需要伸到里面,只有沾到一点点就行了——用沾湿的吸管搅拌蓝色的试剂,很快试剂变成红色,证明那个瓶子里的是一种酸。”
“如果石蕊试剂能被酸变成红色,”朱尔斯说,“那它应该也可以像紫罗兰那样被溶解的氧化物变成绿色,这样它就可以帮助我们辨认某种物质是否为氧化物。”
“你们曾看到过蓝色花朵发生这样的现象,因而会很自然地这样想,可是事实却不是这样的。石灰和其他可溶性的氧化物并不能将蓝色的石蕊试剂变成绿色,它们与试剂接触不会有变化。但是这可以由石蕊试剂的另一特性来补偿,一旦酸将试剂变红之后,可以使用溶解的氧化物将其再变为蓝色。在这杯刚刚因为加了硫酸而从蓝色变为红色的溶液中加入一点石灰颗粒,就会使它变为原来的蓝色。这时我再用吸管沾一点点的酸放入其中,溶液又会变红。再放入石灰它又会变为蓝色。这种从蓝变红又从红变蓝的变化可以无限进行下去。现在我们有了一个非常完美的物质来检验某种物质是酸还是氧化物,当然前提是氧化物得溶于水中。能将蓝色石蕊试剂变红的是酸类,能将被酸变红的石蕊试剂恢复蓝色的物质是氧化物。
“如果我们没有石蕊试剂也没有关系,我们可以用蓝色的花朵来做实验。将一串紫罗兰压碎后在水中搅拌,过滤得到的蓝色液体可以用来替代石蕊试剂的用途,只是它产生的现象会有所不同,酸类可以将它变红,可是氧化物却无法让其恢复蓝色,而是变成了绿色,当然即使没有被酸变成红色,而是直接向蓝色溶液中加入氧化物的话也会立即变为绿色。值得注意的是,酸性不强的酸可能无法将紫罗兰的蓝色溶液变为红色,而石蕊试剂更适合这种检测。
“休息结束,我们继续实验。我们要将几种物质在氧中燃烧,观察它们燃烧的过程。首先是硫磺。
“我们曾将磷和硫酸在充满氮的瓶子里燃烧,结果徒劳无获,现在使用同样的方法,我从一块碎裂的陶器上掰下一小片,用铁线绕成圈裹住它,铁线穿过一个大大的软木塞固定后放入瓶子的特定位置,这样塞子就可以塞住瓶子,也不必担心塞子太大塞不进瓶子里。若是没有木塞,用一小块厚厚的圆形硬纸板放在瓶口上也可以。铁线的末端伸出固定的木塞或厚纸板,作为降低或升高陶瓷片的把手,这样就可以将陶瓷片放入瓶中适当位置,充分与氧接触。”
完成了这些准备工作后,保罗叔叔小心地拿出一个储存的大瓶子,将瓶子立在一个充满水的杯子里,这样可以封住瓶口,他将这些原封不动地搬到盆里。在水下,叔叔用手掌捂住瓶口然后移走了玻璃瓶子。这样就可以把瓶子正立在桌子上,而不使里面的氧与外界的空气接触。像以前那样,将一小片玻璃放在瓶口作为临时的盖子。在插入软木塞的铁线一端的陶片上放入一点点硫磺碎片,并调整到瓶中适当的位置以备实验。然后,保罗叔叔点燃硫磺,并将陶片放入氧中,陶片悬浮在瓶子中央,由软木塞固定着。陶片里的硫磺不需要实验者的任何注意,实验着只需要静静地看实验结果就行了。
大家都知道,在通常情况下硫磺燃烧得很慢,而且产生的火焰很微弱。因而两个孩子惊讶地凝视着瓶中新奇壮观的景象。他们的叔叔关闭了百叶窗,外界光线无法照进房间,因此硫磺的燃烧就显得格外壮观。它比任何火柴上的硫磺燃烧得都要激烈,发出一道奇妙的蓝紫色光芒,就像彩虹里的紫色条纹一样纯净。从这个奇特的光源发出的光芒使整个房间充满着奇妙的光辉,让人觉得自己来到了一个蓝色阳光照耀的世界里。,
“太漂亮了,太漂亮了!”埃米尔热烈地拍着手欢呼道。
硫磺燃烧发出难闻的气味,强烈的刺激性气味从瓶子里逸出让人窒息,极大地破坏了仙境般的光芒,否则就十分完美了。因此,火焰一熄灭,保罗叔叔就立即打开了百叶窗和窗户。
“全部结束了,”他说,“硫磺用完了里面的氧,我不用再对你们刚刚看到的火焰进行描述了,因为你们眼睛看到的要比我说出的任何话都有用。火焰告诉你们,硫磺在氧中燃烧比在普通空气中放出更多的热,火焰也更明亮。我得问问你们,刚刚所见到的硫磺在燃烧发出明亮光芒后生成了什么,它和氧化合形成的物质是什么?生成的是一种无色有刺激性气味的气体,这种气体能让人咳嗽,与火柴燃烧产生的气体一样。我们的嗅觉和我们的咳嗽声告诉我们,有一部分气体跑了出来进入屋子里,还有大部分仍然残留在瓶子里。我们用石蕊试剂看看会发生什么现象。我将一点点石蕊试剂倒入到瓶子里并摇晃瓶子,蓝色立即变成了红色,这说明了什么呢?”
“说明硫磺燃烧之后形成了一种酸。”朱尔斯回答道。
“这倒是一个好办法,”埃米尔插话道,“这种气体无法仔细品尝也看不到,用石蕊试剂倒是一个非常方便的方法。”
“非常方便,”叔叔赞同道,“这是一种看不见摸不着的东西,可它又真实存在着,可以让你喉咙难受甚至比得了百日咳咳得还严重。我们想知道它是什么,我们的试剂告诉了我们:‘它是一种酸’。”
“那它有没有说溶液具有酸味?”
“当然了,能让石蕊试剂也蓝色花朵变化的东西都有酸味。”
“但是怎么确定石蕊试剂和紫罗兰告诉我们的是真的呢?我又不能把舌头伸到瓶子中间去尝。”