他说:“之前,我们曾讨论过制取纯净氧气的问题,但最近几天,我们好像讲了一些与这个问题无关的话题,是不是我们已经忘记这件事情了呢?并没有,我们已经到了可以解决这个问题的时候了。我们知道了大部分的盐是由含氧酸和含氧的金属氧化物化合而成的,所以我们可以利用这种盐制取助燃的氧气。不过,我们还需要仔细选定究竟利用哪种盐来制取氧气。因为几乎大多数含氧的盐都结合稳固,让它们将氧气放出来并不容易,比如,磷酸和氧化锌制得的磷酸锌。化学家告诉我们,含氧盐类中有一种叫氯酸钾的物质,其含氧量丰富,并极易分解。”
保罗叔叔将一瓶像小鳞片一样的透明白色物质放到了孩子们面前。他说:“瓶子中的白色物质就是氯酸钾(KClO3),是我从药房买来的。”
爱弥儿道:“它很像做饭时用的盐。”
“是的,它们的确有一点儿像。不过它们的性质却截然不同:第一,盐有咸味,而氯酸钾并没有咸味;第二,氯酸钾里含有大量的氧,而食盐里并不含有氧。现在,我想请你们记住一件事:我们之前所说的酸和盐都含有氧,但是化合物中还有一些不含氧的酸和盐,食盐便是一种不含氧的盐类。而且,大部分盐类都有与食盐相似的外观,是无色透明晶体。这种外观上的相似,也是盐类得名的原因。”
“那么按照你所说的,氯酸钾中一定含有助燃的氧。”
“没错,氯酸钾中含有氧,而且含量很高。用这一把氯酸钾粉末可以制取几升纯净的氧气。氧气在这种物质中被压缩得很小很小,而且与别的物质发生了化合。现在,你们能不能尝试运用化学语法将氯酸钾这个物质的意义解释一下?”
约尔说:“从氯酸钾这个名称来看,它是由氯酸和氧化钾化合而成的。我没有见过氯酸,但是我知道它一定含有一种非金属氯和一种助燃的氧。至于氧化钾,它当然是含有助燃的氧和一种叫钾的金属。由此可知,氯酸钾是由氯、氧、钾3种元素组成的化合物。”
“没错,你们都没有看见过氯和钾这两种元素。氯是一种有毒的气体,称为氯气,食盐中就含有氯;钾是一种与钙相似的金属,但它的质地比钙更软,碰到水也更易燃烧,在木柴灰烬中就含有钾。但是,今天我们对于这两种元素先不进行详细介绍,你们只需记住:
所有物质,不论多么普通,只要使用化学的方法检查一下,就可以得到许多新奇的事实。
“现在,我们再来说一说氯酸钾。它是一种极易分解的化合物,只要稍稍加热,就能分解释放出氧气。我们之前说过的红头火柴中有一种助燃物质便是氯酸钾。”
保罗叔叔一边说,一边将一些氯酸钾粉末撒在炭火上面。那些粉末立即产生气泡,渐渐熔化,并使炭火烧得更加旺盛起来,就好像正在用风箱通风似的。
爱弥儿很惊讶:“炭火本来燃烧得并不旺盛,为什么撒上一些氯酸钾粉末就会旺盛起来呢?就算你整天使用风箱来扇火,好像也不能使它燃烧得这么旺吧?”
保罗叔叔回答:“风箱中扇出的气体只是空气。空气中含有大量不助燃的氮气,而助燃的氧气的分量较少,所以氧气的助燃效果就减弱了。但是,氯酸钾受热分解放出的气体却是纯净的氧气,这便是炭火会炽燃的原因。”
保罗叔叔说着又撒了一些氯酸钾在炭火上,两个孩子仔细观察着这种易燃的物质是如何产生气泡、放出氧气来帮助木炭燃烧的。
约尔看过后忽然想起了一件事情,他问:“有一天,我在花园里看见潮湿的泥墙上出现了一种白色粉状固体。我用鸡毛将它刷在纸上。打听后,我才知道这种物质叫硝,可以用来制造火药。我曾将这种白色粉末撒在炭火上,木炭也燃烧得猛烈起来,就像刚刚撒了氯酸钾一样。请问硝撒在火上是不是也会释放出氧气来?”
“你在潮湿的墙上收集到的白色物质的确是硝,也就是我昨天所说的可以用来制造硝酸的硝石。在化学上,它被称为硝酸钾(KNO3)。从这种物质的名称就可以知道,它是一种盐,由硝酸和氧化钾化合而成,所以其中也含有大量的氧。这些氧一部分来源于酸,一部分来源于氧化物。你将它撒在火上,它受热分解释放出氧气。这就是它会使木炭炽燃的原因。由此可知,从泥墙上收集的硝会发生与氯酸钾相同的反应。它们均易分解,分解时均释放出助燃的氧气。但是,我必须告诉你们,硝酸钾并不适用于制取氧气,因为硝酸钾的分解并不如氯酸钾那么容易。要使硝酸钾放出氧,必须加热才能办到,它必须与某种燃烧着的可燃物,如木炭、柴薪等直接接触才有效果。但是,这样制取的氧气立即就会被燃料中的碳元素夺去,化合成另一种化合物。因此,我们依旧无法收集到氧气。但是,氯酸钾只要稍稍加热就可以释放出所含的氧了。”
约尔说:“我还有一个问题。”
“你尽管提问,我很喜欢解答你的问题。因为只有经过缜密的思考才能提出好问题。”
“你将氯酸钾撒在炭火上后,它就开始熔化,然后产生气泡,释放出氧气,最后只剩下一些无法燃烧的白色小颗粒。我想问的就是这些剩下的白色小颗粒,它是什么物质呢?”
“你的问题提得很好,这是一个非常关键的问题。这些剩下的不可燃的白色小颗粒是由于氯酸钾受热分解而产生的。试想,氯酸钾中原本含有3种元素——氯、氧、钾,现在消失了一种,就剩下氯和钾两种元素了,它们就化合成为一种与氯酸钾不同的化合物,这种化合物由氯和钾化合而成,所以叫氯化钾(KCl)。
“现在,我趁这个机会给你们讲解一条新的化学语法规则:凡是一种非金属元素与一种金属元素化合生成的化合物一律称为某(非金属)化某(金属)。例如,氯和钾的化合物就称为氯化钾。”