【人物】嫁给化学的科学家舍勒Carl Wilhelm Scheele

内容概要

Frontiers for Young Minds 带你深入了解历史科学档案，那些你可能从没听说过但绝对值得了解的宝藏科学家，一一向你道来！今天我们要介绍的科学家是一位杰出且低调的研究者，他为开创化学史做出了杰出贡献——卡尔·威尔海姆·舍勒。

瑞典雪平（Köping）的卡尔·威尔海姆·舍勒雕像

低调到尘埃里

谈到氧气的发现，大家首先会想到的是约瑟夫·普里斯特利（Joseph Priestly）或是被恩格斯称为“真正发现氧气的人”的安托万·拉瓦锡（Antoine Lavoisier），但事实上氧气最早发现者——舍勒的名字在化学教科书中却很少出现。

如果说有科学家偏偏低调到不想被载入科学发现的光辉史册，那杰出（而难觅踪迹）的瑞典化学家卡尔·威廉海姆·舍勒便是其中一个。作为一名化学家，他取得了一系列非凡的成就，其中最著名的成就是发现了氧气，然而事实上，这位勤奋而低调的科学家发现了不少于七种新元素和其他多种化合物。

只有小学学历的舍勒被选为瑞典的科学院院士

卡尔·威廉海姆·舍勒是个标准富二代，家境殷实，不愁吃穿，是家里的第七个孩子，于1742年出生在施特拉尔松德（Stralsund），当时属于瑞典管辖的波罗的海沿岸（现属于德国）的一个小镇。不过卡尔的父亲是一位十分失败的酿酒商，在他两岁的时候，他父亲的公司就破产了。

树倒猢狲散，人走茶即凉。勉勉强强上完小学，舍勒就被迫辍学打工，年仅14岁的他只能在哥德堡的班特利药店当小学徒，药店的老药剂师马丁学识渊博，不仅有着高超的药学实验技巧，还能自己制药，更是一位医术高超的医生。救死扶伤，妙手回春。马丁的言传身教对年幼的舍勒来说是启蒙的深刻影响，年轻的卡尔对化学产生了浓厚的兴趣。当时流行的制药书籍、化学著作，不知道被他翻了多少次，8年时间过去了，舍勒从一个只有小学文化的学徒摇身一变成为了知识渊博、技术熟练的药剂师。

舍勒虽然头脑聪明，但终生支持“燃素论”，这是一种当时流行的炼金术理论，即假设存在一种名为燃素的类火元素。根据舍勒和其他炼金术士的说法，每一种可以燃烧的化合物都含有这种燃素，在燃烧过程中被释放出来。具有讽刺意味的是，正是由于他的氧气实验，安托万·拉瓦锡才在18世纪70年代揭穿了燃素理论的真相。

18世纪化学实验室示例。（来源：d. Königl. Schwed. Acad. d. Wissenschaft Mitgliedes, Chemische Abhandlung von der Luft und dem Feuer）

被燃素耽误的氧气发现进程

舍勒在瑞典搬过很多次家，最后在乌普萨拉（Uppsala）定居了几年时间，这时的乌普萨拉已经成为一个著名的学术中心。在那里，舍勒遇到了一位著名的化学教授托伯恩·伯格曼（Torbern Bergman），他们一起进行了一系列开创性的实验，以确定硝石（硝酸钾，也写做“硝石”）的纯度。

最初，伯格曼发现硝石与乙酸一起加热时会产生一种红色的烟雾（现称为二氧化氮），这种现象令他感到费解，便向舍勒咨询。为了帮助他的朋友，舍勒开始加热各种物质，包括氧化汞、硝酸钾、碳酸银、硝酸锰、氧化锰等，所有这些都产生了“支持蜡烛燃烧但不仅仅是空气”的无臭无味气体，正如伯格曼几年后在他的实验报告中所述的那样。我们不知道舍勒进行实验的确切时间，因为他并没有费心去做准确的记录。但从他的信中我们了解到，这些大胆的实验大部分发生在1770年到1774年之间。舍勒将这种气体命名为“Feuerluft”（火空气），并且仍然坚信另外存在着一种叫燃素的物质。

遗憾的是，由于这个错误的假设，他直到1777年才做出了关于“火空气”发现的报告。因此，发现氧气的功劳被归功于在1775年发表自己关于该气体的独立发现的约瑟夫·普里斯特利。根据普里斯特利对这一发现的描述，发现氧气的时间是1774年8月1日。他从Mercurius calcinatus （二氧化汞）上提取到了氧气，正如舍勒在2-3年前所做的那样。

可惜！一再被忽视，从未被发现

除了对化学的热情之外，舍勒还被18世纪非常流行的矿物学（即关于岩石和矿物的研究）热潮所吸引。他对“黑氧化镁”或“软锰矿”（现代术语中又名二氧化锰）进行了各种精彩的实验，从中发现了氯。他成功地证明了氯是一种强效漂白剂，对金属具有高度腐蚀性，如果与苏打结合会生成食盐（氯化钠）。在18世纪，舍勒的这些发现无疑属于能”震惊学术界的重大发现“，遗憾的是，由于对燃素的执念，他称这种物质为“脱燃素盐酸”，和成果擦肩而过。后来被另一位化学家汉弗莱·戴维（Humphry Davy）爵士确定为一种元素并将其命名为氯。

舍勒另一个被遗忘的发现是从一种被称为辉钼矿的矿物中提取出一种新元素——钼。

在白钨矿（现又称为钨酸钙）这种相当不起眼的矿物的英文名称（scheelite）中可以发现他名字的踪迹，舍勒喜欢将这种白钨矿物煮沸，从中获取更加鲜为人知的三氧化钨。舍勒绿（又名亚砷酸铜）的发现过程较为精彩，为表彰他对砷特性所给予的全心全意（但很危险）的关注，该物质以他的名字而命名。最后，舍勒发现了生产乙醚、氧化镁、甘汞和磷的新方法。磷的发现也许是他最有影响力的成就，从瑞典繁荣的火柴行业便可见一斑。

舍勒绿

致命尝“食”——英年早逝

舍勒有一种致命的习惯：亲自“品尝”一下自己做出来的东西。他亲口品尝了含有剧毒的氢氰酸，并写下了：

“这种物质气味奇特，但并不讨厌，味道微甜，使嘴发热，刺激舌头。”

要知道氢氰酸是一种剧毒物质，对成年人的致死量仅为：1mg/kg。称为“舍勒绿”的砷酸铜是种绿色染料，100mg即可致命，舍勒接了一杯一口喝下，咂咂嘴，转个身又继续做实验。这个看似“作死”的习惯和如今的实验室安全准则相去甚远，但在18世纪，科学家们百食不厌，而舍勒则是因为“品尝实验产物”的坏习惯而殒命的。1785年，舍勒出现了肾病和皮肤病症状，这很可能是由重金属中毒而引起。他于1786年在雪平去世，在婚后的第二天，年仅43岁。

他无疑是第一个发现氧气的人，但他的名字很少与他广为人知的竞争对手普里斯特利和拉瓦锡一起被提起，而他的其他发现并没有给他带来任何名声和荣耀。1777年，他出版了一本书，书名是《关于空气和火的化学专著》，并与同时代许多杰出且更为著名的科学家保持着书信联系，其中写给拉瓦锡的信中便提到他发现了“火空气”一事，时间远在拉瓦锡公布研究成果之前！

在空气和火之歌中，这位杰出的科学家以着一生低调的姿态奏响了第一串旋律。他的全部发现包括：4种气体、6种无机酸、8种有机酸、甘油和乳糖的分离，以及普鲁士蓝（又名亚铁氰化铁）和硼砂成分的测定。他对银盐和氢氟酸的性质研究帮助了摄影术和玻璃工业的发展，解决了食醋长期保存的问题，他对颜料与染料也有深刻的研究。

舍勒是勇敢而杰出的研究者，他短短的一生，都献给了化学事业，为开创化学史做出了杰出贡献，我们现在应该为他正名，认可他在化学史上的地位。

来源：Frontiers开放科学平台