谁发现了氢？
18世纪的英国化学家卡文迪什。
卡文迪什是个百万富翁，但他的生活非常简单。他用自己的钱在家里建了一个大规模的实验室，一生致力于科学研究。一位科学史家曾说:卡文迪什“是有学问的人中最富有的，也是富人中最有学问的。”他对事物有敏锐的观察力，擅长实验设计。他的实验结果相当准确，而且他的研究范围很广。他在许多化学、力学和电学问题以及地球平均密度的研究中有了重要发现。但他相信燃素说，这让他在化学研究上走了一些弯路。五十年来他只发表了18篇论文，除了一篇是理论性的，其他都是实验性和观察性的。他死后，人们发现他写了大量有价值的论文，但没有发表。他的这些手稿是科学研究的珍贵文献，后来分别由物理学家麦克斯韦和化学家索普整理出版。
在化学史上，有一个有趣的故事与这些论文有关。卡文迪什在1785做过一个实验。他让电火花穿过普通空气和氧气的混合物，试图氧化其中所有的氮气，产生的二氧化氮被苛性钾吸收。实验做了三个星期，最后剩下一个不能被氧化的小气泡。他的实验记录保存在留下的手稿中，上面写着:“空气中的污染空气不是单一物质(氮)，还有一种不与脱氟空气(氧)结合的污染空气，总量不超过1/12。一百多年后，65，438+0，892，英国剑桥大学物理学家。L.1842-1919)，令人费解的是，从空气中获得的氮气比氨氧化分解产生的氮气每升重0.0064克。化学家拉姆萨(Ramsay，W.1852-1916)认为空气中的氮气可以含有更重的未知气体。这时，化学教授杜瓦(J.1842-1923)向他们提到了剑桥大学的老前辈卡文迪许的上述实验，以及小气泡的奥秘。他们马上借来卡文迪许的科学资料阅读，瑞利重复了当年卡文迪许的实验，很快就得到一个小气泡。拉姆萨设计了一个新的实验。除去空气中的水蒸气、碳酸气、氧气和氮气后，也得到这种气体，其密度高于氮气。经分光镜检查，证实是一种新元素，名为氩。这样，卡文迪许当年的工作在1894年元素氩的发现中发挥了重要作用。从这个故事中，我们可以看到卡文迪许严谨的科研作风和他对化学的巨大贡献。1871年，剑桥大学建立了以卡文迪许命名的物理实验室。这就是著名的卡文迪许实验室，几十年来这里一直是世界现代物理学的重要研究中心。
氢的发现及其性质的研究
在18结束之前，很多人都做过制造氢气的实验，所以很难说是谁发现了氢气。即使是对氢的发现和研究做出巨大贡献的卡文迪什，也认为氢的发现不仅仅是他的功劳。早在16世纪，著名的瑞士医生宫就描述过铁屑与酸接触时会产生一种气体。17世纪，比利时著名医学化学学者赫耳蒙特(J.B.1579-1644)偶然接触到这种气体，但未能将其分离收集。
尽管波义耳偶然收集了这种气体，但他并没有研究它。他们只知道它易燃，对它知之甚少。1700年，法国药剂师勒梅里(N.1645-1715)在巴黎科学院的报告中也有提及。是卡文迪什首先收集了氢气并仔细研究了它的性质。
1766年，卡文迪什向英国皇家学会提交了一份研究报告《人工空气实验》，讲述了他通过铁和锌与稀硫酸和稀盐酸反应制成“可燃空气”(即氢气)，并用普里斯特利发明的排水集气法收集起来进行研究。他发现，一定量的某种金属与足够量的各种酸反应，产生的这种气体的量是固定的，与酸的类型和浓度无关。他还发现，当氢气与空气混合并被点燃时，它会爆炸；还发现氢与氧结合生成水，从而认识到这种气体不同于其他已知气体。但是，因为他是燃素说的虔诚信徒，按照他的理解:这种气体燃烧如此剧烈，必然富含燃素；硫磺燃烧后变成硫酸，所以硫酸中没有燃素；根据燃素说，金属也含有燃素。所以他认为这种气体是由金属分解的，而不是由酸分解的。他想象当金属溶解在酸中时，“其中所含的燃素被释放出来，这种可燃空气就形成了”。他甚至一度假设氢是燃素，这个推测很快得到了当时一些杰出化学家的赞同，比如舍勒和基尔万(Kirwan，R.1735-1812)。因为膀胱气球内充有氢气，所以气球会慢慢上升。这一现象被一些燃素理论的信徒用作他们“论点”的基础，即燃素具有负重量。但卡文迪什毕竟是一位非凡的科学家。后来，他算出了气球在空气中的浮力。通过精确的研究，证明了氢有重量，但比空气轻得多。他做的实验是这样的:先称出金属和盛有酸的烧瓶，然后将金属放入酸中，用排水集气法收集氢气并测量体积，再称出反应后烧瓶及其内容物的总量。这样，他确定了氢气的比例只有空气的9%。但是这些化学家仍然拒绝轻易放弃旧理论。鉴于氢燃烧后会产生水，他们说氢是燃素和水的化合物。
水的合成否定了水是一种元素的错误观点。在古希腊，恩培多克勒提出宇宙中只有四种元素:火、气、水、土，构成万物。从那时到20世纪70年代，人们一直认为水是一种元素。1781年，普里斯特利将氢气和空气放入一个密闭的玻璃瓶中，用电火花引爆。瓶子内壁上出现了露珠。同年，卡文迪什也用不同比例的氢气和空气的混合物重复了这个实验，确认这个露珠是纯水，说明氢气是水的成分。此时氧气已经被发现，卡文迪什用纯氧代替空气进行实验，不仅证明了氢气和氧化合成了水，还证实了约2体积份氢气和1体积份氧气刚好合成了水(发表于1784)。这些实验结果无疑证明了水是氢和氧的化合物，而不是元素，但是卡文迪什和普里斯特利一样，仍然坚持水是元素，氧是没有燃素的水，氢是燃素过多的水。他用下面的公式表示“可燃空气”(氢气)的燃烧:
(水+燃素)+(水-燃素)-→水
可燃空气(氢气)在空气(氧气)中燃烧
1782年，拉瓦锡重复了他们的实验，用烧红的枪管分解水蒸气。才明确提出了正确的结论:水不是元素，而是氢氧化合物，纠正了两千多年来以水为元素的错误观念。1787年，他将这种气体命名为“H-hydro gne”，意为“产水”，并确认它是一种元素。