英國化學家戴維,1778年出生于彭贊斯。因他父親過早去世,母親無法養(yǎng)活5個孩子,于是賣掉田產(chǎn),開起女帽制作店來。但他們的日子還是越過越苦。戴維從小就勇于探索,他的興趣很廣泛。他在學校最喜歡的是化學,常常自己做實驗。
17歲的時候,戴維到博萊斯先生的藥房當了學徒。既學醫(yī)學,也學化學,除讀書外,他還做些較難的化學實驗,為此,人們送他一個“小化學家”的稱號。
一天,一個叫貝多斯的物理學家,登門拜訪了這位“小化學家”,并邀請他到條件很好的氣體研究所去工作。
戴維欣然受聘,來到貝多斯的研究所。被所想通過研究各種氣體對人體的作用,弄清哪些氣體對人有益,哪些氣體對人有害。
戴維接受的第一項任務是配制氧化亞氮氣體。他不負眾望,很快就制出這種氣體。當時,有人說這種氣體對人有害,而有的人又說無害,各持己見,莫衷一是。制得的大量氣體,只好裝在玻璃瓶中留著備用。
1799年4月的一天,貝多斯來到戴維的實驗室,見已制出許多氧化亞氮,高興地說:“啊,不錯,你的工作令人十分滿意……”貝多斯夸獎戴維的話還未說完,他一轉(zhuǎn)身,不小心手把一個玻璃瓶子碰到地上打碎了。
戴維慌忙過來一看,打碎的正是裝氧化亞氮的瓶子,忙問:“手不要緊吧?”
“沒事。真對不起,我把你的勞動成果浪費了。”貝多斯邊說邊揀碎玻璃。
“沒什么,我正要做試驗呢,想看看這種氣體對人究竟會有什么影響,這樣一來還省得我開瓶塞…”戴維的話還未說完,被貝多斯反常的表情弄得驚慌失措。
“哈哈哈……”一向沉著、孤僻、嚴肅得幾乎整天板著面孔的貝多斯,今天突然大笑起來,“戴維,哈哈哈……我的手一點兒都不疼,哈哈哈……”
“哈哈哈……”剛才還處于驚慌的戴維也驟然大笑,“真的不疼?哈哈哈……”
兩位科學家的笑聲,驚動了隔壁實驗室的人。他們跑來一看,都以為他倆得了神經(jīng)病。
那么,你知道兩位科學家為什么無緣無故笑得這么開心嗎?
原來是泄漏的氧化亞氮起了作用。氧化亞氮,又稱一氧化二氮、連二次硝酸酐,俗稱笑氣,是一種無色有甜味氣體,化學式N2O,在一定條件下能支持燃燒(同氧氣,因為笑氣在高溫下能分解成氮氣和氧氣),但在室溫下穩(wěn)定,有輕微麻醉作用,并能致人發(fā)笑,能溶于水、乙醇、乙醚及濃硫酸。其麻醉作用于1799年由英國化學家漢弗萊·戴維發(fā)現(xiàn)。該氣體早期被用于牙科手術的麻醉,是人類最早應用于醫(yī)療的麻醉劑之一。它可由NH4NO3在微熱條件下分解產(chǎn)生,產(chǎn)物除N2O外還有一種,此反應的化學方程式為:
有關理論認為N2O與CO2分子具有相似的結(jié)構(gòu)(包括電子式),其空間構(gòu)型是直線型,N2O為極性分子。
氧化亞氮的制取
原理:硝酸銨在169.5℃熔融,在220℃分解成一氧化二氮和水。
用品:大試管、鐵架臺、酒精燈、水槽、集氣瓶、硝酸銨。
操作:
(1)在能適當加熱的干燥裝置中,在80~100℃的溫度下,使硝酸銨充分干燥。然后用干的研缽磨碎,再在80~100℃的溫度下干燥后,迅速放入瓶里加塞保存?zhèn)溆谩?/span>
(2)取2克上述干燥的硝酸銨,加入干燥的試管里,裝配好,加熱(剪短酒精燈的燈芯,使火焰不太大)后,硝酸銨熔融成液體,以后像水沸騰那樣,氣泡翻滾。用向上排空氣法收集一氧化二氮氣體。
備注:
(1)本實驗加熱的溫度不宜過高。溫度過高,可能分解生成氮氣、一氧化氮和二氧化氮。特別是在高溫下容易引起爆炸。
(2)硝酸銨的用量控制在2克左右,以免發(fā)生爆炸。
(3)試管口應略低于水平。這樣就能避免反應生成的水跟加熱部分接觸,引起試管破裂。
(4)2克硝酸銨在常溫、常壓下理論上能收集到610毫升一氧化二氮,但由于部分熔融硝酸銨隨生成的水流去,只能收集到300毫升氣體,用一只250毫升集氣瓶就可以了。
另外還可以用無水硝酸鈉和無水硫酸鈉混合物加熱分解制得。
一氧化二氮(N2O)是一種具有溫室效應的氣體,是《京都議定書》規(guī)定的6種溫室氣體之一。N2O在大氣中的存留時間長,并可輸送到平流層,同時,N2O也是導致臭氧層損耗的物質(zhì)之一。
與二氧化碳相比,雖然N2O在大氣中的含量很低,但其單分子增溫潛勢卻是二氧化碳的310倍;對全球氣候的增溫效應在未來將越來越顯著,N2O濃度的增加,已引起科學家的極大關注。目前,對這一問題的研究,正在深入進行。