第二卷第一部分

约翰·道尔顿

谨将此书献给米德尔塞克斯的斯坦莫尔（近来在曼彻斯特）的皇家学会会员约翰·夏普先生，以证明他对于化学科学的友好的关注以及他对于促进化学科学的发展所提供的慷慨赞助，并献给曼彻斯特文哲学会副会长彼得·尤尔特先生，以铭刻友谊，尤其是因为他在其论述活动力的量度的论文中对力学的基本原理作出了精当的阐释和透彻的说明。——作者

《化学哲学新体系》第二卷第一部分作者献词/译文见第191页。

序言

现在同大家见面的这部著作，于1817年开始印刷，其中第13节和第14节包括氧化物和硫化物，在同年的8月底以前即已印就。其余部分一直到附录，在1821年9月底才印就。附录中有一页是在1823年年底印刷的，但自此以后就一直没有进展，直到1826年5月，才重新恢复印刷，并继续到现在。

可能有人要问，为什么要按照这样一个程序来安排计划？对这个问题的回答是，在第一卷发行（1810年）以后，我开始准备有关氧化物的材料，并开始实验，偶尔根据情况需要，也把工作转到化学其他分支。由于我的大部分时间必须用于专职方面的工作，并且我所着手的那部分工作，正在深入地向前发展，我想，最好的办法是，在我进行工作时就开始印刷。这样，一系列的设想和实验都将有更新的观点。估计这样做的优点，至少会部分地被下面的情况所抵消，即在一些论文的印刷和发行之间一段时间内有些发现和改进被遗漏了。我已经意识到了这点，但由于我的主要目标是给出自己在化学学科各分支中的经验成果，而不是编出这一时期内有关化学的最好汇编，因此，我可以按自己的计划行事。的确，本著作印刷所需时间已远远超过我的预期，但尽管如此，我并没有意识到目前有作任何重要的修改或补充的必要。

在此，我很愉快地感谢在编写这本书时我所得到的帮助，感谢夏普先生（Mr.Sharpe）在化学仪器的选择方面对我的慷慨帮助，同时也对亨利博士经常和我们进行友好的交流表示感谢。与亨利博士在科学问题上的讨论经常是有益的，他的以发展科学为目的的宝贵经验总是向人们开放的。

我现在的计划是，增添这一卷的第二部分，从而完成这部著作。它将包含较为复杂的化合物。酸类、植物领域里的其他产物、盐类等，将成为主要部分。我已经有了在这些问题上的实验积累，但在这个领域取得新颖的探究以前，我还不会感到满意。

1827年8月

第5章 二元素的化合物

第十三节 金属氧化物

所有金属都倾向于与氧化合，但化合作用对有些金属较其他一些容易发生。这些化合物常称为氧化物，在有些情况下也称为酸。如果同一种金属与一个、两个或更多的氧化合，生成的化合物可按汤姆森博士意见称为一氧化物、二氧化物、三氧化物等。

然而由于氧与氧的排斥，我们很少看到三个氧原子被任何一个原子所保持，能保持两个氧原子的金属的例子也不多。金属与氧之间比值的改变起因于氧化物相互间的结合及其与氧的结合，因此有人设想，一个金属原子在有些情况下能与三个、四个或者更多的氧结合。这是完全不可能发生的。比较简单的设想是，一个氧原子与两个或两个以上一氧化物相结合，一个一氧化物与一个或一个以上二氧化物结合，等等。这些中间氧化物如果有的话，也只有很少几个能和其他两种氧化物一样地与酸结合。

按照我所熟悉的道理，我没有理由不相信同金属结合的氧仍对氧有排斥力，并且服从气体粒子之间相同的定律，即排斥力与原子中心之间的距离成反比。因此，可以指出，生成二氧化物所需要的亲和力要为生成一氧化物的两倍，生成三氧化物所需要的亲和力要为生成一氧化物的三倍，余类推。由于这个原因，很可能是二氧化物不多，三氧化物即使存在也是很少的。

与金属结合而成氧化物中氧的量，可用几种方法来进行研究。

1.燃烧。可燃烧一定重量的金属，将生成的氧化物收集，称其重量。这时会发现由于燃烧而重量增加。

2.将金属溶解于酸，然后再用土类或碱类使其沉淀。在此情况下，溶解的金属及产生的沉淀都有一定的重量。收集的沉淀在充分干燥后表示出氧的增加。

3.将氧从一个氧化物转移到另一种金属。在此情况下，通常是把有关金属浸入另一种金属的盐的溶液中，后者把它的氧给予前者，再成为金属，或者称之为再生。

4.在一定重量的金属溶解时，测定产生的氢气的比值，然后以它一半的体积作为其中氧气的当量，该重量即为与金属结合的氧的量。现在已完全弄清楚，水在这种情况下提供氢与氧两种元素。

5.较高级氧化物能够方便地通过加入氧盐酸石灰于较低级氧化物而加以测定。

6.有些氧化物中含氧量可从一定重量的金属溶于硝酸中放出的亚硝气的量来求得。

这些方法中前面四个已在过去几年为化学家所采用，后面两个是根据自己的体验加入的。已经看到，在许多情况下，它们是很有用的辅助办法。其中最后的一个即亚硝气法，确曾在以往提出过，某些人和我自己都为此而工作过，但直到最近，还未能获得任何确切的结果。其主要原因是由于对硝酸性质及其组成的误解。许多化学家似乎同我一样把亚硝酸误认为硝酸；前者是由1个氮原子与2个氧原子组成，也可能是2个氮原子与4个氧原子；而后者则是2个氮原子与5个氧原子组成，或者2个亚硝气与3个氧原子组成。根据我提出的算法，前者的重量为19或其倍数38，后者为45。［我在上面所采用的关于亚硝酸的结论是与第一卷第116页有所不同的，其理由将在后面说明。］所以当一个金属原子被硝酸氧化时，有3个氧原子（等于21）被金属取去，同时2个亚硝气（等于24）被释放出来。释放的亚硝气的重量的7/8即为与金属化合的氧的重量。然而有时会发生这样的情况，即亚硝气部分或全部地被残余的硝酸所保持。在这种情况下，可运用氧盐酸石灰使亚硝气转化为硝酸，从吸收掉的氧来推算亚硝气的量。

1.金的氧化物

在确定氧化金的数目及其组成的比值时，曾发现有若干困难，因而在不同作者所取得的结果中存在着分歧。

金在加热时不会燃烧，但金叶和金丝在通过电流时也会突然燃烧，生成物为紫色粉末。有人认为是金的一氧化物，但另外一些人，根据麦夸尔（Macquer）和普劳斯特的观点，认为该粉末只是金的极微小的分散物。金的溶液具有漂亮的黄色，能形成紫色斑点。金的溶液用铁的绿色硫酸盐脱氧后生成蓝色的沉淀，接着通过微粒的聚结而逐渐呈黄色。金与氧之间的亲和力极为微弱可由下面情况看出，即金的氧化很困难，而且结合的氧容易用加热方法使其脱离。这些事实似乎可以排除金在高温与氧结合的观点。

一氧化碳.金几乎不与纯硫酸、硝酸或盐酸作用，当温度在150°—200°下，易于氧化并溶解于硝盐酸中（即硝酸与盐酸的混合物）。在溶液中加入苛性单碱并加热，即得棕黑色沉淀。按照沃奎林的意见，一部分氧化物与盐酸钾氧结合留在溶液中；普劳斯特观察到，该氧化物在洗涤并适当加热使其干燥的情况下总不免有一部分还原为金。所以用这样的方法确定与金结合的氧的重量是困难的。

我认为，我已成功地用两个相互验证的方法以测定金与氧的相对重量。第一个方法是运用金在溶解时放出的亚硝气的量，第二个方法是通过在溶液中沉淀出一定重量的金，求出多少重量的铁的绿色氧化物转变成为红色氧化物。

把10格令几内亚金，比重17.3，重复地溶解于稍微过量的硝盐酸中，及时地观察所产生的亚硝气的量及纯度，并对由于原来存在于瓶中的小部分普通空气而引起的损失加以校正。这样校正后的亚硝气体积通常在1100与1200格令容量之间。其重量估计为1.6格令，即相当于1.4格令的氧。在标准金中已知含有少量合金（1/12），其成分主要为铜，还有少量的银；以后将可以看到，铜与其重量1/4的氧化合；因此如果扣除0.8格令的铜及0.2格令与其化合的氧，我们就得出9.2金与1.2氧化合，即以金为100，则氧为13，与贝采里乌斯用水银沉淀出金的方法测出的数值几乎相同。另外，把10格令金溶解如前（等于9.2纯金），用比重为1.181纯的绿色硫酸铁溶液使其沉淀，该溶液我已事先证明每100容量含有9格令绿色氧化物。这时金的溶液将使120容量的绿色硫酸盐溶液转变为黄色。然后小心地用石灰水使其沉淀，干后称重。沉淀出的金近9格令，铁的黄色氧化物与氧化铜的混合重量近13格令。按120容量的硫酸铁含有10.8格令的绿色氧化物，需其重量的1/9的氧（见铁的氧化物）使其转变为黄色氧化物，即需要1.2格令的氧。因而看来与金化合的氧转移为与铁化合时没有量的改变。可是我们还观察到，铁的绿色氧化物不但脱去金的氧，也把铜的氧脱去了一半，所以0.1的转移的氧可认为来自铜，而其余的氧，即1.1则来自9格令的金。这便得出100的金与12.2的氧相结合的数值，更接近于贝采里乌斯（Berzelius）的测定。总的来说，我倾向于采用8与1，即100与12.5格令的比值作为最准确的近似值，同时这也是一个易于记忆和计算的比值。

我们现在将考虑上述化合物是否为一氧化物。由于没有确定其他氧化物的存在，还由于该氧化物与盐酸、氨、氧化锡等相结合，以及被铁的绿色硫酸盐，和在适当加热条件下完全脱氧，所以看来完全有理由相信它属于最简单的化合类型，或者说是一个金属原子与一个氧原子的化合。由于氧原子为7，金的原子必定为56，而不是第一卷第93页中的140或200。

贝采里乌斯似乎把上述的氧化物看做三氧化物，或者三个原子氧与一个原子金的结合。但是考虑到金对氧只有微弱的亲和力，竟然能抑制住三个氧原子的剧烈互斥，并能在任何情况下一次失去它们，而不像其他多氧化合物那样逐步地失去，这是极度不可能的。

下面附上不同作者对氧化物得出的结果。但一般来说，人们对这些数据的准确性是缺乏信心的。

在写好上述报告以后，我曾有机会用改进的亚硝气仪器重复做氧化金的实验，预计几乎完全排除空气。我发现在溶解过程中产生的亚硝气较上面所述的数量少，有时少了1/3随着硝酸过量的多少而变动；溶液里保留的亚硝气需要数量与其相当的氧盐酸与其作用。可是我宁愿采用绿色硫酸铁氧化的方法，放入稍过量的绿色硫酸盐，先生成红色氧化物，然后生成绿色的，得到的结果很明显。总的来说，我倾向于认为，我以往所得的结果有些把氧估计过高，应该是在100的基础上近似地为11。这便近似地为上表中的平均值，这样就使金的原子为63，其氧化物为70。在56与63这两个极端中很可能可以找到金原子的真实重量。

还可以加一句，我曾发现100格令容量的盐酸（1.16）和25格令容量的硝酸（1.35）足够溶解40格令的标准金，我有理由认为这两个酸所用的量差不多是正确的，虽然这与通常介绍和使用的有所不同。

2.铂的氧化物

在研究铂与氧的化合物时，比金出现更大的困难。它在加热时不会氧化，但在用电池通电爆炸时转变为黑色粉末，这很可能是极度分散状态的金属，虽然也曾有人认为是一氧化物。铂是可以氧化并溶解于硝盐酸中的，但不及金容易，它需要更多的酸，同样或更高的温度以及长时间的蒸煮。溶解时有亚硝气放出，但很少。当把石灰或碱加入溶液中企图沉淀氧化物时，通常生成一种三元化合物，由酸、氧化物和碱形成，这是在大多数情况下的沉淀物。对这个沉重的化合物中的氧的估计非常不可靠。

切尼维克斯对铂的氧化物进行过一些观察（见《尼科尔森杂志》，第7卷，第178页）。他发现两种氧化物，一种由铂93和氧7所组成，另一种为铂87，氧13。但这些结果的实验基础并不十分满意。

戴维先生在《哲学学报》的第40卷中说，他曾使用氢气还原溶液中的氧化铂。他发现该氧化物差不多是由84铂和16氧所组成。我根本没有能够成功用这个方法实现金属的还原。

最近贝采里乌斯把他这项问题的研究结果在《化学年鉴》第87—116页上发表。根据这位杰出的化学家，有两种氧化物存在，其一由100金属和8.5氧组成，另一为近乎100金属和16.5氧。为了了解他的制作方法，可先提一下下面情况，即当硝盐酸业已溶解尽可能多的铂时，仍有一种或两种酸大量存在，而这些酸对溶液的存在并不需要，可以而且一般是应用蒸发的方法把它赶掉。把溶液加热到100°或150°，多余的两种酸便大部分被赶去而得到一种干的红色块状物，无气味，但极易潮解。它的重量等于铂的两倍，或更精确地说，比两倍多一些。它是由水、盐酸、硝酸、氧和铂所组成，它仍是一种酸性盐。如果将该干块加热至400°或500°，它就液化，放出具有氧盐酸气味的酸雾，然后再变成橄榄色干块，放出的烟雾随加热而增加，并失去其重量约1/4。除微量的黑色粉末外，它仍可溶于水，检验时继续保持酸性，可以认为是铂的超盐酸盐（supermuriate）。若将该橄榄色粉末加热到几乎红热，便在空气中放出可见到的烟雾，具有氧盐酸气味，成为淡棕色粉末，并失去一些重量。这时，它便不再有潮解性质，也不再溶于水，只是略使水呈黄色。在这种情况下，它被认为是中性盐酸盐。在加热到适度的发亮的红热时，该粉末即分解，剩下一种黑色的海绵状物，发现其为纯铂。

根据戴维先生，不溶性铂的盐酸盐含有72.5%的铂，而贝采里乌斯则发现其为73.3%；灼烧所失的重量则认为是氧盐酸。因而从该酸的已知比值，贝采里乌斯推断100盐酸盐的组成为73.3%铂、6.075%氧和20.625%盐酸，或者说，100铂取得8.3氧。上述两位作者的数据近乎一致，这对说明结果的准确性是有利的。但是要得到不溶的盐酸盐，既不含有可溶的盐酸盐同时又不含有还原的铂，我却碰到了一些困难，因为生成这种物质所需的精确的加热温度是不清楚的，也是不容易得到的。我们希望，一定重量的铂溶解后有相等重量的铂收回，作为精确性的根据。经过一系列有关可溶性和不溶性盐酸盐的实验，这些盐是从提纯的铂的薄片制得的，我倾向于认为上述结果接近于实际情况。

为了得到另外一个氧化物，贝采里乌斯把汞放在铂的超盐酸盐的溶液中蒸煮，有黑色的粉末析出，证实是铂，而汞则进入溶液中，即是取代铂而被氧化。得到的结果是16.7格令的汞沉淀出8.5格令的铂。汞是作为二氧化物的状态计算，根据该金属的已知比值，它含有1.4氧，所以8.5格令的铂一定是给出了1.4格令的氧，而8.5∶1.4相当于100∶16.4，所以100铂原来在超盐酸盐中一定是含有16.4的氧，为不溶性盐酸盐所含的氧的两倍。

这个结论我看似乎尚不成熟，氧化汞至少应该被沉淀下来，并应该发现相应的分量证明为红色氧化物。即使情况是这样，也不容易测定多少重量是由硝盐酸的残余物得来的。可是在这种情况下我没有发现用石灰水沉淀出普通的黄色或红色的氧化汞，沉淀是棕色的，明显地含有汞和铂。普劳斯特曾在他的卓越的有关铂的论文中（《物理学杂志》1801年第52—437页）提出，汞分解铂的盐酸盐时，铂汞齐和少量甘汞，以及许多粉末状态的汞沉淀下来，加热时，剩下细的黑色粉末，具有铂的特征。我将纯铂溶液在150°蒸发至干，并重行溶解，加入9.25格令的汞，在玻璃小碟中煮沸十分钟，直至显著地不再有变化；过滤，滤液同起先一样呈黄色，黑色粉末与流动性汞的混合物留在滤纸上，干后重6.5格令，将其在铁勺中加热至暗红，剩下1格令细的黑色粉末；滤液用石灰水饱和产生2.5格令的干的不溶于硝酸的黑色粉末；在这以后，再加锡的一盐酸盐，析出5.75格令的铂和锡混合氧化物。溶液原先含有3.3格令的铂。

在另一实验中，把2份甘汞加入1份铂的溶液中，在加热至沸腾时，甘汞溶解并产生一些黑色的粉状沉淀，分量不到铂重量的一半。加入石灰水能从溶液中析出橄榄黄色或棕色的沉淀，部分地溶于冷的硝盐酸中。随后，加入锡的盐酸盐产生棕色沉淀。这些实验表明，铂的盐酸盐与汞或汞盐的作用是复杂的，不限于铂的氧化物的分解以及由汞的二氧化物取代其位置。

上述的这些困难迫使我采用铂溶于硝盐酸中产生亚硝气的方法来研究与铂化合的氧。在三个独特的实验中，我发现10格令纯铂在溶解时产生750格令容量的亚硝气，可认为其重量为1格令，其中0.875为氧，这样可得氧为8.75%。但从后来的一个实验，在尽可能排除各种估计到的谬误的情况下，我得到的结果是10格令铂产生790格令容量亚硝气，随后该溶液吸收60格令容量的氧盐酸气后才发出该气体的持久的气味。而790容量是1.05格令，其7/8是0.92，再加上由于氧盐酸的氧0.04，则每10份的铂可理解为结合0.96份氧，或100铂结合9.6氧。9.6∶100∷7∶73，如果73为一个铂原子的重量，则80为一氧化铂一个原子的重量，这是迄今我们所能制成的唯一的氧化物（在第一卷第93页中铂的原子量估计为100）。

3.银的氧化物

当银丝在氧气中爆炸时，有黑色粉末生成，这就是银的氧化物。如果将银溶于硝酸中，用石灰水沉淀，则有橄榄棕色粉末沉淀出来，见光后变为黑色。该黑色粉末是我们熟知的唯一的氧化银。银与氧的比例曾由不同的化学家加以研究，结果如下：

我把170格令标准银溶解，得到了接近30盎司容量的亚硝气，等于18.5格令，相当于16格令氧。即每100银有9.4氧。但由于金属的1/10即17格令为铜，而铜需与其重量0.25的氧结合，所以我们得到159银与11.75氧，近乎100银与7.7氧。

如果我们采用7.8作为与100银结合的氧的适当的量，我们近似地有7.8∶100∷7∶90，于是90为1个银原子的重量，而97为氧化物的重量。

4.汞的氧化物

汞的两个氧化物很早为人所知，并很容易区分。它们可以用汞在不高于600°的温度下加热，与氧气或空气接触，并适当搅拌而制得。但实际上这种方法是很少采用的。加热到高温会使氧化物分解。

一氧化物.为了制得一氧化物，必须将汞缓慢地溶于稀硝酸中，不用加热，一定要用过量的汞。若在1000格令容量比重为1.2的硝酸中，加入500格令汞，并不时地搅动，则在24小时内可得到所需溶液。将一部分溶液用稍微过量的石灰水或苛性碱处理，便产生黑色粉末状沉淀，这就是含氧量最小的氧化物，可认为是一氧化物。

二氧化物.如果在1000容量比重为1.2的硝酸中，加入350格令的汞，将该混合物煮沸直至汞消失，则得到含有双氧化物的溶液。一部分溶液依照上法用石灰水处理，有红黄色粉末沉淀下来，即含氧最高的汞的氧化物，所有新近的作者们都同意，对同量的汞来说，它的含氧量恰好是一氧化物的两倍，故命名为二氧化物。

这两种氧化物与大多数酸化合成盐，有些由于氧化物不同而显示显著的差异。例如，盐酸与一氧化物生成汞的一盐酸盐，通常称为甘汞，是一种不溶性的盐；而盐酸与二氧化物作用则生成汞的双盐酸盐，通常称为升汞，是一种可溶性盐。

求这两种氧化物中金属与氧之间的比值，可将已知重量的汞溶解后再沉淀为氧化物，然后烘干称重，这时由于加入氧而增加的重量便可求出。这方法对汞来说，较之其他金属，准确性较差，这是由于它的原子重量极大，氧化物重量的微小误差都对氧有巨大影响。这种情况部分地说明了为什么在这个课题上作者们之间存在着不同的结论。

红色氧化汞中氧的含量为黑色氧化汞中的两倍，这个事实已经知道了一些时候。升汞可以还原而成甘汞，方法是加入与其含量相等的汞，将混合物很好地研磨，这时红色氧化物中的氧（酸也是一样）便相等地平分在汞内而成为黑色氧化物，这就是甘汞的成分。因此可以推出，若一个氧化物中的氧能够确定，则另一氧化物中的氧也可知道。或者说，如果我们能求出需要把多少氧加入黑色氧化汞使其变为红色，我们就能知道两者的含氧量。按照上述这个观点，我找到了一个极其准确而巧妙的方法来确定从黑色转变为红色氧化汞所需氧的量，方法是将汞的一盐酸盐与水及少量盐酸混合，然后用氧盐酸石灰溶液处理；氧盐酸石灰必须缓慢地加入，直至一盐酸盐溶解，或者转变为双盐酸盐。在一定重量氧盐酸石灰溶液中的含氧量可以极方便地用绿色硫酸铁测定，这在铁的氧化物项下将予以说明。

汞的氧化物可用溶解时产生的亚硝气来研究。当汞在不加热情况下溶解时，正如上面提到过那样，并不放出亚硝气。该溶液具有强烈的亚硝气气味，需要大量氧盐酸石灰使氧化物和酸得到饱和。当用加热方法加速溶解时，亚硝气即放出。我把154格令的汞溶解于比重为1.2的硝酸中，用灯缓和加热，大约1/10过量的酸留在溶液中，得到的亚硝气是12盎司容量，等于7.5格令，相当于6.5格令氧，从这个数值近似地得出4氧或100汞。这种情况将使我设想，我会得到黑色氧化物，然而它却完全是红的，因为它在加食盐时并不产生沉淀，在加石灰水时得到红色氧化物。但是在氧盐酸放出以前，需要相当于6.5氧的氧盐酸石灰才能把溶液中亚硝气饱和。所以很清楚，只有一半亚硝气放了出来，另外一半尽管加热至沸腾仍留在溶液中。

以下是几位作者所提供的氧化汞中氧和汞的多例表。

氧和汞的相对重量虽然可以按照以上方法进行研究，但是汞原子相对重量最好是由汞盐中的汞和酸来研究，有些盐，如盐酸盐和二盐酸盐，有着很固定的特性。大约在10年前，我第一次得出汞的每一个原子重167，以后的实验也没有使我改变这个数值，虽然有可能作些改正。如果汞表示为167，则一氧化物将是174，二氧化物将是181。这样就使100汞在氧化物中各有4.2和8.4氧，如上表所列的那样。

5.钯的氧化物

该金属的发现者，沃拉斯顿博士，曾介绍过它的特有的化学性质，但是我们感谢贝采里乌斯和沃奎林在有关氧和硫与该金属化合的比值方面所做的工作（见《化学年鉴》，第77和78页）。由于该金属的稀少和昂贵（1先令1格令），只有少数化学家有机会用它做实验。看来除掉那些擅长于精细的化学操作的人，其他人都未必适宜做这项研究。

贝采里乌斯用汞处理钯的盐酸盐，汞夺取了氧，剩下钯汞齐。从溶解掉的汞量，他计算出100钯与14.2氧化合。这个结论从下述事实得到了证实，即测得100钯与28硫化合，即两倍于氧的量，而这种情况在金属方面是经常遇到的。

沃奎林用草碱从钯的盐酸盐中沉淀出钯的氧化物。该氧化物呈红棕色，可能是一个水合物。经洗涤后，适度地加热烘干，转变为黑色，红热时，失去20%的重量而成金属。从这可以得出25氧与100金属化合，但是由于他发现其硫化物为100金属与24或30硫，与贝采里乌斯的数值近乎一致，很可能是，在适当加热时并不曾使氧化物把水脱尽，因而在红热时所损失的20%中有一部分是水。

我把3格令钯溶解于稍微过量的硝盐酸中，得到240格令容量的亚硝气，第二次实验时得到的量相同。在溶液（微酸性）中逐渐加入200格令容量的氧盐酸气，搅拌后不觉得有气味，但增加气体的量便会发生持久的氧盐酸气味，当再增加200后，即使放在敞开容器中若干天，气味仍可察觉，由此可以推断高的氧化物是得不到的。按240亚硝气等于0.32格令，相当于0.28的氧，而200氧盐酸气等于0.64格令，相当于0.15氧，两部分氧的总和等于0.43，这一定就是与3格令钯所化合的。如果近似地认为0.43∶4∷7∶50，则100金属与14氧化合，和贝采里乌斯所测定的一样。我发现硫化物是与这个测定一致的。在钯的硝盐酸盐的溶液中我小心地把过量的酸饱和，然后求出使一定量的钯沉淀时所需石灰水的量，以及使沉淀的氧化物重新溶解时所需检定盐酸的量，我确信这样一种意见，即一个钯原子重一定是近乎50，其氧化物为57，完全有理由相信它是一氧化物。

6，7，8.铑、铱和锇的氧化物

迄今为止，关于这些极其稀少的金属的氧化情况，还没有精确测定过。

9.铜的氧化物

根据普劳斯特、切尼维克斯、贝采里乌斯以及其他人的意见，铜有两种氧化物，所有作者们对它们都得到近乎相同的比值，因而对其准确性是不容怀疑的。

1.一氧化物.该氧化物是橘红色的，100铜与12.5氧化合。它是这样得到的：用铁使一部分铜从任何含铜的溶液中沉淀出来，然后把它与稍微多一些的二氧化铜充分地研磨，磨好后，把混合物溶于盐酸中，然后用碱把橘红色氧化物沉淀出来。

2.二氧化物.该氧化物是黑色的，100铜与25氧化合。该氧化物制备的方法如下：把铜溶解于硝酸或硫酸中，然后用石灰水或碱沉淀，再把沉淀加热至红热。也可用另一种方法制得，即把铜在一般空气或氧气中加热至红热一段时间，然后除去锈屑，同前面一样加热，直至最后生成黑色氧化物。

当溶解112格令铜镟于1000格令容量1.16硝酸时，我得到48盎司容量的亚硝气等于30格令，通过氧盐酸石灰的使用，我发现在溶液中有2格令亚硝气，于是总共有32格令等于28格令的氧。而28∶112∷14∶56，故56为一个原子的重量，于是一氧化物等于63，二氧化物等于70。这些是我在1806年采用的量，在这以后，我还不曾发现有任何理由需要更改它们。

10.铁的氧化物

两种熟知而区别明显的铁的氧化物已为大家所共认，其一每100铁对28氧，另一为100对42。

1.一氧化物.这是当铁溶解于稀硫酸或稀盐酸时生成的氧化物，可由这些溶液中用纯碱或碱土沉淀出来，开始时呈深绿色，是一种水合物，或者说是与水化合的。在过滤时，由于吸收了氧气表面很快变为黄色。它的含氧量最好由铁溶解时产生的氢气来测定。所有权威们的结果我发现都大致相同。这些结果如下。

100格令铁溶于稀硫酸或稀盐酸中所产生的氢气：

通过氧化物的沉淀，烘干，可以得到几乎相同的结果，100铁生成128氧化物。该氧化物具有磁性。

2.中间的或红色氧化物.该氧化物可由不同的方法制得，第一个方法是把铁的硫酸盐或硝酸盐煅烧。第二个方法是从铁盐的溶液中沉淀出来，该沉淀开始时为黄色，可能是水合物，但是在烘干和加热后，即转变为棕红色。第三法，把铁煅烧或者把铁屑反复加热至红热，然后将其研碎。第四法，把一氧化物的硫酸盐或别的盐类的溶液用氧盐酸或氧盐酸石灰处理直至放出氧盐酸气，然后使氧化物沉淀出来，接着沉淀转变为红色。第五法，在含有新沉淀出来的绿色氧化物的水中通入氧气搅动之。该红色氧化物不明显具有磁性。

红色氧化物中的含氧量可用各种不同方法测定。一般认为是42氧对100铁。我独特地采用一种方法，既容易又准确，即测定将一定量绿色硫酸盐饱和所需的氧盐酸气的量。例如，取100容量的1.149绿色硫酸盐，已知其中含有8格令黑色氧化物，我发现在其吸收近乎1300容量的氧盐酸气后才察觉出该气体的气味，相当于该酸气的氧气已知为近乎660容量，等于0.88格令。而8∶0.88∷128∶14，即128黑色氧化物取得14后转变为142红色氧化物。这个事实既然确定，我发现用石灰的氧盐酸盐代替氧盐酸气，采用铁的绿色硫酸盐来测定一定体积氧盐酸石灰溶液中氧盐酸的含量是非常方便的。

红色氧化铁中的含氧量可从铁溶解于硝酸中所产生的亚硝气来推断，但这个方法并不怎样满意。为了从一定量的原料得到最多的气体，它们的配合比例必须接近饱和。若酸量过多，它就会吸收部分的亚硝气；若铁的量过多，它便不能完全溶解。我把50格令铁屑和600容量的1.15硝酸放置在一个集气瓶中，然后稍微加热，得到的亚硝气的重量为12格令，气体的比重作为1.04（空气为1）；所有的铁除少数颗粒外都溶解了，溶液微呈酸性；当用石灰水沉淀时氧化物全呈红色。这样，50格令铁得到21氧而成为红色氧化物，而这些相当于24亚硝气，恰好是所得亚硝气的两倍；于是，产生的气体有一半是留下来与铁结合了，即使是在盐的组分按照比例使其能够相互饱和时也是这样。我曾希望把留下的亚硝气用氧盐酸石灰转化为硝酸，从而加以测定，但是没有获得成功。当石灰的氧盐酸盐加入该溶液中，便有一股刺鼻的气体释放出来，它的性质我还不曾确定。考虑到这可能一部分是由于铁的原因，我把酸转移给苏打，即把硝酸铁用碳酸苏打分解；但是这个硝酸苏打在用石灰的氧盐酸盐处理时，表现出与硝酸铁同样的现象。在加入酸时，氧盐酸自己便释放出来。这些结果还有待进一步考虑。迄今为止，我倾向于认为刺鼻的气体是一原子的亚硝酸与一原子的氧，也就是我以往所讲过的硝酸（见第一卷，图版4，图27）。

有些作者曾认为自己曾制得铁的其他氧化物，含有比上述化合物少一些或比一些的氧。例如，达索（Darso）用煅烧法得到从15到56氧对100铁的氧化物（《尼科尔森杂志》第17卷）；但是我们有充分理由相信，他的实验方式一定还存在些问题，以致发生这些反常的现象。这位作者曾提出过一些疑问，在水中本来含有的氧气对铁的绿色氧化物会不会有什么影响。我对于这个问题曾反复地用实验予以肯定，可以断言，水中的氧气立即与铁的绿色氧化物化合使其转变为红色，而且绿色硫酸盐能用来准确地测定水中的含氧量。当纯粹的铁的绿色硫酸盐投入水中，然后逐渐加入石灰水使氧化物沉淀时，沉淀的黄色程度与水中所含氧气的量成正比例，水中氧气的含量可用人工方法通入氧气使其增加3倍或4倍。若水中的氧气事先用亚硝气饱和，则氧化物完全沉淀为绿色。

盖-吕萨克在《化学年鉴》第80卷中断言，当铁在氧气中燃烧时，总是得到37.8氧对100铁的氧化铁，该氧化物能更有效地从铁被水即水蒸气氧化制得。如果这个氧化物按上述比例存在，它一定是1原子的一氧化物与2原子的红色氧化物的复合物，它的组成为37.3氧对100铁。

根据以上事实和观察，显然铁的原子一定要认为是重25（不是前面第一卷第95页提出的50）；一氧化物为32，而中间的或红色氧化物为2原子一氧化物与1原子氧，等于71。

11.镍的氧化物

1.一氧化物.从普劳斯特（《物理学杂志》，第63—142页），里克特（《尼科尔森杂志》，第12页），塔皮蒂（Tupputi）（《化学年鉴》，第78页）和罗尔霍夫（Rolhoff）（《哲学年鉴》，第3—335页）等人的实验，似乎可以肯定，镍的一氧化物是由100金属和25至28氧组成的。我的关于镍在硝酸中溶解的实验数据是，44格令的镍形成溶液时产生14格令的亚硝气，相当于12格令氧，于是得到100镍对27氧，我认为这与上述的结果的平均值相符合。该氧化物可以从硝酸镍的溶液中沉淀而得到，开始时呈白色，这时是一个水合物，在适当烘干时变黄色，当加热至樱红色时，失去20%到24%的水现变为灰色，这是唯一的溶于酸的氧化镍，所以必须认为是一氧化物。据此，27∶100∷7∶26，故一个原子镍的重量接近26，而不是如第一卷第163页估计的25或50。

2.中间氧化物.西纳德发现镍的第二个氧化物，是在镍的溶液中通入氧盐酸气，然后沉淀得到的。该化合物是黑色粉末。在用硫酸或硝酸处理时放出气体，这些气体是比一氧化物多出的氧气。但是用盐酸时，则放出氧盐酸气。罗尔霍夫相信，该氧化物所含的氧为一氧化物的4/3或1.5倍，但我不知道他有什么根据。我发现，在加入氧盐酸石灰时，新沉淀的一氧化物只需要它原先所含氧的一半就生成黑色氧化物。该氧化物不像铁的红色氧化物那样能在混有普通空气的水中通过搅动而得到。白色氧化物当用氧盐酸石灰处理时几乎立即变成蓝色，然后逐渐加深，经由棕色而最后在大约半小时内变为黑色。它含有40氧对100镍，很可能是由1个原子氧与2个一氧化物结合在一起，更加特别的是没有发现它与酸结合。我喜欢采用的制取黑色氧化物的方法是，用石灰水使一定重量的氧化物沉淀下来，然后倒去澄清的溶液，在潮湿的水合物中加入液体氧盐酸石灰，其中氧的含量相当于1/10氧化物的重量，陆续地搅拌半小时，饱和点到达的标志是，一方面当更多的氧化物投入澄清液体时不再变色，另一方面当更多氧盐酸石灰加入时对颜色不再发生影响，而只是留在澄清的溶液中。

12.锡的氧化物

有两种锡的氧化物已经由几位化学家仔细地研究过.看来它们的存在应该予以充分肯定。其中一氧化物为灰色，含有13.5氧对100锡，双氧化物是白色，含有27氧对100锡。

1.一氧化物.有两种方法可以求出这个氧化物的组成。第一种方法是，把一定量的锡锉屑溶于盐酸中，用石灰水或碳酸化碱类沉淀，把沉淀出来的氧化物稍微加热烘干。但这时所得结果常容易发生变化，因为沉淀是一个水合物，需要通过加热把水赶掉，但如果加热接近红热，该氧化物便着火而转变为双氧化物。第二个方法是，将锡溶于盐酸中，并小心地收集产生的氢气。这个方法是卡文迪许先生第一个做的，他所做实验经常是准确的。该实验于1766年发表，他得出1盎司锡产生202盎司容量的氢气。我曾几次做过这个实验，总是得出相当的量，即每格令锡产生氢气非常接近200容量。这种研究方式我看来是无可指责的。按200氢与100氧化合，同时，100格令容量氧的重量等于0.134格令，所以在假定其为一氧化物的情况下，根据以下关系，0.134氧∶1锡∷7氧∶52锡，一个锡原子的重量接近于52。

2.二氧化物.该化合物可由锡加热至着火而得到。但是为了确定其中锡与氧的比值，可以采用另外两个方法。其一是将锡用1.2到1.4比重的硝酸处理，有剧烈的发泡现象，并发生大量的热，同时锡转变为白色粉末。将其在100°烘干，每100锡约得160格令。该物质是由双氧化物与一些酸和水结合组成，酸和水可加热至暗赤驱除掉，这样便留下127格令的双氧化物，呈白色粉末状态。另一个方法是，将锡的一氧化物的溶液用氧盐酸石灰处理，直至达到饱和，这时发现59格令的一氧化物获得7格令的氧，即113.5获得13.5氧。这就验证了第一法中所得的结果，这个氧化物所含的氧恰好为一氧化物的两倍，可以确定是二氧化物。没有制得过锡的更高的氧化物。

这两个氧化物虽然沉淀时是白色，但是可以从它们不同的状态加以区分，第一种为凝乳状，第二种为胶状。

补充一些作者们对于这些氧化物的分析数据或许是适当的。

13.铅的氧化物

现在一般地承认，铅有三种氧化物，黄的、红的和棕色的。各个的含氧比值曾由几个化学家研究过，但他们所得结果并不完全一致。我现在用下列名称进行讨论，即一氧化物、中间氧化物以及二氧化物，其理由将在下面讲到。

1.一氧化物.铅的黄色氧化物是能与酸类生成盐的唯一的氧化物，拉瓦锡求得该氧化物中，与100铅化合的氧为4.47，文策尔10；普劳斯特9；汤姆森10.5；布肖尔茨8；贝采里乌斯7.7。这最后一个数值同我自己的经验是一致的，但是铅原子与一氧化物的重量的测定及其证实主要是通过铅的其他化合物，因为铅能与酸类等等生成一些极其确定的化合物。存在于一氧化物中的氧量可以用几种方法求得如下：

第一法，将一定量的氧化物溶于醋酸中，然后再用其他金属，如锌，将铅沉淀出来；在这种情况下，氧从铅转移到了锌，从而使锌溶解，从锌的损失重量以及已知的氧在氧化锌中的比值，和测得的铅的沉淀出来的量，我们便有了确定氧化铅组成比值的数据。我将200容量的醋酸铅溶液（1.142），其中已知含有27格令的氧化铅，用等量的水稀释，然后用锌棒使铅沉淀；在六小时内有铅树生成，将其收集并很好地烘干；重为21.75格令，锌棒失去重量7格令；在实验时必须注意，不要使全部的铅沉淀出来，否则氧化锌将开始落下，结果便靠不住。在残留的溶液中我又得到4格令的硫酸铅，是用硫酸沉淀的。这样我们便知21.75铅的氧转移到7锌，但7∶21.75∷29∶90。现今已知道29份锌取得7份氧，所以90铅取得7氧，因而铅的原子为90，而一氧化物为97。

我以前曾说过，铅的原子重量为95（第一卷第95页）。

第二法，在一只薄的小皿中溶解180格令的铅于硝酸中，再加热直至生成的盐变得很干，这时我得到288格令盐，是在小皿中称的；36格令这种盐在低度红热时产生24.25黄色氧化物，等于22.5的铅。这就给出90铅对7氧。

第三法，再将36格令的上述盐，溶于水中，用氨水沉淀，在滤纸上充分洗涤，得到从滤纸上分离下来的23+格令的氧化物，以及附着在滤纸上的1格令，即和以前一样，从22.5格令的铅得到24+格令的氧化物。滤液在加入氨的氢硫化物时不再显示有铅存在。同量的盐用过量的石灰水处理只沉淀出22格令的氧化物，而氨的氢硫化物还能从澄清溶液中沉淀出2+格令的铅的硫化物。

2.中间氧化物.铅丹或红铅等。铅丹是一种商业品，用作颜料及其他各种用途。它的制备方法是，把磨得很细的一氧化铅在空气流中加热到暗赤，并经常搅拌，使新鲜颗粒得以暴露在空气中，两天后，黄色氧化物即转变为红色。有些作者观察到红色氧化物时常含有1%、2%或更多的杂质不溶于硝酸或醋酸中，而我所用的样品却很纯，每100格令在加热至红热并用稀硝酸处理后只剩下不多于1/3格令不溶性物质。

红铅的几个最显著的性质是，第一，它与酸的任何化合物从未得到过；第二，加热到鲜明的红色或用浓硫酸处理时放出氧气，在这两种情况下都还原为一氧化物；第三，当用稀硝酸处理时，部分溶解，但通常留下不溶的棕色残渣，这就是下面要介绍的二氧化物。在我的实验中得到的二氧化物的重量是20%，留在溶液中发现为一氧化物；第四，用盐酸处理时，则成为盐酸铅，同时放出氧盐酸；第五，当用稀硝酸或冷的浓醋酸处理时，有0.5的氧化物溶解，余下的仍是红色，并且颜色多少有些增加；如果用的是浓酸，并加热至沸，则整个氧化物有0.8溶解，其0.2则留下为棕色氧化物，和用硝酸时情况一样。

以上这些事实有些是新的，并有助于说明这个几乎找不到类似的最稀少的氧化物。普劳斯特是我所知道的对该氧化物的独特性质作出合理推测的唯一的作者。他设想该氧化物是黄色氧化物与棕色氧化物之间的化合物。我相信这是事实，但我认为它是1原子的氧与6个黄色氧化物的复合物，这将在下面谈到。

关于在红色氧化物中氧的含量，拉瓦锡求出是9氧对100铅，汤姆森是13.6，贝采里乌斯是11.55，这最后一个数据部分是根据实验，部分是根据类比法设想的，即同一金属的连续的氧化物的含氧量分别为1、1.5和2。在正确地（我相信）得出棕色氧化物所含的氧恰好是黄色氧化物的两倍之后，这位有独创性并经常很准确的作者，在这个例子中至少是过早地采用理论推断，并得出结论说红色氧化物是黄色与棕色氧化物的平均值。我们必须用实验来解决问题。

已经说过，红铅加热时即放出氧气，还可以补充一点，有微量水分，剩下的是黄色氧化物。

这个实验要求相当高的技巧。若加热太甚，一部分铅即被还原；若加热不够，则一部分红铅剩下未变。我在做这个实验时，用一只清洁的小铁勺盛红铅，用另一只铁勺盖上，整个用钳子夹住，放入赤色火焰中，直至铁勺呈现出均匀的适中的红色，再维持一段时间。

然后从火中取出，冷却，将氧化物称重。平均的重量的损失100格令中约为2格令。若只是1格令或更少，则有相当多的红色氧化铅留下混在黄色氧化物中；若是3格令或者更多，则氧化物的边缘有铅粒出现，相当于原重量的1/10左右，如果需要，很容易从氧化物中分出来，但也容易粘附在铁上。当红色氧化物剩下时，它与黄色氧化物混在一起不容易分开，但它的量却可以用硝酸测得，因为硝酸溶解了黄色氧化物，而4/5的红色氧化物则留下成为不溶的棕色氧化物，从棕色氧化物的量就可推断出红色氧化物剩下多少。如果按100格令红色氧化物所失重量只是2格令，并有一部分是水，则贝采里乌斯的数据，115.55格令失去3.85格令的氧，就是不可能的。另外一个实验，对问题同样起决定性作用，就是从一定量的红铅通过加热或加酸，测定产生的氧气量。在一个非常小心的实验中，500格令的红色氧化铅与硫酸作用产生6格令的氧气；在另一实验中200产生2.5格令。为了改变氧的测定方式，在210容量的检定的铁的绿色硫酸盐溶液（1.156），等于16.8绿色氧化物中放入160格令的红丹，再加入稀盐酸，所加的量要比红丹所需要的多，从红丹的氧所生的氧盐酸立即被铁的氧化物所夺取，整个情况表现为沉淀从绿色变为红色，并有过量氧盐酸出现。按16.8氧化物需1.86氧使其变红，而这些氧一定来自160红铅，或者说，100红铅产生1.2氧，其比值与用硫酸时相同。这些实验指出，1.2氧是在100红铅中用于把黄色转化为红色氧化物所需的氧。如果在这个问题上还有什么怀疑，则硝酸与红色氧化铅的实验将会使这些怀疑消除。如果红色氧化铅所含的氧为黄色和棕色氧化物的平均值，则当用硝酸处理时，得到的棕色氧化物将会超过50%，而不是20%，但这是违背所有的实验的。必须注意到，贝采里乌斯告诉过我们，他用醋酸浸出法抽提出与红色氧化物机械地混合（按照他的想法）的黄色氧化物，但他没有告诉我们，他的铅丹在这操作过程中减少百分之多少。从以上所述看来，总量大约一半是这样溶解掉。于是剩下的一半将含有两倍的氧，和棕色氧化物原来所含的百分数一样。但这些数据仍然不足以解释这些现象。此外，我们很难承认，红色和黄色粉末按相等的量密切地混合，而混合物既难与红色粉末区分，而与黄色粉末又全然不同。因此，我们必须作出结论，商业品铅丹（像我所用过的）是一个真正的化合物。

基于上列事实我们认为，红色氧化物的组成似乎只有两种合理的推测。它可以是1原子的氧与5原子黄色氧化物，或是1原子氧与6原子黄色氧化物。前者将得出在100红色氧化物中含有1.4%的额外的氧与18%棕色氧化物；后者将得出1.2%的额外氧与18%棕色氧化物。我采用了后面的一个，因为它符合关于氧的实验，并且把棕色氧化物估计比实验略低一些，而这是从两个方面可以料想到的。第一，棕色氧化物的残渣中含有红色氧化物不溶解的杂质（但为量极少，如前述）；第二，除非用相当大的过量硝酸或者长时间的蒸煮，总有一部分红色氧化物得不到分解。另一个更为重要的需要考虑的涉及到5个还是6个原子的问题，是在用冷醋酸处理时红色氧化物等量分开的问题，冷醋酸使1氧与6黄色氧化物降低为1与3原子；但是如果我们采用另一个说法，则我们所得结论一定是从1及5降低为1及2.5，而这种情况与原子理论是不能一致起来的。

根据这个结论，铅的红色氧化物，或即商品的铅丹，是由1原子的氧与6原子黄色氧化物结合而成，即含有100铅与9.07氧。当它经由冷醋酸浸渍后，残渣构成另一个氧化物，由1原子氧与3原子黄色氧化物组成，或100铅与10.4氧，具有与前者相同的颜色，但可以从它不与冷醋酸作用，以及它含有比红铅多至两倍的棕色氧化物和额外的氧而与前者区别。没有疑问，其他中间氧化物1∶4及1∶5都存在，并都有相似的红色；但除了他们含有不同比值的氧及棕色氧化物以外，或许并没有其他显著的特征。有没有由1个氧与2个黄色氧化物组成的氧化物，我还没有发现。但1个氧与1个黄色氧化物的结合已经找到，介绍如下。

3.二氧化物.这是上面提到的蚤棕色氧化物。它也可以用氧盐酸石灰处理含有黄色氧化物的盐类的溶液制得。在这种情况下，氧化物沉淀下来，酸留在溶液中，这证明该氧化物是不溶于酸的。它的更为显著的性质是：第一，像红色氧化物一样，当加热至暗红，或用硫酸处理时，便放出氧气，并且量更多，从而降低为黄色氧化物；第二，与盐酸作用放出大量氧盐酸，并形成铅的盐酸化合物；第三，同硫磺在研钵中研磨时，会发生爆炸。

棕色氧化物中氧的含量汤姆森说是25氧对100铅，贝采里乌斯说是15.6对100。后面这个数据，根据我的经验，是近乎正确的，由于这个氧化物中所含的氧恰好是一氧化物中的两倍，所以我们可以称之为二氧化物。贝采里乌斯发现100棕色氧化物在红热时失去了6.5而降低为黄色氧化物；汤姆森博士发现为9格令。这个差异是容易解释的。我发现，随着原先的干燥程度的不同，100格令会失去7—10格令的重量。当在200°烘干后，立即放在红热下加热，则所失重量不超过6.5%至7%。这从硫酸处理时放出氧气的量也可以得到验证。在一只气瓶中，我用灯加热100格令的棕色氧化物和硫酸，得到了8.3盎司容量的氧气等于5.3格令，约有120格令的灰色硫酸铅留在瓶中。氧气的量比预期的要少。但必须记住，100格令的棕色氧化物是用一般方法制备的，其中存在着500红色氧化物中不溶解的物质，这一定会对减少氧的产量有些影响。

虽然以上所述已被认为足以表示棕色氧化物中的氧的比值，我还想用氧盐酸石灰来证实这个结果。我曾反复地实验，得出100格令容量的醋酸铅（1.142）等于13.8格令的黄色氧化铅，需要400容量的氧盐酸石灰=1格令氧，使全部氧化物沉淀为棕色状态，而13.8∶1∷97∶7。再在240容量的检定的铁的绿色硫酸盐溶液（1.156）等于19氧化物中，加入40格令铅的棕色氧化物以及足够量的盐酸使铅饱和，放出氧气；在适当搅拌后，硫酸铅沉淀出来，全部的铁的氧化物在沉淀时呈黄色。但19格令铁的氧化物需要2+格令的氧使其成为黄色，所以40棕色氧化物一定已供给2+格令氧以形成氧盐酸，再转给氧化铁。而40∶2＋∷100∶5+，故5+氧为100棕色氧化物中过量的或第二个氧的剂量，这与连同杂质一起用硝酸处理时所得结果一样，与应用其他方法时所得结果也是一致的。

14.锌的氧化物

锌在经受强热时燃烧而产生明亮的白色火焰，并有白色粉末升华，是该金属的氧化物。把稀硫酸倒在锌粒上时，即发生大量纯的氢气，金属在损耗水的情况下氧化而溶解在酸内，氧化物可用碱沉淀而得到，在沉淀或烘干时都是白色，并在加热后与得自燃烧的氧化物没有两样。强热时会进入玻璃里面。

氧化锌中氧的含量，我想，最好是从溶解时产生的氢气来估量。它也可用直接燃烧法得到，或者通过溶解于硝酸中进行煅烧。汤姆森博士测定氧的方法是通过比较实际硫酸与金属锌在硫酸锌溶液中的重量，同时把金属硫酸盐类中硫酸与氧的比值看做是已知的。卡文迪许先生在把一盎司锌溶解时得到的356盎司容量的氢气。我把49格令的锌溶解在稀硫酸中，得到氢气，其比值是363格令容量对1格令的锌，等于182容量的氧，等于0.24格令的氧。

下面是一些主要权威关于氧化锌中氧含量的数据，次序按年份排列。

按24氧∶100锌∷7氧∶29锌，所以29是该金属一个原子的重量，假定该氧化物是1个氧与1个金属原子结合而成，氧化物的原子等于36。

我以往估计锌的原子为56（第一卷第96页）。这是由于把氧化锌作为二氧化物不是作为一氧化物而引起的。德索默和克莱门特在把氧化锌放在密闭容器中强烈加热时，差不多使氧的含量减少了一半，因而产生了一种推测，认为含有普通氧化物中一半氧的氧化物是存在的。在这以后，贝采里乌斯的一些观察资料似乎指出有锌的次氧化物的存在。可是没有发现这种氧化物与酸结合，并且，即使承认观察是正确的，也宁愿假定具为半氧化物，即1个氢原子与2个金属原子的结合，而不把它看作一氧化物。比上述的更高的锌的氧化物还不曾得到过，看来是不存在的。

15.钾的氧化物

在前一卷“钾与钠”写出以后，盖-吕萨克和西纳德写出了主要有关这些课题的极为重要的论著（他们友好地送了我一份），题目为《物理-化学等方面的研究》，计两卷。戴维的许多极有兴趣的实验都在这里得到比较详细的叙述，并加入许多创新的实验。这些富有创造性的作者们力图总结关于钾和钠是金属还是氢化物这两种假定的赞成和反对的各种依据。总的说是倾向于认为它们是金属，但也提供一些事实说明两者似乎都有可能性。有一件事他们已经发现和肯定，即该新金属容许有不同等级的氧化，当然这些产物可以一般地列为氧化物，虽然对它们的本质还存在争论。

他们发现了三个氧化物，其最低级的是把钾放在小瓶里暴露于空气中，并盖上普通木塞而得到。这时钾逐渐地发生氧化，形成一个青灰色脆性的产物，但没有显示特有的氧化限度，只是他们承认它具第二级氧化或草碱的特征，这一级氧化在把钾与水接触时总是可以立即得到的。这个我想应该命名为一氧化物，并认为是1原子钾与1原子氧。按照这个论点，它就是钾与草碱混合在一起，也可能是化合的。

除掉这些以外，还有一个氧化物是通过钾在氧气中在高温下燃烧而得到的。该氧化物是黄色，加热能熔融，冷时结晶成薄片。它的含氧量为草碱的三倍，放入水中即迅速分解，放出2/3的氧气而成为草碱。很可能还有氧化物，其中氧的含量为草碱的两倍，并具有与其他氧化物不同的特征，由18份钾与56份黄色氧化物结合而成。但是这个氧化物至今尚未制成。

根据这些结论，钾的氧化物的重量可以陈述如下：钾35，一氧化物或草碱42，二氧化物（假定其存在）49，以及黄色的三氧化物56。这样我们便有：

在二氧化物尚未发现时，除非有足够的证据，人们是不愿意承认三氧化物的（有可能它是唯一存在的）。在这个问题上还有些地方不清楚，今后将用实验来澄清。

还应该提一下，盖-吕萨克、西纳德同戴维一样，认为钾和钠比相等重量的草碱和苏打有着大得多的饱和能力。从《研究》第2卷第212页的表中，可以推出，使35钾饱和所需的硫酸量相当于使50或更多的草碱水合物饱和时所需之量；同时，21钠相当于36或37钠的水合物。如果这些结果是正确的，则钾和钠的重量就不再像第一卷第160和165页中所推论的那样分别为43和29，而应该是35和21，像第96页上所载的那样。

16.钠的氧化物

盖-吕萨克和西纳德发现了钠的次氧化物，方法与钾相同，很可能是苏打与钠的化合物，这个值得注意的产生苏打的氧化物，我猜想是一氧化物，是一个原子对一个原子，和钠与水接触而得到的一样。一个高级的氧化物，如钾一样，也可以通过将钠在氧气中强烈加热而得到。它在外观和性质方面很像钾的黄色氧化物。其氧化程度在不同实验中有变动，含氧量为苏打中所含有1.25到1.75倍。它可能是一氧化物与二氧化物化合而成。因此，钠的氧化物的组成可能如下（以纳的原子为21，苏打为28）：

17.铋的氧化物

只有一个铋的氧化物是知道的，它的组成是由伯格曼、拉瓦锡、克拉普罗思、普鲁斯特等人逐步得出的。贝采里乌斯提到过一个紫色氧化物，由铋暴露于大气中得到，但由于我们没有在这方面做过实验，所以目前还不能采用它。根据克拉普罗思和普劳斯特，100铋和12氧化合；但根据戴维先生和莱杰杰尔姆（Lagerhjelm）的新近的实验，100铋获得11.1或11.3氧。如果我们采用后者，无疑是接近实际情况的。于是，我们得到11.3∶100∷7∶62。62为一个铋原子的重量。这是在下面假定的情况下得到的，即该化合物是一氧化物，亦即1个金属原子对1个氧原子。我先前的铋的重量68（第96页）显然是过高了。

铋最好是用硝酸氧化。氧化物的一部分与酸结合，而另一部分则呈白色粉末状态而沉淀。如果将全部物质逐渐地加热，则酸被驱出，并在低度红热下留下纯净的氧化物。这种氧化物能融入玻璃中形成红色或黄色，根据所用的热而定。铋也可在敞开的容器中加热氧化，有黄色烟雾发生，可以凝结起来成为氧化物。

18.锑的氧化物

关于锑的氧化物的意见，存在着很多分歧。普鲁斯特发现了两个氧化物，他测定第一个是由100金属+22或23氧所组成，第二个是100金属+30氧。西纳德发现6个氧化物。J.戴维发现两个氧化物，即100金属+17.7氧，和100金属+30氧。贝采里乌斯从他的实验推断有4个锑的氧化物，第一个含有4.65氧对100金属，第二个186，第三个27.9，第四个37.2氧。但他承认，用沸腾硝酸处理锑并在低度红热下驱除多余的酸而得到的氧化物含有100金属+29到31氧，正如普劳斯特和其他人所测定的那样。这个氧化物无疑是最确定的，仅次于从锑的盐酸溶液中所得到的氧化物。后者可由锑的盐酸溶液倒入水中得到，是一种白色沉淀，含有少量盐酸，可以通过沉淀在碳酸钾碱溶液中煮沸除去。这个氧化物是灰色粉末，并能在低度红热下熔融。它唯一地能进入多种熟知的化合物里，如锑的金色硫，草碱的锑化酒石酸盐（golden sulphur of antimony，antimoniated tartrate of potash）等等。它的组成，根据普鲁斯特是100金属+23氧，但戴维只得到17.7，而贝采里乌斯是18.6。由于这个氧化物具有最明显的特征，而且也是最重要的，所以希望它的组成能够毫无疑问地被确定下来。从几个我做的用锌来沉淀锑的实验中，我得出结论，该氧化物含有18氧对100金属。我用含有过量酸的普通锑的盐酸盐，把一根锌棒浸入，用一个有刻度的钟罩罩起来。过量的酸产生了氢气，测定氢气的量。过适当时候锑即被沉淀出来。作用停止后，测定锌损失的重量以及锑的重量。例如，在50容量的1.69锑的盐酸盐中加入60容量水，没有发现沉淀；插入锌棒后用钟罩罩住，几小时内作用完毕，产生了3480格令容量的氢气，干燥后的锑重25.5格令，同时锌所失重量为29格令。按3480氢需1740的氧，等于2.3格令重量，但29锌需7氧，所以锌必定已从锑取提4.7氧，于是得出25.5锑与4.7氧化合，亦即100锑+18.4氧。我从而得出结论，错误是在普劳斯特一边，这从考虑到下面的事实而得到确定，即普劳斯特自己从100锑的硫化物只得到86氧化物，而100硫化物中他认为有74锑，按74∶12∷100∶17，因此，我倾向于采用18作为与100锑生成灰色氧化物时所需氧的量。至于这是一氧化物还是二氧化物则是可以争议的，而有关其他氧化物的已知事实很难对这问题作出判断，但锑的盐酸盐和硫化物中的比值能更好的符合于前一个假定。按18∶100∷7∶39，故39为锑原子的重量；我倾向于采用40，这是从硫化物推得，如第一卷第96页所报道的那样。

在100份锑里含30份氧的氧化物必定是2原子二氧化物与1原子一氧化物的结合。而贝采里乌斯称为白色氧化物或者亚锑酸的，可能是由每种氧化物各1个原子结合而成，含有27氧对100锑。那个假想为含有36氧对100的氧化物，也就是必须认为是二氧化物的，还没有证实其单独存在。我曾企图制取这个化合物。但我跟以前的人们一样遭到了失败。我把锑的盐酸盐用石灰的氧盐酸盐处理，得到的氧化物是30对100，不能再高。每当加入更多的氧盐酸石灰时，即发生持久的氧盐酸气味。

锑在通常空气或氧气流中加热至红热即着火燃烧，产生白色烟雾，过去称为锑华。该氧化物含有27或30氧对100金属。

金属锑投入红热的硝石中，很快就氧化，剩下的粉末用水洗涤后，测得是一个锑的氧化物与草碱的化合物。贝采里乌斯把这氧化物称为锑酸，把盐叫做草碱的锑酸盐。它的组成，根据他的经验，为100酸和26.5草碱。还有一个相似的盐是由亚锑酸与草碱生成的，其组成为100酸与30.5草碱。

19.碲的氧化物

对于碲在化合时的比值，我们首先要感谢贝采里乌斯。他求出100碲与24.8氧化合。还有，201.5铅的碲酸盐给出157硫酸铅。后者含有116氧化铅，所以这些氧化铅一定曾与85.5氧化碲结合。因此，97氧化铅将与71.5氧化碲化合，即57.5碲+14氧。该氧化物是一氧化物还是二氧化物，还有些不能肯定。如果是后者，则碲原子将重57.5，但如果是前者，则仅为28或29。根据氧化物与酸类的相似性，我们认为二氧化物的意见较为可取；但从碲容易被氢所汽化这点来看，则较轻的原子又较为可取。该氧化物是白色粉末，它是通过把金属溶于硝盐酸中用碱沉淀而制得的。

20.砷的氧化物

砷与氧之间有着两种明显不同的化合物，其一已长期知道为商业品，名叫砒霜。它是一种白色、性脆、玻璃状的物体，是由在它们的矿石中提取某些金属时得到的。它的比重约为3.7。根据克拉普罗思，沸水可溶解7%到8%的砷的氧化物，但在冷却时只保存大约3%。我还发现，在气候冷时，或者在放置几个月后，这3%也逐渐地沉积在容器壁上，直至降低到2%或更低。60°或低于这个温度的水中溶解的氧化物不高于0.25%。该氧化物在大约400°时升华。这个氧化物与碱、碱土以及金属氧化物化合，有些像酸，但并不中和它们。在其他方面，它并没有酸的性质，例如，它在颜色检验时不发生变化。它是非常毒的。

另一个氧化物是将白色氧化物或纯金属砷用硝酸加热处理而得。100格令白色氧化物需要2或3倍重量的1.3硝酸将其氧化。新的氧化物生成时为液体，过量的硝酸可用低度红热驱除之，得到的纯的氧化物呈白色不透明的玻璃状态，但由于从大气中吸收潮气很快转变为液体。该氧化物是由谢勒发现的，具有通常酸的一切性质，故名为砷酸。当其吸收水分正好成为液体时，它的比重约为1.65。它被认为与白色氧化物同样地毒。

对这两个氧化物中元素之间比值，曾进行过相当成功的研究。普劳斯特求得白色氧化物是由100金属与33或34氧组成，另一个为100金属与53或54氧。罗斯与布肖尔茨的结果大致与此相同。西纳德求得白色氧化物为100+34.6，酸为100＋52.4，但贝采里乌斯则从他近来的实验得出结论为氧化物由100金属+34.6氧所组成，酸为100+71.3。后面这些结果，根据我的经验，无疑是不正确的。

当砷用硝酸氧化，并在低度红热下烘干，则100份金属生成152到156份的酸。这些差异可能一部分是由于金属在操作开始前即已部分氧化。由于这个原因，我推测，55或56为100金属生成酸时所需氧的适当的量。普劳斯特和西纳德两人都测得100白色氧化物在用硝酸把它转变为酸时得到115或116。我得到的情况相同。按116∶100∷156∶134；所以，如果这个数据是正确的，砷的白色氧化物必定是100金属对34氧，或金属与氧之比近乎3∶1。任何更低级氧化物的存在都是极其不可能的，因为它们存在的迹象一点也没有发现过，如果在这个问题上我们不承认贝采里乌斯的推测的话。这样，砷的白色氧化物必定要认为是一氧化物，砷原子的重量一定是近乎21，而一氧化物为28。

很明显，另外一个并不是二氧化物，因为它并不含有两倍于一氧化物中的氧。但由于该氧化物中氧的比值与一氧化物中氧的比值为5∶3，所以它可能是2原子二氧化物与1原子一氧化物的化合物，即是说，如果我们认为二氧化物是酸，而一氧化物是碱，它很可能是砷的过砷酸盐。根据这个观点，这个复合的氧化物，或谢勒所说的砷酸，是由2原子的二氧化物（重量为70）与1原子的一氧化物（重量为28）所合成，总共为98，即1个原子砷酸的重量=63砷+35氧，亦即100砷与55.5氧生成。这是符合上面所列举的实验的。这个结论看来似乎很新奇，但根据以下的实验，我想，其真实性是不容怀疑的。

我曾反复地测得，28份白色氧化物在溶液中足够从石灰水中析出24份石灰，产生52份亚砷酸石灰，并使水中不再含有这两种元素。这就证实了一氧化物原子的重量为28。

如果在溶有24份石灰的水中，加入98份干砷酸，则化合物留在溶液中，并对颜色检验完全呈中性。但是如果加入少量任何一种成分，中性即被破坏。若在该溶液中加入24份溶解在水中的石灰，化合物将仍保留在澄清的溶液中，只是很黏。若同样地再加入24份石灰，则全部化合物都析出，烘干后得到170份的砷酸石灰，这时溶液中两个元素都没有了。这里我们看到，第一，2原子的二氧化物为2原子的碱（即1原子氧化砷与1原子石灰）所中和；但（第二次）当再加入1原子石灰时，2个二氧化物与3个碱发生了结合，这当然是一个碱性盐；当（第三次）更多的石灰加入时，则2个二氧化物与1个一氧化物各结合1个石灰，从而生成一个碱性更强的盐。该盐不溶于水，在水中全部析出，很可能是由98份砷酸与72份石灰化合而成的1个化合物。

同样，我发现42份草碱、28份苏打和12份氨，分别能中和98份的砷酸。

第一，24份石灰+32.7份砷酸=不溶性砷酸盐

第二，24份石灰+49份砷酸=可溶性砷酸盐

第三，24份石灰+98份砷酸=中性砷酸盐

值得注意的是，当中性的砷酸草碱和硝酸铅混在一起得到饱和时，测得沉淀主要含有砷酸及铅的氧化物，比值为1个酸对2个氧化物（即98∶198或100∶198）；这与贝采里乌斯的测定相差并不大。

但是我发现，在剩下的液体中只有1/4的硝酸是在游离状态；这使人猜测，该沉淀为铅的次硝酸盐和砷酸盐的化合物。这一点以后将继续适当地进行考虑。

因此，我们得出结论，砷原子的重为21（不是像第一卷第97页所说的42），一氧化物或普通的白砷为28；而砷酸为98，为2原子的二氧化物与1原子一氧化物结合而成的化合物。或，

100砷+33.3氧=133.31一氧化物

100砷+55.5氧=155.5砷酸

21.钴的氧化物

至少有两种钴的氧化物，一为蓝色，另一为黑色。作者们对它们元素比值的看法各不相同。普劳斯特说蓝色氧化物含有100金属和19或20氧，黑色为25或26氧。克拉普罗思测得在蓝色中为100金属和18氧。但罗尔霍夫根据贝采里乌斯方法测得在蓝色氧化物中为100金属和27.3氧，而在黑色氧化物中为40.9氧。我曾花费气力研究过这些氧化物，并在组成方面感到相当满意。该蓝色或一氧化物由100金属和19氧所组成，而黑色氧化物为100金属和25或26氧，与普劳斯特测定的很接近。

一氧化物.通过反复的试验，我求得37份的金属钴用适量的硝酸盐处理，加热至150°，便很快地溶解，并放出纯亚硝气，小心地把它收集，测得重8格令，自然是相当于7格令氧，所以37份钴与7格令氧结合而成为44蓝色的氧化物；由于这是唯一的与酸化合的氧化物，一定要把它看做最简单的或一氧化物，由1原子金属（37）与1原子氧（7）化合而成。因此，把钴原子作为50或60的估计（第97页）必须予以改正。

复合氧化物.当用碱或石灰水把蓝色氧化物从溶液中沉淀出来后，逐渐滴入氧盐酸石灰，该沉淀很快地改变颜色，从蓝色转变为绿色和橄榄色，然后为深绿色，最后变为黑色，当加入过量的氧盐酸石灰时，氧气大量放出，我测得，从蓝色转变为黑色所需增加的氧正如普劳斯特所说的那样，是形成蓝色氧化物时所需的1/3，所以必须认为是1原子的氧与3个一氧化物的化合物。其他有颜色的氧化物可能为1对4，1对5，等等。一氧化物在沉淀时为蓝色，但由于在加热后呈深灰色，所以被认为含有水，是一个水合物；该蓝色氧化物在沉淀后短时间内，在水里即变为黄色或枯叶色，由于它溶于酸中不放出气体，加碱后成为蓝色氧化物，也表示它是一氧化物的水合物。根据普劳斯特，该水合物含有20%或21%的水。如果我们假定蓝色氧化物为1原子氧化物与1原子水，黄色氧化物就可能是1原子水与2原子一氧水合物，或88氧化物与24水，接近于21%的水。

该黑色氧化物在红热时放出氧气，还原成灰色氧化物；与盐酸生成氧盐酸，一氧化物则留在溶液中。

（参阅塔塞特《化学年鉴》28，西纳德42，和普劳斯特60）

22.锰的氧化物

锰的氧化物中有一个天然产物，有时极纯，要得到金属锰非有熟练技术和劳作不可。在我们的研究中，采用倒过来的方法也许是最便利的，即是从其氧化物来探索金属的原子的方法。

锰的天然氧化物.最近我曾接触过这个氧化物的极好样品；它们外观呈块状，灰色，结晶，比重4；容易研磨成滑腻而有光泽的灰黑色粉末。它们是近乎纯净的氧化物。但较为通常的一种则颜色较黑，并含有或多或少的硅土类物质。有些样品很硬，需在铁研钵中研细，并含有50%以上的硅土。在通常品类中，研细后黑色带蓝的一般比黑色带棕的好。我没有看到锰的氧化物混有碱土碳酸盐。在各种样品中，我得到如下的分析结果：

大量火石，研碎后棕黑色锰的天然氧化物的一些化学特性是，红热时放出氧气，不溶于硝酸和硫酸，能溶解于盐酸，伴有氧盐酸放出。

所有这些事实表明，这是高一级的氧化物，或者和铅的棕色及赤色氧化物相似。而上面所提到的盐酸溶液则含有低级的氧化物，可溶于所有酸中，并且来看是溶于酸中的锰的唯一氧化物如果这被认为（也许这是最可能的）是一氧化物，则接下去来看，普通的天然锰矿石为二氧化物，还存在着一个中间的氧化物，其所含的氧为它们的平均值

1.一氧化物.如上所述，它可以用盐酸与天然氧化物作用而在溶液中得到。或者将黑色氧化物与硫酸调成糊状，在铁勺中加热至红热；把灼烧物用水浸出即得到一氧化物在硫酸中的溶液，一般有着稍微过量的硫酸。在这个过程中，加热以及硫酸的存在都能驱除黑色氧化物中多余的氧，使其还原为一氧化物，从而使其溶解。如果在这两种溶液任何一种中有氧化铁存在，不管是来自原料，还是来自操作过程，都很容易发现并分离掉，这是我所经常遇见的。在含有锰的氧化物、铁的绿色氧化物以及铁的红色氧化物的混合物的溶液中，逐渐加入石灰水，铁的红色氧化物首先析出，其次是绿色氧化物，最后是锰的氧化物，这样它们就可以分离开来。铁也可以通过加入碳酸草碱而发现并分离掉，必须逐滴地加入溶液一直到没有任何沉淀析出为止。一旦这些沉淀沉下，紧接着就出现雪白的碳酸锰。这个白色碳酸盐在任何酸中制得纯锰溶液都极为方便。

纯净的锰的溶液用石灰水或氨处理得到一种浅黄色的氧化物，其外观与铁的黄色氧化物没有多大差别。该氧化物在新沉淀出来时能溶于所有的酸中，但由于它极容易吸收氧，只要把液体适当搅动，就变成棕色，这时便不再溶解；若快速地在空气中干燥，也变为棕色，并获得相当多的氧。该新沉淀出来的浅黄色氧化物可能是一个水合物；因为白色的碳酸锰逐渐加热至红热，水和酸都被赶掉，剩下灰色粉末；如果操作时暴露在空气中，表面上就差不多是黑的。该灰色粉末可能是纯粹的一氧化物，除掉表面上的黑色粉末，它是溶于酸的。要是没有空气中氧的作用，一氧化物很可能是近乎白色的。

从它与硫酸和碳酸的化合物出发，我测得一个原子的一氧化物重32，或是说与铁相同。德国化学家约翰博士（Dr.John）似乎对这些盐类的研究比其他人更加专注，他曾推断出同样的结果（《哲学年鉴》2—172）。他测得101/3硫酸+31氧化物，以及34.2碳酸+55.8氧化物，这些结果如果换算一下，同我的结果比较，则为34硫酸+31.3氧化物，以及19.4碳酸+32氧化物。这种接近一致的情况可证明两方面都是正确的。约翰博士像我曾经做过的一样，发现了三种明显的锰的氧化物，灰绿色的，棕色的，以及黑色的。其中第一个是唯一能与酸化合的。但是对每个中含氧量，我们则有着重大的差别。他发现锰在普通温度下能分解水。用这个方法使金属氧化，则100金属取得15氧而成为一氧化物。根据这个，28金属+4氧便会得出32一氧化物，但这个结果是与所有类似的化合物矛盾的，是不能认为满意的。可能是，锰在实验开始前就已含有一些氧。锰与铁、铅等的普遍相似性要求32一氧化物含有7氧。如果允许这样，我们得锰的原子是25，而不是40（第一卷，第97页），与铁相同。这个结论可由下列的情况来确定。

2.中间或橄榄棕色氧化物.这个氧化物可以由氧与新沉淀的仍留在母液中的浅黄色的一氧化物直接化合而得，只需要在氧气中或普通空气中搅拌几分钟。或者，用氧盐酸石灰溶液处理同样的潮湿的一氧化物也可以立即生成。还可以把最纯的黑色氧化物置于光亮的红热下一段时间得到，这时它将失去重量9%或10%，留下橄榄棕色氧化物。

为了测定吸收的氧的比值，我用石灰水沉淀出一氧化物3.2格令，把含有氧化物的液体放在一只塞好的氧气瓶中，摇动时氧化物很快就变色，从浅黄色到棕色，在短时间内，它吸收260格令容量的氧为0.35格令重，然后停止吸收。在另一试验中，3.2格令沉淀的一氧化物需要用100容量的氧盐酸石灰溶液，含有0.35%的氧（即1.45氧盐酸）。32取得3.5，64必取得7；这就表示棕色氧化物为1原子的氧和2原子一氧化物的化合物。

这个氧化物的特征是，橄榄绿色，不通过加热或脱氧就不能在硝酸和硫酸中溶解，在放出氧盐酸后才在盐酸里溶解。在空气中长期暴露后，逐渐发生变化，多半是成为黑色氧化物

3.二氧化物.为了测定从最纯的天然氧化锰转变为一氧化锰时可推断出的氧量，我曾成功地采用了如下的两个方法。第一，在一个气体瓶中将39或40格令的氧化物与60食盐混合，加入80格令水，以及120格令重量的浓硫酸。加热必须逐渐地升到沸腾，氧盐酸气可以收集在一夸脱的石灰水中。发现该气体足够使800容量的检定绿色硫酸铁（1.156）转变为红色，即是说，它能产生29格令氧盐酸，使7格令氧与绿色氧化铁化合。按100容量的1.156硫酸盐，根据我的一些新近实验，含有8格令绿色氧化物（迄今为止，我估计该检定硫酸盐的比重为1.149）；所以800含有64氧化物。在上述实验中，该39格令的氧化物如果是纯的，将会消失或溶解，产生32格令一氧化物，加上7格令的氧即为原来的重量。所以我们得知，39格令氧化物分解为32一氧化物和7氧。这样，如果我们认为32一氧化物含有7氧，则39格令天然氧化物看来是由1原子锰（25）与2原于氧（14）组成的，或者说，即是该金属的二氧化物。第二，把氧从锰转移到铁一个更加直接而迅速的方法如以下所述：将39格令纯粹的灰色闪光的氧化物与800容量的检定绿色硫酸铁混合，加入25或30格令容量的强硫酸，搅拌5分钟后，锰的氧化物完全溶解掉。用石灰水使铁的氧化物徐徐沉淀，将会看到沉淀完全是黄色或浅黄色的，这表示7格令氧已从锰的氧化物转移到铁的氧化物，如果用较多的绿色硫酸铁，则过量的氧化物将会析出为绿色，沉淀的次序是黄色铁的氧化物，绿色铁的氧化物，最后是黄色或浅黄色锰的氧化物，如已经叙述过的那样。这就提供一个容易而又细致的方法来鉴别商品中不同的锰的氧化物；也正是用这个方法，在前面一个表中作出对各个样品的估价。

三个氧化物的比值可以总结如下：

在此，我们增补一些其他人研究过的锰的氧化物的结果。伯格曼发现三种氧化物，含有100金属+25，35及66.6氧；约翰博士发现三种氧化物，含有100金属+15，25及40氧；贝采里乌斯发现五种氧化物，含有100金属+7，14，28，42及56氧；戴维则发现二种氧化物，分别含有100金属+26.6及39.9氧。

23.铬的氧化物

看来至少有两种铬的氧化物，其中一个发现与铅或铁的氧化物化合。但由于到目前为止，它还是这样的稀少，以致很少化学家有机会进行氧化铬中的铬与氧的比值的研究。对于这个课题的报道的主要来源是下列一些文章：沃奎林，《化学年鉴》，第25及27卷；塔塞特，同上，第31卷；马新·普钦（Mussiu Puschin），同上，第32卷；戈登（Godon），同上，第53卷；劳吉尔（Laugier），同上，第78卷；以及贝采里乌斯，《哲学年鉴》，第3卷。

铬的氧化物，如我们所能够料到的，可以从它们具有的颜色，以及它们进入其他化合物时给予的颜色而加以区分。氧化物中的一个是绿色，它使翡翠着色。另一个是黄色，溶于水，但结晶后呈深红色，并具有酸的特性，与碱、碱土类以及金属氧化物化合；它首先在西伯利亚发现，是与铅的氧化物化合的，是一种盐，即现在所说的铬酸铅，具有灿烂的黄色，略带橘红或红色。在这以后，铁的铬酸盐，先后在法国、美国以及西伯利亚发现，有较大数量存在的希望。

为了研究铬酸原子的重量，必须注意到曾被我们仔细检验过的铬酸盐类。草碱、重土、铅、铁以及汞的铬酸盐都是我们最熟悉的。

沃奎林曾告诉我们，根据分析结果，天然铬酸铅的组成和用合成法得到的人工铬酸盐的组成并不很一致；因为根据近代科学作过校正的分析结果是：

铬酸铅=62酸+97氧化物

合成铬酸铅=57.5酸+97氧化物

可是贝采里乌斯最近曾把他的实验结果给我们，包括分析的和合成的；他测得两种铬酸铅都近乎等于44酸+97氧化物。

铬酸钡（沃奎林）=47.8＋68氧化钡

铬酸钡（贝采里乌斯）=44酸+68氧化钡

天然铬酸铁（沃奎林）=55酸+35.5氧化物

天然铬酸铁（劳吉尔）=55酸+35.5氧化物

在从一个化学界朋友赛姆斯（J.Sims）那里收到了一小份铬酸草碱溶液后，我尽量利用这个原料做出令人满意的结果。该溶液比重为1.061，结果是100容量中含有近乎67格令的铬酸和草碱以及其他一些物质。该液体呈美丽的黄色，对颜色检定呈碱性。根据通常的检验，我有理由相信，该溶液含有如下的比值，即：

2.2格令铬酸

2格令草碱

0.8格令未结合的草碱

1.4格令碳酸草碱

0.3格令硫酸草碱

6.7格令

用硝酸中和这个液体后，我制成了铅、钡、铁及汞的铬酸盐。我倾向于相信，这些盐的组成大致如下：

中性铬酸草碱　46酸+42草碱

中性铬酸重土　46酸+68重土

中性铬酸铅　　46酸+97氧化物

中性铬酸铁　　46酸+32氧化物（黑色）

中性铬酸汞　　46酸+174氧化物（黑色）

根据这些结果，铬酸的原子重46；根据贝采里乌斯的结果是44，以及根据沃奎林的那些结果是45至64，我不愿被理解为对上述结果寄予重大的信任，虽然我倾向于相信它们是良好的近似值。

该铬酸是铬的二氧化物还是三氧化物呢？

这个问题显然要受到下一个问题的影响，即有多少氧必须从铬酸中取出而使其降低为绿色氧化物。沃奎林求得46酸失去6.5氧，贝采里乌斯为10.5，当铬酸加热转化为绿色氧化物时，从前者的数字则推得铬为32，绿色或铬的一氧化物为39，酸或二氧化物为46；从后者的数字，得出铬为25，一氧化物为32（未知的化合物），绿色氧化物为1个一氧化物与1个二氧化物相结合〔等于71，等于50铬＋21氧，也等于（25铬+10.5氧）×2=35.5×2〕，二氧化物为39，以及三氧化物或铬酸为46。究竟这些观点中哪一种是正确的，我还没有机会完成任何在我看来具决定性的实验，但我将提出一些与它们有关的意见。

绿色氧化物是仅次于铬酸的最著名的化合物，通常从铬酸通过任何脱氧过程制得，并能与酸类结合。由于这些原因，它被认为是一氧化物。的确，似乎还不曾有一种金属，其一氧化物未被发现，而其二氧化物和复合化合物都已被发现了。但是，还有沃奎林与贝采里乌斯观察到的另一个氧化物，是将硝酸盐加热，或者将硝酸与绿色氧化物的化合物蒸干，把酸赶掉而制得的。该氧化物为棕色，并在用盐酸处理时产生氧盐酸。从这点看来，它似乎是绿色氧化物与铬酸之间的中间物，也可能是两者的化合物，或即铬酸铬（chromate of chromium）。但从另一方面看，它又一定要认为是二氧化物。至于确定绿色氧化物为39的想法，则是根据我曾观察过的事实，即46份铬酸与64份铁的绿色氧化物结合而成110份铬酸铁。在这种结合中，铁的氧化物可以说是从铬酸中借用了1个原子氧，于是这个化合物可以被认为铬的绿色氧化物与铁的红色氧化物的结合。当这个沉淀与盐酸作用时，得到一个绿色的含有氧化铬的溶液，同时铁的红色氧化物沉淀出来，正如沃奎林所观察到的。为了形成上述的铬酸铁（或者更可能是次铬酸铁），可将一定量的中性铬酸草碱用铁的绿色硫酸盐处理，加入石灰水足够使硫酸饱和，得到一种棕红色沉淀，多余的硫酸盐和石灰水必须慢慢地加到澄清液体中，直到沉淀变为绿色，这时如以上所述求得它们的比值。这个人工合成的化合物看来是次铬酸盐，而天然的化合物则是铬酸盐。对5格令汞的铬酸盐在适度红热下所发生的分解我有理由表示怀疑；这个化合物含有1.1铬酸，它应该是至少生成0.9或0.8的绿色氧化物，可是它只生成0.6。

总的来说，我想这个看法比较可靠，即铬的原子是32，绿色或一氧化物是39，二氧化物或铬酸是46。

24.铀的氧化物

从克拉普罗思、布肖尔茨和沃奎林的实验来看，铀有两个氧化物。但由于该金属的矿物极少，金属与氧的比值还没有很好地确定下来（见布肖尔茨，《化学年鉴》第56—142页；沃奎林，同上，第66—277页或《尼科尔森杂志》第25—69页）。这些氧化物是由矿石溶解在硝酸或盐酸的溶液中通过沉淀得到，杂质先分离掉。

铀的一氧化物经苛性碱沉淀的呈碧绿色，并与酸类形成可以结晶的盐类。另一个氧化物可能是二氧化物，沉淀呈橘黄色，与酸类形成一些不能结晶的盐类，在这些方面它们与铁的氧化物近似。

布肖尔茨估计黄色氧化物为100金属+25—32氧。由于用盐酸处理时放出氧盐酸，它极其像是二氧化物，如果我们把28作为与100金属化合的氧，则一氧化物必定由100金属+14氧所组成，或50金属+7氧；铀的原子为50。从他发表的关于铀的硫酸和硝酸盐的报道，该原子的重量似乎可以推断为两倍于上述的数值，即100。这些不同的结论只能通过今后的实验来解决。

25.钼的氧化物

最近的，似乎也是最准确的关于钼的氧化物的实验是布肖尔茨做的（见《尼科尔森杂志》第20卷第121页）。看来有三个钼的氧化物或钼与氧的化合物，棕色、蓝色和白色或黄色的。后面两种有酸的特性，它们看来不像一般氧化物那样与酸生成盐。布肖尔茨确定了上面的等级，并确定该白色氧化物，即钼酸，含有1/3其重量的氧（这后来曾由贝采里乌斯确证过）。他还发现，蓝色的氧化物最好是把3份棕色的氧化物，4份白色的，或者1份金属与2份酸在水中混合，研磨和煮沸而得。他并指出，该氧化物同白色的一样有酸的性质。布肖尔茨还发现，3份比重为0.97的液体氨溶解1份钼酸。按3份的氨等于0.186实际的氨，以及1∶0.186∷64∶12，即通常中和1原子酸所需氨的量为12。贝采里乌斯求得100钼酸能使155氧化铅中和，或是63酸对97氧化物。布肖尔茨分析天然钼的硫化物（该金属通常被发现的状态）含有60金属与40硫。

钼酸可由硫化物在坩埚中焙烧并经常加以搅拌而制得。硫大部分以亚硫酸的形式逸出，同时金属则被氧化，可以把配成溶液的碳酸苏打加入，只要看到有气泡发生就继续加入，这时钼酸苏打就留在溶液中，酸可用硝酸沉淀出来。棕色氧化物最好是把氨的钼酸盐加热至红热而得，氨和一部分氧逸出，剩下棕色氧化物。

有两个观点可符合上述结果。第一个，假定钼的原子重21，第二个，假定其重为42，即前者的两倍。依照第一个情况，棕色氧化物将重24.5（49），假定其为2原子金属与1原子氧，蓝色或一氧化物将重28，白色氧化物，即钼酸，将重63，为一氧化物与二氧化物的化合物。于是，钼矿或天然硫化物将照例是一硫化物，含有21金属和14硫，即60金属和40硫。依照第二个情况，该棕色或一氧化物将重49，蓝色或二氧化物为56，酸或三氧化物为63。天然硫化物，钼矿，依照这个观点必定为二硫化物，或42金属和28硫。

前面一种观点对氧化物不大好解释，但对硫化物则能很好地符合；后面一种观点显示出氧化物系列更有规则，但从硫化物看来则又不大可能。另外，金属的三氧化物的想法是有些离奇的，尤其是对一种与氧都很少化合的金属。总的来说，我倾向于采用前一种观点，但这只能认为是不肯定的。把该原子作为60（见第一卷第97页）无疑是错误的。

26.钨的氧化物

从德埃尔胡阿茨（D’Elhuiarts）、布肖尔茨 ^[1] 和贝采里乌斯 ^[2] 的实验看来，钨酸很有可能是大约100金属+25氧所组成的。它是黄色粉末，密度6.12，最好是从天然的钨酸石灰（一种稀少的矿石）得到。1份钨酸石灰和4份碳酸草碱共同熔融，溶于水中，然后用硝酸把钨酸沉淀出来。还有一种较低级的氧化物，是黑色或深棕色的，贝采里乌斯在红热的玻璃管中把氢气通过黄色氧化物，使其变为蚤棕色。100份这种氧化物燃烧后生成107份黄色氧化物。因此，100金属必定与约16.5或17氧化合而形成这种氧化物，即黄色氧化物或钨酸中所含氧的2/3。总的看来，考虑到该金属比重之大，生成3种氧化物并不是不可能，酸或黄色氧化物就是其第3种。所以钨的原子必定是84，一氧化物为91，二氧化物为98，其三氧化物，或钨酸为105，天然的钨酸石灰，如果是纯的，根据以上所述将为81.4+18.6石灰，这与克拉普罗思的分析相差不大，他在一个样品中测得18.7石灰；也与贝采里乌斯的结果相差不大，后者在99.8钨酸石灰 ^[3] 中测得80.4钨酸和19.4石灰。

但是还有另一个观点，也与实验相符，而且在其他方面或许也是可取的，即是说，假定钨酸的组成为1个原子二氧化物和1个原子一氧化物的结合，在这种情况下，钨的原子为42，一氧化物的原子为49，二氧化物的原子为56，而钨酸为105，同前面一样。

27.钛的氧化物

关于钛的氧化物还没有什么能够肯定。由贝采里乌斯所引用的一个由里克特观察到的结果（《哲学年鉴》3—251），如果能作为依据的话，倒是提供了一个重要的事实，即一个含有84.4氧化物盐酸钛的溶液生成150盐酸银。按150份盐酸银含有28份酸，所以28份酸必曾与84.4份氧化物结合，再按28∶84.4∷22∶66，得出66接近一原子氧化物的重量，这说明59为该金属一个原子。

28.钶的氧化物

钶的白色氧化物或酸是发现与氧化铁或氧化锰结合的，其比值接近于4个酸对1个氧化物。从钶铁矿和钽铁矿两种矿石中虽然得出近乎相同比值的氧化铁与氧化锰，但这两种矿石的比重则发现相差很大，前者约为5.9，后者约为7.9。可是由于提取出来的白色氧化物一样，沃拉斯顿博士于是断定它们一定是同样东西。白色钶的氧化物不溶于无机酸中，它与草碱能在熔融状态下结合，并可用大多数酸使其沉淀。有些植物酸，如草酸，酒石酸和柠檬酸，能溶解白色氧化物。当钶的碱性溶液预先用酸中和，再用没食子的浸剂处理，即产生橘红色沉淀，这对钶是特征性质。关于金属与氧的比值，尚没有肯定的测定，但从钶酸与铁和锰的氧化物相结合的巨大比值，以及从该氧化物大的比重来看，可以相当确定地推断钶原子的重量是大的。假定白色氧化物或酸含有1原子金属+3原子氧，以及钶矿为1原子酸与1原子氧化物所形成，则我们应有128酸+32氧化物。这便得出107为金属原子的重量，但没有必要详述这些推测。

在最近加恩（Galn），贝采里乌斯及艾格茨（Eggertz）诸位先生研究报告中（《化学年鉴》1816年10月），认为可能只有一个钶或钽的氧化物，并说100金属结合5.485氧，或121金属结合7氧。如果这是正确的，则1原子钶必定为121，而一氧化物为128。

（参阅《化学年鉴》）43—271；《哲学学报》，1802年；《尼科尔森杂志》2—129；同上，3—251；同上，25—23）

29.铈的氧化物

铈石的比重为4.53，由50%或60%的铈的氧化物和硅土、石灰及铁所组成。铈石经过煅烧并溶于硝盐酸中，溶液用苛性草碱中和，然后用酒石酸草碱处理。沉淀经充分洗涤后，再煅烧，即得到纯净铈的氧化物。该氧化物是白色的，在敞开的空气中煅烧时转变为红色并获得较多的氧。这些氧化物，尤其是白色的，溶于大多数酸中；红色氧化物与盐酸作用放出氧盐酸。

根据到目前为止做过的实验，还很难使我们对金属与氧的比值作出决定，也还不能得出这些氧化物之间的相对重量比。

沃奎林 ^[4] 和希辛格尔（Hisinger） ^[5] 一致地认为铈的一碳酸盐在红热下生成57或58氧化物，前一个作者说，这是红色氧化物，是由煅烧而转变的。希辛格尔求得过碳酸盐含有36.2酸和63.8氧化物，还求得铈的盐酸盐含有100酸及197.5氧化物。但沃奎林观察到铈的硫酸、硝酸及盐酸盐，虽然是经过干燥，总是或多或少带酸性。他测得铈的一草酸盐在煅烧后生成45.6红色氧化物，这是三个相互间差别不大的实验的平均值。假定所有这些事实都是正确的，用一些假定把它们协调起来绝不是不可能的。设铈的原子为22，一氧化物29，以及红色氧化物32.5（即1个氧+2个一氧化物等于65），再设一碳酸盐为1原子酸，1原子氧化物与1原子水，过碳酸盐为1原子酸与1原子氧化物，草酸盐为1原子酸（40）与1原子氧化物，以及盐酸盐（饱和了盐基的）为3原子氧化物与2原子酸。这样就发现：分解一碳酸盐得到57.5红色氧化物；分解过碳酸盐得到36.7酸，63.3氧化物；分解草酸盐得到47红色氧化物；以及分解盐酸盐将得到100酸（22）与197.7氧化物。

所有这些都与上述结果十分近似地符合的。

因此，据我看来，很可能几种金属及氧化物的原子是如以上所述的，并且很可能是

100铈+31.8氧=131.8一氧化物，白色。

100铈+47.7氧=147.7中间氧化物，红色。

希辛格尔从一些相同的数据，结合上述假定以外的一些其他假定，推断出两个氧化物与上述相差很大，即对一氧化物来说是100金属+17.4氧，对过氧化物来说是100+26.1。

第十四节 土类、碱类和金属的硫化物

硫化物是两个元素间一种极其重要的化合类型。许多金属主要存在于天然的硫化物状态中，用特殊的程序提炼出来。人们经常制得硫与金属、土类和碱类的化合物，并发现它们在化学研究方面有用处。碱类和土类的硫化物似乎不大会是两个元素的化合物，但是由于它们与二元素的化合物很相似，所以我们在这个标题下讨论它们，尤其是，因为它们经常用作试剂来生成金属硫化物，如果没有这些硫化物的一些知识，便不能很好地了解。为了同样的目的，三个元素，硫、金属和氧的化合物，称为硫氧化物（sulphuretted oxides）或硫化亚硫酸盐的，以及硫、金属、氧和氢四个元素的化合物，称为硫氢化物的，可以在同时讨论，它们与严格定义的硫化物或者由硫和不分解的物体形成的化合物有着密切的关系。

硫可与土类、碱类或金属在加热时随着对象的性质不同而发生不同程度的化合。在许多情况下，结合时伴随着发光着火，表示有热放出。金属氧化物与硫在一起加热时通常产生金属硫化物，氧与一部分多余的硫以亚硫酸形式逸出，其余的硫则升华。

在湿法中可用硫化氢、水合硫化物（是硫化氢与其他碱类或土类的基结合而成的）以及碱化的硫化物（这是给予某些土类和碱类的硫化物的一个名称，它们大都由相应的基与硫在水中煮沸而成）。硫化氢可用气态的或与水的化合的水合硫化物和碱化的硫化物，最好是用水溶液。在这方面，金属是用盐类，即氧化物与酸的化合物，留在溶液中，或者在有些情况下它们的氧化物先沉淀出来再加上硫的化合物；碱类和土类有时在水合物状态下直接硫化，其他时候则在盐类状态或在与酸化合的状态下采用双亲和法（double affinity）。在湿法里生成硫化物的现象是多种多样的，并且经常是复杂的，要得到真实结果常会遇到许多困难和麻烦。

1.石灰的硫化物

当把捣碎的石灰与硫混合，并在坩埚中加热时，几乎没有发生任何结合现象，硫升华或烧掉，剩下没有起变化的石灰。如果我们用石灰的碳酸盐代替石灰，碳酸盐也是剩下而没有变化。但是如果将石灰的水合物与相等重量的硫混合加热，水合物即分解，石灰即与一部分硫结合，同时过量的硫则在低红热温度下升华或烧掉。残余物约为原来重量的60%，是黄白色粉末，由硫和石灰所组成。如果再用硫处理并加热，该粉末不发生实质性的变化，后来加的硫完全逸去，留下的是没有变化的硫化物。这个事实表示它一定是一个真正的化合物。

如果把32份石灰水合物，由24石灰及8水所组成，与32硫混合加热如上，它们将形成38份硫化物。该化合物一定是由24石灰和14硫或硫与水所组成。但从后来所做的分析来看，后面这部分完全是硫。所以该化合物是由1原子石灰和1原子硫所组成，也就是石灰的一硫化物（protosulphuret）。

把32份普通的石灰水合物和56份硫在1000份水中一起煮沸半小时或更长些时候，不时加水以补充失去的水分，可得到一个鲜明的黄色液体，带有几格令残渣，所含石灰与硫都和原来组成相近，还有几格令矾土。这液体当然是含有1原子石灰，也可能是水合石灰与4原子硫的化合物。所以有时叫做石灰的四硫化物（quadrisulphuret）。如果所用硫或石灰比上面比值多，则多余部分将留在残渣中而不发生化合，这表示在这过程中除四硫化物外没有其他化合物生成。类似的溶液可以在冷水中通过不断摇动而得到，但作用要慢得多。四硫化物的强度随所用组分的相对数量而变化。我曾把它煮沸，直至水分减到仅为所溶物体的5倍，看来这是在通常温度下强度最大的，它的比重为1.146。但一般我用的只是密度小于1.07的。在此，可以提醒一下，即我发现小数用4乘，很近似地表示在1000格令容量溶液中以格令计的石灰重量，用9乘，即是硫的重量，由于这个理由，比重为1.06的溶液在计算时是方便的，因为100容量这种溶液含有2.4格令石灰和近乎5.4或5.6的硫。

有点感到意外的是，在这过程中既没有二硫也没有三硫化石灰生成。人们可能会想，在石灰硫化的过程中会经过二硫化物等等形式，直至硫过量时才达到最高的形式，但是正如已经观察到的那样，唯一生成的是四硫化物，不论配料的比值是怎样。我猜想其理由是，作用前硫一定要先使石灰的水合物分解，而少于4原子的硫便不足以达到这个效果。已知水与石灰结合很牢固，需要红热才能使其分开。所以，当我们把石灰水与石灰的四硫化物混合时，一定要把它看做只是两者的混合物，石灰并不能把硫平均地分开。与这一致的想法是，在生成石灰的四硫化物中，每当石灰过量时，我们都应该把该溶液看做含有四硫化物的石灰水。这种区分在溶液很淡时相当重要，因为这时石灰水中的石灰量和已同硫化合的石灰量相比起来是很大的。

1.一硫化物.这个化合物的性质是，大约1格令溶于1000水中，该水溶液以及其粉末本身味道都像蛋白，铅的盐类被溶液析出黑色沉淀，稀硝酸和盐酸能把石灰溶解掉，剩下硫，100份检定酸需19份粉末，产生7份硫。这表示化合物为12石灰与7硫。同样的结论可由铅的溶液得到，如果含有1.9格令粉末的水用硝酸铅沉淀，将需7格令的盐，等于2.2酸与4.8氧化物，或4.5铅，这时将有大约5或5.5格令硫化铅生成，而液体将含有3.4格令中性硝酸石灰。

2.四硫化物.这个化合物很久就知道了，有些性质也已研究过。但在作者中我还没有看到对它的比重作过任何测定。它具有美丽的黄色或橘黄色，1格令能使1000份水呈现极其明显的颜色，具有讨厌的苦味，把水分蒸发，能结晶出来，或者更确切地说，结成黄色的一块。但其性质由于在蒸发过程中获得氧而受到影响。该块状物干后燃烧发生蓝色火焰，并失去重量40%，剩下的为白色粉末，是石灰的亚硫酸盐与一硫化物的混合物。液体四硫化物暴露在空气中很快就覆上一层白色薄膜，这是被氧气析出的硫，当一层膜破碎下沉，另一层又形成，如果这样继续下去，直至最后氧不再使硫析出沉淀，这时液体便完全无色。它具有强烈的苦味，并含有石灰、硫和氧，其比值我们就要来测定。把该无色液体放在瓶中用普通软木塞塞好，放置若干年，会发生逐渐的变化，一些硫及硫酸石灰沉淀下来。但这是由于进一步取得氧气，还是由于一些内部的化学作用，我还没有机会研究。

从上面的观察资料看来，显而易见，为了生成纯净的四硫化石灰，就要排除大气，因为空气存在时由于起泡而引起的搅动会加快该化合物的氧化作用。我把168格令升华硫与96石灰水合物混合，该石灰水合物我在以前的试验中已经求出是含有70石灰包括2或3格令矾土和26水。把该混合物放入一只小的平底圆烧瓶，然后加满水直至颈部，再用软木塞松松地塞住。将瓶浸入一锅水中，煮沸2—3小时，将该瓶不断转动来搅动混合物使其加速溶解。待不溶解的部分沉下去后，将澄清溶液轻轻倒出，测得为2800格令容量，密度1.056，残余物在适度烘干后重34格令，求出含8格令石灰和矾土以及25格令硫。因此该液体含有62石灰和143硫，或2.2%石灰和5.1%硫，即是说，按24石灰与56硫的比值，或即1原子石灰对4原子硫，其重量等于80，硫的原子假定为14。这里，我们是用合成方法证明其组成为四硫化物。无数的其他实验，虽然其准确性不够严格，却都使我相信，不论其所用原料比例如何，液体总是大致相同的，唯一变动的只是在这些情况下的残余物。

1805年以来，关于被石灰的四硫化物所吸收的氧以及沉淀出来的硫，我曾先后做过许多实验，它们都一致地证明相同的结论，即是说，在它从黄色转变为白色状态时，每1个原子这个化合物都获得2原子氧，沉淀出2原子硫。例如，100容量的上述1.056溶液获得900容量氧气，等于1.22格令，并沉淀出2格令硫，除掉粘在瓶上的一小部分，估计为1格令的十分之几。该方法是，把100容量放入一只有刻度的塞好的充满氧气的瓶中，剧烈振荡半小时，不时地在水面下稍稍打开瓶塞让水补充被吸收的氧气的体积。当液体继续振荡五分钟不再有显著的吸收时，静置，让硫沉下，液体变为无色，这时实验即告结束。这个新的化合物含有1原子石灰，2原子硫，以及2原子氧等于66。有必要给它一个名称：我建议叫做硫化亚硫酸石灰，因为它是一个原子硫与一个原子亚硫酸石灰的结合，或者更确切地说，其他中性盐有时确实能与一个原子硫化合，这在后面将会介绍。该硫化亚硫酸盐溶液可以在沉淀产生以前浓缩至比重1.1，这时它大约含有12%的盐，或5硫，9.5氧与4.5石灰。从溶液中蒸发而沉淀出来的盐呈白色粉末状，燃烧时产生微弱蓝色的火焰，并失去重量20%，剩下的为亚硫酸石灰。当100格令容量硫化亚硫酸盐（1.1）用氧盐酸石灰饱和时，能得到5格令氧，接着生成12.5格令硫酸（含有5硫及7.5氧），这可用重土测定法求得。饱和点可以从放出的氧盐酸的持久气味而知。

但如果用氧盐酸石灰氧化四硫化石灰，则结果稍有出入。当1原子四硫化物一获得2原子氧后，它就像前面所说一样，变为无色，但析出的硫是0.75而不是0.5，当加入多一些氧盐酸，使1原子盐获得3原子氧时，则生成的完全是石灰的硫酸盐。其饱和点可在液体中加入少量盐酸来测定，只要盐酸一过量即产生氧盐酸。这个方法在分析碱类及土类硫化物时总的来说是很好的。

当四硫化石灰用碱性碳酸盐处理时，发生了相互交换反应，碳酸取得了石灰，碱取得硫，而剩下1原子硫与碳酸盐一起沉淀出来。这样就得到了一个硫化碳酸石灰与一个碱的三硫化物。硫在低于红热的温度下从碳酸盐中烧去，剩下75%的碳酸石灰。在以石灰为对象时，这个方法为四硫化石灰提供一个极好的分析方法，例如，上述1.056四硫化物加入100检定碳酸草碱（1.25），得29格令沉淀，燃烧呈蓝色火焰，剩下22格令等于12石灰+10酸，按540∶12∷100∶2.2，正如上面用合成法所测定的，而且12石灰，10酸以及7硫正是24石灰，20酸和14硫，即一原子硫化碳酸石灰的组成与前面求出的亚硫酸石灰相似。

当四硫化石灰用正好与石灰作用的硫酸处理，硫即部分沉淀出来，但是与硫酸石灰结合在一起，或者至少它们是不能用机械方法分离的。该化合物在商店中出售，名为沉淀硫，含有大约一半硫酸石灰，另一半为硫。硝酸和盐酸也从四硫化物中沉淀出部分的硫，但它呈胶粘状，并放出硫化氢。四硫化物中元素的比值用这些酸中任何一种都是不容易测出的。

四硫化石灰与金属盐类之间的相互作用是很奇怪，也是很有趣的，例如与硝酸铅的作用。把含有97氧化物的硝酸铅溶液逐步地用四硫化石灰处理，直到黑色沉淀不继续生成，标志出准确的饱和点，这时将发现36份石灰和84份硫已经加入，析出的硫化铅干燥后重145，含90铅和55硫，即是说，1原子铅与4原子硫，因而是铅的四硫化物。液体保持清澈无色，含有硝酸、石灰、氧化铅以及1/3的硫；每一个原子硝酸与一个原子石灰结合，并保留四原子硫中的一个，成为硫化硝酸石灰，组成为45酸，24石灰和14硫；7份氧与7份硫结合形成亚硫酸，它需要12份石灰来饱和，并需要7份硫，形成硫化亚硫酸石灰。因此，我们发现，28份硫留在液体中，其余（56）则与铅结合。如果现在我们逐渐加入更多的硝酸铅，即出现一种银白色的沉淀，并继续增加直到加入硝酸铅的量为原来的一半，这时液体就饱和了。白色沉淀为硫化亚硫酸铅，加热时立即变黑，并失去重量15%或20%，成为铅的一硫化物。该液体现在含有石灰的硫化硝酸盐及单纯的硝酸盐，硝酸铅加入时没有作用，但加入硝酸汞则沉淀出黑色硫化物。

四硫化石灰用氧气饱和，正如已经观察到的，在溶液中含有硫化亚硫酸石灰，并析出硫。该液体用硝酸铅处理，生成同上面一样的银白色硫化亚硫酸铅沉淀，并保留硝酸石灰在溶液中。

石灰的硫氢化物.该化合物可由硫化氢通入石灰水形成，水呈棕色，但饱和点不易测出，这是因为石灰水未被中和，不能由颜色检验显示出来，而水本身也要吸收大约其体积两倍的气体。用硝酸铅的中性溶液可以求得1000体积的石灰水约需600体积硫化氢，因为这时可以观察到双重亲和力的相互饱和，即是说，形成了硫化铅及中性的硝酸石灰，但是如果不是这样，则留下的液体将不是酸性便是碱性。石灰的水合硫化物和其他水合硫化物都有特别的苦味。它是一种金属有用的试剂，但在保存时常由于取得氧气而容易变质。

2.苦土的硫化物

我曾设法用干法使硫与苦土化合，但没有成功。可是液体的硫化物则由于双重亲和力的作用很容易形成。

用硫酸苦土的溶液处理一定量的液体四硫化石灰，使硫酸足够与石灰作用，在适当加热下蒸煮，硫酸石灰即沉淀出来，并带下1/4的硫，苦土的三硫化物留在溶液中。在这硫化物与石灰的硫化物之间，除上面看到的在它们化合物中比值不同以外，我没有发现它们有任何显著的差别。

苦土的硫氢化物.该化合物可由硫化氢水倾入新近沉淀出来的苦土中得到，它同石灰的化合物没有很大的差异。1原子硫化氢（15）与1原子苦土（17）化合，该化合物溶于水。

3.重土的硫化物

一硫化物.重土的硫化物可用与石灰的硫化物相同方法获得，即是把重土的水合物与硫在一起加热，直到混合物变红。它不大溶于水中，在其他方面也与石灰的相应的化合物相似。它含有68重土和14硫，或100钡氧与20.5硫。

四硫化物.重土的四硫化物可用四硫化石灰的同样制法来制备，即将重土的水合物与硫一起煮沸，生成化合物的黄色溶液。从外表看来，很难与四硫化石灰区别，大多数性质都相似。在获得氧后，即成为无色的硫化亚硫酸重土，结晶呈针状，在这一点上，它是与石灰的化合物不同的。该液体硫化物的最大密度我没有机会确定过，估计是1.07或1.07以上。液体硫化亚硫酸盐的最大密度要比石灰的小得多，在液体比重低于1.004时即已发现晶体，干燥时有着漂亮的绿光，带黄色，加热燃烧具有蓝色火焰，留下块状白色硫酸盐，保持着原来的晶体外观，并失去20%重量。10格令硫化亚硫酸盐，当用液体氧盐酸石灰处理使其达到饱和时，需要2+格令的氧，生成8格令的硫酸重土，以及过量的硫酸，后者再与盐酸重土生成8格令的硫酸盐。从这些事实可以得出结论，硫化亚硫酸盐是由1原子重土，2原子硫，2原子氧及2原子水所组成，并有4个氧从氧盐酸得来，使亚硫氧化物变为硫酸。硫化亚硫酸重土似乎在长时间后会转变为硫酸盐。四硫化重土的原子重124。从质量讲，该化合物含有100重土和82硫。

重土的硫氢化物.该化合物可用与石灰相应化合物的同样方式生成，并发现有着相似的性质。相互饱和的比值，我发现，如同石灰一样，是15份重量硫化氢对68份重量重土，即各一个原子。

4.锶土的硫化物

锶土的一硫和四硫化物都可用石灰与重土的相同方法生成。根据有关这些化合物的一些实验，在它们和其他碱土相应化合物之间，我没有发现有任何显著的差别。

锶土的硫氢化物.该化合物可用制石灰的相应化合物同样方法生成，相互饱和的比值是各一个原子，即15份硫化氢对46份锶土，以重量计。

5，6，7，8及9.矾土、硅土、钇土、甜土和锆土的硫化物

我曾几次作过矾土与硫化合的尝试，都未成功。当矾土与硫混合加热，硫主要是升华掉，剩下矾土和极少量的硫酸矾土。

在用湿法时，将新沉淀出来的潮湿的矾土与硫在水中煮沸，生成一个含有微量硫酸的液体，但没有矾土的硫化物，硫和矾土都沉淀出来。当把硫升华或烧掉，剩下的矾土与原来的基本相同。当明矾的溶液用硫化石灰处理时，硫酸石灰即沉淀出来，伴有绝大部分的硫，这些硫与硫酸石灰看来发生一种微弱的结合，而不是机械混合物，而同时沉淀出来的矾土却可能是机械混合物。在溶液中剩下的是一些硫化草碱和硫酸石灰。

硅土的硫化物.我认为是不存在的。当硅酸草碱溶液用四硫化石灰处理时，立即出现大量的深棕色或黑色的沉淀，过滤后液体呈浅黄色，看来含有大约一半的硫和草碱化合，而其余一半则沉淀下来与石灰及硅土化合。该黑色化合物可能为1原子石灰、2原子硫、2原子草碱和2原子硅土。因此，不能把它看做硅土的硫化物。

钇土、甜土和锆土的硫化物我估计至今还未被发现。

10.草碱的硫化物

草碱对硫有着强烈的亲和力，并能以不同的方式和比值同硫结合。

第一，用干法加热。当纯粹草碱或碳酸盐（酒石酸盐）在盖好的坩埚中与硫加热，它们就发生了化学结合。8份干燥的草碱水合物与6份或7份的硫结合，加热至华氏400°或500°是适宜的。如果用碳酸草碱，则12份在低度红热下干燥过的盐将需要8份硫完全饱和，在这种情况下，为了驱除碳酸，将需要较高温度，而在我的试验中低度红热似乎已经足够。在加热不超过300°或400°，即发生部分结合，这时碳酸草碱一点酸也没有失去，即与1/3的硫结合，其余的硫则剩下没有结合。当用中间温度加热，我发现结果为纯粹的硫化物和碳酸化硫化物的混合物，含有或多或少的硫酸草碱。高温和暴露在空气中都产生硫酸盐而不是硫化物。这样制得的硫化物是处在熔融状态，直至将其倒出冷却。它们具有肝的颜色，因而以往叫做硫肝。它们大部分溶于水，生成棕黄色的溶液。

第二，湿法溶解处理。纯粹的苛性草碱在溶液中与硫煮沸时能使硫大量溶解，42份纯碱约为56份硫所饱和。如果我们用碳酸草碱的溶液与硫煮沸一小时或多一些时候，即得到棕色的溶液，含有60份碳酸草碱和14份硫处于化学结合的状态。已经观察到，三硫化草碱可利用双亲和法从四硫化石灰和碳酸草碱制得，同时伴有硫化碳酸石灰。

根据以上所述，我们可以推断至少有三种硫与草碱的化合物，即

1.硫化碳酸草碱.它的组成为1原子碳酸草碱（61）与1原子硫（14）。可按下法进行分析：碳酸的量可从饱和时所需石灰水的量求得，草碱的量可从先前进入混合物的量知道，硫可以用同样方法知道，或者从它生成的硫化碳酸铅的量求出。硫也可从所需的氧，即从氧盐酸石灰使其饱和所需的量求得。这种饱和我求出是在氧的重量为硫的一半时发生，即1原子氧对1原子硫。这时立即发生这种情况，一原子硫夺去其他两个硫原子上的氧，生成了硫酸，而其余两个原子硫则与碳酸石灰结合，并与它一起沉淀下来。经常遇到的是硫化碳酸盐与普通碳酸草碱混在一起。它们的比值可由硝酸铅来求出，即将它小心地滴入溶液中，让棕色硫化碳酸铅先析出，接着析出普通的白色碳酸铅。

硫化碳酸草碱吸收氧，并能使金属沉淀，其外表与其他硫化物很相似，但主要的区别还是可以观察出的，有些已在上面介绍过，其他将在下面讲到。

2和3.草碱的三硫和四硫化物.与石灰的四硫化物的性质极其近似，不需赘述。

草碱的水合硫化物.这个化合物在适当配制时是由15份重量硫化氢与42份重量草碱所组成，即各一个原子。它可以直接由这种原子化合而成，或用碳酸草碱把水合硫化石灰分解。它的性质与其他水合硫化物的性质相似。

11.苏打的硫化物

我曾重复地把大部分草碱的硫化实验用于苏打，除了那些由原子重量而引起的区别以外，并未发现有任何其他显著的区别。

1.硫化碳酸苏打由1原子碳酸苏打与1原子硫结合而成，或即47份前者与14份后者。

2.三硫化苏打由1原子苏打（28）与3原子硫（42）所组成。

3.四硫化苏打由1原子苏打（28）与4原子硫（56）所组成。

水合硫化苏打.该化合物是由各个元素一个原子所组成，即15硫化氢与28苏打。在其他方面，它都与草碱的水合硫化物相似。

12.氨的硫化物

我发现制备氨的硫化物的最好方法是用氨的碳酸盐处理石灰的四硫化物，直至沉淀不继续生成为止。该沉淀是硫化碳酸石灰，3原子硫对1原子碳酸石灰。液体为淡黄色，含有氨和硫，其比值为1原子氨（6）对1原子硫，所以它可以称为氨的一硫化物。

氨的碳酸盐最好是把普通的次碳酸氨加热制得，先研成粉末，在100°温度加热半小时，或暴露在空气中几天。剩下来的盐几乎没有气味，它大致为19份酸、6份氨和8份水所组成，但氨一般稍微过量些。

氨的水合硫氢化物.该化合物可用干法使硫化氢和氨两种气体在水银面上结合制得。它有白色晶体的外观，极易溶解于水，生成一种有高度刺激气味的发烟液体。它也可由硫化氢通入含有液态氨的容器中制得。我求得约110或120容量的硫化氢需100容量的氨气。所以，它是1原子硫化氢（15）与1原子氨（6）的化合物。

13.金的硫化物

至少存在着两种硫化金，其性质与比值都容易确定下来。可是有些作者却说还不曾发现金与疏的化合物，令人惊奇的是，普劳斯特竟是其中之一。的确，大多数其他人可能就是由于他的权威性而不加考察地采用了他的意见。至于他自己为什么受骗则是很难令人理解的。

奥伯卡姆帕夫（Obercampf）是我见到的第一位在1811年《化学年鉴》第80卷中明确地声称有一种或多种硫化金存在的作者，虽然它们过去似乎已为布肖尔茨所承认过。布肖尔茨测得82金与18硫结合，而奥伯卡姆帕夫测得为80对20。

金的一硫化物.该化合物在把硫化氢通入盐酸金溶液，或在盐酸金溶液内加入与盐基，如石灰和碱类，结合的硫化氢即能生成。在通入更多硫化氢气体时即有黑色或深棕色粉末沉淀下来，直至全部的金析出。这时金的氧化物失去一个氧原子并由一个硫原子代替它，同时，气体中的氢与氧化物中的氧一起被带走。当把该硫化物烘干加热燃烧时，发生蓝色火焰，剩下的是近乎纯粹的金。我测得该化合物是由81金与19硫（以重量计）所组成，或即100金与23硫。

金的三硫化物.该化合物是把四硫化石灰逐渐滴入盐酸金的溶液中得到的。它是黑色粉末，并不像前面硫化物那样深。必须注意将过量的酸预先用石灰水饱和，以避免任何没有结合的硫沉淀出来。三硫化金加热燃烧时产生蓝色火焰，剩下的是近乎纯粹的金。在这过程中硫化物失去重量从10%到45%。它的组成为1原子金与3原子硫，接近60金42硫，即100金与70硫化合。

从几个实验中，我得出以下结论，即1原子氧化金获得3原子硫，并与1原子氧分开使其与剩下的硫结合。因而生成了一个三硫化金与一个硫的氧化物。该液体在随后用氧盐酸石灰处理时，发现需要氧化金中两倍的氧才能使其饱和，其相应部分的硫酸可用盐酸重土使其沉淀。

14.铂的硫化物

硫与铂可以多种方法化合，并可能有不同的比值。但化合并不像许多其他金属那样容易，因此对这个问题还有些地方不能肯定。

当铂的盐类用石灰的硫化物或水合硫化物，或者硫化氢水处理，溶液即缓慢而逐渐地变为深棕色，最后变为黑色，在摇动后放置几小时，液体变半透明，并有黑色絮状沉淀在底部出现。有时该液体在剧烈摇动后，放置几分钟会转变为透明的棕色，但很快又变浑浊。经过几天，并不时摇动之，液体最后变为清澈，几乎不含有铂，其沉淀可以收集在滤纸上使其干燥。这种缓慢的沉淀，我发现，不管用什么方法都不能阻止，例如，把过量的酸中和，等等。

埃德蒙·戴维先生在《哲学杂志》第40卷中曾把他关于铂的硫化物的实验和观察的结果告诉我们，其中包括一些有用的原始资料。他把氨盐酸铂与硫加热使铂与硫化合，还把铂与硫在抽空的管中加热，把硫化氢气体或硫化氢水加入盐酸铂的溶液中，他把所得沉淀叫做水合硫化铂。

不久前，他曾注意到过硫化草碱与盐酸铂生成的沉淀，但没有对这样得到的化合物提具什么意见。他测定了三种硫化物，即：

次硫化物　　100铂+19硫

硫化物　　　100铂+28.2硫

过硫化物　　100铂+38.8硫

我曾用五种方法得到铂的硫化物：第一，把硫化石灰的溶液逐渐地倒入盐酸铂，并充分地搅动，直至每次皆变为黑色。在放置几天后，反复过滤，干燥，得到黑色的粉末。第二，用石灰的水合硫化物代替硫化物，沉淀是在同样的情况下得到的。第三，用硫化氢，沉淀是同样的方法得到的。第四，10格令氨盐酸铂用硫化氢水处理，经过不断的搅动，黄色粉末消失，液体看来均匀地呈黑色，最后形成沉淀，通过反复过滤并加入硫化氢水，使全部的铂析出，留下无色的液体。但从这冗长的操作中很难看出一定重量氨盐酸盐所需硫化氢的确实数量。在这过程中得到6格令完全干燥的粉末，除掉在滤纸上大约1格令的损失。第五，氨盐酸铂在盖好的坩埚中与硫一起加热，直至所有未结合的硫被认为完全升华或驱逐掉。

所有这些硫化物，在我看来，在适当温度下烘干以后都是相同的物质，当暴露于低度红热下，它们产生水及亚硫酸，损失0.75的重量。

这个问题仍需要进一步研究。铂的硫化物看来具有复杂的性质，它的元素的比值还没有精确地测定。

15.银的硫化物

银与硫以两种不同的比例结合，生成两种硫化物，都是黑色或深棕色。

1.银的一硫化物.这个化合物可用干法或湿法生成。把银片与硫加热，它们就结合而生成这种硫化物，用更高温度加热又会把硫赶出。在银的硝酸或其他酸的溶液中也能生成，银的原子与硫的原子结合，氢则与氧结合。显然，该化合物含有90银和14硫，原子重104，即100银与15.5硫结合。克拉普罗斯求得100银与17.6硫；文策尔求得100银与14.7硫；贝采里乌斯求得100银与14.9硫；以及沃奎林求得100银与14硫。

2.银的三硫化物.该化合物是把中性的银的硝酸盐滴入四硫化石灰或四硫化碱的溶液中生成的。相互饱和看来是在8个原子硝酸盐与7个四硫化物的原子相互作用时发生。三硫化银是由90银与42硫组成，或即100银与46.5硫。它的颜色并不像一硫化物那样深。剩下来的溶液含有亚硫酸，它很容易在加入一部分石灰时转变为硫酸，硫酸的量可以用盐酸重土来测定。

16.汞的硫化物

在湿法与干法中汞都容易与硫以几种比值结合：

1.汞的一硫化物.这个化合物可以最方便地由硫化氢气通入汞的一硝酸溶液，或把石灰等水合硫化物加入同样的溶液得到，该一流化物以黑色粉末状态沉淀下来。它含有167汞和14硫，或即100汞和8.4硫。其生成的理论与银同。

2.汞的二硫化物.这个化合物是在湿法中由硫化氢或过量的水合硫化物与二硝酸或二盐酸汞（升汞）混合时生成的。这时沉淀出来的是一种棕色粉末，即二硫化物。但如果硫化氢只用足够生成二硫化物的一半，则我们将得不到硫化物，而得到的将是一硝酸或一盐酸化合物，如普劳斯特所首先宣布的那样。可是我却发现，硫原子却附着在盐的原子上，所以它是硫化物的一硝酸或一盐酸盐，而一个原子的氧则与氢相结合。根据我的经验，该棕色沉淀任其放置几天不加干扰，不会变为黄色，橘黄色或红色，这种现象据说艾克姆先生（Mr.Accum）曾注意到过。如果普劳斯特和一些人的分析是正确的，则二硫化汞与商业上的朱砂、银朱尽管颜色不同却接近是相同物质。硫与汞二元素的结合，当企望其成为朱砂时，可以采用干法，即将原料研磨，并适当地加热，该化合物起初是黑色，后来在适当控制加热的条件下变为红色。该化合物一定是由近乎100汞与硫所组成。

3.汞的四硫化物.该化合物的生成方法是用四硫化石灰处理汞的一硝酸化合物，四硫化石灰要逐渐地加入，直至澄清的溶液不再产生深色的沉淀。看来似乎是，汞盐的氧与一部分硫化合生成硫酸，而其余的硫则与汞化合。该硫化物是黑色或深棕色粉末，加热时则燃烧而具有蓝色火焰。它的组成为100汞与33或34硫，这是我用合成方法发现的。

当不溶性盐酸汞（甘汞）在四硫化石灰液体中研磨时，就立即分解，生成汞的四硫化物，和盐酸石灰及硫酸或亚硫酸。

当用四硫化石灰逐渐地滴入可溶性盐酸盐（升汞）时，一开始得到的是带黄色的白色沉淀，并逐渐增加，直至盐的一半得到饱和；随后，在继续加入硫化物时，沉淀颜色变深，最后几乎接近黑色，它至少不低于四硫化物。在液体中有很多亚硫酸。

汞的二硝酸盐与四硫化石灰作用产生大量的黄色沉淀。曝于日光下，几分钟内见光的一面就变黑，但在瓶的另一面则仍然是黄色，同时还看到起泡，放出氧气。最后，沉淀转变为普通的四硫化物，液体中则含有亚硫酸和硫酸。

新沉淀并洗涤过的氧化汞能与四硫化石灰起作用。黑色氧化物看来取得4原子硫，并把它的氧给予另一部分硫。但红色氧化物则变为浅棕色，干燥后仍保持其颜色。它似乎同黑色氧化物含有同样多的硫，但它是否保持一些氧，我却不能肯定。这作用比用硝酸盐时要缓慢，多用一些四硫化石灰是有利的。

汞与硫在用干法时的结合，是用研磨和加热，生成黑色的粉末，但化合物的种类及其组分的量则没有测定。

17.钯的硫化物

贝采里乌斯把15格令钯屑与硫混合并将其加热，硫的量要足够使没有结合的硫被赶出。增加的重量为钯的百分之28当再加硫加热，不再有重量增加。

沃奎林把100份钯的三重盐与等量的硫加热，得到52份略带蓝色的白色硫化物，很坚硬，敲碎后裂面呈现光泽。他以前曾发现100份这种盐含有40—42份金属，可见100金属与24到30份硫结合。这与贝采里乌斯的结果大致符合。加热到太高温度，会把硫赶去并使金属氧化。但加热如果适当则剩下钯，银白色，差不多是纯粹的。根据这些材料，钯的一硫化物的原子必定含有50份钯和14份硫。

18.铑的硫化物

沃奎林测得4份氨盐酸铑（含有28%或29%金属）与相等重量的硫混合加热后，得到一个略带蓝色的白色金属小球，重1.4。看来100份金属取得25份硫。如果认为这是铑的一硫化物，则一个原子应含有一个铑56，和一个硫14，总重为70。

19.铱的硫化物

根据沃奎林，100份氨盐酸铱与同样重的硫加热，得到60份黑色粉末，与其他金属的硫化物相似，但100份这种盐发现由42—45份金属生成。现在假定后面这个数字是正确的，则3份铱似乎取得1份硫，即100份取得100/33。如果这被认为是一硫化物，则铱的原子应为42，硫化物为56。

20.锇的硫化物

迄今还没有任何硫与锇的化合物被发现过。

21.铜的硫化物

铜在干和湿的情况下都很容易和硫结合。当三份铜屑和一份硫混合，加热，即出现光亮的燃烧，表示出两种物体的结合。贝采里乌斯曾经说过，铜箔在硫的气体中燃烧得很光亮。

用这些类似的方法得到的一硫化铜，粉碎后，呈黑色或深暗色，它已经由许多人分析过，结果都很接近。普劳斯特发现100份铜和28份硫结合；文策尔发现100份铜和25份硫；沃奎林发现100份铜和25份硫；贝采里乌斯发现100份铜和25份硫结合。

如果铜的原子量是56，硫是14，则一硫化铜的原子量将是70。这正好相当于100份铜和25份硫。

一硫化铜也可以在潮湿的情况下生成。方法是把硫化氢气体或硫氢化物送入一盐酸铜溶液或新沉淀的一氧化铜中。

二硫化铜.无论何时，把硫化氢气体或硫氢化物通入一个含有二氧化物的盐溶液，或刚由任何酸中沉淀出来的二氧化物中，就生成这个化合物。这是深褐色的粉末，外表和一硫化物没有多大区别。它是由100份铜和50份硫组成，原子量是84。

四硫化铜.将四硫化石灰和二氧化铜的盐混合，并将溶液稀释，立即形成一种浅褐色的沉淀，这就是四硫化铜。它燃烧时带蓝色火焰，并留下一硫化物。它的原子含有56份铜和56份硫，重112，因此这个硫化物是由等量的铜和硫组成。

根据我的经验，新从铜盐沉淀出来经洗涤过的铜的蓝色水化物与四硫化石灰作用也能生成四硫化铜，而氧则与留在溶液中的硫化合。

22.铁的硫化物

硫可以用干法或湿法与铁按多种比例结合。

一硫化铁.这个化合物可以将硫氢化物通入溶解在任何酸中的绿色氧化物制得。这是黑色的粉末。也可以用一块硫磺摩擦一块高温的铁块来制成，这时二者在液体状态下结合，并很快地凝结成一个黑褐色块状物。也有天然生成的，虽然不太普遍。它出色的分析数据，和黄铁矿的一样，是一些时候以前由哈特切特先生（Mr.Hatchet）提供的（见《尼科尔森杂志》第10卷）。一硫化铁有一些磁性，它溶于酸生成硫化氢。应当注意，单独用硫化氢或没有碱存在时，硫化铁都不会从溶液中沉淀出来。根据哈特切特先生，这个硫化物是由100份铁和57份硫组成，接近于1原子铁（25）和1原子硫（14）。

二硫化铁.这是一种时常碰到的天然物质，有许多形式，被称为黄铁矿或硫铁矿，是一种黄色的矿物。破裂时断面通常呈辐射状结构，但有时结晶成立方体或十二面体。除硝酸外，酸类对它很少作用，稀硝酸对硫和铁都起作用，生成很多亚硝气，铁溶解掉，硫主要转变成硫酸。这个硫化物的组成，根据普劳斯特，是100份铁和90份硫，最近布肖尔茨也同意这个数据（《尼科尔森杂志》），但是哈特切特估计它是100份铁和112份硫。从我自己对辐射状硫铁矿的一个实验，我得到的是几乎等量的铁和硫。一原子铁（25）和二原子硫（28）应当成为100对112，但是假使硫的原子量只是13，则成为100铁对104硫。哈特切特不幸地用100份硫化物代替100份铁来计算成分的比例，没有注意到硫在通常的硫铁矿中正好是它在磁铁矿中的二倍。

五硫化铁.这个化合物含有5原子硫和1原子铁，是由绿色硫酸铁的溶液和适当比例的四硫化石灰混合后生成的。我发现，50容量的1.168硫酸盐饱和300容量1.05硫化物，冲淡使成为6盎司，这就产生14格令干燥的硫化铁，等于3.6铁（已知这是存在于硫酸盐的）和10.4硫。液体中含有与石灰及氧化物中氧结合的2+硫，由于它从氧盐酸石灰获得2.3氧转变为硫酸，和从氧化物中1+加在一起共为3+氧，后者与2+硫结合构成5+硫酸；这个数量的酸经由盐酸重土测定而证实其存在，和由硫酸铁所带入的5个加在一起。这个硫化物是黄褐色粉末，它在加热时很容易散发出硫并还原为一硫化物，但是在空气中它燃烧成蓝色火焰，留下的，我认为是部分氧化了的一硫化物。形成五硫化物的原理似乎是这样：3原子的四硫化石灰需要用来饱和2原子的硫酸铁；2原子的硫酸攫取了2原子石灰，3/4的硫和铁结合，1/4和其中的氧结合，形成2原子硫的氧化物，后者向第三个原子硫化物进攻并把它分解，使其中所含的硫和铁结合，同时把石灰中和（因为发现液体是中性的）。这样，10个硫原子和2个铁原子结合，2个硫原子和2个氧原子及1个石灰原子结合，后面这个化合物留在溶液中，而硫的氧化物在加入氧盐酸石灰时能立即转变为硫酸。

值得注意的是，不论是绿色的还是黄色的铁的氧化物，即使是新沉淀下来还没有干的，似乎都不能分解四硫化石灰。

三硫和四硫化铁或许是可以生成的，但是我对这种想法的真实性还未能确定。

23.镍的硫化物

一硫化物.根据普劳斯特，镍在加热时和硫结合，100份镍与46或48份硫结合。该化合物具有一般黄铁矿的颜色（《物理学杂志》，63和80页）。根据埃·戴维先生，100份镍与54份硫结合。用水合硫化石灰饱和硝酸镍溶液时，我从33格令一氧化物或26格令金属得到40格令。它是一种很细的黑色粉末，由100份金属和50份硫组成。

五硫化物.像五硫化铁一样，这个化合物可从硝酸镍和四硫化石灰得到。它是深黑色的粉末，由100份镍和26份硫组成。加热时很大一部分硫烧掉，留下的在升高温度时被逐出。

中间硫化物或许是可以生成的，但是我还没有研究过。

24.锡的硫化物

硫和锡能以各种比例在干和湿的情况下结合。

一硫化物.这个化合物在下面的干法中很容易生成，即把100格令锡在一小的铁勺中熔融，加热到华氏六百或八百度，然后把10格令或20格令小片的硫连续地加到熔融的金属中去，每次当硫和锡接触时，都立即发生旺盛的蓝色火焰，并出现白热现象，当这现象一结束，另一碎片的硫就要立即加进去，这样重复二或三次，最后将它加热到完全红热程度，然后把物质取出来，放在研钵中捣碎，大部分成为很细的粉末，但仍有部分韧性的金属和它混在一起，它们可以用筛子分开。分开的物质还必须同前面一样再将其加热并用硫处理，这时整个物质将转变为硫化物。我发现在这个方法中，100份锡变为127格令，它的正确比例是52份锡和14份硫，因此如果操作适当，这个方法中不会发生锡的损失。根据文策尔，100份锡吸收18份硫；伯格曼是吸收25份；佩尔蒂埃是吸收15到20份；普劳斯特是吸收20份；但是上面讲过，约翰·戴维博士和贝采里乌斯发现它接近于27，我相信这是近乎实际的。

锡的一硫化物是一种深灰色发亮的粉末，有类似硫钼矿或石墨的条纹，它与天然的锑的硫化物在色泽和外观上都没有大的差别，只是蓝色浅些。它溶于热的盐酸中生成硫化氢和锡的一盐酸盐。

二硫化物.这个化合物比前面一个更为人们所熟悉。它可以由各种方法形成，一种方法是在曲颈甑中把二氧化锡和硫的混合物加热到几乎红热，这时硫升华掉，硫酸被分解出来，在曲颈甑底部留下一种黄色、稍有光亮的片状物，这就是硫化物。以前被称为彩色金（aurum musivum）。佩尔蒂埃和普劳斯特认为这个产物是锡的硫氧化物，但是约翰·戴维博士和贝采里乌斯指出，它很可能是一个真正的二硫化物，由100份锡和54份硫组成。它不溶于盐酸或硝酸，但是缓慢地溶于这两个酸的混合物中，它还溶于热的碳酸草碱中。加热到白热，它就呈蓝色火焰燃烧，留下一种黄色粉末，与一硫化物似乎没有多大差别。

贝采里乌斯在低的红热下蒸馏一硫化物和硫的混合物得到了一种黄灰色和有金属光泽的物质，它含有100份锡和14份硫，后者恰好是其他两个化合物的平均含硫量。这似乎表示能够生成一种两个硫化物的化合物，一原子对一原子。

低锡的硫氢化物.根据普劳斯特，把硫化氢或碱类与土类的硫氢化物通入一盐酸盐溶液中即生成这个化合物。它在沉淀下来时呈棕色或深咖啡色，干燥时呈黑色。加热时生成水和一硫化物。根据有些实验，我倾向于相信，它是由1原子一氧化锡和1原子水形成，或者说，1原子一氧化锡和1原子硫化氢。如果这是对的，它可以说是一个100份锡，27份硫和15份水的化合物。

高锡的硫氢化物.这个名称是普劳斯特用来叫硫化氢或水合硫化物从二氧化锡溶液中沉淀下来的黄色化合物。当适度干燥时，沉淀呈暗黄色玻璃状断口。但是我发现在150°或这个温度以上干燥时，它几乎是黑色的。适度加热时它生成水、亚硫酸和硫，根据普劳斯特，残渣是二硫化锡。我加热过4份预先干燥过的上述物质，使其成为一种黑色的玻璃状粉末，这种粉末燃烧时呈微弱的蓝色火焰，在加热到中等红热后，剩下来大约3份和人造一硫化物完全相似的物质。我相信干燥的沉淀是由一原子锡、二原子硫和一原子水组成，按重量来说，是100锡、54硫、15水，等于169；加热到红热时，它失去27份硫和15份水，使重量正好降低1/4。

五硫化锡.这个化合物是由湿法获得，首先沉淀出氧化物，然后将四硫化石灰或草碱放到含有沉淀的液体中去，直到沉淀经搅拌沉降后，液体继续带有黄色。我发现用10盎司石灰水沉淀的31容量1.377的一盐酸锡，等于7格令酸、7.5格令锡和1格令氧，需要含有16硫和7.2石灰的450容量1.40硫化石灰来使它们饱和。剩下来的液体是近乎无色的。沉淀在100°或者高一些温度的烘箱中干燥10小时，除去操作损失外重17格令。它是一种黄色玻璃状物质，当粉碎后加热时，呈蓝色火焰燃烧，并失去重量的40%，残渣呈黄灰色，看来好像是贝采里乌斯的中间硫化物，它在用热盐酸处理时不会产生硫化氢。现在假定52（1原子锡）∶70（5原子硫）∷7.5锡∶10+硫，则硫化物应该重17.5格令，这个数值就是观察到的重量，估计损失是0.5格令。根据这个数据，100份锡和135份硫结合，燃烧时，由235减少到140，这正是贝采里乌斯在实例中所观察到的重量。该液体需要从氧盐酸石灰中得到5格令氧使硫转变成硫酸，由盐酸重土测得的该酸的重量是11格令，表示含4.4硫。可能人们会说，4.4格令和10格令加起来不等于硫化石灰的总量（16），但是我理解其原因是四硫化物太沉了，不含有全部的硫，它常常随时间消逝而失去一小部分。

二盐酸锡在同样情况下沉淀氧化物，生成一种比上面黄色较淡的硫化物，10格令左右的锡给出25格令经80°到100°干燥过的硫化物。这个化合物仍含有水，我猜想它含有1原子锡、5原子硫和2原子水。

25.铅的硫化物

铅和硫在各种比例下结合，有些是很纯的天然产物。

一硫化物.这是一种叫做方铅矿的天然产物，它有铜灰色和金属外观，可以是块状和结晶状，比重约7.5。它可以由人工制造：把铅或铅的氧化物和硫加热，也可以把一种铅的溶液用硫化氢或硫氢化物处理。作者们对一硫化铅中成分的比例都是同意的，即100份铅和15到16份硫结合，亦即90份铅和14份硫，或1原子铅和1原子硫。

二硫化物.汤姆森博士提到过一种天然的方铅矿，它含有上述化合物的两倍的硫。我有理由相信，这个化合物容易用湿法制成，即将沉淀下来的氧化物用适量的四硫化石灰处理。

三硫化物和四硫化物.我发现这些化合物可以用四硫化石灰或草碱的方法来生成。当一种铅的任何盐类溶液或新沉淀下来的湿的氧化物用所需分量的四硫化石灰处理，即生成一个组成为1原子铅和3原子硫的化合物。它是一种黑色粉末，和一硫化物在外观上没有多大区别，只是比较轻而且更松软些。它是由100份铅和46或47份硫组成。形成上述化合物的适当比例是，100份存在在溶液中的铅，与62份硫；0.25的硫为石灰所保留，当加入氧盐酸石灰其中含有的氧和硫重量相等时，它就可以立即转变为硫酸，因为它已经从氧化铅得到足够的氧使其转变为亚硫氧化物。

四硫化物可用同样的方法得到，只是我们一定要用过量的硫化石灰，或者说，对溶液中100份铅硫要多于80份，因为至少0.2份硫是被石灰所保留的。四硫化物像其他硫化物一样是一种黑色的粉末，燃烧时呈蓝色火焰，并减少约40%的重量，残渣仍呈黑色。它是由100份铅和62份硫组成。

我还不能确定其他铅的多硫化物是否能用这个方法生成。

业已注意到第226页，当把硝酸铅加入一种溶液，其中硫化石灰所能形成的黑色四硫化铅都正好析出时，就形成一种美丽的银白色硫化亚硫酸铅，并慢慢地沉淀下来。

26.锌的硫化物

锌和硫很少直接加热结合。把氧化锌和硫一起加热便发生化合，部分硫将氧带走形成亚硫酸，部分和锌结合。矿物学家把主要成分为一硫化锌的一种矿石叫做闪锌矿，颜色微黄、棕色或黑得几乎像方铅矿。比重一般是3.9或4。

一硫化物.上面人造的化合物，或矿石，可以作为1原子锌和1原子硫结合的例子。但是为了化学上研究的目的，最正确而又方便的合成的方法是将一定量的锌盐滴到稀的水合硫化物中去。形成的白色沉淀干燥后变成深奶油色。它被发现含有近乎2份锌和1份硫，即29份锌和14份硫。

锌的二硫化物，三硫化物，等等.这些化合物，直到第五个或“五硫化物”，可以用四硫化石灰等在湿法中制提。氧化物可以先用石灰水沉淀下来，或者不用亦可，然后根据所需要的硫化程度用四硫化石灰处理。我发现100容量1.29硝酸锌和2500容量的1.026硫化石灰生成40格令干燥的硫化锌，呈微黄色；溶液中保留有13或14格令硫，是用氧盐酸石灰将它转变为硫酸而测出的。硝酸盐含有11.5份锌和2.8份氧；因此像已经解释的那样，大约有28份硫和锌结合，有14份留在溶液中，即整个硫的1/3按照比例，11.5∶28∷29∶70，即1原子锌（29）和5原子硫（70）结合。那些中间比例的化合物我还没有特别研究过，它们在外表上和刚才描述的相差不大，燃烧时呈蓝色火焰并被还原为一硫化物。它们与盐酸作用放出硫化氢。

27和28.钾和钠的硫化物

根据戴维和盖-吕萨克，钾、钠与硫在加热结合时，发生激烈的燃烧。生成的化合物好像是一硫化物，一硫化钾接近于35份钾对14份硫，一硫化钠接近于21份钠对14份硫。当钾、钠和硫化氢一起加热时，同样发生化合，二原子气体与一原子金属结合，此外还放出1原子氢，在数量上当然是相当于它们和水作用时所放出的。当用盐酸或硫酸处理这样生成的化合物时，几乎放出与原来结合进去相同数量的硫化氢。因此这个化合物可以看做是硫化氢和一硫化物的结合。这些硫化物的颜色可以从灰色变到黄色或淡红色。

29.铋的硫化物

一硫化物.铋和硫在加热时发生化合，像硫化锡情况一样。在进行过四次这样操作以后，我发现，100份铋和22份硫化合，因此这是一硫化物或1原子铋（62）对1原子硫（14），也可以用氧化铋代替金属来做。它具有深褐色或黑色的金属外观，和锡的硫化物很相似。它在和盐酸共热时生成硫化氢。

硫氢化铋.当把铋在硝盐酸中的溶液滴到水合硫化石灰中去时，即有黑色粉末沉淀下来，在普通温度下干燥后，成为水合硫化物，或者1原子硫化氢和1原子氧化铋。用冷的盐酸处理后生成硫化氢。但是如果把沉淀在200°左右干燥，水的原子似乎被驱除掉，只留下一硫化物。这样，我发现69份氧化铋和15份硫化氢结合，形成84份在空气中干燥过的硫氢化铋；但是把它加热一会，它就失去8份水，并还原为一硫化物，大体上仍保留以前一样的外观。

二硫和三硫化铋与氧.当把铋的硝盐酸盐倒入水中，氧化物就沉淀出来，如果把酸水轻轻倒去，把四硫化石灰放到潮湿的氧化物中，并适当地搅拌，氧化物就从石灰中吸取硫，假如硫的数量是足够的，每个氧化物可获得2或3个原子硫。在6盎司水内，我加入100格令容量1.286硝盐酸盐，后者从它的组成来看知道其含有20格令氧化物；等沉淀停止后，我倒出5盎司酸水，并加入300格令1.056硫化石灰，同时搅拌10分钟。这样就得到33格令在120°温度下干燥过若干小时的棕黑色硫化铋。我将得到的硫化铋和100格令盐酸放入一个气瓶中煮沸，只获得2或3立方英寸的硫化氢，氧化物溶解掉，硫析出来；析出的硫经过收集和干燥后重9格令，氧化物通过在盐酸中加水再沉淀下来，干燥后除去损失，重17格令。这一情况表明，氧化物中的氧一定是主要保留在化合物中，并一定是和2原子，而且大部分和3原子的硫结合。因为20格令氧化物需要12格令硫形成三硫的氧化物，现在有证据表明，它即使不完全是，也近乎是具有这个数量的。

30.锑的硫化物

一硫化物.这是一个天然产物，具有深灰色金属外观的矿石，比重4.2，也可以人工地通过加热金属锑和硫使其结合而成，大多数作者都同意把它的百分含量定为74份锑和26份硫，即1原子锑（40）对1原子硫（14）。和盐酸一起加热，生成硫化氢，并得到金属氧化物的溶液。

硫氢化物.当用硫化氢或一个水合硫化物把锑从溶液中沉淀下来，或用酸从硫化物的碱性溶液中沉淀下来时，呈橙黄色粉末状，称为金色的硫化物。它是由1原子硫化氢和1原子一氧化锑组成；用盐酸处理，很快即产生硫化氢，同时氧化物与酸结合。加热时，水被驱除出来，留下一硫化物。它含有40份锑、7份氧、14份硫和1份氢；或54份一硫化物和8份水。

二硫、三硫和四硫化氧化锑.当结晶的盐酸锑和稀的四硫化石灰一起搅拌时，生成一种橙黄色的化合物，含有氧化物和硫。我把22格令湿的盐酸盐结晶加到350四硫化石灰中，用石灰水稀释，同时充分搅拌若干时间，得到26格令干燥的黄色硫化物。加热时呈蓝色火焰燃烧，留下13到14格令灰色的硫化物，相当于10格令左右锑；由于该化合物在盐酸中加热时得到一种溶液，同时硫析出时没有气体放出，故一定是一个四硫化物，或者，可以说，是硫化的氧化物。硫化石灰少用一些也会产生一个有同样颜色的硫化物，只是含硫较少，所以很明显可以有各种比例的化合物存在。新沉淀出来的几乎不含酸的氧化物可以用来代替结晶的盐酸盐来产生这些化合物。

31.碲的化合物

根据戴维，碲和近乎相等重量的硫在加热时能结合起来。它可能像一般情况一样生成一种一硫化物。这将会得出碲原子和硫原子重量相等的结论。但是它和用其他碲的化合物所得的结果不一致，因此上面的事实可能还没有充分确定。

32.砷的硫化物

把金属砷和硫，或砷的白色氧化物和硫的混合物加热到接近红热，砷可以和硫化合。在后一种情况下需要较多的硫，因为氧要以亚硫酸形式被带走。如果希望有一个较大比例的硫被结合，那么可以用三份砷和二、三或更多份的硫，加热温度不要太高，由于这两种元素在中等加热程度下都是挥发的，而且挥发程度不相等，因此，以合成方法来确定元素化合的比例是相当困难的；如果加热不够，就只能得到一个任意的不同比例的机械混合物；如果加热过头，部分砷和硫就升华了，同时硫化物本身在不比它们结合时所需要的热大多少的情况下也要升华。因此，那些采用合成方法的所得结果大多数都不一致。分析方法是可取的，那些采用这种方法的人都最成功，但是即使这样，也比大多数其他硫化物遇到较大的困难。

人造的砷的硫化物主要组成有两种，它们也被发现存在于地球各部分自然界中。

1.一硫化物.天然的硫化砷称为雌黄，在土耳其和一些其他地方发现有相当大的数量。断裂时呈现出叶状结构，稍带柔韧性，并具有明亮的金黄颜色。比重一般为3.2左右，至少我所采用的样品是这样。当加热到接近熔化时表面变红，可能是由于硫的损失。同样的硫化物可以用湿法获得，只要用硫化氢或一种硫氢化物处理氧化砷等在水中的溶液，然后再用酸处理，或者把一种砷的硫化物溶解于碱中，再用酸处理这个溶液都可得到。柯万在1796年说，该化合物一般被认为是由100份砷和11份硫组成，但是韦斯特拉姆（Westrumb）说，它含有100份砷和400份硫。柯万认为后者更为可能；但是这些都离开实际很远。西纳德1806年在《化学年鉴》第59卷中断言，它是由100份砷和75份硫组成，但是他没有说明这个结果的实验根据，同时它也不是与实际很接近。劳吉尔1813年在同一杂志第85卷的一篇极有价值的文章中，宣布天然的雌黄含有38%硫，他的方法是将雌黄溶解于热的稀硝酸中，用硝酸重土沉淀出硫酸，并从硫酸重土算出硫，剩下的他认为是砷，不知道他是如何从硝酸溶液中分离出砷酸并用实验方法来测定砷的。我采用的方法则兼有同时测定砷和硫的优点：将10格令细粉状雌黄溶解于100容量的1.346硝酸中，用大量水稀释，再加热2小时左右，保持中等程度的恒定的沸腾。得到的液体经稀释后成为536容量的1.061液体。在小心慢慢地滴入盐酸重土的过程中，我发现150容量的1.162溶液正好足够饱和硫酸，生成的干的硫酸重土重28格令，损失我估计为1格令。已知硫酸重土的1/3是硫酸，而酸的2/5是硫，于是我们有29的2/15，等于3.87或3.9硫。留下的液体然后用石灰水处理，直到显示出过量，不再生成沉淀。砷酸石灰经收集和干燥后得出16格令。现在我用以后将要讲述的实验测得，4/7的砷酸石灰是酸，酸的2/3是砷，因此砷是16的8/21，等于6.1.把这个数值加到3.9硫上去，即凑成为10格令雌黄。

这个雌黄在用苛性碱处理时能完全溶解掉，我发现它照旧能被酸沉淀下来。若令61份砷和39份硫结合，则100份砷一定要64份左右的硫，它相当于每一种元素一个原子，或21份砷+13或14份硫。

2.亚硫化物.硫和砷在某些地方天然地结合成具有棕红色或橙色的玻璃状断面的块状物，这个化合物叫做雄黄，在萨克森（Saxony）也有大量的生产，主要是用于花布印染。它的组成和比重变化很大，我想这主要是由于它所经受温度不同以及第一次混合时元素的比例不同。我有比重为3.3和3.7的两种品种，它们可能还不是最重的，最重的颜色也最深。当然最重的含有最多的砷，我有理由相信，用比重检验元素的比例差不多和化学分析一样好。雄黄粉碎后呈橙色，它比同样重量的雌黄能较快地溶于稀硝酸，同时需要的酸也较少。在苛性碱中能溶解一部分，被夺走一硫化物而留下过量的砷，因而砷的量可以确定下来。10格令雄黄加入80容量的1.347硝酸，用大量的水稀释，再在150°左右消化，在1.5小时内全部溶解，生成536容量比重为1.05的液体。把它像前面一样处理，得出24容量硫酸重土等于3.2硫，和18容量砷酸石灰等于6.9砷。对于天然雄黄中的硫，这个结果几乎和劳吉尔的一致。但他用砷和硫结合而制成的人造雄黄，我估计硫是40%，而他自己却认为是42%。他的人造雄黄的比重没有写出。韦斯特拉姆估计雄黄是100份砷和25份硫，西纳德估计是100份砷和33份硫。但是根据以上所述，它必须认为是含有100份砷和45到50份硫。100份同样的雄黄在苛性草碱中加热后，分解为78份雌黄被溶解掉，22份砷被沉淀下来。

我认为极其可能的是，最便于印染工人使用的是一种真的亚硫化物，或含有100份砷和32份硫，即2原子砷和1原子硫。这种物质是用来去掉靛青的氧，并使它在溶液中呈绿色，我们可以假想1原子砷从靛青中获得氧，然后生成砷酸石灰沉淀出来，另一个原子与氧联合在一起，取得绿色靛青，并使其与草碱结合，生成一个砷、硫、绿色靛青和草碱的四重化合物。这个观点如果是正确的，最重和颜色最深的商品雄黄一定对这种用途最有利，可是有些印染工人宁愿用一硫化物。

3.二硫化物.普劳斯特加热100份砷和300份硫，一次得到222份，另一次得到234份透明的深绿色的硫化物（《物理学杂志》第59卷，第406页，1804年）。现在很明显，假如我们取硫的原子量为13，砷的原子量为21，则一原子砷和二原子硫将为100对124，共224；但是如果取硫的原子量为14，则比值将为100对133，共233。这看来很可能是由于普劳斯特碰巧用了一个形成二硫化物所需要的化合温度，也可能是由于劳吉尔总是用较高的温度，不管原先比例怎样，他总是获得同样的（较低的）硫化物，任何一种过量都被热升华掉或分开。

4.三硫化物、四硫化物等等.当用四硫化石灰处理氧化砷的溶液时，只有很少沉淀出现，但是如果滴入盐酸，就形成很细的黄色沉淀。我有理由认为，该沉淀有时是一种三硫化物，有时是一种四硫化物或者更高的硫化物。但是研究这些化合物很困难。由于这种原因，我这样讲是把握不大的。

33.钴的硫化物

硫化氢不能把钴从含有这个金属的溶液中沉淀出来，但是硫氢化物却能把它沉淀出来。

一硫化物.任何时候只要用硫氢化石灰等处理中性的钴溶液，就能得到这个化合物。它也可以从任何一种酸性溶液得到，先用碱沉淀出蓝色的氧化物，然后把硫化氢导入混合物中。用这后一种方法，我发现，一个已知的含有44份（以重量计）一氧化物的溶液吸收了15份硫化氢，将沉淀过滤和干燥后，得到51份一硫化物。外表上它和许多其他黑色硫化物相似。它含有100份钴和38份硫。普劳斯特发现是40份硫，但是他认为这仅是一个近似值。

同样的硫化物可以由氧化钴和硫一起加热到红热形成；至少这时有化合作用发生，如普劳斯特所观察过的，但是我还没有研究过它的组分。硫和金属在这个方法中看来不会结合。

二硫化物…十二硫化物.当用稀的四硫化石灰处理新沉淀下来的湿的氧化钴、中性的盐酸钴或酸性的盐酸钴以及其他钴盐时，根据成分不同，生成了各种比例的硫化钴，从二硫化物到十二硫化物，这些沉淀都是黑色的，不容易从外表上区别出来，但是有理由相信，它们都是化合物。

34.锰的硫化物

虽然硫和锰不能直接结合，但是它们能通过中间物体使其化合，湿法和干法均可。

一硫化物.这个化合物可以将氧化锰和硫，或白色的碳酸锰和硫的混合物加热到低度红热时形成，也可以用硫氢化物处理锰的溶液生成（硫化氢不生成任何沉淀），这后一种方法似乎是生成一种干的硫氢化锰，它在加热到近乎红热时放出水和少量硫，留下一硫化物。一硫化物呈鼻烟般棕色；但是新沉淀出来的硫氢化物呈浅的淡褐色，暴露在空气中颜色就逐渐变深；干燥后呈棕色，像一硫化物一样；加热时，颜色没有多大变化。硫氢化锰用冷盐酸处理时放出硫化氢，而一硫化物用热的酸处理时也放出硫化氢。

一硫化物中元素的比例可以从下面事实推断出来，即黑色氧化物能产生与它自己一样重的一硫化物，即由100格令金属与56格令氧组成的156格令氧化物生成156格令硫化物；所以1个原子金属（25）和1个原子硫（14）结合。我发现，溶液中32份一氧化物与15份硫化氢结合，形成47份在100°干燥过的硫氢化物。这时损失约为8份，温度升高可能损失还会大些。

二硫化物、三硫化物和四硫化物.这些化合物可以用四硫化石灰处理中性的锰溶液或新沉淀出来的氧化物来生成。它们生成较慢，要和不同比例的硫化石灰进行充分搅拌才能形成。它们都呈淡褐色，能被热还原为一硫化物。

35.铬的硫化物

我不曾有机会肯定铬或铬的氧化物能否和硫结合，虽然也曾作过几次尝试。

36.铀的硫化物

从布肖尔茨的实验来看，铀可以和硫结合，但是比例不曾确定（《化学年鉴》，56—142）。

37.钼的硫化物

从布肖尔茨和克拉普罗思对辉钼矿的分析来看，天然的硫化物含有60份金属和40份硫；但是这不能说明它是一硫化物，还是一二硫化物。如果它是一硫化物，钼原子就重21，而如果是二硫化物，金属原子就重42；这样，硫化物或辉钼原子就必须重35或70。

38.钨的硫化物

根据贝采里乌斯，在坩埚中加热1对4比例的钨酸和硫化汞混合物，可以得到硫化钨。在他的实验中，混合物是用木炭掩盖，同时把坩埚放在另一只盛有木炭的坩埚中；然后一起放在炉子中加热半小时。得到的硫化物是灰黑色粉末；它是由100份金属和33.25份硫组成，或者近乎3份金属对1份硫。因此如果我们认为钨的原子量是84，该硫化物一定是二硫化物；但是考虑到它能经得起高温，又像是一硫化物；如果是这样.钨的原子一定只能认为是42，或84的一半。

39.硫化钛

钛和硫的化合物未曾形成过。

40.硫化钶

这个化合物尚不知道。

41.硫化铈

这个化合物也不知道。

第十五节 土类、碱类和金属的磷化物

磷像硫一样能和很多土类、金属及其他物质结合；但是这种结合并不容易发生，而且比起硫的化合物意义也较小。考虑到这些情况以及我们用磷做试验时还可能会碰到危险，费用也较大，我们对这类物质知道还不完全。

1740年马格雷夫（Margraf）企图使磷和很多金属结合；但是他的实验大多数是不成功的。

1783年金杰布（Gengembre）力图使磷和碱金属结合；这次他失败了，但是发现了氢的磷化物，即能够自发燃烧的气体，现在命名为磷化氢（《物理学杂志》，1785年）。

1786年柯万发表了一些关于磷化氢的试验（《哲学学报》）；他证实由这种气体饱和了的水具有使很多金属从溶液中沉淀下来的性质。

在研究磷化物的工作中，机智而又孜孜不倦的佩尔蒂埃比别人有更多的功绩。他的一篇关于大量制造磷的重要论文发表在1785年《物理学杂志》上，他在这篇文章里说，6磅煅烧过的骨头，一般需要4或5磅硫酸；并说，他用通常的方法从18磅煅烧过的骨头得到12盎司磷。1788年他提出了一篇关于金、铂、银、铜、铁、铅和锡的磷化物的论文（《化学年鉴》，1—106）。1790年他发表了一篇关于磷和硫的结合的论文（同上，4—1）。1792年发表了一篇关于同样金属磷化物的补充论文，和另一篇关于汞、锌、铋、锑、钴、镍、镁、砷以及其他金属磷化物的论文。

1791年雷蒙德（Raymond）先生在《化学年鉴》中，介绍用湿的石灰水合物代替碳酸草碱和磷作用以便更容易制得磷化氢、并于1800年在同一刊物里宣称，水在吸收相当分量的磷化氢后能够从金属的酸溶液里把金属沉淀出来形成磷化物，与硫化氢相似。

1791年坦南特发现碳酸和土类及碱金属结合后在红热时能为磷所分解；皮尔逊博士（Dr.Pearson）在这个发现后又发现纯净的或苛性的石灰可以在加热时和磷结合，生成磷化石灰；还发现把这个干燥化合物放到水里，它就分解并产生磷化氢气体的泡泡，这种气体像往常一样在达到水面和空气接触时就自发爆炸。

1810年我发表了用伏打量气管分析磷化氢的方法；我曾发现该气体和氧气可以在一个狭窄的管子中混合在一起而不爆炸，后来通过一个火花，它就像其他类似的混合物一样爆炸了。

汤姆森博士1816年在《哲学年鉴》8月号中发表了一篇关于磷化氢的论文。他差不多完全同意我关于该气体的组成和性质的意见，但是他还查明了该气体另外一些性质，这些我将在后面谈到。

H.戴维爵士和盖-吕萨克研究过许多磷的化合物，特别是和盐酸与氧盐酸，以及和新金属钾与钠的作用，这些化合物的独特地位我必须注意到。

除掉我已经提到过的这些，其他作者还写了另外一些有关磷化物的文章，但是这里不需要一一列举。现在我将更详细地对一些磷化物进行说明。

1.氢的磷化物

从最近我在磷化氢气体的实验中，我发现已经作出的报道（第一卷，第151页）是有缺陷的，许多地方是不正确的；因此我用下面比较完整而正确的实验来代替它们。

近乎纯净的磷化氢可用汤姆森推荐的方法制得。把小心地和大气隔开的磷化石灰放入一个充满了水的小瓶中，用盐酸使之酸化；立即在水下用带有弯管的软木塞塞好，使小瓶和管子都充满水；气体很快地开始出现，并升到小瓶的上面，排出相当分量的水，同时到适当时候，气体就跑出来，并可以像平时一样地收集起来。如果把发生气体的小瓶加热到140°到150°，则气体更易逸出。一个半盎司的小瓶，加入20格令小块的磷化物，将产生3或4立方英寸的气体。如果把磷化石灰预先在大气中暴露若干小时，气体会更多，但主要由氢组成，混有少量磷化氢。

纯粹的磷化氢可用下面的性质来鉴别：1.气泡一进入大气就爆炸，随即升起一个白色的烟圈；2.它不适宜于呼吸，不支持燃烧；3.以大气为1，它的比重是1.1左右；4.水最多能吸收其体积0.125的磷化氢气体，煮沸或者用其他气体搅动，它会再次被赶出来，但是总有一些损失；5.当把小部分这种气体通电一些时候以后，会析出很多磷，同时从1体积膨胀到4/3体积左右，并被发现为纯氢气；6.液体的氧盐酸石灰能吸收磷化氢将其转变为磷酸和水，如果有任何游离氢存在，它就会留下来。因此在任何这种混合物中，我们能够确定游离氢的比例，这对该气体来说是很重要的一点；7.一体积的纯磷化氢需要二体积的氧在伏打量气管中用电火花使其完全燃烧（气体必须预先在一个直径不大于3/10英寸的管子中混合，混合时要防止爆炸，混合后可以安全地将其转移到任何其他容器中）；燃烧的结果是磷酸和水；8.一体积磷化氢和二到六体积亚硝气混合后，可以在伏打量气管通电爆炸；或者不用通电而送入一个氧气泡使其爆炸；同样，磷化氢和氧的混合物可以通过送入一个亚硝气的气泡使其爆炸；9.一体积磷化氢和四体积左右的亚硝气混合，在通电时也具有爆炸性，但是不通电，这个混合物至少一天里不发生变化；10.磷化氢和亚硝气的混合物具有缓慢的化学作用，在1到12小时内磷化氢被燃烧掉，亚硝气则被分解为氧化亚氮和氮；11.根据H.戴维爵士和汤姆森博士，磷化氢在一个干燥的管子中和硫一起加热后，气体被分解，形成一个新的气体硫化氢，同时磷和硫结合。戴维说，通过这个操作，气体的体积增大了一倍，但是汤姆森说，气体体积保持不变；因此在这个问题上还存在着一些疑问；12.把磷化氢气体通入氧盐酸气体，即发生迅速燃烧，有黄色火焰发生，其结果随气体比例不同而异；当一体积磷化氢放到三或四体积氧盐酸气体中，两种气体都消失了，产生出盐酸和磷酸。

由于这些性质在许多方面和人们迄今所说的还有所不同，所以还有必要详细讨论它们。这个气体的比重已经讨论过（第一卷），存在着很大差异，从0.3到0.85；最近汤姆森博士发现是0.9左右。在所有这些例子中，我认为没有疑问多少混有氢气；至少在我自己的例子中是这样；因为我将它完全燃烧时所需要的氧先后都称过，本来我认为那是纯粹的气体，即100体积这种气体需要近乎150体积的氧，但是现在认识到，这种气体含有其体积1/3的游离氢；因此比重需要校正。戴维估计他所称为磷氢气的比重是0.87或氢的12倍；这个气体从各方面性质来看，多半是近乎纯粹的磷化氢气体。

用水吸收这个气体曾有过各种说法。1799年雷蒙德发现水吸收略小于其自身体积1/4的气体；1802年亨利博士认为它的吸收只是1/47；1810年我发现是1/27；1812年戴维发现它（磷氢气）是0.125；1816年汤姆森博士发现它是1/47；我现在估计它是0.125，如上面所说的。这些重大的差异可能部分是由于气体的种类不同；部分是因为对吸收理论不清楚。但是这些都不是充分的理由。我发现我早期关于用水吸收磷化氢的试验都是在发现用电燃烧法分析气体之前；因此，有关该气体性质的这些实验是有缺陷的，不论是在把水搅动前，还是在搅动后；我所有过的最好的气体在燃烧时，每一百份需150份氧，不计算任何普通空气在内；而通常所需的氧要比这少得多。1810年为了这个目的，我用瓶子装有2700格令水；首先把水充以氢气；再将120格令容量的磷化氢放入，并充分搅动，有98容量剩下；这证明该气体比氢容易被吸收；在同一水中，再多放入98容量磷化氢并加以搅动，有80容量跑出来；下面的试验进一步肯定这个证明：在同一水中放入97容量氢并充分搅动，出来的是105容量，这表明氢再一次驱除出一部分气体，而且氢是两种气体中吸收较少的。这些现象就像用氧来代替磷化氢，氧是被认为与磷化氢有同样的吸收率的。

可是在下面这个例子中，我做得更加仔细；为了使水饱和氮气并把氧赶掉，我用纯氮气重复把水搅动，然后放入110格令容量由100容量纯磷化氢气体、5容量氢气和5容量氮气（或大气）所组成的气体。在适当搅动后，除35容量外都被吸收了；把这35容量气体和一已知分量的氧混合爆炸，体积缩小为19容量，留下的氧用氢测定；从这个测定看来，似乎10容量可燃气与9容量氧作用。而10是35的2/7，我们可以认为，水是2/7被磷化氢饱和，5/7被氮气饱和；但是因为105容量可燃气只留下10容量，95容量一定是进入水中，使水2/7被充气；所以我们可以推断332容量气体能够使2700容量的水完全充气；它差不多正好是水的1/8。其他实验也给出相似的结果。在水中引入51容量氮气并充分搅动4、5分钟，跑出来的仍是51容量即原来的体积，用同样的方法发现其含有43容量氮气和8容量可燃气，后者需10容量氧。再一次用51容量在水中搅动，放出来51容量，其中5+是可燃气，需9容量氧。然后把这瓶水放在加热到沸腾的水锅中，并在瓶上装好一个盛有水的弯管，一端浸入水中。通过这样操作把气体从水中驱逐出来，收集在瓶的颈部，当体积达到22格令容量时就把它移开，发现其含有17氮与5+可燃气，后者需10容量氧。通过这些试验，我们看到通过鼓泡和通入其他气体都能把气体重新从水中驱出，质上几乎一样，但是量上减少很多，其原因还不很清楚。现在这个液体在其饱和以前需要30容量氧盐酸石灰，相当于100容量的氧，这就是说，在水中看来留有50容量磷化氢。加入少量石灰水可以察觉出有磷化石灰沉淀下来。

在磷化氢通电发生膨胀这一问题上，也同在吸收问题上一样存在许多不同意见。1779年亨利博士发现它的膨胀“与碳酸化氢相等”（《哲学学报》）。1800年，戴维说，磷化氢在通电时体积不变（《研究》，第303页）。1810年，我根据自己的实验得出同样的结论。1811年，盖-吕萨克发现（《研究》，第214页），在磷化氢中把钾加热，体积由100膨胀到146；他推断真正膨胀应当是150。1812年，戴维观察到，当电火花通过这种气体时，“通常没有体积的变化”。（《化学哲学基础》，第294页）。但是他又说，当一种气体（比重6，氢作为1）和锌屑在汞上加热时，体积膨胀要超过1/3。又钾在其中加热时，要使2体积变成3体积，或者是3体积变成4体积多（1810）；在这些例子中，残留下来的气体都是纯氢气。水合磷气体（比重12）在同钾加热时产生两体积氢气。1816年汤姆森博士发现，电火花能使磷沉淀出来，留下的氢“正好等于原来磷化氢的体积。”最后，在1817年，我从两个实验中发现，30格令容量磷化氢在水面上一根管子中通电2小时左右，体积膨胀0.2，即气体变成36容量；原来的气体含有2.5容量普通空气，其余是可燃气，后者100容量需要190容量氧。用氧气把残留气体爆炸，我发现1/15或1/20的磷化氢仍留下来没有分解。把这些观察和1体积极纯气体燃烧需要2体积氧这个事实一起来考虑，我断定真正的膨胀应该是1/3，即3体积应该变为4体积，于是我们将会发现，1/3的氧与氢结合，2/3与磷结合，这与我所认为唯一正确的磷酸的组成（2原子氧对1原子磷）的观点是符合的。

氧盐酸，不论是游离的还是结合的，对磷化氢的作用都是稀奇而有趣的，在两种情况下，它都使磷和氢发生完全而自发的燃烧。当氧盐酸在气态时，它不只是燃烧磷化氢，也燃烧可能存在的任何游离的氢。但是这里有一个限度，即假使磷化氢大量用氢气稀释（90%），则氢气全部留下。理由似乎是磷化氢能在一个较低的温度下燃烧，所以很可能液体的氧盐酸石灰能燃烧磷化氢而不燃烧氢。

饱和一个已知体积的磷化氢所需氧气的量是很容易求出的。含有一已知百分数氮气的氧气当和适当比例的气体混合时，氧一定要过量些。混合物爆炸后，一定要观察它损失多少，留下的氧必须用氢气爆炸来测定。因此第一次爆炸所用的氧的真正体积和可燃气的体积都被测定了。由于氧的合适的比例非常接近于2∶1，以至于我不能决定真实情况是在哪一边，是小于2∶1呢，还是大于2∶1？汤姆森博士说，当二体积磷化氢和一体积氧混合后，出现白烟，氧的体积逐渐消失，留下的氢的体积正好等于磷化氢的原来体积。可是我从未看到过这样现象。一个磷化氢和氧的混合物，放24小时后，并没有察觉出缩小，以后把它爆炸，对1体积的磷化氢正好失去2体积的氧，这和混合时就爆炸完全一样。可能温度有些影响，我的温度是在55°左右。

我曾经试过消耗或驱除磷化氢气体最少的氧气量。用大约1/4磷化氢体积的氧就可以使它爆炸，和戴维观察过的磷氢气体的现象相同。这时磷被沉淀下来，并留下约比磷化氢原来体积大10%的可燃气。这气体几乎是纯氢。因此整个气体可以被略少于相等体积的氧在2次连续爆炸中消耗掉。如果磷化氢用等体积的氧爆炸，则生成亚磷酸，水和少量的磷酸，并留下一些氢气。

一个最显著的由汤姆森博士宣布的磷化氢的性质是，它和亚硝气在通电时的燃烧；而我在前面已经提过的该气体的缓慢燃烧则更是一个难于解释的事实。我在1810年试验过，用亚硝气通电燃烧磷化氢，但是没有成功。理由是气体不十分纯。我认为磷化氢纯度不到70%或80%是不能被亚硝气所爆炸的；即使是最纯的，按最理想的比例混合，有时通一个火花也不够，要通几个火花。我知道在有些情况下混合物要通电几分钟后才爆炸。像我们用氧来爆炸一样，亚硝气过量或不够，就会在残余气体中发现氧或氢。为了相互饱和，一体积磷化氢需要3.5体积亚硝气，这是我所能求出的最接近的数值。产生出来的氮气的量是1.75体积或稍微少些（在所有这些情况中，对已经存在于两种气体中的氮已作过适当的扣除）。

在不通电时，亚硝气和磷化氢的相互作用表现出一种化学中最奇怪的现象。亚硝气好像不断地在分解，一部分生成氧化亚氮，另一部分生成氮气，虽然在混合物中仍有过量的亚硝气留下未分解，而磷和氢却完全燃烧了；但是如果亚硝气不够，则在残余物中发现有氧化亚氮、氮气和一些磷化氢，而其余磷化氢则完全燃烧，转变成磷酸和水；在这种情况下，磷好像并不比氢优先，也没有发生部分燃烧。仔细考虑一些试验结果，我倾向于对这种奇怪的情况提出下面的解答：1原子磷化氢在同一时候进攻5原子亚硝气，1原于磷取得2原子氧，并把相应的2原子氮给予2原子亚硝气，生成2原子氧化亚氮，而氢气从第5个原子取得1个氧并放出氮；因此2容量氧化亚氮和1容量氮是一起生成的，它们在残留物中通常就是成这个比例。氮气好像不经过氧化亚氮这个中间状态，因为亚硝气一不存在，燃烧立即终止。

应该特别提到戴维的磷氢气。这个气体与我们已经描述的是同样的东西，几乎可以不用怀疑。它们在比重、水中吸收率、燃烧时所需的氧气量、用最低限度氧燃烧时体积的稍微膨胀和在氧盐酸中可以燃烧等方面都是很接近的，这些都足够证明它们的同一性。据说在这个气体中把钾加热，1体积生成2体积氢；但是更精确的标准是通电，还不曾发现通电时生成2体积。此外，戴维和盖-吕萨克都发现在比较普通的磷化氢中把钾加热，使它从1体积扩大到4/3，而通常用电是得不到这样结果的；因此钾被认为是以某种方式帮助产生一部分氢。我相信，自发燃烧或爆炸不是磷化氢气体的显著标志；这个气体在生成时，它通常由于它所带起来的未结合的磷而发生爆炸，但是把最好和最纯的磷化氢在水上停留一些时候后，就完全或部分地失去这种性质，虽然察觉不出它损失掉一点磷。

一般说，磷化氢长期放置会沉淀出磷。这看来是真实的，但是沉淀比我想象的要慢得多。七年前我将一瓶不纯的磷化氢放在一边，那时我标明，10份可燃气需14.6份氧；这个瓶子并没有被特别小心保存使其和大气隔离；尽管这样，现在10份可燃气还需6.7份氧，因此仍含有一些真正的磷化氢。

2和3.碳和硫的磷化物

见第一卷第153页。

4.石灰的磷化物

在加热到暗红的放有新煅烧的石灰碎片的玻管中把磷升华，即生成这个化合物。当升华的磷和热的石灰接触，两者便产生明亮的光而结合起来，并在适当时间达到相互饱和。产物是一个干燥、坚硬的化合物，带深棕或微红色。如果不打算立即使用，冷却后必须放在瓶子中塞好，因为它受大气或潮气的影响会很快地起变化。但只要采取这样的预防措施，我有理由认为它可以保存许多年而不会变质。

就我所知，还没有发表过关于磷和石灰结合比例的实验。杜隆（Dulong）在一篇有价值的关于磷和氢化合的文章中（《阿格伊学会专题报告》，1817年，第3卷）发表了一些关于他对碱士磷化物实验的记录；但是遗憾的是，他没有给出关于它们之间的比例。

为了确定磷，我把10格令保存得很好的磷化石灰放到1000格令液体氧盐酸石灰中，根据以前做过的试验，我知道会有3.5格令氧放出来；在这个混合物中放入足够的盐酸与石灰结合，被释放出来的磷化氢在一产生时就通过液体而被氧化掉，不再成为气体状态；把瓶子倾斜防止剩余气体逸出；该气体只有45格令容量，其中30是纯氢，其余是从水中离开的空气，而这30容量的氢是游离氢，是以通常的形式和磷化氢混合的。在适当时间内所有磷化石灰都溶解掉。液体呈强酸性，没有显示出氧盐酸的气味，这证明它是完全分解了。接着向溶液再加70氧盐酸石灰，直至产生氧盐酸的持久气味，然后把该液体用石灰水饱和，小心地收集磷酸石灰，并把它烘干，在加热到暗红时重12格令，根据我对这个化合物的估计，它含有6-格令磷酸和6+格令石灰。6-格令酸含有2.4酸和3.5氧。一定要记住，10格令磷化物产生约500容量的磷化氢，它们含有650容量氢，后者也被氧盐酸氧化掉，但是这时从水中得到相当分量的氧，所以这不影响对氧的计算。看来只有过量的0.24格令氧还没有说明（由外加的70容量氧盐酸石灰所引起），这是在这样一个实验中所料想到的微小的数量。如果磷等于24%，我们可以合理地推论其余的（76%）大部分是石灰，虽然我还不曾测到过高于60%。现在假如1原子磷重28/3，1原子石灰重24，则一磷化石灰的适当比例将是磷28和石灰72；但是当做成商品出售时，很可能是磷不足而不是过多。

根据杜隆，当碱土磷化物用水分解，就有磷化氢和次亚磷酸生成。我认为这个测定是对的；因为我发现在由10格令磷化石灰生成的磷化氢中最多只有1/3上面比例的磷；余下的2/3看来是和氧及石灰结合留在液体中；即1原子氢和1原子磷结合，1原子氧和2原子磷结合。尽管如此，由氧盐酸石灰从残留物生成的磷酸，一般并不符合上面的数量。这个损失可能是由于磷在机械的悬浮物内被气体带走。

杜隆观察到，即使是碱土次亚磷酸盐也是极易溶解的；但是对于石灰，我看不是这种情况：10格令曾在空气中暴露过20分钟的磷酸石灰，放在盛有400格令水的气瓶中；将它保持接近沸腾1小时，有725格令容量的气体发生，同时将一些磷带入到接受瓶和水盆中。气体经分析后，发现含有62%的磷化氢，33%的氢和5%的一般空气。在气瓶中400格令水用氧盐酸石灰处理，再用石灰水处理，很难看到有多少磷酸石灰生成。不溶解的残渣干燥后重9格令。溶于盐酸留下不到1格令的污垢的黄色粉末，表示有一些磷；盐酸石灰显示出约有6格令石灰。

5.重土的磷化物

磷和重土的结合可以用上面所讲的同样方法进行，同时化合物也具有同样的外观。杜隆对于这个磷化物特别注意进行研究。根据杜隆，它和磷化石灰一样，加到水中，有磷化氢放出，并在停止放出时，留下一种完全不溶于水的粉末，有可变的颜色，黄色、灰色或棕色。它不被空气所改变；但是加热时，产生微小的磷的火焰。几乎能被稀硝酸或盐酸完全溶解，放出微量的磷化氢，只留下微量的黄绿色粉末，能溶于氧盐酸中。把被酸溶解的部分用氨沉淀，得到磷酸重土。从这些事实，他推断不溶于水的残留物含有一小部分带过量碱的磷化重土和磷酸重土。在磷化物分解的水内含有重土的大部分；碳酸可使它产生少量的沉淀，留下中性溶液，含有次磷酸重土，这种盐看来是一种很容易溶解的盐。硫酸能把重土沉淀下来，在液体中留下次亚磷酸。

关于磷和重土化合物的比例，从实验来看，还不能够确定；但是从类比来看，它们的化合物可能是1原子对1原子，即68份重土和9份磷；或100份化合物内含有88份重士和12份磷。

6.锶土的磷化物

锶土的磷化物可按前面两种磷化物的制法得到。根据杜隆，它的各个方面均与重土的磷化物相似，它的性质没有必要再作详细介绍。

根据类比法，我想，它一定是由46锶土和9磷所组成，或者一原子锶土对一原子磷；这就是说，100磷化物应含有83锶土和17磷。

其他土类和磷的化合物还没有得到过。磷也没有发现和碱金属化合；当碱金属和土类的水合物与磷一起加热时，产生磷化氢和一个可能是碱的磷酸盐或次磷酸盐。据说罗马的西曼蒂尼先生（M.Sementini）已经利用酒精成功地使钾和磷化合。但是，依我看来，他的实验不够明确，因而是不能保证这个结论的（见《哲学年鉴》—7，第280页）。磷与钾和钠的化合物将在以后金属磷化物中讲述。

7.金的磷化物

佩尔蒂埃先生在坩埚中把半盎司纯金、一盎司磷玻璃和1/8盎司碳粉一起加热，温度升高到足够使金熔融，发现有磷的烟雾升起，但是磷没有全部消耗掉，留下来的金的颜色比天然的白，用锤子敲很脆。在很高温度下，失去其重量的1/24，并恢复一般金的性质。

这位化学家将100格令纯金屑加热到明亮的红热，然后连续地在金中投入小的碎磷片，直到投入后进入熔融状态。这时金仍保持其色泽，但是在锤子下变脆了，同时断面呈粒状；并增加了4单位的重量。

埃德蒙·戴维先生在一抽去空气的管子中加热分得很细的金和磷，实现了它们的结合。化合物呈灰色并有金属光泽。酒精灯的温度就足够使其分解。它含有约14%的磷。（戴维的《化学》，第448页，1812年）。

奥伯卡姆帕夫（Oberkampf）和汤姆森成功地观察到，在金的盐酸盐溶液中加入含磷化氢的水即产生沉淀。奥伯卡姆帕夫对这现象有一些有趣的报道。把一股这种气体在金的盐酸盐稀溶液中通过一些时候，然后突然中断，溶液即成为棕色，并很快地变成深紫色。得到一种棕黄色的沉淀，这沉淀就是金属金，同时液体重新成为黄色，含有金的盐酸盐和磷酸。可以把实验继续做下去，其结果都是相似的。但是如果在任何沉淀下沉以前，用气体饱和液体，则得到黑色的粉末，看来不像含有任何游离状态的金，同时液体不再有任何颜色。这种黑色粉末是磷化金；把它加热，即着火燃烧，留下金属的金，但它的元素是不能用机械方法分离的（《化学年鉴》，第80—146页，1811年）。

磷化氢气体饱和的水发现有和气体本身同样的作用。由此，奥伯卡姆帕夫推断说，只要有过量的金留在溶液中，磷化氢就只沉淀金属；但是当气体过量时，磷就离开氢并和沉淀的金结合。

我还设想过金的沉淀，至少一部分是由于游离氢，我们现在知道，它是大量地伴随着磷化氢的，同磷化氢先前制得时一样。尽管这样，我发现用最纯磷化氢饱和的水也具有从金的盐酸盐中沉淀出黑色磷化金的性质，并且是按照完全相互饱和的方式进行的。在液体中，除盐酸外什么也不留下。把一个含有一已知数量金的溶液慢慢地滴加到含有一已知数量磷化氢的水中，直到没有任何黑色沉淀析出为止，饱和点发现是在按重量计60份金和9份左右磷结合，或1原子金和1原子磷结合的时候。因此它可以被推断是100格令磷化金含有13或14格令磷，这和前面讲过的埃德蒙·戴维的结果很符合。

8.铂的磷化物

佩尔蒂埃用和金一样的方法，成功地进行了铂和磷的结合。将磷投入到加热到强烈红热的铂粒上，后者重量增加18%；但是这可能是过量的，因为有一些玻璃状的磷和该物质混在一起。

在《哲学杂志》第40卷中，E.戴维先生叙述过一些旨在使铂和磷结合的一些实验；他是用铂和磷在一抽空的管子中加热来实现的，结合在不到红热程度时就开始，并发生活跃的燃烧和火焰。化合物呈蓝灰色，根据他的估计是由82.5份铂和17.5份磷组成。也可在水银上曲颈甑中加热氨盐酸铂及其2/3重量的磷，盐酸气被释放出来，氨和磷的盐酸盐升华掉，在甑的底部留在一块处于暗红状态的铁黑色或深灰色物质，比重5.28。估计含有70份铂和30份磷，但是我怀疑它是否只含有两种元素。

磷化氢水很少对盐酸铂有任何作用。在过一些时候后，正像汤姆森博士观察到的，出现了一种很轻的絮状物质；但是我认为这只不过是细微的磷的沉淀；我认为该气体能和铂结合，但化合物仍留在溶液中，有些同铂和硫化氢一样。铂可以从澄清的液体中用盐酸锡沉淀出来，外表上就像没有磷化氢存在时一样。

9.银的磷化物

根据佩尔蒂埃，当磷的小片落入到在坩埚中加热到红热的银中，两者就结合起来并进入熔融状态；当金属被磷饱和时，整体持续保持平静的熔融状态；但是在从火中取出凝固的时候，突然有一些磷挥发出来，燃烧得很活跃，同时金属表面变成凹凸不平。金属冷却后，发现重量增加了12%到15%；他认为液态时它要多含10%，加在一起就是25份磷对100份银。

磷化银是白色结晶，用锤子敲是脆的，但是能被刀切割。加强热磷就被分解出来，留下纯粹的银。

雷蒙德和汤姆森都观察到磷化氢水溶液将银从黑色的溶液中沉淀出来。我发现含有1格令金属的硫酸银溶液，需要含有90格令容量的磷化氢水溶液来饱和；全部银很快地沉淀出来，并不留下什么，水中只剩下酸。现在90容量这个气体的重量接近于1/9格令；因此，金属和磷的比例是10对1，这表示它们是1原于对1原子结合，或90份银对28/3份磷。这比上面佩尔蒂埃测定的磷少了一些。

10.汞的磷化物

佩尔蒂埃先生几次企图把磷和汞化合。在适当加热的情况下把分散极细的汞粒和水下面的磷放到一起，看来最成功。磷化汞为黑色的化合物，蒸馏时再次恢复到元素状态。

雷蒙德和汤姆森观察到，当硝酸汞用硫化氢水溶液处理时，立即形成大量棕褐色或黑色的沉淀。雷蒙德还说，这个黑色沉淀吸收氧气后，很快由磷化物变成白色结晶的磷酸盐。

我还发现，当黑色沉淀在适当加热干燥时产生了大量的发光的小球，具有原来汞的形态。尽管这样，我发现一定重量的汞盐需要一定分量的气体使其饱和把全部汞沉淀下来。1格令的汞需要稍大于它的重量的1/18的气体或50格令容量气体来饱和。这就证明了这种结合是最简单的，即一个原子对一个原子，即167份汞对28/3份磷；即近似地100份汞对5.5份的磷。

11.钯的磷化物

当硝酸钯滴入磷化氢水溶液中，立即形成黑色絮状沉淀，毫无疑问，其中有钯和磷。

在含有20格令容量气体的800格令磷化氢水溶液中，逐渐加入22格令容量的盐酸钯（比重1.01，其中含有0.12份酸及0.14份氧化物，相当于0.12+金属），达到相互饱和，生成独特的黑色粉末状沉淀物，留下澄清无色的水，用石灰水检验，发现其中含有0.12格令的盐酸。收集黑色沉淀，并干燥之，重量与组分极接近。而20容量气体的重量为0.025格令，其中氢为0.0025，磷为0.0225；由此算出0.12+金属与0.0225份磷结合，或近似地为50对9，说明每个都是一个原子。因此，100份钯将与18或19份磷结合。

12.铜的磷化物

佩尔蒂埃先生应用上述方法使铜与磷化合。100格令的铜通过加热与15格令的磷结合，呈熔融状态，冷却后变为白色，很坚硬。鉴于在反应过程中部分铜被氧化，他与塞奇先生（M.Sage）认为铜可能获得20%磷。

在《阿格伊学会专题报告》第3卷第432页中，杜隆先生把铜丝烧到刚好红热，在氢气中让磷的蒸气通过，使铜丝转化为磷化铜，结果他发现10克磷化铜含有1.97克磷；即铜与磷之比为8.03∶1.97或者是100∶24.5。这个比值大大超过佩尔蒂埃的结果，我认为它太高了。因为佩尔蒂埃发现用硝酸把上述磷化物转化为磷酸铜时是14.44克。假设磷原子量为9，磷酸为23，黑色氧化铜为70，则一个原子磷酸铜为93，按93∶9∷14.44∶1.444，即10克磷酸铜中所含的磷为1.444克，于是铜为8.556。这将使铜与磷之比接近于100∶17，与佩尔蒂埃的测定非常一致，而且非常接近于理论的结果（100份对50/3份磷）。

雷蒙德与汤姆森二人说，磷化氢水溶液在硫酸铜中生成黑色或棕褐色沉淀，而我用任何铜盐按同样方法来做，却没有发现沉淀生成。但是若将蓝色的水合物先用石灰水沉淀，然后加入磷化氢水溶液，水合物立即转变为深橄榄色，这完全可能是磷化铜。通过一些实验，我倾向于相信这个化合物是二磷化物，即两个磷原子对一个铜原子；因此铜与磷之比为100∶100/3。

13.铁的磷化物

佩尔蒂埃用前述制备磷化金的两种方法来制备磷化铁。他说，该磷化物非常坚硬，是白色的，带有条纹状，有磁性。他不大有把握地估计，100份铁可与20份磷化合。

贝采里乌斯用磷酸的金属盐与炭共热使其还原生成磷化铁（《化学年鉴》，1816年7月）。他说，磷化铁具有铁的颜色，性脆，略能被磁石作用。据他分析，该化合物由100份铁和30份磷组成。真实的比例可能是一个原子对一个原子，或25份铁对28/3份磷，也就是100份铁对37份磷。

雷蒙德和汤姆森二人发现硫酸铁和磷化氢水溶液不能产生沉淀，我还可以补充一句，沉淀氧化物或水合物也是和它不发生作用的。

14.镍的磷化物

佩尔蒂埃将磷投入红热的镍中，使20份磷与100份镍结合。他注意到结合的磷在冷却时有一部分逸出，所以以上的比例或许太低，理论上一个原子的镍应与一个原子磷化合；即26对28/3，或100对36。

我发现无论硝酸镍或镍的水合物都不与磷化氢水溶液发生反应。

15.锡的磷化物

马格雷夫（Margraff）首先把熔融的锡与由尿中取得的易熔盐类（磷酸铵）一起熔融，使磷与锡化合。佩尔蒂埃用这一方法也获得成功，他还直接把磷投入熔融的锡使它们结合。得到的化合物为白色，重量增加了12%，但是由于一部分锡被氧化，以玻璃的形态与坩埚粘结在一起，他猜测锡可能获得15%到20%的磷。锡原子为52，磷原子为28/3，适当的比例应是100份锡对18份磷。

看来，磷化氢水不能从溶液中沉淀出锡，也不能与沉淀的氧化物起反应。

16.铅的磷化物

铅通过同锡一样的方法和磷结合；但按照佩尔蒂埃，由于部分铅的氧化和玻璃化，要确定该化合物中的组分是很困难的。把盐酸铅同尿里易熔的盐一起蒸馏，也得到磷化铅。他推测由磷引起的重量的增加是12%或15%，但按照理论只有10%或11%。

雷蒙德报道，硝酸铅能被磷化氢水分解，但没有银和汞的硝酸盐容易，同时生成磷化铅。他除了说磷化铅最后变成磷酸盐外，没有再提到它的其他性质。汤姆森说，在该混合物中还生成白色粉末。这跟我观察到的情况一样。但是我猜想，这白色粉末只是少量的硫酸铅，由（雨）水中的杂质引起，事实上确是如此。因为用同样的但没有用磷化氢气体饱和过的水也发生同样乳状。此外，当磷化氢水溶液被硝酸铅饱和一直到不再产生什么变化时，水仍保持其特殊的气味，而用银或汞的硝酸盐，则会立即产生大量黑色沉淀。因此，看来磷化铅不能用这样的方法生成。磷化氢水溶液对新生的氧化铅沉淀似乎也没有任何作用。

17.锌的磷化物

按照佩尔蒂埃的报道，锌和它的氧化物似乎都能和磷结合，但其组成没有被确定下来。按照理论，一份锌应能结合0.32份磷。

18.钾的磷化物

关于钾和磷结合的一些情况，戴维在1807—1810年间，盖-吕萨克和西纳德在1808—1811年间的一些文章里都有报道。戴维报道，当钾和磷一起加热，它们以8∶3的一定比例结合，当1格令钾和3/8格令磷结合所得的化合物用盐酸处理时，放出0.8—1立方英寸磷化氢。他还说，半格令钾差不多分解3立方英寸磷化氢，放出4立方英寸多的氢气；生成的磷化物似乎跟前面所说一样，即和二元素直接化合生成的一样。

盖-吕萨克和西纳德通过加热使二元素化合，钾一熔化，磷化物就生成了。过剩的磷升华掉，生成的磷化物总是具有巧克力颜色，其组成没有确定。用热水处理通常放出一定量的磷化氢，比钾单独与水反应放出的氢气体积大约要多40%左右。但是如果不是用水而是用稀酸处理，则放出的气体就较少，而且酸愈强，所放出的气体愈少，以至有时产生的气体减少到钾单独和水反应时的体积。他们还发现，正像戴维做过的那样，钾在磷化氢中加热能使之分解，并同磷结合，得到的化合物与二元素直接反应得到的一样。

戴维的结果和法国化学家的结果看来是有矛盾的，但我认为是可以使之协调的。可能他们双方都认为，钾的磷化物一定是由每种元素各一个原子组成的化合物，或者是35份钾和28/3份磷结合，差不多是100份钾和27份磷结合。于是在戴维用酸处理该化合物的方法中，极可能是钾原子夺取一个氧原子形成草碱，磷原子夺取一个氢原子形成一个原子磷化氢。但是3体积的纯磷化氢含有4体积的氢（参阅第246页），而戴维得到的气体体积差不多正是钾单独反应所得气体体积的3/4。于是这就说明了戴维所说的事实。

另一方面，法国化学家们在用热水处理磷化物时，大概是这样解释分解过程的：钾分解水成氧和氢，后者呈自由状态释出，产生相应体积；磷也分解水成氧和氢，一半磷夺取氧形成亚磷酸，另一半磷和氢结合形成磷化氢，这样必然产生相当于释放出氧的体积3/8的磷化氢，或者说差不多是38%，这就使气体的体积，如他们所观察到的那样，达到138，或者接近140。水被亚磷酸进一步分解生成磷酸而增添出来2%、3%的氢，也不是不可能的。

19.钠的磷化物

由于对该化合物没有特殊的实验给予详细报道，我们必须推测它与上节所述的相似。它的组成为一个原子的钠21，与一个原子的磷28/3；即近似100份钠对44份磷。

20.铋的磷化物

由佩尔蒂埃的实验我们可以判断，铋对磷仅有微弱的亲和力。将一部分磷投入熔融的金属铋中，他成功地使一些磷与金属结合，他估计磷重量为4%；而理论上应该为15%，假如它们是一原子与一原子结合的。

我没有发现铋的盐类或氧化物受到磷化氢水的显著作用。

21.锑的磷化物

根据佩尔蒂埃，磷可以与锑化合，方法与其他金属一样。磷化物白色，有金属光泽与片状断面。元素的比值未确定。根据理论假定，一原子与一原子结合，其比值将为40对28/3，或近似地为100锑对23磷。

磷化氢水溶液似乎对锑的盐类或氧化物无作用。

22.砷的磷化物

从马格雷夫及佩尔蒂埃的实验，磷与砷及其氧化物的结合看来是可能的。佩尔蒂埃把等量砷和磷在小心控制加热的情况下蒸馏，得到黑色发光的残留物质，其中含有适当比例的磷。它还可用湿法来制取，即把熔融的磷和砷保持在水下作用一段时间。含磷氧化物可以由磷和白色的氧化砷一起蒸馏制得，该化合物在升华时就和混在一起的磷和砷分开了，它呈红色。用这两种方法得到的化合物，比例都未确定。或许这些化合物属于最简单的类型，即一个子于对一个原子，如果是这样，磷化砷的组成为21份砷对28/3份磷，或100份砷对44份磷；对于含磷的氧化物则是28份氧化物对28/3份磷或100份氧化物对33份磷。

在砷的溶液中加磷化氢水不产生沉淀。

23.钴的磷化物

钴和磷可以直接结合，也可以与磷玻璃一起加热使其结合。该化合物呈蓝白色，性脆，断面呈结晶状。金属获得7%的磷。如果钴原子为37，这个数值是低于理论量（25%）的。

磷化氢水不能使钴溶液产生沉淀。

24.锰的磷化物

这个化合物可用前面相似的方法来制备。它具有白色脆性的细粒结构。它与纯金属相似，在空气中不易变化。该化合物的比例佩尔蒂埃没有测定，根据理论推算，应为25份金属对28/3份磷，或100份金属对37份磷。

磷化氢水溶液与锰盐及锰的氧化物反应不显著。

其余金属与磷化合可以说还没有进行过研究。

第十六节 碳化物

假定金属能与碳化合，这类化合物的适当名称该是相应金属的碳化物，这类化合物如果存在的话，看来也是很少的。铁的这类化合物是唯一为大家所公认的。据我所知，士类、碱类与碳没有化合反应，而元素氧、氢、硫及磷的这类化合物已在前一卷叙述过。从该卷付印后，曾发表过伯齐里乌斯和马塞特博士（Dr.Marcet）的一篇富有创造性的实验论文“硫化碳或硫醇”。有关这个化合物的一些报道已在碳化硫的名下发表过（第一卷第152页），但需要注意的是在这里加进了十分重要的材料。纯粹的液体比重为1.272，66°时它的气体的弹性为10.76英寸。燃烧时呈蓝色火焰，有硫的气味，将冷的玻片放在火焰上，没有察觉到有水凝结下来。它具有刺激性味道和令人作呕的气味，这种气味不同于硫化氢。根据许多实验，发现硫和碳的组成接近于85对15，即2个原子硫对1个原子碳。从其他实验来看，似乎也不含有氢。

我于1818年6月做过硫化碳在氧气中燃烧的一些实验，这至少使我猜想它的组成是一个原子氢和两个原子硫及一个原子碳结合。但是后来没有机会继续做下去，我只不过为将来解决这个问题提出意见。

铁的碳化物

就我们现在通常知道的，有三种不同的物质由碳和铁所组成，其名称为石墨或黑铅、铸铁和钢。

石墨（plumbago）是天然产物，以产于坎伯兰（Cumberland）凯齐克（Keswick）附近的博罗戴尔（Borrowdale）的为最好。它主要用于制铅笔。根据所有对它研究过的人的经验，它似乎是由碳和铁构成；但是比例不一样，有的发现铁占10%，有的发现只占5%。从这种情况来看，铁是不是必不可少的元素似乎还是可疑的。由于已经知道碳呈现各种聚集状态，石墨可能就是其中的一种；显然，这不是一般的炭和铁，或其氧化物的简单混合物。

铸铁或粗铁是最先从矿里提炼出来的金属；通常含少量碳、氧、磷和硅石。有时或许还会有一些其他土类。不能认为这些元素是按一定的比例结合，因为它们变化很大，能产生几种不同成分的粗铁。铸铁大约含有其重量80%的铁，能溶解于稀硫酸中产生相应数量的氢气。我检验过一个样品的残渣，发现其几乎和铁一样具有磁性。当用沸腾的盐酸处理时，不溶部分减少至原来铁的重量的2.5%，并放出一些氢气。这时仍大致具有普通黑色氧化铁一样的磁性，加热时呈亮红色，失去约0.5格令；仍具有磁性，沸腾的盐酸能从中溶解出更多的铁。

根据我的经验，用稀硫酸和铸铁得到的氢气不含碳酸；当该气体和纯氧爆炸时也不产生任何碳酸。

伯格曼和其他一些人发现，在用酸处理铸铁后得到的少量残渣很像石墨，主要由碳和铁构成。

从以上所述来看，铸铁似乎主要由纯铁组成，加上很小比例的氧和碳；氧约1%，碳约2%。显然这些比例足够使铁的性质发生一定程度的变化，但是不能认为它们与铸铁构成一种均匀体。

钢.铁的这种最重要变体引起了许多化学工作者和冶金工作者的注意。可以用不同方法生产钢，但纯度不同。一种方法是把铸铁在熔融状态和很高温度下维持相当长时间；为了阻止铁与大气接触，其表面用熔融的矿渣覆盖。这就给予足够时间让碳和氧化合形成碳酸逸出。这样得到的钢并不太纯。

渗碳钢的制法是将一层层纯铁条和炭粉放入陶制的大坩埚中，细心地用黏土覆盖好，在熔铁炉中用高温加热8到10天。由于这种钢表面上有气泡，故称为泡钢（bistered steel）。

铸钢是由泡钢制得的，将折断的铁棒放到含有碎玻璃和炭的大坩埚中。坩埚用同样材料的盖子盖好，放入空气熔铁炉中。在完全熔融后，将这金属铸成钢锭。这是最有用的，也可能是最纯的钢。

把钢加热到红热，然后扔进冷水中，便被硬化；这时它比铁和没有经过这样处理过的钢要硬得多。经过硬化的钢性脆，不能用铁锤把它敲薄或者用锉刀锉，除非把它加热然后慢慢冷却使其再度变软。

硬化钢最显著的性质之一是回火；用回火方法可以使钢适应制造者的不同要求。回火在于把硬化钢加热到淡黄色用以制造锐利工具，加热到蓝色用以制造表的弹簧以及一般具有弹性的制品；等等。

硬化钢容易获得并保留磁性，成为一种永久磁铁。这种能保持磁性的能力可用来区别钢和纯铁。

根据上面对钢的叙述，显然钢和纯铁之间存在着本质上的不同。按一般见解，这种不同在于钢是铁的碳化物或者是碳和铁结合在一起。我认为，在钢的形成中碳和铁结合的事实似乎没有满意地被证实。科利尔先生（Mr.Collier）断言，铁转变成钢时增加的重量约为铁的1/180 ^[6] 。但是马什特先生（Mr.Mushet）发现，虽然铁埋在大量炭中形成的钢比铁重，可是如果炭只占铁的重量的1/90或1/100，钢的重量反而减少 ^[7] 。这位富有独创能力的先生从综合的实验中似乎估计铸钢中的碳是它重量的1/100。

可是，根据分析的实验并不能证实钢含有这么多的炭，虽然它含有一些。纯钢溶解于稀硫酸中放出的氢气并不含有碳酸或氧化物，一般也没有察觉到的残渣。

考虑到所有这些情况，我倾向于认为钢和铁性质的区别是由于特殊的结晶或铁原子的排列所引起，而不是它们和碳或任何其他物质的化合。在所有形成钢的情况下，总是使材料成为液态或近乎液态，这种情况可以让质点服从结晶规律。我们可以看到，单单用回火方法就可使钢发生很大变化，这不能归结于失去或得到任何物质，而只能是它质点内部排列的某些变化。为什么钢同铁的区别不能归之于同样原因呢？一般认为，钢反复加热和锤打可以变成铁；看来这就是形状的变化打乱质点的正常排列。为了证实这种观点，还可以看到，铸铁经过熔融，比起使它组分和钢接近，更加可能使它具有永久化磁性。最强的人工磁铁在用钢锻造后据说要重新经过钢化的操作，然后才把它们硬化以接受磁性。

第十七节 金属的合金

当两种或两种以上不同比重的金属共同熔融和紧密混合时，它们常进行化合，同时形成一种新化合物叫金属的合金。这些合金通常具有它们各自组分所不具有的重要性质，因此在技术上很有用。这样化合的金属可以按任何比例在一起熔融；但是如果它们中间一种金属的比重大大超过另一种，它们直接结合有时就很困难，甚至不能实现，这部分是由于亲和力弱，部分是由于重力原理使比重最小的金属升到表面上。

虽然在表面上看，金属以不定比例结合，但是只有少数几种比例的合金具有特殊的优点，引起技术家们的注意。这些比例在许多情况下已为实验证实，仅须从理论上指出这些比例的理由，并提出其他有希望具有合适性质的比例，从而改进这些结合，减少失败。

这些形成合金的金属是构成真正的化合物，而不仅是机械的混合物，这可以从它们主要性质的变化中表示出来；例如：

1.韧性，硬度等.有些合金在韧性和硬度方面比它们的组分要优越得多，而另一些则介于它们中间。延性和展性通常属于后面这种情况。

2.可熔性.有些合金熔融温度介于它们组分熔融温度之间，但比平均值要低得多；另一些则比组分中最低熔融温度还要低，高于它们熔融温度平均值的，即使有也很少。

3.颜色.在多数情况下合金的颜色像是由金属颜色的混合而产生，但是有些却显著地不同；例如铜和锌的合金形成各种黄铜。

4.比重.不一定能够由两个组分的混合物推断，有时大一些，有时小一些；但这并不是化合的决定性特征，因为相同金属随着锤打，滚轧等手续以后比重也改变很大。此外，常常在有些情况下所谓观察到的差异，却是由于实验不准确。因为充分精确地测金属碎片的比重来进行这类比较是一种细致的工作。

许多纯金属在没有炭或一些类似元素的覆盖下熔融，并暴露于空气中一段时间后，就获得或多或少的氧，甚至在流动状态下也保留着，这点已由卢卡斯先生（Mr.Lucas）在《曼彻斯特学会纪要》（新系列）第3卷一篇有趣通讯中予以证实。因此，把同一金属多次熔融对其稀薄度（tenuity）和其他性质是有损失的。

对合金来说，这种情况要更加突出。例如，锌在黄铜熔融的温度下可以燃烧，同时一部分锌随着燃烧而逃逸。因此，在每次熔融时黄铜的配比都或多或少地改变，除非再加入新的锌。对铜和锡的合金同样观察到这种情况。铅、锡、铋和其他软而易熔金属的混合物在这方面还要更加显著。为了保持比例不变，应当把它们在油或动物脂肪覆盖下熔融，否则其中一些金属特别是锡容易大量氧化，经过一次熔融，合金就会改变一次。因此，冶金术在一定程度上使用熔剂覆盖金属表面，以防止在大气中氧化。

在制造一种合金时，很少发现首次熔融金属就会完善而紧密，它总是或多或少有些空隙，特别是当两种金属有显著不同的熔融温度的时候。再次熔融温度通常要比首次的低得多，经过再次熔融后，金属才变得紧密而无空隙。这时铜锡合金特别是这样，毫无疑问，对许多其他合金也是这样的。

金与其他金属的合金

金在加热时能和许多金属结合，形成各种合金，我们就这方面说几句也许是适当的。

1.金与铂.铂在比例很小时改变金的颜色为白色。1份铂对20份金制成合金呈灰白色。1∶11得到暗银色的合金。1份铂和4份金外表很像铂。直到金占合金的8/9，金的色泽还不占优势。1份铂和11份金和合金很容易延展，锤击时有弹性。刘易斯（Lewis）、克拉普罗思、沃奎林。

2.金与银.这两种金属在熔融和适当处理时几乎能够以任何比例化合。赫姆贝格（Homberg）发现，当等量的金和银在熔融状态下保持一刻钟，然后冷却，可得到两种物质，最上面的是纯银，最下面的是5份金和1份银的合金。1份银对20份金的合金产生明显的白色。2份金和1份银据说形成最硬的合金；这种合金由3个一原子金和1个原子银组成。

3.金与汞.见汞齐。

4.金与铜.金和铜一起熔融即形成合金。11份金和1份铜形成的合金用于制造金币。铜增高金的色泽，使合金较硬且不易损耗。通用的金币通常都含有银和铜，但是它们重量之和不得过多地超过整个重量的1/12。按照莫辛布罗克（Muschenbroeck），当7份金和1份铜结合时硬度最大。这近似地符合6原子金和1原子铜，金原子量估计是66，铜原子量是56。

除了上面规格外，金的其他合金还用于做表壳，这种合金最少要含有3/4纯金。表链和装饰品通常是由叫宝石匠金（jewellers gold）的劣等合金制成，这种合金不受限制。它含有的纯金很少少于30%。

5.金与铁.金和铁可以在各种配比下熔融结合。11份金和1份铁形成可延性合金，可以滚压成硬币。它的比重是16.885。色泽呈淡黄灰色近于白色，比金硬。当铁是金的重量的3或4倍时，合金具有银的色泽。这个化合物近乎由1原子金和8原子铁构成。刘易斯，哈特切特。

6.金与镍.哈特切特先生将11份金和1份镍一起熔融，得到一种具有鲜艳黄铜色泽而性脆的合金。

7.金与锡.金和锡化合形成一种脆性的合金。10份金和1份锡形成一种灰白色合金，延性比金小。1/50的锡并不显著地损害延性，加热到显著红色还不会损坏合金；但是超过这限度锡就熔融，合金就碎了。哈特切特。

8.金与铅.在金内即使结合有很少量的铅，其影响都是显著的。当合金含有1/2000份铅时，它就像玻璃一样脆。在密闭容器中熔融铅所产生的蒸气就足以损害金。同上。

9.金与锌.这两种金属几乎可以以任何比例化合。11份金和1份锌制成的合金就像黄铜一样呈淡的黄绿色，性极脆。等量的这两种金属形成一种很硬的带美丽光泽的白色合金，可磨光。同上和赫洛特（Hellot）。

10.金与铋.金和铋能结合，但色泽被损坏，很少量的铋就足够破坏合金的延性，这种情况与铅同。同上。

11.金与锑.这两种金属化合产生一种脆的合金，大多与铋、铅相同。同上。

12.金与砷.金和砷之间似乎有显著的亲和力，但是在金的熔融温度下由于砷的挥发性，它们很难接触。很小比例的砷就能使合金变脆，这种现象随着砷的增多而增加。哈特切特。

13.金与钴.这两种金属化合形成一种脆的合金，即使钴只占组成的1/60。同上。

14.金与镁.金和镁可以结合，这合金很硬且比金难熔。有一种合金是由7或8份金和1份镁组成。同上。

铂与其他金属的合金

1.铂和银.这两种金属是否能通过熔融化合还不很清楚；至少，如果它们能化合，它们比重的差别也足以胜过它们的亲和力。

2.铂和汞.见汞齐。

3.铂和铜.这两种金属通常要强热才能勉强地化合，形成一种具有展性的合金。这种合金由于硬，能够磨光且不易丧失光泽，曾被选择做望远镜的反射镜。刘易斯。

4.铂和铁.由于铁的难熔性，铂和软铁或纯铁在加热时似乎不容易化合。但是它与铸铁和钢加热时能化合。这合金很硬，当铁构成合金的3/4时具有一些展性。同上。

5.铂与锡.等量的铂和锡熔融结合，形成一种色暗而性脆的合金。但是当铂降至不到合金的7/9时，延性和白色都按比例地增加。同上。

6.铂和铅.这两种金属在加热时可以各种比例化合；但是这些化合物不稳定，合金熔融时部分铂会析出。同上。

7.铂和锌.把铂放在矿石中还原出来的锌的烟雾中，铂就可以和锌化合。三份铂成为四份合金。它是一种硬而脆，带有青白色的易熔合金。同上。

8.铂和铋.铂和铋在高温下几乎很容易以任何比例化合。这种合金是脆的。同上。

9.铂和锑.在加热情况下铂容易和锑化合。这种合金是脆的。同上。

10.铂和砷.当白色砷的氧化物投到强热的铂上时，随着物质的部分熔融而发生不完全的结合；性脆，呈灰色散粒状结构。刘易斯。

银与其他金属的合金

1.银和汞.见汞齐。

2.银和铜.用任何配比的银和铜熔融都容易成为合金。这种化合物比较硬，当铜的量在合金中占一半或更多一些时，它仍呈白色。银币是含有37/3份银和1份铜的化合物，近乎是8个原子的银对1个原子的铜。5份银和1份铜结合，即3个原子银对1个原子铜，据说是这类合金中最硬的。

3.银和铁.对银和铁的合金未曾作过详尽的研究。据说这两种金属可以在熔融时结合，但是铁仍保持其磁性。这种合金呈白色，性硬并具有延性。保持在熔融状态一段时间后，这两种金属就分开，但不完全。这种情况表明银和铁的亲和力是弱的。

4.银和锡.银和锡形成一种硬而脆的合金，用途不大。对于用不同的配比来改进它的性能未曾作过详细的研究。

5.银和铅.银和铅可以按任何比例结合，同时形成一种脆的具有铅的色泽的合金。这种结合不是非常紧密的，因为像吹灰法一样，用强热就可以从银中分出铅。

6.银和锌.这二种金属结合后形成一种脆的具有蓝白色的合金。对它们的比例未曾作过详细的介绍。

7.银和铋.这两种金属在加热情况下很容易结合。这种合金很脆，它的色泽接近于铋。

8.银和锑.这两种金属在熔融状况下结合，形成一种脆的合金，它似乎并不具有任何显著的特性。

9.银和砷.这两种金属结合时，按照伯格曼的方法，熔融的银获得其重量1/14的砷；这种合金接近相当于3个原子的银和1个原子的砷。它很脆并具有黄色。

汞与其他金属的合金：汞齐

汞和不同金属的合金通常称为汞齐。

1.汞和金.金很容易和汞结合形成合金，这种合金大量应用在金属的镀金术上。为了这个目的，用六份汞加热到接近于液体的沸腾状态，渐渐加入一份纯金的薄片。在很短时间内，整体成为一种具有黄白色的液态物质。它是由一个原子金和两个原子汞所组成。把一半几乎纯粹的汞通过皮革挤出去，剩下的汞则是和金结合在一起，形成一种柔软的白色物质，近乎由1份金和2.5份汞所组成，它是一个原子对一个原子的合金，接着就可用来镀金。我发现制备这种合金的一种简便方法是将3份由绿色硫酸铁沉淀出来的金加到8.5或9份汞中，捣碎几分钟，整个形成一种好看的结晶状汞齐。把这种汞齐加热到恰好低于红热的温度，汞就升华，留下了金；因此它用在镀金上。

2.汞和铂.这两种金属可以结合，但很不容易，它们之间的亲和力似乎很微弱。这从下面情况就可以证明，即将铂丝长期浸在汞中，没有发现有任何影响。将很薄的铂箔浸入沸腾的汞中，经过一段时间后可以产生结合；同样也可将铵盐酸铂和汞一起捣碎，在恰当的加热情况下产生结合。它们的比例还不曾测定过。

3.汞和银.银和汞有相当大的亲和力，将银的薄片放到加热的汞中，同时搅拌混合物，就很容易结合起来。当1份银和2份汞混合如上，即得到一种液态物质，把它加热到汞的沸腾温度，有少量汞挥发，余下的结晶为一块软而白的物质，后来变得硬而脆。加热到汞的沸腾温度以上汞就被赶出。因此这种合金像金和汞的合金一样，可以在其他金属表面上镀上一薄层银。这种化合物很明显是由一个原子银（90）和一个原子汞（167）所组成。

4.汞和铜.我曾做过一些实验企图使汞和铜结合，但未成功。

当铜片浸入汞中一段时间后，有少量汞吸附在铜的表面上，不易擦去；汞能使铜片变脆，同时其断口显出光亮的汞的外观；但是在低度红热的情况下汞就被逐出，铜仍恢复它的色泽和坚硬性，重量的损失很小，在两次到三次试验中，只不过大约5.5%。

新鲜沉淀的铜粉，干燥后和汞一起捣碎，不发生结合。荷兰箔（它是由铜和非常少量的锌组成）和汞一起捣碎时，也不发生结合。铜片在二硝酸汞中能析出纯净的液态的汞。铜片看起来就像在汞中浸过一样，很脆并具有发光的断口，但经过加热即恢复它的色泽和结构，几乎没有失去什么重量。

曾试验过波义耳（Boyle）介绍的方法：2.5份结晶铜绿、2份汞和1份食盐放在一起捣碎，直到汞消失为止，把这种粉末在加热情况下用醋浸渍一些时候，经常搅动，然后把得到的物体过滤和干燥，其中含有少量的液态汞，但主要由醋酸铜和汞的氧化物或盐酸盐组成。液体内含有醋酸铜和苏打的盐酸盐。

从上面可以明显看到汞对铜具有一些化学作用；但是我认为还未曾发现这两种金属能够结合形成一种固定的汞齐。

5.汞和铁.这两种金属即使相互间有亲和力也是很弱的。我未发现它们之间曾经发生过什么化学结合。

6.汞和锡.这两种金属很容易结合，特别是在加热情况下。我把52份锡和167份汞，即各一个原子，放在一起加热，直到它们结合成为一种液态的物质。这种汞齐在180°时结晶。冷却后在手中用力挤压，有近50份液态汞从汞齐中分离出来，外表上像只含极少量的锡。在这以后，再用104份锡和167份汞（二原子锡对一原子汞）形成一种汞齐；约在230°凝结成为干而硬的结晶物质，外表和粘附在镜上的物质相似。可是在镜上镀银所用的汞，比上面所说的比例要大得多；把玻璃在预先涂过汞的锡箔上滑动，施加很大压力，就驱逐出多余的近乎纯粹的汞。

7.汞和铅.在90份铅中加入167份汞（每种一个原子）一起加热时，它们结合形成一种汞齐，约在200°时结晶。冷却时有少量汞可以挤出。再加入29份锌（二个原子对一个原子），我们又得到一种汞齐，它在比200°高得多的温度下熔融，冷却后变为一种持久的坚硬结晶物质。

8.汞和锌.当29份锌与167份汞（一个原子对一个原子）在一起加热时，它们化合形成约在200°结晶的一种汞齐。冷却时挤出少量汞。再加29份锌（2原子对1原子），我们得到的一种汞齐，在200°以上大量熔化，而冷却时则成为十分坚硬的晶块。

9.汞和铋.把62份铋和167份汞（一个原子对一个原子）一起熔融，在常温下这种混合物保持液态，但在静置时有部分结晶析出；约有1/3重量可以像液态汞一样倾倒出来。假如我们再加入62份铋到全部混合物中（使成为二个原子对一个原子），则液态汞齐约在150°或180°时结晶，可是这种物质很柔软，用力可以挤出20%的液态汞齐。如果再加入62份铋（使成为三个原子对一个原子），则这种化合物在200°到300°间结晶成为暗色粒状的柔软物质，并不再发生任何变化。我没有用过更高比例的铋进行过试验。

10.汞和锑.锑和汞的结合据说很弱，不久即松散。我做过几次试验，想把这两种金属结合皆未成功，这似乎没有必要详述，因为形成这种化合物并不会引人注意。

11.汞和砷.　在刘易斯的著作中，制备汞和砷的汞齐是将它们加热一些时间，并时常加以搅动。它是灰色的，由5份汞和1份砷组成。

至今为止，已经知道大多数其他金属是不能和汞结合的，被认为是金属的钾和钠除外，它们可以和汞结合；但是这些合金没有什么意义，所以它们的比例没有详细研究过。

三元、四元等汞齐

除了汞和一种金属形成的汞齐外，还有由汞和两种或多种金属合金组成的汞齐，这种汞齐在某些物场合下和单纯的混合具有显著不同的性质。

1.汞和铋及铅.把两个原子的铋和一个原子的汞组成的汞齐与一个原子的铅和一个原子的汞组成的汞齐按比例混合，使汞在二者中的量相等，这两种粉末虽然在开始时都是干燥结晶状态，但捣碎后不久即成为持久的液态汞齐。这种液体在向前流动时常在后面拖了一条尾巴，并容易分成流动性不同的部分。但是，最易流动的部分在流动性上和纯汞比起来也差得多。这种汞齐的比重是11。

2.汞和由7份铋、5份铅及3份锡组成的易熔金属.我发现用最少量的汞，即5份汞和4份易熔金属的混合物可以组成最易熔融的汞齐。它们是由两个原子铋、一个原子铅、一个原子锡和两个原子汞所组成。它们的比重是12。

3.汞和锌及锡.这种合金发现对电机的励磁非常有效。卡思伯森先生（Mr.Cuthbertson）介绍了1份锌、1份锡和2份汞组成的汞齐可以用在印刷机平板上。但是我所制备过用于印刷滚筒的最好汞齐，其中所含的汞要比上面的多两倍多。我还制备过由58份锌和52份锡（二个原子对一个原子）组成的合金。在这种合金中加入250份汞，把这个混合物熔化；液态物质约在220°时结晶成为一种白色的中等硬度的汞齐。把这种汞齐在研钵中研成粉，和其重量的1/12的猪油混合，然后将少量涂在一块皮革上，用在转动的印刷机上。可是一种比较硬的和含油较少的汞齐对印刷平板更加合用。我制备的这种汞齐由四个原子锌、两个原子锡和三个原子汞组成。

我曾分别试验过锌汞齐和锡汞齐，发现它们对电机的励磁作用同它们二者结合起来时一样好。它们应当由两个原子锌和一个原子汞（58份对167份），同两个原子锡和一个原子汞（10份对167份）组成。如果我们愿意把它们结合起来，我们只要采用2份锌汞齐对1份锡汞齐，把它们在一起捣碎。

铋汞齐对电机的励磁是不够好的；铅汞齐较好；但它们和那些由锡和锌组成的汞齐比起来则差得多。

铜与其他金属的合金

1.铜和铁.这两种金属加热时也很难结合；但是这种化合物不具备有用的性质。

2.铜和镍.这两种金属结合时据说得到一种白色的硬而脆的合金。这种合金还不大清楚。

3.铜和锡.通过熟练的操作可以把铜和锡在一起熔化，并几乎能以任何比例结合，但是发现，只有按很少一些配比组成的合金在技术上具有可贵的性质。

铜和锡的合金通常称为钟铜；但是按照用途则有更多的专有名称，像青铜、镜铜，炮铜等，它们中间那些具有黄色的合金，常常和普通称为黄铜的合金混淆，像黄铜炮等。的确，古希腊和罗马似乎已有这两种合金，它们的名称是相同的。希腊文的χαλχos ，是指切屑工具的，一定就是指钟铜，或铜和锡的合金及黄铜，这点确实已从它们的分析中得到证明。罗马的s 似乎也含有同样化合物。古铜币中也常常发现含有锡。

锡和铜在某些配比下结合时，得到一种具有惊人的硬度和坚韧的合金，在这些性质方面它远比它们中任一组分优越。在其他配比中，能得到发音响亮的化合物，例如钟铜，这样叫是很合适的。锡的比例增加时，可增加化合物的易熔性，锡本身在较低的温度华氏440°就可熔化。

铜和锡合金的主要种类列举如下，从铜含量最多的开始。柯万将铜的原子重量作56，锡的作52，并指定这些金属的硬度分别为7.5和6。

（a）炮铜.作为枪、炮的铜锡合金，由100份铜和11或12份锡制得。少量的铁可以改善这种合金；最好是以锡板的形式加入，因为它较易熔融并和金属结合 ^[8] 。这种化合物硬而坚韧，并在这方面超过任何其他由这二种金属组成的合金。增加或减少1或2份锡就显著地损害了这种合金的坚韧性。它是由8个原子铜和1个原子锡所组成的。

（b）用作利刃、印刷机滚筒等的合金.这种化合物的最好配比似乎为100份铜和15或16份锡。经过适当的锤打和淬硬，就适宜于制作利刃，它的性能不比某些钢材差。虽然它含有较多的锡，它的比重却比炮铜的大；这种金属表面没有起泡，纹理很细，适宜在车床上加工。看来它是制作印刷机滚筒的一种最好合金；但是后来我分析这种滚筒的一些镟屑，发现锡的含量远比上面的配比少。这种合金（b）是由6个原子的铜和1个原子的锡组成。

（c）用来制作中国锣、铁等的合金.从迪斯索艾的实验中看到，由100份铜和23份锡组成的合金是这类化合物中密度最小的。它用来制作铜钹，与中国铜锣的组成相近。它是由4个原子铜和1个原子锡所组成。克拉普罗思分析了中国铜锣，得出组成为100份铜与28.2份锡，汤姆森博士得出100份铜和23.4份锡。

（d）铸钟用的普通钟铜.这种合金通常由3份铜和1份锡制得；但是为使配比正好是三原子铜和一原子锡，该合金应该是由100份铜和31份锡所组成。它很硬，颜色是白的，展性比前面几种合金小，而声音更加响亮。我分析过的一个品种是由100份铜和36份锡所组成。没有必要用100份铜和31份锡的精确配比来做响亮的合金。

（e）镜铜.光学器具商曾仔细地研究了这个化合物。按照马奇先生的方法，最好配比是32份铜对14.5份锡，但是爱德华兹先生（Mr.Edwards）发现是15份锡、1份黄铜、1份银和1份砷。铜和锡在配比上极微细的变化就会损坏这种合金的性质。这种合金是白色的，很硬，并具有紧密的纹理，它具有美丽的光泽。应用少量的锌、银和砷或许是为了校正这种合金的色泽。在有些合金中虽然加少量看来无关的金属却改进了金属的密度和结构。值得注意的是，这种合金究竟要和2原子铜与1原子锡的比率符合到怎样的精度。通过计算，32份铜将需要14.8份锡。马奇先生发现为32份铜对14.5份锡，同时表示，如果再多加入0.5份锡，这种合金就太硬了。爱德华兹先生确实说过32份铜对15份锡；但是后来又加了1份黄铜，其中含有2/3份铜，这就改变了配比为32份铜对14.7锡，几乎正好和理论要求符合。当32份铜和13.5份锡结合时，马奇先生认为它太软 ^[9] 。

（f）等量的铜和锡.这种合金呈蓝白色，没有什么特殊用途。它由一个原子铜和一个原子锡组成。

其他含锡更高的铜锡合金似乎没有什么意义，不必专门去讨论它们了。

由于自己没有机会去合成这些合金，我只好对其中一些进行分析。

我对铜锡合金所采用的分析方法是简便的。将合金用硝酸处理，把铜溶解，在用水稀释后，锡就以二氧化物的状态沉淀下来。将沉淀过滤干燥后，加热到暗红状态；估计锡占26/33（其他7份是氧），合金的其余部分可以认为是铜。但如果认适当的话，铜也可以用一块铅浸入溶液中把它沉淀出来，它比用一块铁浸人铜的硝酸溶液中好。

4.铜和铅.铜可以和沸腾的铅结合，形成一种灰色性脆并具有细粒结构的合金。这种合金当加热超过铅的熔点时，就能使所有的铅流出来，剩下来的几乎是纯净的铜。这种合金还未发现有什么用途。

5.铜和锌.铜和锌结合成为黄铜，它是所有合金中最有用的一种。虽然这种组成统称为黄铜，然而由某些配比形成的化合物还有特殊的名称，其中有一些将在下面涉及。

应当注意到，铜的硬度由柯万先生测定为7.5，而锌的为6.5。铜具有高度韧性和展性；锌却很脆，展性很差。根据刘易斯，在铜内加入很少量的锌能使铜的颜色变淡，成为苍白色；当在铜内加入其重量1/12时，其颜色倾向于黄色。该黄色随着锌的增加而加深，直至锌在合金中的重量与铜的重量相等。超过这点如果锌再增加，则颜色愈变愈淡，最后变成白色，像锌一样。

根据莫辛布罗克，黄铜的韧性比铜、锌都要大。他从实验得出，黄铜的强度差不多是铜的两倍，是锌的18倍。依我看来，似乎黄铜的韧性最可能是先随着合金内锌的增加而加大，当锌达到一定比例时韧性最大，以后再继续加锌，韧性就减小，但是这还缺乏实验证明。我认为，一定要确定两种金属按照什么比例才形成最大韧性的合金。对最大硬度也可以作同样观察。这两个最大值有可能在不同种类黄铜中发现。

铜据说是在韦奇伍德温度计27°熔化，而锌的熔点要低得多，是华氏680°。普通黄铜据说是在韦奇伍德温度计21°熔化。很可能所有黄铜都在铜与锌熔点之间温度下熔化；锌愈多，则熔化温度愈低；但是据我所知，还没有直接实验来确定这些度数。

现在我列举我所注意到的一些不同成分的合金，先举含铜最多的，然后过渡到含锌最多的。

（a）用于制造上镀物品的黄铜.根据我分析过的一个样品来判断，这个合金是由12个原子铜和1个原子锌，或近似地由23份重量的铜和1份重量的锌所组成。这里铜的原子估计为56，锌的原子估计为29，很接近铜原子的0.5。

（b）荷兰金，金色金属.这种合金可以仿效金叶一样锤打成薄片。我在书本上没有能够找到这种合金的成分，可能是制造商保守秘密。可是通过分析我发现它为6原子铜和1原子锌，或近似地由12份重量铜和1份重量锌所组成。这个合金多半是所有黄铜中最富于展性的。一个12平方英寸的金属叶重约7/10格令。其颜色，如大家所熟知，很接近金的颜色。这种成分的合金用于制造镀金的物件，如纽扣等。

（c）用于制造印戳等物品的黄铜.这是一种大家熟知的伯明翰（Birmingham）制造的商品。这种合金韧性和展性都很好，可以从商品的质量表现出来。它具有一种美丽的金色。有一个样品，根据我分析，是由4原子铜和1原子锌，或8磅铜和1磅锌所组成；但这种成分随所需颜色而变化。

（d）柔软、美丽颜色的黄铜.根据塞奇，把铜的氧化物、菱锌矿、黑色助熔剂和炭粉混合在一起，在坩埚内熔融，直至蓝色火焰消失，可以制得一种优质的黄铜。该黄铜发现比氧化物中铜的重量重1/6。他说，如果铜保留1/5锌，颜色就没有这样好；多余的锌就要通过加热烧掉，但是通过燃烧是不能够把锌减到1/6以下的，这个数值看来是一个天然的界线。因此，这个由6份铜和一份锌所形成的化合物一定是由3原子铜和1原子锌所组成。

（e）适于制造钟表装置的柔软黄铜.有一种黄铜，由于很适宜与钢一起用，为钟表制造者所乐用。我没有得到过样品，但是汤姆森博士对一个样品进行过分析，发现它为2原子铜和1原子锌 ^[10] ，或近似地由4份重量铜和1份重量锌所组成。

（f）普通硬黄铜.大多数黄铜属于这一种，它是大规模制造的，制造方法是把颗粒状铜、菱锌矿（一种天然的锌的氧化物）与炭的混合物加热到红热数小时，然后升高温度，使铜与锌的化合物熔化，菱锌矿里的氧由炭带走。然后根据需要，把金属铸成锭或板。这种合金叫做粘结黄铜以区别于其他种类黄铜，它们通常是根据要求把这种黄铜与铜或锌一起熔融制得的。

业已知道，40磅铜与60磅菱锌矿得到60磅黄铜；因此大部分锌在这个过程中烧掉。这样制得的黄铜为2份铜与1份锌所组成，显然它是由两种金属各1个原子所组成的。

普通黄铜与前面所讲的类似，在冷时是有展性的，但是程度上可能没有那样高。比起任何其他种类黄铜，它似乎更适宜于在镟床上加工。这种黄铜在受锤击或碾压以前的比重，根据我的经验，一般为8.1或8.2左右。在碾压后密度增加很大，根据迪斯索艾 ^[11] ，可增加0.5，所以在浇铸时是8.2，在碾压后变为8.7；或者说，通过碾压，它的体积差不多缩小49/16。这位作者还发现，黄铜通过碾压，硬度极其显著地增加，但韧性减小；可是在碾压以后再通过加热，使其软化，它会变得比以前更强，其比重差不多介干浇铸黄铜与碾压黄铜之间。

（g）皇子金属（Prince’s　metal），假金等.这个化合物，据我所知，通常是由等重量的铜和锌化合，或3份普通黄铜和1份锌在一起融熔而成。根据刘易斯，按照这个比例的黄铜，其黄色达到最高点。该合金很脆，或者至少比普通黄铜要难延展得多。我发现一种叫做锌焊料的合金，即既用于焊黄铜又用于焊铜的焊料，差不多含有相等份量的铜与锌。因此，它看来是由1原子铜与2原子锌化合而成的合金。

铜和锌的其他合金，其中锌逐渐地超过了铜，颜色就逐渐地变淡而且变得更脆。它们在工艺上用处不大，因此，冶金工作者不曾详细地研究过。

除掉铜和锌以及铜和锡二元化合物以外，还有这些金属的三元化合物，即铜、锌和锡的合金。举例说，普通白色纽扣就是这种金属制成的。我曾分析过这种金属的样品，发现它由4份铜、1份锌和1份锡，或4原子铜、2原子锌和1原子锡组成。

补充一下我所采用的有关黄铜的分析方法。把20格令左右某些商品溶于硝酸中，用硫氢化石灰把金属变为硫化物沉淀下来。铜以黑色粉末状态析出，而锌则由白色粉末状态转变为灰色。要特别当心逐渐地加入沉淀剂，务使铜能够和锌分开地得到，全部铜在锌沉淀出现以前析出。把沉淀收集起来并在不超过150°的温度下干燥，然后称重。在以上两种情况下都得出，重量1/3为硫，剩下的2/3为金属，这同这些硫化物的已知组成是一致的。另一种方法我有时也使用，效果也很好；即把全部或者绝大部分的铜用铅板析出，然后用硫酸把铅析出；再用硫氢化石灰来检验液体，把剩下的铜沉淀下来，如果有一些的话；最后用硫氢化石灰把锌析出。

6.铜与铋.这种合金很脆，呈苍白色。关于这种合金知道不多。

7.铜与锑.铜与锑在熔融时化合成为一种紫色，脆性的合金。

8.铜与砷.这两种金属在一个盖紧的坩埚中熔融化合，要在混合物表面盖以食盐以避免砷的氧化。该化合物白而脆，叫做白铜和白顿巴铜（white tombac）。

9.铜与锰.根据伯格曼，它们可以通过熔融而化合，形成一种红色、有延展性的合金。

10.铜与钼.这些金属可以按不同比例形成合金，但是这些化合物没有什么特别的地方。

铁与其他金属的合金

1.铁与锡.把这两种金属在密闭坩埚内熔融是不大容易形成合金的，这种困难似乎是由于这些金属各自熔化的温度相差太远。伯格曼发现，当金属一起熔融时，有两种合金形成；一种是2份锡和1份铁，即10个锡原子对1个铁原子，另一种组成是2份铁和1份锡，即4原子铁和1原子锡。第一种有很大的延展性，比锡硬，但没有锡那样光亮，而第二种只有一般的延展性，很硬，刀割不动。

普通马口铁的形成是锡与铁亲和力的证明。把完全洗净的铁的薄片浸入熔融的锡中，锡就附着在铁的表面与锡形成真正的化学结合。

2.铁与铅等.铁与铅、锌、铋、锑、砷、钴、镁等金属熔融，能或多或少地化合。但其比例只有很少几个例子被查明。这些化合物通常是不重要的。

镍与其他金属的合金

镍和砷.由于镍和砷在自然界的化合状态被发现，虽然大多数是与少量其他物体在一起，我们还是可以认为它们之间存在着一种亲和力。不过我不知道它们化合的比例和这种合金的性质。

锡与其他金属的合金

1.锡和铅.锡与铅可以按任何比例熔融化合，据莫辛布罗克说，这种合金比铅或锡硬，并且更坚韧，特别是当它们的组成是3份锡和1份铅时。

为了寻找某些有显著特征的合金，我按下表的各种百分比把锡和铅熔融，锡的比重是7.2，铅的比重是11.23；所取的比例是按1、2或更多的锡原子和一个铅原子化合，把这几种金属熔融，并在几滴油脂保护下形成化合物，否则就很快发生氧化，以至于比例受到破坏，使纯合金的量不等于其组分的重量。如果不采取这种预防，在实验里4份金属常常只能得到3份可熔的合金。

上表说明，当1原子锡和1原子铅化合时体积发生膨胀，但当比1更多的锡与1份铅化合时体积发生减小，即密度比计算的要高。当3原子锡和1原子铅化合时密度增加最大；韧性也可能是个最高点；虽然莫辛布罗克发现当3份锡和1份铅化合时韧性较大，这个成分近似地相当于4原子锡与1原子铅；这种意见是为下面事实所支持的，即当两种金属单独存在时锡的韧性要大得多。

值得注意，这些合金的熔点比锡或铅任何一种都低，当3原子锡和1原子铅形成合金时，其熔点是所有合金中最低的（340°）。

我发现，普通的白镴（一种锡与铅的合金），是一种接近4原子锡与1原子铅的合金，其熔点约为345°或350°。这或许是最好的比例，它既硬，又牢固，颜色又好。铅多了将损害它的颜色。锡多了虽然可以改进它的颜色，但却损害它的牢固性并且增加费用。

某些家用东西当中，如茶壶、汤匙等等，一般地是用名叫中国白铜的白色金属制成的，但上面这种叫法我认为是不合适的。这种金属的颜色比白镴更接近于银。我发现有一个这样叫的汤匙却是纯锡的。

2.锡和锌.这种合金很容易用熔融方法制得，这些金属似乎可以按任何比例化合，我用29份锌和52份锡（各一原子）在一起熔融得到一种白色坚硬比重约为6.8的合金。当2原子锡和1原子锌化合时，比重是6.77，在平均值以下。该合金很硬而且牢固，或许有些用处。

3.锡和铋.这两种金属按任何比例熔融都很容易化合，当52份锡和62份铋熔融（原子比为1∶1），得到一种细致、光滑、硬而脆的比重为8.42的合金，260°熔化。2原子锡和1原子铋得到比重为8的合金，熔点约为320°。1原子锡和2原子铋的合金比重是7.73，熔点为350°。1原子锡和3原子铋得到合金的比重是9.14，熔点为330°。

4.锡和锑.当这化合物由等量的金属形成时，据说是白而脆的。但小规模熔融这两种金属时，我没有能够使它们化合。

5.锡和砷.根据贝延（Bayen），当15份锡和1份砷一起熔融时，合金像铋一样成大片状结晶，性脆，不像锡那样易熔。该合金一定是由5原子锡和1原子砷所组成，也就是312份锡和21份砷。

铅与其他金属的合金

1.铅和锌.这两种金属似乎只有微弱的亲和力。在少量油脂存在下熔融时，它们容易按任何比例化合或更正确地说是混合。可是，它们虽然可以混合，却仍有很大的趋势再分开，这无疑一部分是由于它们比重相差很大而引起的。

我用各种比例熔融铅和锌，从6份铅和1份锌到1份铅和2份锌。这种化合物的比重通常比平均值大；但是破碎时，其断面有一部分像锌而另一部分则不像。对断片的分析证明，它们的组成存在着很大的差别，随后再把它熔化有时会增进其化合，但有时则相反，6份铅和1份锡得到的化合物其均匀程度几乎同任何均匀化合物一样，它们的比重是17，比铅硬，颜色比铅白，外表像白镴，也就是说，很像锡和铅的合金。

2.铅和铋.这两种金属很容易形成合金，3份铅和2份铋熔融时化合成为很牢固的、熔点约为340°的合金。莫辛布罗克发现它比铅要坚硬十倍，它在保存时很快变黑，它的比重根据我的观测为10.85，比平均值大，它是由两种金属各一个原子或是62份铋与90份铅构成。

3份铅和4份铋（1原子铅对2原子铋）形成的合金在250°熔化，这是该两种金属所形成的合金中熔点最低的。它与少量锡制成三元合金，其熔点比不含汞的任何其他金属化合物都要低，这将在后面指出。这种铅与铋的合金的比重是10.7，比平均值大。

1份铅和2份铋的合金（1原子铅对3原子铋）熔点为280°，比重是10.1，比平均值小。

3份铅和1份铋的合金（2原子铅和1原子铋）熔点为450°，比重是11，比平均值大。

3.铅和锑.这两种金属能按任何比例熔融化合，该合金纹理很细，而当锑或铅占优势时变得又脆又软，我认为这种合金的主要用途是做印刷的铅字，小的铅字需要较硬的合金，即合锑较多的合金，大号铅字则含铅较多以降低价格；在检验各种不同的铅字中，我发现主要的是三种配比的合金，最小的铅字是由十分接近40份锑和90份铅（或1原子对1原子）的混合物铸成的。它很硬，其断片像钢一样，比重接近9.4或9.5，约在480°或500°熔化。这个配比是通过分析或参照金属的比重而确定的。

中等铅字是用1原子锑和2原子铅或40份锑与180份铅组成的。这合金约在450°熔化，其比重约为10。

2或3英寸直径的最大铅字是由1原子锑与3原子铅，或40份锑对270份铅的合金做成的。这种合金也大约在450°或460°熔化，这是一个值得注意的事实。该合金的比重通常为10.22。经过几次试验，我还不能确定是这个合金还是前面的合金熔点更低些。当等量的这两种合金融合在一起时也在450°或460°的相同温度下液化。

所有中等大小铅字看来都是由前面三种比例中任何一种或其他混合物做成，铅字愈小就需要愈多的锑以提供必要的硬度。最大的铅字，我认为，含铅的比例比一般的要大得多。

40份锑与360份铅（1原子对4原子）一起熔化时，其熔点约为470°。比重发现为10.4，但这个数据可能由于砂眼或空气泡的存在而过低了。这合金比前面的容易弯曲，折断时断面纹理很细。

40份锑与450份铅（1原子对5原子）形成的合金在490°熔化，比重为11。这种合金弯曲折断时纹理很细。

40份锑与540份铅（1原子对6原子）形成的合金在510°熔化，比重为10.8，很可能这是由于存在空气泡。这种合金很软，有延展性。

4.铅和砷.当把铅熔化并和白色氧化砷接触，上面加一层牛脂，并经常把它们搅动，两种金属即发生结合，多余的白色氧化物一部分转变为砷，一部分被赶出去，看来还带走一部分铅。有相当一部分固体呈黑色海绵状，加热不容易熔化。它含有一部分铅，可能是金属与氧的化合物。熔化的合金具有铅的外表，但很脆，不等弯曲就折断了，断面与铅相似。这种合金如果不被铅饱和，其比重为10.6，或更大些。用过量硝酸处理时，合金完全溶解，铅能被硫酸析出，而砷酸或氧化物则能被石灰析出。这样，我们求出该合金约含有9份铅与2份砷，或每种金属各一个原子。海绵状固体用硝酸处理时生成同样的溶液，并伴随有氧化砷的沉淀。

5.铅和钴.这两种金属可能由于熔化的温度相差很大，它们的合金不容易得到。格梅林（Gmelin）把1份钴分别与1、2、4和8份铅熔化，分别地得到比重为8.12、12.28（8.28？）、——、9.65与9.78的合金。从这些比重可以明显地看出，铅是大部分被热赶跑了。因为最后的或者最大的比重只是近似地相当2份铅与1份钴（《化学年鉴》，19—357）。

三元合金、焊料；易熔金属等

本章是声称限于二元素化合物的，虽然在本章中，研究三元化合物似嫌过早，但由于三元化合金很少，紧接着就在这里介绍它们，似乎没有什么不可以。

柔软的焊锡.白铁工人和焊锡工人的焊料，要求容易熔化，可是熔点不能太低，应该能够经得起比沸水高的热度。软焊条的熔点通常在300—400°。白铁工人的焊条我认为一般是由等量的锡和铅混合组成。我曾获得一个比重8.9的样品，它的熔点是380°。大概更理想的化合物将由104份锡与90份铅（2原子对1原子）混合而成，其比重为8.8，熔点为350°。

焊锡工所采用的焊条比白铁工的要容易熔化一些。我从工人那里得到的样品比重是8.87，在345°熔化。3份锡与2份铅的混合物将组成同样易熔的合金，但其比重只有8.6或8.7，可能在这样品里锡的比例略少些，有少量铋进入。

易熔金属.锡、铋和铅是在较低温度下熔化的金属。它们中任何两种的合金熔化温度通常比它们平均的熔化温度低，甚至比低的还要低。用类比法可以推得，锡与铅的合金同锡与铋的合金一起熔化，其熔点将低于二个组成中任何一个。业已查明，最易熔化的铅同铋的合金是2原子铋同1原子铅。这种合金在250°熔化。2原子铋同1原子锡的合金在260°熔化，1原子铋同1原子锡的合金也是这样。这类合金比这些金属按任何其他比例组成的都容易熔化得多，我们还希望从它们的组合中把熔点进一步降低。事实上，任何一种锡与铋的合金，在同铅与铋的合金结合时，熔化温度的降低都几乎完全相同。

因此，假如4原子铋、1原子锡同1原子铅一起熔化，这化合物在沸水中即在低于212°时熔化，而3原子铋、1原子锡与1原子铅一起熔化，情况也是一样。

紧接上面所提到的二元易熔合金就是2原子锡和1原子铋所组成的合金，它在320°熔化。这种合金同2原子铋及1原子铅结合，产生了一个3原子铋、2原子锡及1原子铅的化合物，它熔化的温度非常接近于上面的三元合金。

按照重量，对于上面最易熔化的金属，其比例将近似地为：

铋14份　　铅5份　　锡3份

铋10份　　铅5份　　锡3份

铋5份　　铅2.5份　　锡3份

大多数基础书籍所给出的比例是，8份铋、5份铅和3份锡，或5份铋、2份铅和3份锡，它们都几乎同上面一些合金一致，在低于212°时熔化。

从前面事实显然看到，只有两种比例的锡和铅同铋结合，才产生所需的结果，就是说，不是1原子锡同1原子铅，就是2原子锡同1原子铅。为了更充分地研究这个问题，我按下面步骤进行：

把1原子锡（52）＋1原子铅（90）＋1原子铋（62），在一起熔化，熔点是270°。这合金相当柔韧，其断面颗粒很小。在该合金中连续地加入31格令铋，直到此合金明显地变得不易熔化，其结果如下：

1原子锡+1原子铅+1原子铋；在270°熔化

1原子锡+1原子铅+1.5原子铋；在235°熔化

1原子锡+1原子铅+2原子铋；在205°熔化

1原子锡+1原子铅+2.5原子铋；在200°熔化

1原子锡+1原子铅+3原子铋；在197°熔化

1原子锡+1原子铅+3.5原子铋；在200°熔化

1原子锡+1原子铅+4原子铋；在220°熔化

1原子锡+1原子铅+4.5原子铋；在205°熔化半流动

1原子锡+1原子铅+5原子铋；在240°熔化半流动

但这种合金降到接近200°时还保持一些流动性

从这里我们得出，按重量3份锡、5份铅同7到14份中任何比例的铋都得到一个熔点低于212°的合金，但在这些中最好的是10或11份铋。

还有，2原子锡同1原子铅和3原子铋结合，逐渐地加入一半锡。这几种合金都相差不大地在200°或200°以下熔化。进一步增加锡，就像上面加铋一样，会损害这种性质。我认为，把2原子锡和1原子铅同3原子以外任何比例的铋混合都是不重要的。

附录

自从第一卷第二部分发表以来（1810年），在有关热这个课题方面，已经发表过一些重要的文章。这些文章与这本书内反复讲的有关这个课题的学说的某些论点有着直接的关系。因此说明一下在这些文章里所出现的结果或许是适当的。

在1813年1月《化学年鉴》以及《哲学年鉴》第2卷中，我们发现一篇关于各种气体的比热的研究报告，是由德·拉·罗奇（Dela Roche）和贝拉尔（Berard）写的，这个报告在这最困难的课题上作了一系列最艰巨和最精密的实验，无论在创造性和具体做法方面，他们都有巨大的功绩。

没有必要描述这些实验装置及其做法的细节，因为这些描述在以上所列的刊物中都可以找到。值得注意的是，所用的量热器是一个3英寸直径、6英寸长的铜圆筒，用水充满，还有一个长5英尺的螺旋管穿过其中，两头在容器外边敞开着。把一定温度（212°）的任何气体的均匀气流通过管子，让过多的热传给水。水的量及容器的热容量都预先测定过。通过量热器的加热气体的量以及水的温度可以经过巧妙的安排在任何时间测量出来。

显而易见，当使用这类装置时，气体将根据它的热容或多或少地把热量传递给水，而量热器的温度将逐渐升高，直到它达到一个最大值为止。这就是说，直到量热器周围的大气的冷却效果等于气流的加热效果。

实验的结果载入下表。

他们发现，压力为29.2及41.7英寸汞柱的等体积空气的比热接近于1∶1.2396，不同于压力或密度之比，后者为1∶1.358。

上面这些永久气体（水蒸气除外）比热的表已为另外一系列实验的结果所证实，在这些实验中，原则略有些变动，即求出在给定温度下需要多少立方英寸各种气体才能把量热器升高至某一温度，并指明热容量与所用气体的量成反比。在这些结果中误差只不过从1%到10%。这些误差对这样棘手的实验来说可以认为是很小的。

由于几种气体比热的比率已经求得，所以求水的比热同某种气体（例如空气）比热的比率是非常方便的，把小流量的热水通过量热器，然后把这种流量的效果同较大流量的空气的效果相比较即可得到，但必须仔细查明在给定时间中通过的水量以及在入口处水的温度。这个实验的结果是，水的比热跟普通空气的比热之比接近于1∶0.25。改用另外两个实验，所得结果差别并不大，水对空气之比，三个结果的平均值为1∶0.2669。

把气体的比热进行换算，以水为标准作为1，我们就得到各种物质的比热表：

在我们评论这些结果以前，最好把杜隆和珀替（Petit）关于比热的同样有趣的实验摘要介绍一下。这些实验发表在《化学和物理学年鉴》第7卷和第10卷中。

这些先生们一开始是研究空气的热膨胀。空气从水的凝固到沸腾这段温度范围内的绝对膨胀已由盖-吕萨克和我自己在以前测定过，约为8到11。可是他们还把上面的研究推广到高于和低于这些温度的各点，即扩大到汞的凝固和沸腾的温度。从汞的凝固温度或其附近到水的沸腾温度，他们发现空气的膨胀与汞的膨胀一样快，就像普通温度计指出的那样。但是从水的沸点到汞的沸点，汞膨胀稍多一些，并按比例逐渐地增加，如下表所示：

表Ⅰ

汞的绝对膨胀引起他们的注意。对于汞从水的冰点温度到沸点温度的膨胀，他们引证了九个数据，这九个中的两个极端是卡斯博伊斯（Casbois）的原体积1/67，和我的原体积1/50。他们把它定为1/55.5。他们把温度提高到双倍和三倍来进行观察，并从这些观察推得下表的结果。这些膨胀本来只是对应于摄氏温度计每一度的，我把它加上相应于华氏每一度的膨胀。

表Ⅱ

通过玻璃容器中汞的表观膨胀的一系列观察，与上表的结果相比较，他们推断出温度计上每一度的玻璃的绝对膨胀，以及假定用于测量温度的玻棒作均匀膨胀时所指出的温度：

表Ⅲ

铁、铜和铂从摄氏0°到100°以及从0°到300°的绝对膨胀已经很巧妙地研究过。对摄氏温度计每一度的膨胀如下表所示。

表Ⅳ

与这课题相联系的是另一个重要问题，即在不同温度下，物体的热容量是保持不变呢，还是在温度升高时减小或增加。这就是说，把物体从摄氏0°升到100°需要某一定的热量，把它从100°升到200°，以及从200°升到300°等等是需要同样的热量呢，还是当我们继续升高温度时它需要多一点或少一点？这个课题的探讨包括对温度测定的研究。他们采用了空气的平均膨胀，即空气温度计，作为恰当的标准，并找出铁的热容量：

从0°到100°=0.1098

0到200=0.1150

0到300=0.1218

0到350=0.1255

相等重量水的热容量是1。

下表是根据他们的结果所得出的七种其他物质的热容量。

表Ⅴ

按照这个表，物质的热容量随温度升高而作少量的增加。假用普通的汞温度计来测量温度，这种增加虽然仍旧存在，但将更加小些。

再设想用这些物质制成的温度计是通过浸到冰水及沸水中刻成100°的；假如这些温度计全部浸入空气温度计读数为300°的一种流体内，又假如用获得的热的绝对量来测定，则几种温度计相应的温度如下：

从这些观察中，他们推断出，业已公布的关于物质冷却的定律不可能是绝对准确的。这就是说，当它们的温度超过周围空间温度时，物体就按比例放出热量给周围介质。

接着就是对有关热现象一般定律的一些批评意见，发表在我的《化学哲学》原理中（第15页），在一起发表的，还有一张表，是用来指示空气温度计与水银温度计之间不一致的地方。两者都是按照我在《化学哲学》中建议的方法标上刻度的。关于这些论点，我以后还要讲。

文章的第一部分结束时讲到，为什么要选择空气温度计，或者更严格地说，为什么要假定水银或任何其他物质的温度计的刻度与空气温度计一致。

论文的第二部分是冷冻定律

采用空气温度计作为最合适的测量温度的方法，杜隆和珀替两位在多种不同的情况下，在真空中、在空气中或在不同类型的气体以及在不同密度条件下，研究物体的冷冻定律。研究中使用了大量仪器和资料，显示出高度技巧和敏锐的观察力。但我们的意图并不是对这些加以评述。我们只要介绍他们通过实验所推出的定律的一般概要就足够了，与此同时，我们介绍所有那些对这课题充分有兴趣的人去详细读这论文，它显示出具有深远哲理的一系列实验，并借助于数学概括来说明其结果。

“定律1.如果有人能看到一个物体放在真空中且围绕以绝对没有热量，或者完全被夺去辐射热量的容器中冷却，他将发现，当温度按算术级数下降时，冷却速度将按几何级数减少。”

“定律2.如果一个含有真空装置的容器的温度是常数，一物体置入其中冷却，则成算术级数的高出的温度的冷却速度，就像一个几何级数各项减去一个常数那样地减少着，该级数的比率适用于所有类型物体的冷却，等于1.0077。”

“定律3.在真空中对相同的高出温度的冷却速度以几何级数增加，真空周围容器的温度按算术级数增加，级数的比率和上述相同，即对所有类型的物体都是1.0077。”

“定律4.由一种气体单纯的接触而引起的冷却的速度与冷却物体表面性质完全无关。”

“定律5.由一种气态流体单纯的接触而引起的冷却速度，在高出的温度本身按几何级数变化时，亦按几何级数变化。如果第一个级数比率是2，则第二个是2.35，不管气体的性质和它的弹力怎样。”

“此定律也可说成是在任何情况下，气体带走的热量和热物体高出的温度的1.233次幂成正比。”

“定律6.当气态流体本身的张力按几何级数降低时，其冷却能力也是按几何级数下降，如果第二个级数比率是2，则第一个级数的比率对空气来说是1.366，对氢是1.301，对碳酸是1.431，而对油生气是1.415。”

“此定律也可表示如下：在所有其他条件相同的情况下，气体的冷却能力和压力的一定的乘幂成正比，乘幂的指数取决于气体的性质，空气的指数是0.45，氢是0.315，碳酸是0.517，油生气是0.501。”

“定律7.假如气体能够膨胀以保持始终不变的张力，气体的冷却能力将按以下方式随着它的温度而变化，即在气体变稀薄时，冷却能力降低多少，它在温度增加时就增大多少，所以气体的冷却能力确实是仅仅取决于它的张力的。”

另一篇有创造性的论文由杜隆和珀两先生发表在《化学和物理学年鉴》第10卷中，题目为《某些热理论要点的研究》。它的一个目的是以高度精密的方法去测定物体的比热。用他们的方法得到的某些金属的比热和这些金属的原子量以及比热和原子量的乘积列表如下：

作者打算从这个表引出的结论是相当明显的，即上述物体的原子，即终极质点，含有或携带相同的热量，亦即具有相同的热容。作者认为，这个原理适用于所有物体的简单的原子，不论是固体的，液体的还是弹性的。但他们认为，它不适用于复合原子，所以它实质上和我十八年前提出的意见不同（见第一卷第28页）。那时我的意见是，属于所有弹性流体的终极质点的热量在同样压力和温度下一定是相同的。他们似乎从经验中理会到，在复合原子热容和简单原子热容之间存在一个很简单的比率。他们从他们的研究中推出另一个结论，即物体化合时所放出的热和元素的热容无关。他们提出，热的损失通常没有伴随着化合物热容的减少。他们似乎认为在化合过程中热是由电产生的，但他们不否认有时可能有热容变化，并由此产生了热。

对上述论文的评论

克莱门特和德索默斯差不多与德·拉·罗奇和贝拉尔同时得到关于某些弹性流体的热容的近乎一致的结果（见《物理学杂志》第89卷，1819年）。这些结果抨击了一些似乎是最合理的关于热的学说，因此，除非有十分充分的根据，它们是不会被承认的。我则在我自己的经验使我确信以前，保留着某种程度的怀疑。我得到一只德·拉·罗奇结构的量热器，为了使实验容易做，我不是强迫一定体积的热空气进入量热器把热传给水，而是用空气泵把一定体积的常温的大气（或其他大气）引进充满热水的量热器，目的在于求出这个方法能加速冷却多少。通过几次这类实验，我相信普通空气的热容非常接近于上述富有创见的法国化学家们所作的测定，即它大约仅是克劳福德博士从他的实验所得出的数值的1/7份，并且几乎和我从我的弹性流体比热的理论观点推出的相同（见第一卷第25和31页）。

的确，德·拉·罗奇和贝拉尔看来在引用他们自己的结果时，反而被难住了，氧气和氢气的热合在一起给出水的比热仅为0.6335，而通过实验，水的比热为1，尽管当这些气体化合时还放出极大量的热 ^[12] 。

他们说：“因此，必须放弃把化合时放出的热归之于化合物体中比热降低的假设，并且与布莱克、拉瓦锡、拉普拉斯和其他许多哲学家一样，必须承认热素是以化合状态存在于物体中。”我不知道有哪位作者否认这点。克劳福德博士被认为最可能在这方面会犯错误，他主张“元素火保留在物体中，部分是由于它对那些物体的吸引，部分是由于周围热的作用。”而且“它与物体的结合与那种特殊种类的化学结合相似，其中元素是通过压力和吸力的联合作用而化合的。”（《论动物热》第二版第436页）从他的碳酸和水化合的例子来看，他可能是有些欠妥之处，而盐酸或氨和水的化合则比较适当些。

事实是，这些重要实验表明，在和处于液体及固体状态下物体的温度及总热量的同样增加量相比时，弹性流体中温度的增加量与总热量是不成比例的。

大家知道，物体的比热是由升高那些物体一定度数的温度所需的相应热量来确定的。它们可以用这些数量比来表示。假如同样物体的热容在所有的温度下是不变的，那么这些比例应该也表示各物体中总热量之比。事实上，大多数作者主张，比热既作为表明各物体中总热量之比，又作为表明升高物体至给定温度所需相对的热量之比，但他们详细讲述的仅仅是后者，对前者则仅是假想的。

就固体和液体形式的物体而论，所有经验表明，它们的热容在普通温度范围内，如果不是精确的，也是近似地不变的，因此推测每一个物体的总热量与它们温度的增加量成比例似乎是没有什么不合理的。但是当一固态物体在温度增加时呈流体状态，并且吸收热而没有增加温度，这时，它的总热量就增加了，于是一些热容量的作者们就主张，热的增加量后来是和总量按同样比例增加的。这看来已足够了。但是在它能够可靠地被作为一般原理采用以前，应该用几个直接的实验的例子来说明，特别是因为现在就液体变为弹性流体这种类似情况来说，这一点已经发现是失败了。作为一个不确定的例子，冰和水的热容的比有一个人发现是9∶10，而其他人发现是7.2∶10，这些结果存在着这样大的差异表明测定冰的比热的困难，而且甚至可怀疑，冰和水的比热哪一个更大。

从以前叙述的弹性流体的实验来看，当热容被认为是表示与流体相联系的总热量时，这种流体显然是表示处于具有最大可能热容形式下的一种物质；但是如果热容或比热意味着表示把物体升高给定数目的度数所需的热量，那么物质的弹性流体形态所具有的热容将小于同样物质在任何已知形态下所具有的。所以当我们用术语比热，比如，在用于弹性流体时，今后我们应该注意区别我们是以什么意义来用它们的。但是在某些更加具有决定性的实验表示有必要加以区别以前，此术语在应用于液体和固体时将仍然可以不加区别地按任一个意义来用。在冷却零点或热的完全丧失点（point of total privation of heat）研究中所发生的反常现象，部分是由于物体中总热量的比率和产生相等温度增量的热量的比率之间缺乏一致。

一定重量弹性流体所能含有的最大可能的热量是在流体膨胀达到最大限度的时候。因为凝聚作用，不管是由于机械压力，还是由于物质原子间增加的吸引力，都倾向于通过增加其弹性而放出热。因此，温度的增加一方面增加弹性流体中的绝对热量，而另一方面，如果不让流体膨胀，则通过增加压力降低了绝对热量。这一点大家从凝聚使弹性流体温度增高的事实是都知道的。

考虑到所有弹性流体在增加相同的温度时，膨胀的量相同，可以想象所有的流体具有相同的热容，或者在产生这种膨胀时需要相同的热量。虽然相等体积弹性流体的热容的差别不太大，但德·拉·罗奇和贝拉尔的结果似乎并没有采纳这种假定。在关于氢气方面，他们的结果与克莱门特和德索默斯的也有明显的不同，即这些结果分别是0.9033和0.6640；另外，在碳酸气中，分别是1.2583和1.5。这个问题值得进一步研究。

关于杜隆和珀替空气和汞加热时相对膨胀的实验，我相信他们的结果是非常接近于真实情况的。我以前的实验主要是在32°到212°之间做的，我发现，和汞相比，空气的膨胀在这个间隔内是下面的一半比上面的一半大，和罗伊将军所做的相同。经过把实验再重复一次，我认为相差比我所断定的小，并且我发现空气的标度和汞的标度一直继续到汞几乎凝固都同样保持一致，至少差别不会像我的新温度表（第8页）所给出的那样大。我做了一些在212°以上的空气膨胀实验，这些实验引导我采用杜隆的结果。在按照我提出的定律，即空气温度计对等间隔的温度按几何级数膨胀，而水银温度计在从其冰点算起按温度的平方膨胀，把这两种温度计进行比较时，发现从水的结冰到汞的沸腾这样大的600°范围内，两种温度计的偏差不超过22°。可是在水结冰和汞凝固的温度之间的标度有相当大的偏差，如杜隆和珀替已经观察到的那样，充分表明它们的一致性仅仅是部分的。像空气和汞的标度一样，从-40°到212°是如此的一致，以至于简直察觉不出有什么差别，虽然这些差别的存在是没有人怀疑的，但是这些差别后来则变得十分明显，并且越是后面，这些差别也就越大。

汞膨胀.见第一卷第15页。我曾经过高地估计了玻璃球的膨胀（不久就会见到），因此也过高地估计了汞的膨胀。我的汞的膨胀在对玻璃作过校正以后，大约是1/53，仍然比杜隆的大。杜隆的第二个表是有价值的，因为它根据给定的或标准的温度计给我们提供高温下膨胀率的资料。

铁、铜和铂

玻璃的膨胀.从杜隆和珀替的第三个表看到，这些有才能的化学家们发现在180°范围内，即从32°—212°范围内的玻璃膨胀几乎完全和以前斯米顿及其他人所测定的相同。随着温度增加，它也加快地膨胀，不管是用空气还是用汞做标准来计算。这已经由德鲁克（Deluc）观察过，但进行更广泛观察的则是这些作者们。铜和铂从32°到212°的膨胀，如在第四表中所详述的，几乎和其他人的结果一致；但在标度较高部分的膨胀却显示出以前不知道的一些值得注意的事实。铂不仅是上述物体中膨胀最小的，而且它的膨胀差不多是均匀的。铁膨胀比玻璃大，比铜小，但是最不均匀，随着温度的提高膨胀迅速增大。这些事实解释了我观察过的一些其他事实。以前我在发现玻璃和铁的膨胀几乎相同时曾感到吃惊（见第一卷第14页），但是现在发现，铁在凝固点附近按比例来说比玻璃增大得慢。最近我获得一个装水的铂制小测温器，如在第一卷第14页描述的那样。在把它装满，并像其他金属容器一样处理后，我再一次吃惊地发现，在此容器中，水的表观最大密度是在43°，而我原来却指望它低于42°，这是用玻璃容器时的度数。这个观察和杜隆的观察结合起来，说明在低温时铂的膨胀超过铁，虽然在300°范围内，铂的全膨胀同铁的相比为2∶3。因此在玻璃球膨胀方面我被引进错误（我现在认为是这样的）（见第一卷第15页），接着又被引进上面提到的汞的膨胀的错误。铁和玻璃两种物体在第14页表中如此接近地一致，其原因不是由于玻璃的膨胀接近于铁的膨胀，而正是相反。这种想法还会影响到水在最大密度时的温度，因为铁和玻璃的膨胀愈小，装在这些金属容器中水的真实的和表观的最大密度就愈靠近。在棕色陶器中我的观测是不可靠的，因为使这样的容器不漏水是困难的。但自从该表公布以来，我已在普通的白色器皿中反复检验过，并满意地认为，在这样的容器中表观最大密度的温度是或接近40°，因此水的真实最大密度一定在40°以下，我倾向于采用38°作为最接近的温度。

物体的热容.在杜隆第五表中，我们得到玻璃和六个金属的比热，是在水的冰点和沸点之间测定的。铁的比热前面已给出过。到现在为止，问题还未涉及温度的测量。它们的结果和以前所测定的没有明显的差异，但是希望在这方面在哲学家们之间寻求更大的一致。在摄氏0°和300°之间测定比热的实验是具有独创性而且是有趣的。这些结果表明，随着温度的增加，物体的比热有少许增加。但是即使假定这些结果可以相信是精确的（这很难为前面的任何结果所证实），它们的特性仍然可以随采用不同的温度测量方法而改变。

发表在《化学年鉴》第10卷上（见《哲学年鉴》第14卷，1819年）的杜隆和珀替的文章显示出很大的独创性，可是，在理论或实验上，它不像以前文章那样令人信服。因为无论凭推理，或是凭经验，很难令任何人相信，在-40°温度下，不管是在固体、液体还是在弹性状态下，汞的许多质点都具有完全相同的热容。确实，德·拉·罗奇和贝拉尔的实验（如果他们是可以相信的话）指出浓缩空气的热容比稀薄空气的小，如果同一物体在弹性状态下改变其热容，那么就可以得出三种形态具有不同热容的结论。杜隆和珀替他们自己在以前的文章中曾经指出，固态物质的热容是变化着的，很少有任何两种物体变化相同。因此，原子重量和物体的比热的积不可能是个常数。他们所得到的某些金属的比热，和另一些人求出的值大大不同。例如，他们提出铅的比热0.0293，我看到最低的数据是克劳福德的0.0352，最高的是柯万的0.050。我后来通过重复实验获得的平均值是0.032。在他们表中，某些原子的重量，和通常确认的值显著不同，比如，铋是13.3而不是9，还有铜、银和钴，仅是一些作者重量的一半。气体也是一些不利的例子，氧气得到的积是0.236而不是0.375，氮气的积，如果氧对氮是7∶5的话，则是0.1967，但如果氧对氮是7∶10的话，则积为0.393。按照汤姆森博士氧对氮的比，4∶7，则乘积就是0.482，同0.375相差很大。氢得出的积是0.47或0.41而不是0.375。可以说，所有这些差异都是由气体比热中错误引起的，但是如果尽量当心，仍然存在这样大的错误，那我们就难相信这实验的原理了。

如果杜隆假设他的所有简单元素都处在弹性状态和均匀压力下，那么这假说就变为我的一部分，这就有充分的理由相信，它或者是确实分毫不差的，或者是十分近似的。但是假定一些物体处在固体状态，它们具有由不同程度吸引力结合着的质点，另一些处在流体状态，还有一些处于弹性状态，而它们却没有由于情况改变而引起热的重大变化，这种假设，在我看来，似乎是与一些物理学上公认的现象相违背的。

他们在复杂元素的比热方面，以及在化合时产生的热在和化合前后元素的热进行比较等方面的资料，都不曾被实验的详细内容所证实，他们假定化学变化放出的热不是预先就与元素结合在一起的，他们提出，木炭由电池电流保持在灼热状态下放出的热作为一个论证。确实，这种情况最容易这样解释，电流在这种情况下转变为热。但是木炭在这里并不发生任何化学变化，因而这不是一个合适的例子。

所有现代的经验都一致认为燃烧热首先与化合着的氧的数量有关，磷和氢燃烧放出的热量如果不是精确地，也是十分近似地与消耗的氧成比例，木炭燃烧时放出的热的比率并不太小，假定结合的氧是相同的，我发现氧化碳、碳化氢和油田气的燃烧热都与氢气的燃烧热相同。

一个困难，杜隆和珀替两先生似乎已想到过。他们始终设想，物体的比热，也就是，产生相同温度增量的热，必定正比于它们的总热量。这在被实验证实以前还纯粹是一个假说。比热方面大多数作者都认为它差不多已被实验所证实了。德·拉·罗奇和贝拉尔的结果说明，在弹性状态下，热的增量不是正比于总的热量，而是在弹性状态时相反地比液体时小。确实，有些作者认为应该是这样，因为一个物体当其几乎为另一物体所饱和时，它对这一物体的亲和力就比较小了 ^[13] 。于是很清楚，氧气或任何其他弹性流体，在上面这个规定的含义上，可以有较小的比热，然而却几乎含有无限的热量。我还不知道有什么确定的事实不容许对该假说作这样的解释，即热量是以确定的数量存在于所有物体中，并且不会有任何变化，除非变为其他同样没有重量的物体，光或电。

在不同温度下与生成液体相接触的蒸气力新表

同第一卷第8页上的表相似，这是一张蒸气力的修正和扩大的表，它指出在一定温度范围内，和大多数或所有液体一样，不同蒸气的力按几何级数增加。这些温度范围在前面表中被假定为实际上彼此相等，但是后面这个观点的精确性曾受到怀疑。

不同温度下空气的膨胀及水和乙醚蒸气弹性力表

上表的应用

这些表在把空气体积从某一温度或压力改变到任何另一指定温度或压力时有着广泛的应用。此外，在那些饱和或包含指定数量的水蒸气或其他蒸气的实验中，测定干燥气体的比重也有很大用处。

由于几位作者，还有一些是很有名气的，对这些问题给出错误的或有缺陷的式子，特别是关于水蒸气对修改气体的重量和体积的影响，我们认为，增加下面一些规则和例子供那些对这类计算不熟练的人们使用，还是合适的。

上表的第五栏，即水蒸气的重量是新加进去的，因此需要解释一下。盖-吕萨克被认为是在蒸汽比热方面的最大权威，他的结果如果被证实或改正，那将是件好事，因为这些结果很重要。按照他的经验，在相同的温度与压力下，普通空气和水蒸气的比重是8∶5，或1∶0.6250。现在我假设在60°温度和30英寸汞柱压力下，100立方英寸的普通空气，除去水气后，重量接近31格令。令人感到意外的事是，在一定体积空气的绝对重量上，科学家们是不一致的，大多数作者现在都假定100立方英寸的重量等于30.5格令，按照我的经验，它应该是大于31格令。如果普通空气假定是31格令，那么在相同温度和压力下，100立方英寸的水蒸气，如果能够存在的话，将是19格令；但是因为在60°温度下，它不能保持这个压力，所以我们必须按减少的压力扣除掉，60°时最大的蒸气的力是0.65英寸汞柱，于是，我们有30英寸∶19格令∷0.65∶0.420格令等于60°和0.65英寸汞柱压力下100立方英寸水蒸气的重量，这就是表上列出的数值。对于任一其他压力下，都需要进行类似的计算。但除此以外，还要从第二栏对温度作出校正。例如，要求32°下100立方英寸蒸气的重量，我们就有30英寸∶19格令∷0.26英寸∶0.1679格令；这就是60°时100立方英寸水蒸气之重，然后按480∶508∷0.1679∶0.178格令等于表上列出的32°和0.26英寸汞柱压力下，100立方英寸水蒸气之重。

例

1.多少立方英寸60°温度时的空气重量相当于45°时100立方英寸的空气重量？

根据空气的体积一栏，我们有下列比例，493∶508∷100英寸∶103.04英寸，即所求的体积。

2.多少立方英寸30英寸汞柱压力下的空气重量相当于28.9英寸汞柱压力下100立方英寸的空气重量？

法则.空气的体积与压力成反比，我们有30∶28.9∷100英寸∶96英寸，这就是所求的答案。

3.50°温度和30英寸汞柱压力下，为水蒸气所饱和的100立方英寸的空气中，有多少立方英寸的干燥空气？

这里应用 式子，式中p指这时的大气压力，f指在这温度下和水接触的最大蒸汽压，因此，由表，p=30，f=0.49，我们就有 ，即：

如果假设是乙醚蒸气，那么f=10.64，我们就有 ，即

4.假设我们通过试验求出60°和30英寸汞柱压力下为水蒸气所饱和的100立方英寸的普通空气重量是30.5格令，相同条件下，氢气的重量是2.118格令，如果仍是上面的温度和压力，问100立方英寸已除去水蒸气的各种气体的重量以及它们的比重是多少？

按30.5∶2.118∷1∶0.694等于含水蒸气的氢气的比重，而含水的空气比重是1，由30.5格令减去0.42格令（表上水蒸气的重），余下30.08格令；由30英寸减去0.65英寸，还余下29.35英寸。因此在29.35英寸压力下，100立方英寸的干燥空气的重量是30.08格令。这样，我们就有29.35∶30∷30.08∶30.746格令等于100立方英寸干燥空气的重量。再由2.118减去0.42格令，余下1.698格令等于在60°和29.35英寸汞柱压力下，100立方英寸氢气的重量。因此29.35∶30∷1.698∶1.736格令等于100立方英寸干燥空气的重量，而30.746∶1.736∷1∶0.05645等于干燥氢气的比重，干燥空气的比重是1。这些结果可以表示如下：

确定混合物中易燃气体比率的公式

物质分解，特别是植物性物质在加热分解时，所得产物常常是由各种易燃气体的混合物组成，我们需要测定这些混合物中各组成的比率。下面的式子对此将是有用的。

1.氧化碳和氢设x=氧化碳的体积，y=氢的体积，w=混合物的体积，a=混合气体和氧在汞上爆炸产生的碳酸的体积。

于是，氧化碳，即x=a，

而氢，即y=w—a.

2.硫化氢和氢设x=硫化氢的体积，y=氢的体积，w=混合物的体积g=w烧燃时消耗的氧的体积。

那么，因为 ，

我们就有 。

3.磷化氢和氢，还有碳化氢和氢，碳化氢和氧化碳如上所述，我们有x+y=w， 。于是得 。

4.油生气和碳化氢

如上所述，我们有x＋y＝w，3x＋2y＝g.因此x＝g-2w，y＝3w-g。

5.碳化氢，氧化碳和氢设x=碳化氢体积，y=氧化碳体积，z=氢体积，g=w体积的混合气体燃烧时所消耗的氧，a=产生的碳酸的体积。

则　x＋y＋z=w，

，

2x＋y=a。

这样，我们就有 和z=w-a。

6.油生气，碳化氢和氧化碳设α=油生气的体积，y=碳化氢的体积，z=氧化碳的体积，g=参加化合的氧的体积，α=产生的碳酸的体积，w=像上面一样表示混合气体的总体积。

于是 x+y+z=w，

，

2x+y+z=α。

由此

7.过油生气 ^[14] ，碳化氢和氧化碳

设x=过油生气的体积，y=甲烷的体积，z=氧化碳的体积，g=混合的氧的体积。

于是 x+y+z=w，

，

3x+y+z=α。

由此

8.过油生气，碳化氢，氧化碳和氢这种气体混合物是用煤和石油通过红热，并用通常的方法除去碳酸等以后获得的。

由于气体的比重进入到计算中，这种混合物需要一极其复杂的式子，但由于很重要，麻烦一些也就算不了什么了。

设x=过油生气的体积，S是它的比重，

y=碳化氢的体积，∫是它的比重，

z=氧化碳的体积，c是它的比重，

u=氢的体积，s是它的比重，

C=混合物的比重，g=氧的体积，a=碳酸的体积，w=混合物的总体积，如上面一样。

于是 x+y+z+u=w

，

3x+y+z=a，

Sx+∫y+cz+su+Cw.

因此

在氢的数值得到以后，把它从w中减去，剩下的最好是按照上面的公式分为三部分。

气体燃烧产生的热量

继第一卷第30页所述之后的实验，已经对纯粹气体燃烧所产生的热给出了下列更正确的结果：

一般说来，可燃气体所产生的热近似地与它们所消耗的氧成比例。见《曼彻斯特学会纪要》新系列第4卷末尾的注释。

水等对气体的吸收

这个有趣的题目远不曾引起应有的注意。自从亨利博士的文章和我的文章发表以来，至今已过去了20多年，但很少有与这题目有关的文章发表。我所记得的唯一的作者是日内瓦的索热尔先生（Mr.Saussure），他大约在12年以后发表了一篇相似的文章，见汤姆森的《哲学年鉴》第6卷。他研究了气体被各种固体物质吸收的量。但有些我并不完全理解。他接着讨论了气体被液体吸收，同时还提到亨利博士和我的实验。我的研究主要局限于水这一种液体，虽然我也用其他液体作过几次试验，如盐的稀水溶液、酒精等，但没有发现有值得注意的差别。于是我就比较匆忙地作了结论：“大多数没有粘性的液体，如酸、酒精等，它们吸收气体的量和纯水吸收的一样多。”（《曼彻斯特学会纪要》新系列第1卷）。可是索热尔断言，各种液体在这方面是有相当大的差异的。他发现硫化氢在水中吸收的量比亨利和我所做的实验要多，对这一点，我发现他是正确的。水可以吸收大约它本身体积2.5倍的这种纯气体；而在亨利和我所做的吸收实验中，很少得到不和氢混合的纯硫化氢气体。至于碳酸、氧化亚氮和油生气，索热尔和我们则近乎一致。可是他的氧气、氧化碳、碳化氢、氢和氮的结果却证明了水吸收这些气体的量是我们所提出的两倍。我相信对这些不容易吸收的气体，他是错误的。关于混合气体的吸收，索热尔给出了四个例子。在这些例子中，他发现其结果是和我在第一卷第66页上所述的理论观点相违背的，这个观点就是，水吸收混合状态下每一种气体的量是和假定它们在相同条件下单独存在时的吸收量相同的。但我已在1816年《哲学年鉴》第7卷中指出，他的结果正像任何人所能预料的那样，接近于我对这问题一贯采取的观点。

在第421页可以看到，另外一种气体，即磷化氢的可吸收量是和油生气一致的。

氟酸——氢的二氧化物

在氟酸的讨论中（第一卷第101页），我们得出过结论，这种酸可能由两个氧原子和一个氢原子所组成，还用图表示过（图版5，图38）。然而后来经验已经表明，氢的二氧化物虽然能够合成出来，但和氟酸并不是相同的东西。我们感谢西纳德发现氢的二氧化物或与氧化合的水这个有趣化合物。他在1818年发表了一篇关于这个问题的论文，在文章中详细叙述了这种化合物的制备方法和性质。1822年西纳德在巴黎热情地告诉我这种特别液体的制备过程及其与众不同的性质，使我感到很满意。

氟酸的本质仍然不清楚。我的经验使我采用这样的组成，即石灰的氟化物是由40%的酸和60%的石灰组成的。我在那时没有看到过谢勒关于这问题的令人信服的文章。从1771年他关于萤石矿的第二篇文章第五节可以得出，石灰的氟化物是由72.5%石灰和27.5%酸组成的。克拉普罗思在1809年，汤姆森博士差不多在同时，发现在萤石中，大约有67.5%石灰和32.5%酸。无疑，他们俩和我一样，都是由于没有用足够的硫酸重复处理矿石而发生了差错。此后，大多数作者，如戴维、贝采里乌斯、汤姆森等都与谢勒一样，认为100份石灰氟化物约含有27.5份酸和72.5份石灰。我在1820年的实验比谢勒的分析结果少1%石灰，而现在汤姆森博士则发现比谢勒的分析结果多1%石灰。

假如我们估计石灰的原子量是24，那么按前述的比例，氟酸的原子量就一定大约是9，这大大地小于一个原子氢的二氧化物的量15。

如果戴维爵士关于石灰的氟化物的观点被认为是正确的，则其原子组成就应该是一原子的钙和一原子的氟，钙是一种金属物质，石灰是它的低价氧化物。氟是他给予一种新元素的名称，它和氢被认为结合成氟酸。因此，萤石的原子是由一原子钙（17）和一原子氟（16）结合而成的。

盐酸——氧盐酸等

由于载有盐酸和氧盐酸文章的前一卷书发表在16年以前，以及由于该卷附录中对这些酸持有的动摇不定的见解所受到的各种批评，这里我们对它们进一步加以说明，读者将不会感到奇怪。

关于盐酸的性质，在过去20年中已提出了三种观点。第一种，认为用硫酸作用于食盐时所得到的气体是纯粹状态的酸，并且是由某一种基或根与氧结合而构成。这就是上面提到的文章里所强调的观点。第二种，据报道把等体积的氧盐酸和氢气通过电火花化合，产生了等于两个体积之和的盐酸气。这气体与用硫酸作用于食盐所得的气体完全一样。这就提出了一种想法，认为盐酸气是一原子叫做真正的或干燥的盐酸与一原子水的化合物。第三种是说，这个被叫做氧盐酸气的元素也许是一种单纯的物质，因而，盐酸气是一种真正的酸，其组成和上面所述一样，是一原子氢和一原子氧盐酸（现在叫做氯）。这里不想讨论那些支持各种不同结论的种种论证和事实，因为在消除所有疑难以前还必须做更多的实验。但是用一个例子来说明这些不同的观点却是合适的。例如，食盐，苏打的盐酸盐或钠的氯化物，按第一种观点，50份干燥的食盐是由一原子盐酸气22和一原子苛性钠28所组成。按第二种观点，同样盐将由30份盐酸气和28份苛性钠组成，但当盐干燥时，有8份水逸出。按第三种观点，食盐是由氧盐酸和钠所组成，氧盐酸就是氯，钠是一种金属，苛性钠则是其一氧化物。50份盐由29份氯和21份钠，或各一个原子所组成。

硝酸——氮和氧的化合物

从硝酸报道发表以来（第一卷第119页），在确定硝酸原子的重量、硝酸中氮和氧的比例上普遍地发生了改变。其所以造成这种情况，主要是由于对硝石的分析比那时更精确了。现在发现，硝石是由大约52%酸和48%草碱构成。因此，假如草碱的原子是42，那么硝酸的原子必定是45。因为48∶52近似地等于42∶45，即硝酸原子按重量是由10份氮和35份氧所组成，或者是由二原子氮（按我的计算）和五原子氧所构成。现在出现了两种亚硝酸。其一，我曾用这名字叫过它，现在可以叫做次亚硝酸，或者根据盖-吕萨克，称为高亚硝酸。另一种，在第一卷中我把它看做硝酸，是由一原子氮和二原子氧所组成。

真正的硝酸是由氧和最少量亚硝气，或者一容量氧和1.3容量亚硝气结合而生成的化合物。氧硝酸，这是我从硝酸推断出来的（1个氮对3个氧），看来并不存在。硝酸的表（第一卷第122页）需要作一些校正。我认为，与几种比重相对应的酸的分量应增大约百分之四。

自从我前一卷《化学》出版以来，已经发表过几篇关于氮和氧的化合物的文章，并附有一些新的附加实验，其中主要的可从H.戴维爵士的《化学哲学原理》、《化学和物理学年鉴》第1卷、《哲学年鉴》第9和10卷以及《曼彻斯特学会纪要》第2系列第4卷中看到，也可从汤姆森博士的《化学基本原理》中看到。虽然所有这些文章都写到了这个问题，然而对这两种元素生成化合物的数目，它们的相对重量，以及在一些化合物中它们原子的数目看来仍然不能确定。

我最近做的草碱硝酸盐的热分解实验结果似乎值得记载下来，因为做过这实验的人，我还没有听说过他们的结果达到同样的程度。我用一个容积为6立方英寸的铁曲颈瓶，尽量把原来含有的含碳物质洗干净。先把硝石放在曲颈瓶里，加热到发红，持续一个小时或更多时间，然后用水重复洗涤，直到洗出的液体没有味道，仅混有一点铁锈。然后，我放进480格令纯硝石。用一根铜管塞进曲颈瓶，使它不漏气。把曲颈瓶放进火中，逐渐升高温度到红热，用风箱不时地给火焰鼓风，以保持曲颈瓶约两小时在红热状态。把释放出来的气体通过水收集在一个瓶子中。去掉开始的4或5英寸，把其余的保存下来，并转移到一个有刻度的瓶中。把产物分成几部分相继检验如下：

在全部气体中约有1%是碳酸气，其余是氧和氮，它们的重量约与上述相近。

在接近末尾时，气体出来很慢，而且质量较差，操作就到此停止。

用水把铁曲颈瓶中剩余物冲淡，并仔细洗涤，直到水不呈碱性为止。然后把液体浓缩，得到1600水格令容量的液体，比重为1.153。从铁曲颈瓶的洗涤中还得到64格令的红色氧化铁，它含有19格令的氧。

把液体分成几个部分进行检验。最初的硝石是由250格令硝酸和230格令草碱结合成的，一共480格令。在经过上述过程后出现：

230碳酸的量是用石灰水测定的。没有和硝酸结合的草碱的量是用酒石酸把它沉淀出来求得的，它表明在重酒石酸盐内105格令钾碱等于和碳酸及次亚硝酸化合的草碱的量。从这个量减去21，可以推断出剩下的84必定是和次亚硝酸结合，或者是和亚硝酸结合。其余的不和酒石酸作用的草碱可以认为是与硝酸化合。

上面所列出的次亚硝酸的量看来还带有一些推测，直到用已知浓度的石灰氧盐酸盐溶液来处理一部分液体时才得到证明。为了使次亚硝酸恢复硝酸的状态，发现需要用32格令的氧来和它化合。也就是要把含有这些氧的石灰氧盐酸盐加到液体中去，然后再加入硫酸使呈酸性，这时亚硝酸蒸气和氧盐酸气体都察觉不出。但是如果氧盐酸盐用多了，或是用少了，溶液呈酸性时，其中一种气体就会明显地表现出来。

现在剩下的是说明氧。最初，认为硝石中有250格令的硝酸，其中大约200格令是氧，50格令是氮。氧的1/5是40格令，相当于一原子氧。现在在实验中从硝石得到的全部的氧似乎是30格令呈气态，7格令在碳酸中，还有19格令在氧化铁中，加在一起是56格令。这样，在收集到的气体中，氮和氧是很接近于硝酸中这些元素的比例的。因此，可以认为酸的一部分（约1/6）是全部分解了，而其余部分则仅仅失去了氧的一小部分，而这是值得注意的：我认为，这表明碳酸（由曲颈瓶的碳或由附着的碳生成）和草碱结合，把亚硝酸赶出来，后者立即分解为元素氮和氧。然而这还不可能说明全部的氮，因为40格令的硝酸可以和37格令的草碱结合，而我们发现只有21格令的草碱与碳酸结合，我不相信在硝酸草碱的估计中会存在这样大的误差。可是事实是，在释放出的气体中发现了与40格令硝酸相应的元素，因而我们必须说明剩下来的210格令。从这里已经发现有26格令的氧被赶出来，差不多就是上面所讲的19和7，其中19格令却不能正确地估计出来，原因是在这过程中生成氧化物的真正的量不能确定，可能有一些剩下来粘附在瓶壁上，另一方面也可能比应得的数值大，因为有些可都是从以前的实验得来的。假定26格令的氧是从硝酸得到的，则余下的酸将需要加入同量的氧才能重新生成硝酸。但是从它与石灰的氧盐酸盐作用的实验来看，却似乎需要32格令的氧。对这个差数还需要作出解释。我认为26格令这个数值一定有较大的错误，把两者都假定为30格令倒可能最接近于真实情况。

用任何一种酸处理硝石分解后的液体，就立即释放出一种气体。它在空气中产生一种红色的烟雾，这是纯的亚硝气，当其与大气中的氧结合时，就产生亚硝酸蒸汽。同时，次亚硝酸无疑是从草碱中释放出来，但其中真正的亚硝酸（一原子氮对二原子氧）这一部分则保留在水中，而另一部分（一原子氮对一原子氧）则呈气态。为了确证这一点，我用这液体在水银面上做过几个实验。取一定量的液体，把它送到充有水银的、有刻度的管子的顶部，放入足够与草碱作用的盐酸，马上就有亚硝酸气和碳酸气释放出来，其后，还有气体慢慢放出，显然这是由于液体和水银的作用。为了确定其数量，我送入25格令容量的液体，再送入差不多这个体积一半的盐酸，在两、三分钟内，就有1.1立方英寸气体，随着时间增多，气体体积如下：

气体用石灰水洗涤后，失去0.33立方英寸的碳酸，剩余的 1.45立方英寸是亚硝气。很明显，亚硝气的1/2是和碳酸一起立即放出来的，其余亚硝气则是由于亚硝酸慢慢作用于水银而得到。在这个过程结束时，有少量黑色氧化物浮在水银面上。根据以上这些数据进行计算，亚硝气的总量是31或32格令，可是它本来是应该有48格令来组成62格令的次亚硝酸的，很可能，当一部分次亚硝酸氧化水银时，另一部分生成硝酸并把氧化物溶解。

从一些试验看来，我有理由认为，即使是碳酸，也会从液态的草碱的次亚硝酸盐果把亚硝气赶出来。

在已经提到过的亨利博士发表在《曼彻斯特学会纪要》第4卷的文章中有一个新的有趣的发现，即亚硝气和油生气的混合物虽然不会由一个电火花引起爆炸，但仍可由电瓶的有力电击引起爆炸。亨利博士曾经引用这种方法所得结果作为说明亚硝气是由一体积氮和一体积氧结合而形成亚硝气的确证（见《纪要》第507页）。

不久前，在重复亨利博士这些实验时，我发现一些不寻常的情况。在确定了1体积油生气可以与6到10体积亚硝气燃烧之后，我发现电瓶的电击有时不能使混合物燃烧，但在重复两三次时却能成功。这并不奇怪，因为油生气同其他气体和蒸气一样，当存在最小量氧气时，常常是需要通几个火花才发生爆炸。但是这种情况在亚硝气与油生气按最适合于爆炸的比例混合时也有时发生，当一个玻璃瓶用这两种气体按1体积油生气和6或7体积亚硝气的比例的混合物充满时（不计入少量的氮），亚硝气的分解和油生气的燃烧总是不完全的。而更令人困惑不解的是，从同样混合物中获得的结果总是不一致。在做了大约30个实验之后，我倾向于采用这个结论，即这种不一致是由于长方形的量气管所引起的。在我的量气管内，我把电火花或电击由空气柱的一端引入，空气柱的长度是其直径的10倍：在大多数情况下发现，一次爆炸混合物的量越大，则燃烧越不完全。我认为，或许是由于量气管侧面的冷却作用，热的强度不足以使燃烧通过整个空气柱。我想这就是，有一两次我只用少量气体，像亨利博士所报道的一样，我得到了近乎完全燃烧的结果。我想就是这个道理。但是，多数情况下，在爆炸以后的残余物中两种气体都还剩下。

在继续研究用可燃性气体分解亚硝气的过程中，我发现，这种爆炸可能受到任一可燃性气体或蒸气的影响：至少在我做的全部试验中是成功的。我采用的方法是受到磷化氢的已知的性质的启发的，这方法是这样：如果磷化氢与亚硝气比例调节好，则这混合气体在通过电火花爆炸时，磷化氢就完全燃烧掉。现在，我想，由于上面可燃性气体通常是纯的磷化氢和氢的混合物，而后一种气体也像前一种气体一样容易燃烧，所以，通过前者的燃烧所引起的热量一定会产生影响。我有一些老早制好的磷化氢，当时检验下来发现，有91%的可燃性气体和9%的氮，而91份可燃性气体发现可与156份氧化合，因而该磷化氢含有74份纯磷化氢和17份氢，我用亚硝气试验这个混合物，像平常一样，在通过电火花时它就爆炸了。但是当用过量的或不足的亚硝气来试验它时，电火花却是无效的，而电击却立即使这混合物燃烧。由于在这些实验中没有一点未燃烧的纯氢保留下来，我就继续把这种磷化氢与氢混合起来，然后再把这新的混合物与亚硝气混合起来。第一个实验是用4份这种磷化氢+16份氢+36份亚硝气=56份总量来做的。当然，电火花对这个混合物不起作用，但用电瓶一试就爆炸了，并剩下20容量，其中2容量是氧，其余是氮。由于这个实验如此出色地完成，于是第二次我先后试验用磷化氢跟氧化碳、碳化氢和醚蒸气的混合物同亚硝气混在一起，发现通过电火花，所有这些混合物都不燃烧，而电击却使它们立即爆炸，就像在氧气中燃烧一样，产生了碳酸和水。在有些情况下，燃烧是完全的，可燃性气体和亚硝气都没有留下来。但是，在一般情况下，总是有一种或两种气体都剩下来。

从这些实验可以得出结论：由磷化氢和亚硝气或氧气燃烧所产生的热能使其他偶然存在于混合物中的气体发生化学变化。遵照这个观点，我按相互饱和比例，把磷化氢与氧混合起来，并取少量这种混合物和正好足够使形成的磷酸饱和的氨气。我发现，在水银上面引起爆炸后，磷酸与氨化合，几乎全部气体都消失了。在这种情况下，热量不足以使氨分解。但在另一个实验中，用一部分同样的爆炸混合物和较少的氨，在点火后，发现有氮和氢剩下来，近似地等于氨分解所得的量。这里产生的热显然已经使氨分解了。

论氨

氨的组成还未确定。最新有关这方面的实验是亨利博士的文章“关于氮化物的分析”中所发表的那些实验（《曼彻斯特学会纪要》，第4卷，1824年）。通过极其仔细的设计，在水银上给氨气通电，亨利博士求出结果如下：

第一次实验44　　　容积变为88+

第二次实验157　　容积变为320

第三次实验60　　　容积变为122

第四次实验120　　容积变为240

生成气体用氧气燃烧的办法仔细分析后发现，这些气体是由3体积氢和1体积氮组成的。小心地用氧化亚氮同氨爆炸也是分析氨的有效方法。这个实验的结果进一步证实了前面用电分解氨的实验，即氨的体积加倍，氢与氮体积之比为3∶1。这些实验就氨的问题而论是很有趣的，因为它们显示出他的最新研究，在这种分析中他以前就曾显示过非凡的技巧和毅力（见《哲学学报》1809年）。

亨利博士在1809年的氨的分析在第一卷第143页我的文章里曾提到过。这篇文章的结果是以图表的形式表示出来的；六次实验的平均值与我们已经讲过的很接近，即氨是由27.25容量的氮和72.75容量的氢组成的。对于这一点还可以加一句，两个极限值是26.1份氮和73.9份氢以及28.2份氮和71.8份氢，还有，在表中还存在小的误差，当这些误差被校正后，平均结果就很接近于27和73。其次，亨利博士和H.戴维爵士二人一致同意指定26和74为最近似的数值（见《尼科尔森杂志》，第153页）。用电分解氨气所获气体真正的量，这二位权威都作出结论说，如果我们在实验时足够细心，每100份氨将变为180份，正像我们在第一卷中所说的那样。

从以上所述来看，显然这个课题需要特别的技巧和细致。从我自己的实验就可以证明这一点，虽然实验经过多次重复和改正，但结果还未能充分一致，使我自己满意。

大约10年前，我作了几个关于氨分解方面的实验，虽然它们还不够有说服力，但其结果或许值得记录下来。某些新近的实验也和它们收编在一起。

用氧化亚氮分解氨我用在水银上爆炸氧化亚氮和氨气混合物的方法作了许多实验。过量气体多半是氨，但在不同的实验中，比例是从10体积氧化亚氮对11体积到5体积的氨变化着，这些大约是能够被电火花燃烧的极限。

当10份氧化亚氮和5份氨在水银上面爆炸时，剩余气体含有一些游离氧和亚硝酸，它们是从使用的过量的氧化亚氮气体分解得来的，用6份氨就几乎没有游离氧。当用10份氧化亚氮和7份氨燃烧时，我从未发现过任何游离氧或氢；但当氨是8份或接近8份时，在剩余气体中，我发现有1/20到1/10的氢从氨得来。这两种气体似乎完全分解了，正像亨利博士首先观察到的那样，氧化亚氮中的氧与氨中的氢尽可能地结合起来，没有形成一点亚硝酸或游离氧，而剩余物则含有两种气体中的氮和氨中未燃烧的氢。这种现象一直继续到氨变为11份为止，这时氢达到由氨产生的氢的总量的1/3左右。

由以上所述来看，似乎相互饱和比例必须是10份氧化亚氮与7到8份的氨，这是与亨利博士在第一篇论文中的推论是一致的，即13份氧化亚氮需要10份氨，或10份氧化亚氮需要7.7份氨；但是根据体积理论，10份氧化亚氮将需要20/3份的氨；而亨利博士在他后来的论文中，建议用10份氧化亚氮对7.7或25/3份氨，以保证有稍许过量的氨，在爆炸后剩下一些游离氢。假定气体原来是纯的，则按前面的比例将有近乎1/7剩余的氢，按后面的则将有近乎1/5左右的剩余氢。这比我以前所发现的都要多，但在我的经验中，氮是近似地符合倍体积学说（the doctrine of multiple volumes）的。

用亚硝气分解氨认真地做了大约30个亚硝气和氨气混合物的实验，得到的结果很不一致。有一次，10份亚硝气与14份氨得到1/3过量的氢，而另一次，10份亚硝气与12份氨得到的过量氢等于9/20；通常，10份亚硝气与6份或更少的氨，在剩余物里得到氧，而10份亚硝气与8份或更多的氨，则在剩余物里得到氢。

用氧分解氨我所点燃过的氧和氨的极限比例是以10份氧对4份氨为最小值，而以10份氧对22份氨为最大值。在用4份氨来点燃10份氧时，就有25/37的氧剩下来，而氮却比从氨中所预料的少掉1/12，这无疑是由于爆炸后产生了亚硝酸的缘故。当使用10份氧与1.8份氨或从1.8份到2.2份氨时，则有1/4或1/3过量的氢和氨在一起留在剩余的气体里。当氨在13和14之间时，由于它接近于这些极限中任一个，往往有微量的氧或氢存在。根据体积理论，10份氧应饱和40/3份氨气。在用14份氨时，虽然氢应该有总量的1.05剩下来，但我从未有过氢剩下来的例子；比用通常熟悉的方法所能看到的量要少得多。从氨分解形成的氮往往很近于氨体积的一半。

总之，燃烧氨和氧的结果，在我看来，似乎比从氧化亚氮和亚硝气获得的结果更令人满意，因为它们比较简单，而且理论观点也比较清楚。

应该提醒读者：我们在上面讲到一种气体10份与另一种气体8份、10份或更多份，在以上或其他情况下结合时，需要认为这些气体是绝对纯的；虽然这种状态下气体我们还不曾获得过，但是我们要尽可能地接近这种状态，我们把可以获得的已知分量的这些气体混合起来，然后在我们的计算结果中减去杂质。

在燃烧氨混合物这些实验里，造成差错的原因之一是：真正起作用的氨气的量不知道。如果一定体积的氨在转移中通过极其干燥的水银，其中一部分就会被水银吸附住，100份体积或许变为95份。现在有个问题，在爆炸中，这被吸附的5份体积会不会有一些被分解。我非常注意这个问题，并且相信，一般来说，即使有些被分解，也只是少量的，但在以后的剩余物中多半有微量的氨，这时氨由于气体自身的压力而被释放出来，因此很容易进入气体混合物中去。然而如果在转移中气体的损失达到10%或20%，我有理由相信，其中有一部分是偶然地被烧掉了。

氨分解产生的气体体积

已经讲过（第一卷，氨），用电把100容量氨分解，获得气体体积的最大值是180容量。这时操作是在极其小心的情况下进行的。亨利博士在同样情况下，得到181，而我得到187份容量；后来，像已经讲过的那样，亨利博士又发现了200份容量。要说明这些差别是不容易的；我倾向于认为，气体体积很接近于2倍，但可能是只少不多。我发现，氨在迅速燃烧时的实验与这个观点最一致。

用红热分解氨在一个短时期内，我重复地把氨通过一根红热的铜管使其分解。在适当扣除了微量大气以后，根据多次实验的平均值，氮与氢的比例是26份氮比74份氢。

用氧盐酸分解氨自从结果在第一卷第144—145页发表以来，我曾做过几个有关这种方式分解的实验。众所周知，氧盐酸石灰的溶液能使氨盐分解；产生了水和盐酸，游离出氮，并放出原先与氨化合的酸。但是这还不是全部，还产生一种非常刺激性的气体或蒸气，能使人打喷嚏，并引起黏膜炎；这种蒸气的组成还不大了解；就我所知，如果没有氧盐酸和盐酸同时存在，就决不会形成这种刺激性气体。当然，这样的混合物的结果是复杂的，而且多半不能令人满意；尽管如此，对它们作一些介绍可能还是有用的。

当把少许过量的氧盐酸石灰清澈溶液和氨盐混合在一起，大部分氨就被分解，氧盐酸盐则被氨中的氢转变为盐酸石灰，同时放出氮，而原先与氨化合的酸也被游离出来；因此，氧盐酸气和氮一道被释放出来；必须先把它除去才能测定氮。这种情况可以通过预先加入所需分量的纯草碱或苏打把酸束缚住，或者在氧盐酸溶液中留下少量不溶的石灰而避免掉。虽然普遍认为，如果全部氮被放出来，氮的体积不小于氨体积的一半，但我从未能获得氨体积一半的氮（假定氨处于气态），仅有一次我得到这个量的14/15。残余液体有非常刺激性气味，但氮气在通过纯水后就没有气味了。当这个实验是在水银上面做时，氧盐酸对水银起作用，因此，需要用过量的氧盐酸盐以保证在实验结束时剩下一部分未分解。

如果目的在于确定氨中的氢，就把一部分含有一定量氨的盐用氧盐酸石灰溶液来处理，其强度用绿色的硫酸铁或者用其他方法精确地测定。然后把溶液中的氨盐与适当过量的氧盐酸盐混合，加几滴苛性草碱，混合物一定要反复搅拌一段时间。最后，液体一定要用绿色的硫酸铁检验，于是花费在氨上酸的量就被测出来。我发现，用这样方法求出的氢通常小于一般的估量，如果认为氨盐的测定是正确的。

碳的硫化物

从第一卷第152页那篇文章写好以来，贝采里乌斯教授和马塞特博士（Dr.Marcet）在《哲学学报》（1813年）上发表了一篇极好的关于碳的硫化物的文章。在一系列广泛的实验之后，他们推断，硫化物的原子是由2个硫原子和1个碳原子组成的。这一研究似乎不认为在原子里含有氢。我做了几个在氧气中用电来燃烧硫化物蒸气的实验。我的方法，总的来说，是在水银上使硫化物在一已知部分的大气中汽化，并让蒸气低于这个温度下的最大值。这是很容易实现的，即把液体一滴一滴地加到小瓶空气里去，并把小瓶倒置在水银上面直至液体蒸发光为止。我发现这种汽化空气通过水银，仅有很少的损失，甚至几次通过水，蒸气也没有全部冷凝。醚蒸气通过水，比碳的硫化物要容易冷凝得多，在伏打量气管中，把已知部分的汽化的空气与氧气混合起来，然后在水银上面用电火花使之爆炸。1体积蒸气与接近3.5体积的氧化合。所以，为了能使燃烧完全，在燃烧前需要4倍或5倍容积的氧气。燃烧结果是碳酸和亚硫酸，虽然贝采里乌斯教授和马塞特博士一点没有检验出水，但我却猜想有一小部分。

在60°温度下，在已知体积的大气里蒸发已知重量的碳的硫化物，我发现蒸气比重接近于2.75，假定空气的比重是1。现在，如果我们假定该蒸气原子与氢原子，有几乎同样的体积，并且是由1个氢原子，2个硫原子和1个碳原子组成，那么，形成水、亚硫酸和碳酸将需要7个氧原子，这和我的实验很符合。当把蒸气在氢气中通电一些时候，虽然看起来有些分解，体积并没有变化。可能硫化物中的氢被释放出来。很难想象，像这样容易挥发的液体竟是由硫和碳所组成而不含有氢。

钾，钠等

关于这些物质性质的两种观点已在第一卷里讲过了，前一种观点是把它们看作简单的金属，后一种观点则认为是从草碱和苏打的水化物中除去氧而形成的化合物，或者是由一个原子氢分别与一个原子纯草碱或纯苏打结合而成的。对这些元素实验做得最多的戴维爵士、盖-吕萨克和西纳德先生现在似乎都同意前一种观点，同时，这种观点已经被大多数化学家所接受。我们对这种观点的一部分异议似乎通过证实氧化盐酸与氢气化合而形成盐酸这一事实而被排除了。不过在这种观点被认为完全满意之前，还要排除许多困难。但这些困难可能并不比对这问题作任何其他解释时所遇的困难更大。除了钾和钠之外，实验和类比法好像都提出钡、锶和钙作为金属存在的可能性，如果还没有确定的话，重晶石、锶土和石灰则都是一氧化物，正如草碱和苏打是其他两种金属的一氧化物一样（钾和钠其他氧化物阅第210—211页）；钡有一个二氧化物，钙也可能是这样。剩下的土类，如苦土、矾土、硅土等大多数化学家用类比法也认为是金属的氧化物，但它们的元素比例还没有确定下来。

明矾

在第一卷第174页上，我们已经给出了这个重要的盐的结构。从那以后，菲利普先生（Mr.R.Phillips）曾发表过不同看法。汤姆森博士又发表了和以上两者都不同的另一种看法。这些看法如下：

道尔顿：1个原子的硫酸草碱，

4个原子的硫酸矾土，

30个原子的水。

菲利普：1个原子的酸式硫酸草碱，

2个原子的硫酸矾土，

22个原子的水。

汤姆森：1个原子的硫酸草碱，

3个原子的硫酸矾土，

125个原子的水。

尽管有这些差别，但盐里面酸、矾土、草碱以及水的数量，在以上三种看法里却都很接近。这些差别的存在，部分地被解释为由于不同的分析者对原子的相对重量作出不同的估计，主要是对矾土原子的相对重量。

我想起了大约在10年前分析矾土时某些奇怪的结果，这些结果当时对我来讲是新的，但是后来我发觉这些结果已经较早地被谢勒所发现（参阅有关石英、黏土和矾土的论文，1776年）。由于他的这些观察资料在我所看过的那些基础书籍中都没有找到，所以我将在这里详细介绍一下我自己的实验。

取24格令矾土将它溶于水中，其中8格令可认为是硫酸，其1/5等于1.6格令，等于1.1格令石灰，等于800格令石灰水，如我通常所用的。我放880格令石灰水到该矾土溶液中，发现有少量沉淀，但几乎又立即完全溶解了。这时溶液对颜色试验呈酸性。

在这溶液中再加入800格令石灰水，并加以摇动；这时出现有大量沉淀并继续生成。沉降后所得澄清液对颜色试验仍显酸性。

再加800格令石灰水，充分摇动溶液，当沉淀部分沉降后再反复摇动两到三次，使沉淀再一次均匀地分散在液体中，最后，按颜色试验发现澄清液呈中性，且不含矾土，因为把石灰水注入不再产生沉淀了。

再加入800格令石灰水，充分搅动混合物，在沉淀沉降后，澄清液按颜色试验仍然是中性的。

再加入第五份800格令石灰水，充分搅动混合物，有相当多沉淀明显地消失了，混合物变为半透明，过了一会，上层澄清液呈强碱性。少量这种液体在与酸接触时变成乳状，加更多的酸则又变清了。该液体比重为1.0025，略重于石灰水。

现在加入第六份800格令石灰水，并搅动整个混合物，沉淀有些减少，而液体的比重则有所增加，其值为1.003。

在混合物中加入第七份即最后一份800格令石灰水，搅动持续一段时间，即形成浓厚的大量沉淀，这些沉淀下降很快，带走了最大部分的酸、矾土和石灰，留下比重为1.0012的液体。正像我们将要指出的那样，该沉淀是由酸、草碱、石灰、矾土等组成的碱式硫酸盐。

这些现象，我看最好是对矾采用这样一个结构来解释，即矾是由一个原子重硫酸草碱，三个原子硫酸矾土组成。这样就可采用以下的解释。

第一份石灰水饱和了过量的酸。

第二份石灰水沉淀出相应分量的矾土，澄清液是酸性的，因为它含有硫酸矾土，对颜色试验实质上显酸性，因为矾土不是一个碱性元素。

第三份石灰水把另一部分矾土沉淀下来，但是通过继续搅动，有两个矾土原子释放出来，结合到留下的硫酸矾土原子上，然后整个化合物沉下来，这就是通常的次硫酸矾土。因此，液体只含硫酸石灰和硫酸草碱，对颜色试验显中性。加石灰时不产生矾土。

第四份石灰水放进去并充分搅拌，硫酸原子从次硫酸盐中释放出来与石灰结合，于是浮起来的次硫酸矾土成为纯矾土，澄清液仍然是中性的。

第五份石灰水试图用来分解硫酸草碱，可是它自身做不到，而是由浮起的矾土帮助它。由于双重亲和力，草碱离开了酸而与矾土结合，而石灰得到了酸。因此当1/3矾土和草碱一起进入到溶液中，沉淀没那么多，液体呈碱性。少量的酸放入到澄清液中束缚住草碱而释放出矾土，但是更多的酸又使矾土溶解。

第六份石灰水的作用，似乎是使第五份石灰水所起的效果更完全，因而液体的比重增加，同时沉淀量多少减少了一些。

第七份石灰水，同第六份一起，经过搅拌并放置一段时间后，1个原子石灰和1个原子矾土结合，并形成沉淀，如果没有其他化合物存在，这沉淀就会像我和在我以前谢勒所发现的那样沉降下来。但是如果有硫酸石灰存在，则每一个石灰和矾土的复合原子就会同1个硫酸石灰原子结合，而是整个一起下降，形成一个与矾类似的次硫酸盐，只是两个石灰原子代替了两个矾土原子。这个次盐在水中极难溶解。

按照这个观点，如果有2个矾原子分解，就应有4个原子次硫酸盐生成，每个含有1原子酸、2原子石灰和1原子矾土，还有2个草碱、矾土和复合原子，以及6个硫酸石灰原子。但是在最后的排布中，好像2个硫酸石灰原子又分解掉，形成硫酸草碱，而2个石灰原子与2个矾土原子结合又形成2个次硫酸盐原子，最终的排布是：6个次硫酸盐沉淀下来，而2个硫酸草碱以及2个硫酸石灰原子则留在溶液中。

在我看来，以上所述事实是按我所见过的一个最明确的观点定出来的矾的结构。从我们已经在第一卷中所说过的来看，它们在100格令盐中各种元素的重量上没有什么差异，只是在这里所取的矾土原子的重量是20而不是15，以及我们在一个矾原子中有3个原子矾土而不是像以前所说的4个。

论化学的原子体系的原理

一般认为原子体系的主要目的首先是决定简单元素的相对重量，其次是决定在结合而形成复合元素中简单元素的数目及其重量。现在最迫切需要的是元素氢的正确的相对重量。而100立方英寸氢气的微小的重量，和在氢气内即使存在极微量普通空气和水蒸气也足够使这重量发生重大变化，以及在确定氢气中空气和水蒸气比例的困难，这三者足以使人对一个最熟练和最精确的操作者所得的结果都会产生怀疑。氢气的比重以前估计为空气的1/10，在第一卷末表中，我们所采用的比率已降为1/12.5。目前通常取为1/14.5，到最后会不会再发现为1/16.5，我想，根据目前任何人所有的数据来看还不能确定。在近20年中，其他一些人造气体的比重数据多半经受一些重大的变更，其中有几个，我毫不怀疑是一种改进，但是当我们看到这些比重延伸到小数第三、第四、第五位时，我认为，我们当中任何人似乎都远没有能耐做得这样精确。在这期间，可以认为是一个幸运的事情是，空气的重量在近30年到40年没有变化100立方英寸的空气在温度为60℃压力为30英寸汞柱时为30.5格令（是否除去水气，我想不起来了）。还有一个幸运的事情是，这个重量几乎可以不用小数（假定它是正确的）。让我再说一句，根据我的经验，100立方英寸的空气重量是更接近于31格令，而不是30.5格令。我认为，这些资料充分地显示出，在我们得到一个相当正确的气体比重表之前，还有许多事情要做。对这个问题的重要性不管怎样估计都不算太高。

气体以等体积或整倍数体积相结合很自然地与这个问题联系在一起的。这一类情况，或至少是接近于这类情况，是经常发生的，但是还没有提出一个原理来说明这些现象。在还没有做到这一点以前，我认为我们应该十分小心地去研究这些事实，并且在没有找到理由之前，不要让我们把自己引到采用这些推论上去。

原子理论的第二个目的是研究在各个化合物中的原子数目，据我看来，甚至对这个理论的原理作出详细说明的人，对这个目的恐怕还是很不理解。

当两个物体A和B以整倍数的比例相化合。例如，10份A和7份B化合成一个化合物，和14份B化合成另一个化合物，我们按照有些作者们的意见，把一个物体的最小化合比例作为这个物体的基本质点或原子的代表。然而这样一个规则可能经常是错误的而不是正确的，这一点对任何具有一般见解的人都是显而易见的。因为按照上述规则，我们必须认为第一种化合为1个B原子，第二种化合为2个B原子与一个或更多的A原子化合；然而按照这同一规律，这些化合物同样可能是分别为2个A原子与1个B原子，以及1个A原子与1个B原子化合。因为这二个比例是10A比7B（或者是相同的比率，20A比14B）和10A比14B。按这规则，很清楚，当这些数目被这样确定时，我们必须认为前一个化合物由2个A原子，而后1个化合物由1个A原子与一个或更多的B原子化合。这样，正确与错误的机会将是相等的。但是10A和7B还可能相应于1个A原子和2个B原子，于是10A和14B就一定代表着1个A原子和4个B原子。所以很明显，这个规则经常是错误的而不是正确的。

在我们能够有充分的理由对各种化合物中原子数目的确定感到满意以前，不仅要考虑到A和B化合，还要考虑到A和C、D、E等以及B和C、D等的化合。氮和氧所形成的那些元素的所含的氧已发现连续地为1，2，3，4，5，因而除这两种方式以外，其他任何结合方式都是极其不可能实现的。在决定采用这两种中哪一种时，我们不仅必须去测定这二个元素的各种化合物的化合和分解，同时还必须测定它们之中任一元素与其他物质所形成的化合物。我花了很多时间和精力在这些化合物以及另一些在我看来在原子体系中极为重要的基本元素碳、氢、氧、氮上。但是我们将看到，无论我自己还是其他人在这方面的工作都还不能使人满意，主要是由于缺乏化合比例的正确的知识。

相对原子量新表

在上一卷末，曾给出了各种基本的化学元素或原子的重量；但是由于从后来的经验所引起的各种增添和变更，提出一个校正的重量表是被认为有利的。

简单元素

简单的还是复合的？

复合元素

补遗

钢

自从在第441页写了这个题目之后，我有了一个分析晶体钢样的机会，这个样品是由麦辛托许先生（Mr.Macintosh）用煤气渗碳方法制成的。我在硫酸中溶解了21格令的钢，酸仅仅过量一点点。除1/10格令像银一样的颗粒外全部都溶解了，得到了29.6立方英寸的气体。一点碳酸的痕迹也没有。当与氧燃烧时，得到占氢气体积3%的碳酸，正像我所确定的那样，这是由于氢气里含有3%的碳酸，正像我所确定的那样，这是由于氢气里含有3%的碳化氢气体，并不含氧化碳。假定碳已经与铁化合，其总量在100格令铁中也仅5/8格令左右，这样一个数量究竟是钢中必不可少的成分，还是一个偶然引入的成分，说不定是一个重要的课题。

由于印刷者的错误，下列几段在第491页被遗漏了 ^[15] 。

例子

按照下列不同的比重的数值（它们中某些数值的正确性是有疑问的）并参考我有关油气的论文《曼彻斯特学会纪要》第4卷，新系列，第79页），在把油气中不能燃烧的部分减去时，我们可采用油气比重为0.812左右。每100份纯气体给出152份碳酸，需248份氧。这里w =100，a =152，g =248，S =1.458，∫=0.555，c =0.972，s =0.0694，C =0.812。

数值u 可化为下式：

这就是可燃气体的氢的百分数。

因此剩下其他3个成分的体积为75.5等于公式中的w；并由于氢的关系在氧中减去12+，g=236-，a＝152，同上面一样。

从而x=过油生气=38.25

y=碳氢化物=30.2

及z=碳氧化物

这些结果与上述论文中的推断相差很大，可能部分地是由于在一种或某几种气体比重数据估计上的错误。

液体由于加热而发生的膨胀我还没有发现近来做过什么特殊工作去研究纯液体与我发表的定律符合到什么程度，该定律是我从水和汞的实验中推导出来，并被几种液体所证实的。参阅第一卷第16页温度表，亦见第27页及后面。

所有液体，凡是一方面在某些确定温度下发生均匀的冻结，另一方面，在加热蒸馏时不发生结构上的变化的，多半都被认为是纯的。水和汞属第一种情况，比重为0.82的酒精、比重为0.72的乙醚、浓硫酸、比重为1.42的硝酸、石脑油、松节油等，可能被认为属于第二种情况。所需要的是这些液体的冻结温度应该予以确定，还要确定在操作时是否会发生任何分解。如果这些液体在给定的相等间隔或不等间隔的温度内按标度的平方数成比例地膨胀，那么就可以指出一些与液体中终极质点排列有关的一些情况。这种液体中的膨胀率，与水蒸气及各种蒸气的几何级数的力的明显一致，引起了我们更多的兴趣。可能是大部分或者所有这些假定的关系都是偶然的，仅仅是很接近，如在温度-40°到212°之间，空气和水银的膨胀率一样。但是我不认为是这样。即使它们只是接近，也有足够的实用价值值得注意。

本书作者出版的书籍和论文等

《气象观察和论文》（1793）。

《英语文法基础或供中学和专科院校使用的新文法体系指南》（1801）。

《化学哲学新体系》

第一卷第一部分（1808）。

第一卷第二部分（1810）。

《曼彻斯特文哲学会纪要》中本作者的论文。

第五卷.第一部分.关于颜色视觉的奇异事实。

第一部分.关于雨和露水的量是否等于河流带走和蒸发掉的量的实验和观察，包括对泉水来源的探讨。

对流体导热能力的实验和观察资料，参考伦福德公爵同一题目第7篇论文。

通过空气机械的浓缩和变稀时所产生的热和冷的实验和观察。

关于混合气体的组成；在真空和空气中不同温度下水和其他液体蒸气的压力、蒸发过程以及气体受热膨胀的实验论文。

1793年至1801年在曼彻斯特的气象观察。

第一卷.第2系列.对组成大气的不同气体或弹性流体的比例的实验研究。

论弹性流体彼此相互扩散的趋势。

论水和其他液体对气体的吸收。

对高夫先生关于混合气体的两篇论文以及施密特教授关于干燥和潮湿空气受热膨胀的实验的评论。

第二卷.论呼吸和动物热。

第三卷.关于磷酸和称为磷酸盐盐类的实验和观察。

关于碳酸和氨化合的实验和观察。

对加速泉水和矿泉水分析的几点意见。

关于硫酸醚的研究报告。

从1794到1818年底在曼彻斯特关于压力、温度和雨量的观察。

第四卷.论油及其加热后得到的气体。

在英国北部山上关于气象，特别是露点，或大气中蒸汽含量的观察。

论1822年12月5日暴风雨中降雨所含的盐分。

论靛蓝的性质和组成，及其各种样品的分析方法。

《皇家学会哲学学报》，关于大气的组成（1826）。

尼科尔森先生的《哲学杂志》中

第五卷.论混合弹性流体和大气的组成（1801）。

第三卷.论混合气体理论。

第五卷.论温度的零点。

第六卷.对柯万博士关于大气中蒸汽状态这篇论文中一个错误的纠正。

第八卷.论化学亲和力对大气的应用。

第九卷.对高夫先生对混合气体理论的批评。

第十卷.确定水密度最大的温度的有关事实。

第十二卷.对伦福德公爵测定水最大密度的实验的意见。

第十三和十四卷.论关于水的最大密度，涉及霍普博士的实验。

第二十八卷.论“质点”这个词对化学家的重要性。

第二十九卷.论对博斯托克博士关于化学的原子原理评论的意见。

在汤姆森博士《哲学年鉴》中

第一卷和二卷.论石灰的氧盐酸盐（1813）。

第三卷.对贝采里乌斯博士关于化学比例原因的论文的意见。

第七卷.维护气体被水吸收的理论，不同意德·索热尔先生的结论。

第九和第十卷.论氮、氧和氨的化合物。

第十一卷.论磷化氢。

第十二卷.论用无焰灯燃烧酒精。

论活动力。

在菲利普《哲学年鉴》中

第十卷（新系列）.论用氢分析大气。

第二卷第一部分完

[1] 《哲学年鉴》，6—198。

[2] 《哲学年鉴》，3—244。

[3] 《哲学年鉴》，8—237。

[4] 《化学年鉴》，54—28。

[5] 《哲学年鉴》，4—356。

[6] 《曼彻斯特学会纪要》第Ⅴ卷，第120页。

[7] 《哲学杂志》第Ⅷ卷。

[8] 参阅《化学和物理学年鉴》（5—113）迪斯索艾（Dussaussoy）论铜与锡合金的一篇优秀论文。

[9] 这位作者由于他的“关于望远镜的反射镜的组分”这篇论文获得了皇家学会的金质奖章。见《哲学学报》，1787年。

[10] 《哲学年鉴》第12卷。

[11] 《化学和物理学年鉴》，5—233页。

[12] 按最近的实验，我发现氧和氢结合时放出的热会把同样重量的水升高6500°。

[13] 见亨利博士的注记，《曼彻斯特学会纪要》第5卷，第679页。

[14] 一种在油和煤气中发现的气体，参阅《曼彻斯特学会纪要》第4卷（新系列）第73页。

[15] 此处所讲“印刷者”系指英文原版的印刷者。——译者注。