埃米尔自然也想要试试。这个奇妙的瓶子竟能自发产生这么高的热量,几乎要燃烧所有接触它的东西。他先用指尖小心地摸了一下瓶子,然后大胆地抓在了手里,但跟朱尔斯一样立即放下了。对于这无缘无故的发热,埃米尔脸上带着深深的惊讶和迷惑。
埃米尔自言自语到:“虽然混合物中加了水,但水肯定不是火的燃料啊,即使在太阳下晒过,但也不至于这么烫啊。不一会儿它就无缘无故地变得这么烫,这太难理解了。”
亲爱的读者,保罗叔叔会在本书结束前让你们看到更多的惊喜。研究化学的人会发现自己仿佛置身于一个全新的世界,在这个世界里惊喜不断。但不要太迷惘,睁开你的双眼,记住你所见到的事情。对于这些操作,虽然现在看来有点神秘莫测,但你最终会逐渐明白:化学是一门名副其实的科学。
“以你们小小的伤痛为代价,我们现在已经知道,瓶子里的混合物受热后,会自发地放出大量的热,而且温度很高。对于其他的现象,只能认为是发热造成的结果。我用来搅拌混合物的水已经变成了蒸汽,因此瓶口会有白色蒸汽逸出。伴随着水蒸气的喷出,还有嘶嘶的声音,轻微的爆炸,还有固态物质的喷出。如果我刚才用了更多的铁粉和硫——不是一两把,而是满满一公斗或以上——结果一定会令你们更加惊讶。但现在我要告诉你们一个更加奇妙的实验。”
“取适量硫和铁屑的混合物,放在一个大的地洞的底部,再往上面撒点水,然后在上面垒一堆湿土。不一会儿,这个小土堆就会像火山一样喷发,地面也会随之颤抖,土堆会产生很多裂缝,接着裂缝里会喷出蒸汽,伴有嘶嘶的声音和剧烈的爆炸,甚至还有火苗喷出。它叫做人造火山。但是,我必须要补充的是,产生真正的火山和产生人造火山的原理完全不同,但现在不是解释这两者区别的时候。你们有空的时候,可以利用少量的硫和铁屑粉制作自己的小火山。虽然湿土丘做成的火山肯定很小,但还是非常有趣的:它至少会产生裂缝,喷出灼热的蒸汽。”
因此,埃米尔和朱尔斯下定了决心,准备收集锁匠处所能得到的所有铁屑,然后再买上几毛钱的硫磺。有了这些,一有机会,他们就可以进行人造火山的实验了。同时,在他们讨论这一计划时,瓶子里面的震荡已经逐渐减弱了,温度也下降了很多,用手握住也不怎么烫。保罗叔叔拿起瓶子,把里面的混合物倒在了一张纸上,结果出来像煤灰一样的黑色粉末。
“现在仔细检查一下里面还有没有硫,如果找不到很多的话,哪怕是一小粒也行。”
孩子们拿着一根针,在粉末中找了个遍,尽管找得非常仔细,但找了半天连一粒硫都找不到。
他们说道:“现在那些硫在哪呢?它到底变成了什么呢?它一定还在那里,因为我们亲眼看见保罗叔叔把它放进瓶子里。实验时硫也没有损失啊,因为除了少量的一些蒸汽外,没有任何东西跑到瓶子外面。它一定还在这儿,但我们一丁点都找不到。”
朱尔斯提议道:“虽然硫还在这儿,我们却找不到,也许是因为它已经变成了黑色。我们不妨用火试试,肯定能解决这个问题。”
朱尔斯自信已经找到了解决这个谜团的办法,便跑进厨房,取回了一些燃着的煤块,然后抓了一把黑色粉末,洒在了煤块上。为了使煤块燃烧得更旺,他往上面吹了几口气,但令他失望的是,过了好一会儿粉末都没有燃烧。接着他又抓了几把放在上面,粉末始终没有燃烧,也没有发出蓝色的火焰。
“这太令人失望了!硫都在粉末里面,但是粉末却无法燃烧。”小伙子疑惑地说道。
埃米尔说道:“还有铁屑也不见了。只剩下些煤灰一样的东西,一点铁的金属光泽都没有。让我们试试磁铁,看能不能把铁分离出来。”
说完埃米尔拿着磁铁在黑色粉末上来回移动,但是磁铁跟燃着的煤块一样,完全不起作用,再也没有胡须状的铁屑粘附到磁铁的两极。
埃米尔又拿着磁铁来回移动,然后说道:“这太奇怪了!这里肯定有很多铁,但没有一粒能受到磁铁的吸引。如果不是我亲眼看见里面放了铁,我肯定会说里面没有铁。”
朱尔斯也附和道:“如果不是我亲眼看见里面放了硫,我肯定会说里面没有硫。但这堆粉末中的确有这两种物质,现在却似乎一粒都没有。在这用硫和铁屑制成的物质中,竟然连一粒硫和一粒铁都找不到。”
保罗叔叔没有干预两个侄子的讨论,因为他坚信:通过个人观察得来的观点,要比从他人处采纳来的观点有价值得多。观察才能知道真相。最后,两个孩子表示,他们实在无法找到分离硫或铁的方法,这时保罗叔叔才对他们进行了点拨。
他说:“好了,现在你们还想将这两种物质一粒一粒分离开来呢?”
孩子们回答道:“这没有用,因为粉末里根本毫无硫和铁的踪迹。”
“用磁铁呢?”
“也没有用,它连一丁点粉末都吸不起来。”
“用水试试看。”
朱尔斯回答道:“水也不管用,因为这堆粉末似乎是一种物质,并无轻重之分。不过,试试也无妨。”
说着他抓了一把黑色粉末放在了水中,并搅拌了一会儿,但它很快就全部沉到了杯底,丝毫没有分离的迹象。
保罗叔叔接着说道:“如此说来,以前的分离方法已经不管用了。而且,这种物质的外观和性质已经发生了变化,要不是事先知道它的制备过程,你们绝对不会怀疑里面含有硫和铁。”
“又有谁能想到这种黑色物质是由铁和硫制成的呢?”
保罗叔叔说道:“我刚才说过,这种物质的外观已经发生了变化:硫本来是黄色的,铁本来带有灰色的光泽,但两者结合后,既不呈现黄色或灰色,也没有金属光泽,却变成了暗黑色。同样,它的性质也发生了变化:硫本来很容易燃烧,会发出蓝色火焰,放出令人窒息的烟雾,但这种黑色物质却无法燃烧;铁本来可以被磁铁吸引,但黑色粉末却无法被吸引。因此,我们可以做出以下结论:这种粉末既不是硫也不是铁,而是另一种性质完全不同的物质。能不能把它称作硫和铁的混合物呢?当然不能,因为任何分拣过程都无法将这种物质分离成两种成分了,它的性质与硫和铁的性质完全不同。这种结合是比‘混合’更亲密的一种关系,化学上称为化合。混合是指其各种成分还完全保留着各自独特的性质,而化合是指其组成物质失去原有的性质,由其他性质取而代之。因此,根据化合的字面意义,我们可以说,两种或两种以上的物质化合后,就无法再用分拣操作将它们分离开来了。总之,它们特有的性质已经消失,并由其他的性质取而代之。
“你们还得注意,化合生成的新性质绝不能通过化合物的组成物质的性质来推断。如果没有对刚才这一怪事的研究,谁能想到,黄色易燃的硫可以变成黑色不可燃的粉末呢?谁又能想到,有金属光泽并对磁铁有快速反应的铁,竟能变成无法被磁铁吸引的深黑色粉末呢?没有之前的知识储备,是无法对这种事情做出预测的。以后你们会经常见到物质的化合,化合会引起物质根本性的改变,将白的变成黑的,黑的变成白的,甜的变成苦的,苦的变成甜的,无毒的变成剧毒的,剧毒的变成无毒的。当两种或两种以上的物质化合时,尤其要注意它们产生的结果。
“还有一点你们要特别注意。在化合的过程中,比如硫和铁的混合物,会自发放出大量的热,烫得让人简直无法握住装混合物的瓶子。朱尔斯为这意外的灼热吃了一惊,一定会铭记在心的。关于这一点,我必须告诉你们,在硫和铁化合的过程中,温度的上升是很正常的。两种或两种以上的物质化合时,都会产生热量,有时热量小得令人难以察觉,只有用精密的仪器才能测量出来;而在多数情况下,温度会非常高;有时又会非常剧烈,甚至会发出肉眼可见的赤热或白热。总之,物质化合时总伴有热量产生,只是多少不同罢了;反过来讲,发光或发热通常表示那儿有化合作用正在进行。”
“保罗叔叔,我想问你一个问题,”朱尔斯打断道,“煤在炉子上燃烧时,是不是也有不同物质在发生化合作用?”
“当然有。”
“那么这些物质中肯定有煤,对不对?”
“是的,其中一种是煤。”
“那其他的物质呢?”
“其他的物质则存在于空气中,虽然我们看不见,但它的确是存在的。机会合适的时候我们会对它进行详细解释的。”
“壁炉中燃烧的发出光和热的木柴呢?”
“这又是一个木材和空气中的物质化合的例子。”
“我们用来照明的灯和蜡烛呢?”
“也是化合的例子。”
“也就是说,无论我点燃任何东西都会产生化合作用?”
“正是如此,你引起了两种不同物质的化合。”
“化合,这太有趣了!”
“不止是有趣,还非常有用,简直超乎你的想象。因此,我才告诉你们它是如何引起物质发生奇妙转换的。”
“你会把这些奇妙的事情统统告诉我们吗?”
“只要你们两个专心听我的话,我会告诉你们我知道的一切。”
“我们很专心,不会听漏一个字,并将一切铭记在心。比起学习乘除法和动词搭配,我更喜欢上这种课。埃米尔,你说呢?”
“我也这么认为!”埃米尔强调道,“我希望一天到晚都能上这种课。我总有一天会抛下语法课,来做一个人造火山。”
保罗叔叔告诫道:“我的小朋友们,不要因为你们对化学的热情而忽视语法课。化学很有用处,但语言的用处也不小。虽然动词搭配很难,但也不能忽视。让我们回到化合的主题上来。
“我刚才说过,化合常常伴有热和光。爆炸、闪光、光芒飞溅、火花四射——总之燃放焰火时产生的一切现象,都是两种物质化合时的常见现象。通过这种化合,两种物质结合得非常紧密,我们可以称之为化学婚姻,热和光则是庆祝两者婚礼的轮转焰火和古色蜡烛。不要嘲笑这个比喻,实际上它是非常恰当的。化合就像婚姻一样,都是将两者合为一体。
“现在我必须告诉你们,硫和铁的婚姻产生了哪种物质。我们不能称它为硫,因为它已不再是硫;也不再称它为铁,因为它已不再是铁;更不能称为硫和铁的混合物,因为最初的混合物现在已经不是混合物了。它的化学名叫做硫化铁,这个名字会让我们想起两种物质是在化学婚姻关系中相互结合的。”