燃磷实验

“这次实验，我们用到的容器要尽量大一些，这样才能避免容器内壁因为火焰的高热而突然爆裂。如果没有更好的选择，可以使用装糖果的广口大玻璃瓶。不过，这次我准备了一个玻璃钟罩，它是我刚刚从药房买来的，比普通瓶子更适合。我希望你们在使用的时候爱惜它，因为它是一个非常有用的实验器具。你们看这个透明的玻璃容器，它的上方有一个圆形的顶，还有一个方便人们拿起它的小玻璃球。因为它的外形很像一只钟罩，所以被叫作玻璃钟罩，如 图7 所示。

“现在，让我们准备实验吧。磷的燃烧实验必须在水面上进行，因为这样才能将罩 内 的 空 气与罩外的大气隔绝开。我们只能把磷放在小木块或任何能漂浮的物体上，让它浮在水面。不过，如果将磷直接放在木块上，它肯定会烧毁木块，所以在磷和木块之间还必须垫一点儿不能燃烧的物品，我们选择了一片瓦罐碎片。到现在，所有的准备工作已经完成。

“实验开始，我们需要先切下一块磷。磷的质地较为柔软，硬度和固体蜡差不多，但切的时候要十分小心，因为它一旦在空气中暴露，和刀子稍稍摩擦便会燃烧，可能灼伤实验者。所以取用磷的时候必须使用铁质镊子，而且要在水中进行，动作必须快速，你们先看一看我是怎么操作的。”

保罗叔叔将一个铁质镊子伸入瓶内，迅速夹取了一条磷。与此同时，孩子们闻到了一股强烈的大蒜气味，并看到了生成的淡淡的白烟。后来，保罗叔叔告诉他们，这是磷特有的臭味，而如果在光线较暗的地方观察，可以看到白烟是微微发光的。那条被拿出的磷很快又被放入水中，保罗叔叔在水里切下了有两颗豌豆那么大的磷。他把切下的磷放在瓦罐碎片上，又把碎片放在小木块上，再把小木块放到水面上。最后，保罗叔叔点燃了磷，并立即用玻璃钟罩罩住了它。

如 图8 所示，罩内的磷猛烈地燃烧着，发出闪耀夺目的火焰。燃烧时不断产生的白烟把罩内充斥成了乳白色。同时，盆中的水上升进入罩内，保罗叔叔不停地向盆里加水，让盆保持充足的水量，以继续成功隔绝罩外的空气。罩内的白烟越来越浓，最终完全遮住了火光，只能偶尔看见火光摇曳，像云层中的闪电。再后来，闪烁的火光暗淡下来，火焰完全熄灭了。

保罗叔叔说：“好了，现在罩内空气中的氧气已经全部燃烧尽了，剩下的是不能助燃的氮气，而这一小块磷却还没有燃烧完，白烟消退后你们就能看见它了。趁着这个空隙时间，我们来说说这白烟是什么吧。白烟是由燃烧的磷，也就是磷和空气中的氧气化合而产生的。磷和氧气的化合反应伴随着发光和放热——你们一会儿摸一摸水里的瓦片就能感知那热度。这些白烟极易溶于水，罩内于是有了空位，大气压力便使得盆中的水上升到罩内来填充。我们已经知道白烟是磷和氧气化合反应的产物，所以白烟中是含有氧元素的，而消失的白烟也就是消失的氧气。由此，我们可以从水上升的体积推知罩内空气中所含的氧气是多少。白烟完全溶于水需要静静等待二三十分钟的时间，但如果小心震荡罩内的水，这些白烟会消失得更快。”

说着，保罗叔叔把玻璃钟罩里的水小心震荡了几下，只见罩内渐渐清晰起来，恢复了原先透明的状态。同时，他们看见碎瓦片上果然有残存的磷，不过这时的磷已经变为红色，并且由于被高热融熔过，这些红色的磷都流散在碎瓦片上，不仔细分辨，几乎认不出是磷了。随后，保罗叔叔将玻璃钟罩略加倾斜，让木块漂浮到一边，把它连着碎瓦片一起拿了出来。

他说：“经过燃烧剩下的物质，虽然外表因为高热变成了红色，但它本质上仍然是磷。我之前说过，黑头火柴是用红磷制成的，现在我们看到的这种残留物质就是红磷。它的颜色和形状与黄磷有差别，性质也不相同。黄磷比较活泼，能在空气中自燃；红磷则不太活泼，在空气中需要高热才能燃烧。打个比方，前者就像一个充满活力的健康人，后者则像一个精神不振的病人。”

保罗叔叔说着，拿起碎瓦片上的红磷，和孩子们一起走到了花园中，因为后续实验可能产生的有毒白烟在空旷的地方更容易散开。他将碎瓦片放在一块石头上，用火柴一点，只见碎瓦片上的物质立刻发光燃烧起来，生成了和罩子里一样的白烟，这证明了残留下来的物质的确是磷。

当所有的磷都燃尽后，保罗叔叔继续说道：“玻璃钟罩里的燃烧之所以停止，并不是因为缺少可燃物质，而是因为缺少了助燃物质。作为可燃物质的磷被证明是有剩余的，那么缺少的当然是作为助燃物质的氧了。现在，可以肯定玻璃钟罩里已经没有助燃的氧气剩下了。” TBFrW9i3kNCTCPGsyTEZpM6VTHDsK5wLBlRiLUIYZIKk5CkB15zv82eixcdbKOD3