【正文】 本上改變了醫(yī)療和化學(xué)的發(fā)展道路” 早期化學(xué)實(shí)驗(yàn) ? 安德雷 李巴烏 (Andreas Libavius， 約 15401616)是德國(guó)的醫(yī)生、醫(yī)藥化學(xué)家，他極力強(qiáng)調(diào)化學(xué)的實(shí)用意義，為推進(jìn)化學(xué)成為一門獨(dú)立科學(xué)做出了重要貢獻(xiàn)。他編著的《工藝化學(xué)大全》 (1611— 1613年問(wèn)世 )，總結(jié)了他多年的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)。 ? 書中敘述了硫酸和王水的制備方法；證明了焙燒硝石和硫黃所得到的硫酸與干餾膽礬所得到的完全是同一種物質(zhì)；首次提出將食鹽與膽礬一起在泥坩堝中焙燒制取鹽酸的方法；講解了用金屬錫與氯化汞一起加熱、蒸餾獲得四氯化錫 (后來(lái)被稱為“李巴烏發(fā)煙液” )的方法；描述了含銅的溶液遇氨水變?yōu)榇渌{(lán)的現(xiàn)象，并建議用這種方法檢驗(yàn)水中的氨。這部著作的問(wèn)世，使化學(xué)終于有了真正的教科書。他還設(shè)計(jì)過(guò)一所實(shí)驗(yàn)室的建筑詳圖，但直到 1683年，這所實(shí)驗(yàn)室才在阿爾特多夫(Altderf)修建起來(lái)。 早期化學(xué)實(shí)驗(yàn) ? 繼帕拉塞斯、李巴烏之后，對(duì)后世影響較大、對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的發(fā)展貢獻(xiàn)卓著的 醫(yī)藥化學(xué)家 還有赫爾蒙特 ( Helmont， 15971644)。 他工作的最大特點(diǎn)是對(duì)化學(xué)進(jìn)行 定量研究，廣泛使用了天平 ，并萌生了初始的物質(zhì)不滅的思想。他所做的“ 柳樹實(shí)驗(yàn) ”和“ 沙子實(shí)驗(yàn) ”，是早期化學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)展史上著名的兩個(gè)定量實(shí)驗(yàn)①。此外，他在無(wú)機(jī)物制備方面取得過(guò)空前的成果，曾對(duì)燃燒現(xiàn)象提出過(guò)頗有獨(dú)到之處的見解。因此，他常被尊為從煉丹術(shù)到化學(xué)的過(guò)渡階段的代表。 早期化學(xué)實(shí)驗(yàn) ? 四 早期化學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn) ? 早期的化學(xué)實(shí)驗(yàn)還只能算做是化學(xué)“試驗(yàn)”，具有很大的盲目性；還沒有從生產(chǎn)、生活實(shí)踐中分化出來(lái)，成為獨(dú)立的科學(xué)實(shí)踐。最早的制陶、冶金和釀酒等活動(dòng)，是低級(jí)的、缺乏理論指導(dǎo)的、不自覺的實(shí)踐活動(dòng)；作為化學(xué)實(shí)驗(yàn)原始形式的煉丹術(shù)，其實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊仓皇亲非箝L(zhǎng)生不老藥或點(diǎn)金之術(shù)，變賤金屬為貴金屬。 早期化學(xué)實(shí)驗(yàn) ? 盡管如此，還應(yīng)該肯定從事早期化學(xué)實(shí)驗(yàn)的工匠和煉丹術(shù)士們是化學(xué)實(shí)驗(yàn)的先驅(qū)和開拓者。他們發(fā)明了焙燒、溶解、結(jié)晶、蒸餾、過(guò)濾和冷凝等化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作方法；制造了風(fēng)箱、坩堝、鐵剪、燒杯、平底蒸發(fā)皿、沙浴、焙燒爐等化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器和裝置；發(fā)現(xiàn)和制取了銅、金、銀、汞、鉛等金屬，酒精、硝酸、硫酸、鹽酸等化學(xué)溶劑和試劑，以及許多酸、堿、鹽，甚至意識(shí)到了一些粗淺的化學(xué)反應(yīng)規(guī)律。后人正是從他們的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)中，才找到了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的真歷史使命，建立了化學(xué)實(shí)驗(yàn)科學(xué)。 近代化學(xué)實(shí)驗(yàn) 近代化學(xué)實(shí)驗(yàn) ? 一 化學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的奠基人 —— 波義耳 ? “波義耳把化學(xué)確立為科學(xué)”。作為近代化學(xué)科學(xué)的確立者，波義耳也是化學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要奠基人。他認(rèn)為，只有運(yùn)用嚴(yán)密的和科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法才能夠把化學(xué)確立為科學(xué)。他明確指出：“ 化學(xué)，為了完成其光榮而莊嚴(yán)的使命，就不能認(rèn)為到目前為止的研究方法是正確的。而必須拋棄古代傳統(tǒng)的思辯方法” ，只有這樣，化學(xué)才能象“已經(jīng)覺醒了的天文學(xué)和物理學(xué)那樣，立足于嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上” ? “不應(yīng)該把理性放在高于一切的位置，知識(shí)應(yīng)該從實(shí)驗(yàn)中來(lái)，實(shí)驗(yàn)是最好的老師” ；“沒有實(shí)驗(yàn)，任何新的東西都不能深知”；“空談無(wú)濟(jì)于事，實(shí)驗(yàn)決定一切”；“人之所以能效力于世界者，莫過(guò)于勤在實(shí)驗(yàn)上做功夫” 。他的這些觀點(diǎn)和主張，奠定了化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法論的基礎(chǔ)。 近代化學(xué)實(shí)驗(yàn) ? 波義耳是一位技術(shù)精湛的化學(xué)實(shí)驗(yàn)家。他一生做過(guò)大量的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，獲得了許多重要的發(fā)現(xiàn)。 ? 他是第一個(gè)發(fā)明指示劑的化學(xué)家，他把各種天然植物的汁液或配成溶液，或做成試紙 (“石蕊試紙” 就是波義耳發(fā)明的 )，并根據(jù)指示劑顏色的變化來(lái)檢驗(yàn)酸和堿； ? 他還發(fā)現(xiàn)了銅鹽和銀鹽、鹽酸和硫酸的化學(xué)檢驗(yàn)方法，并在 1685年發(fā)表的“礦泉水的實(shí)驗(yàn)研究史的簡(jiǎn)單回顧”一文中，描述了一套鑒定物質(zhì)的方法。因此，他還常被尊為 定性分析化學(xué)的奠基者 。 近代化學(xué)實(shí)驗(yàn) ? 二 定量化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法論的創(chuàng)立者 —— 拉瓦錫 ? 拉瓦錫“是明確提出把量做為衡量尺度對(duì)化學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)證明的第一位化學(xué)家”，他把近代化學(xué)實(shí)驗(yàn)推進(jìn)到 定量研究 的水平。 ? 拉瓦錫從一開始從事化學(xué)科學(xué)研究，就非常善于發(fā)揮天平在化學(xué)研究中的作用，重視對(duì)物質(zhì)及其變化進(jìn)行定量測(cè)定。他 21歲時(shí)所做的第一個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，就是定量地測(cè)定石膏在加熱和冷卻過(guò)程中水分的變化。他一生做過(guò)很多定量化學(xué)實(shí)驗(yàn)，并依據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)揭示了“水變成土”以及“火粒子”學(xué)說(shuō)、“燃素說(shuō)”的謬誤。 近代化學(xué)實(shí)驗(yàn) ? “水變成土” 是赫爾蒙特根據(jù)他著名的“柳樹實(shí)驗(yàn)”提出來(lái)的，后來(lái)又得到波義耳和牛頓 (， 1642— 1727)的贊同。 ? 為了檢驗(yàn)這一觀點(diǎn)的科學(xué)性，拉瓦錫進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：將收集到的被認(rèn)為是最純凈的雨水連續(xù)蒸餾了 8次；然后將這些水倒入一個(gè)特制的玻璃蒸餾器中，加熱驅(qū)去其中的空氣，并加以密封；用沙浴在 60—70℃ 之間加熱 101天。結(jié)果發(fā)現(xiàn)其中確有懸浮的 小片固體物 出現(xiàn)。這似乎是水變成了土的證據(jù)。然而，拉瓦錫仔細(xì)稱量了加熱前后水的重量、容器的重量、以及水和容器的總重量，終于查明，水和容器的總重量在加熱前后并沒有變化，而且密封在瓶中的水的重量也沒起變化，只是玻璃容器本身變輕了，而減輕的重量又恰好與固體懸浮物的重量相當(dāng)。這樣，拉瓦錫查明了那些懸浮物來(lái)自玻璃容器，從而以堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)否定了“水變成土”的錯(cuò)誤觀點(diǎn)。 近代化學(xué)實(shí)驗(yàn) ? “火粒子”學(xué)說(shuō) ，是波義耳為解釋 金屬煅燒后重量增加的原因而提出來(lái) 的。為了檢驗(yàn)這一假說(shuō)，拉瓦錫重復(fù)了波義耳在密閉的燒瓶中煅燒金屬錫的實(shí)驗(yàn)。 ? 他與波義耳不同之處在于，在打開燒瓶之前對(duì)整個(gè)密閉體系進(jìn)行了稱量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)整個(gè)體系在加熱前后重量沒有變化。這就證明波義耳曾經(jīng)設(shè)想的在加熱過(guò)程中火的微粒透過(guò)玻璃壁進(jìn)入燒瓶?jī)?nèi)與金屬錫結(jié)合而增重的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。 近代化學(xué)實(shí)驗(yàn) ? 拉瓦錫還通過(guò)對(duì)硫和磷等一些物質(zhì)燃燒現(xiàn)象的定量實(shí)驗(yàn)研究，否定了統(tǒng)治化學(xué)長(zhǎng)達(dá)百年之久的“燃素說(shuō)”，建立了氧化學(xué)說(shuō)，并確立了“ 質(zhì)量守恒定律 ”。 ? 拉瓦錫的定量實(shí)驗(yàn)研究，極大地豐富和發(fā)展了化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法論。對(duì)物質(zhì)及其變化，不僅要用定性分析方法，而且還必須運(yùn)用定量分析方法，只有二者的有機(jī)結(jié)合，才能正確認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其變化在質(zhì)和量?jī)蓚€(gè)方面的性質(zhì)和規(guī)律；化學(xué)實(shí)驗(yàn)是建立化學(xué)理論的基礎(chǔ)和檢驗(yàn)化學(xué)理論的標(biāo)準(zhǔn)。他曾明確指出：“ 在任何情況下，都應(yīng)該使我們的推理受到實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)，除了通過(guò)實(shí)驗(yàn)和觀察的自然道路去尋求真理以外，別無(wú)它途。 ” ? 拉瓦錫的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法論思想，對(duì) 化學(xué)實(shí)驗(yàn)從定性向定量的發(fā)展 產(chǎn)生了積極和深遠(yuǎn)的影響，成為近代化學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)展史上的重要里程碑。正是在此基礎(chǔ)上，近代化學(xué)實(shí)驗(yàn)才得以蓬勃發(fā)展，從而拓展了化學(xué)科學(xué)研究的領(lǐng)域，導(dǎo)致了許多重要化學(xué)理論的建立和發(fā)展。 近代化學(xué)實(shí)驗(yàn) ? 三 化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)科學(xué)理論建立和發(fā)展的基礎(chǔ) ? 道爾頓 (， 1766— 1844)原子論就是在化學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的。 ? 他通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，研究了許多地區(qū)的空氣組成，發(fā)現(xiàn)各地的空氣都是由氧、氮、二氧化碳和水蒸氣四種重要物質(zhì)的無(wú)數(shù)個(gè)微小顆粒 (道爾頓稱之為“原子” )混合起來(lái)的。 ? 他進(jìn)一步分析一氧化碳和二氧化碳、沼氣 (CH4)和油氣 (C2H4)的組成，發(fā)現(xiàn)前兩種氣體中氧的重量比為 1： 2，后兩種氣體中與同量碳化合的氫的重量比為 2： 1。這使道爾頓發(fā)現(xiàn)了 倍比定律 。這個(gè)實(shí)驗(yàn)定律成為他確立化學(xué)原子論的重要基石。 近代化學(xué)實(shí)驗(yàn) ? 1805年，法國(guó)化學(xué)家蓋 呂薩克 (，1778— 1850)在研究氫氣和氧氣的化合時(shí)發(fā)現(xiàn)， 100個(gè)體積的氧氣總是和 200個(gè)體積的氫氣相化