【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 提出了著名的“法拉第電解定律”。他的工作，使電化學(xué)的研究從定性走向了定量，對(duì)電化學(xué)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。 此外，近代化學(xué)實(shí)驗(yàn)還開辟了化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)兩大研究領(lǐng)域，推動(dòng)了物理化學(xué)的完善和發(fā)展。 四 近代化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法 近代化學(xué)實(shí)驗(yàn)的蓬勃發(fā)展與近代化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法論的發(fā)展有著十分密切的關(guān)系。在這一時(shí)期，人們創(chuàng)立或發(fā)展了諸如系統(tǒng)定性分析法、重量分析法、滴定分析法、光譜分析法、電解法等很多經(jīng)典的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法。 1．系統(tǒng)定性分析法 系統(tǒng)定性分析法是為了檢驗(yàn)礦物質(zhì)中的微量甚至痕量元素，克服傳統(tǒng)的濕法定性檢驗(yàn)法和吹管檢驗(yàn)法的局限性而被創(chuàng)立的。德國(guó)化學(xué)家浦法夫(，1773—1852)在他1821年出版的《分析化學(xué)教程》中提出了“初步試驗(yàn)”和“分組”的思想。1829年德國(guó)化學(xué)家羅斯(，1795—1864)在他編著的《分析化學(xué)教程》中，首次明確地提出和制訂了系統(tǒng)定性分析法，但該書內(nèi)容過繁，條理不夠清楚。1841年，德國(guó)化學(xué)家富里西尼烏斯(，1818—1897)在他出版的教科書《定性化學(xué)分析導(dǎo)論》中對(duì)羅斯的系統(tǒng)定性分析法提出了修訂方案。這本書內(nèi)容清晰，頗受歡迎，再版16次，被譯成中文、英文出版。他提出的分組法與目前通用的定性分析教科書中所采用的方法基本相同。 2．重量分析法重量分析法在19世紀(jì)得到了很大的完善和發(fā)展，主要表現(xiàn)在分離和測(cè)定方法以及操作技術(shù)方面。羅斯在其編著的《分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜論》一書中提出了很多有效的新的分離方法，尤其是應(yīng)用了緩沖溶液和配合掩蔽劑，這在分析化學(xué)發(fā)展中是一項(xiàng)重要的進(jìn)步。貝采里烏斯是當(dāng)時(shí)最享盛譽(yù)的分析化學(xué)家，他曾測(cè)定了2000多種化合物的化合量，使用了很多新的測(cè)定方法、試劑和儀器設(shè)備，使定量分析的精確度達(dá)到了空前的高度，對(duì)定量分析法的完善和發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。富里西尼烏斯在其1846年編著的《定量分析教程》中，；介紹了各種元素的重量測(cè)定方法；解決了一系列復(fù)雜的分離問題。他們所運(yùn)用的分離和測(cè)定方法以及操作技術(shù)，至今大都仍被采用。 運(yùn)用這些分析方法，在19世紀(jì)人們發(fā)現(xiàn)了鋯和鈦、鈹、鈾和釷、硒和碲、鉬、鎢、鉻、鎘、鍺、鈮、鉭、釩、釕、銠、鈀、鋨、銥等元素及一些稀土元素。 3．滴定分析法 滴定分析法是在18世紀(jì)中葉從法國(guó)誕生和發(fā)展起來的。它最初的含義只是一種對(duì)化工原料及產(chǎn)品的純度進(jìn)行簡(jiǎn)易、快速測(cè)定的方法。1729年，法國(guó)化學(xué)家日夫魯瓦(，1685—1752)第一次利用滴定分析的原則，以碳酸鉀為基準(zhǔn)物，測(cè)定了醋酸的相對(duì)濃度；1750年，法國(guó)化學(xué)家文耐爾(，1723—1775)在滴定實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用了指示劑，1767年，(，1708—1781)在滴定實(shí)驗(yàn)中不僅采用了指示劑，而且還提供了分析的絕對(duì)結(jié)果，但他測(cè)量滴定溶液消耗量的方法采用的則是稱重法；法國(guó)化學(xué)家德克勞西(，1751—1825)較早地在酸堿滴定中采用體積量度，他發(fā)明了“堿量計(jì)”可以說是最原始的滴定管。隨著人工合成指示劑的出現(xiàn)，到了19世紀(jì)30—50年代，滴定分析法的發(fā)展達(dá)到極盛時(shí)期，其應(yīng)用范圍顯著擴(kuò)大，準(zhǔn)確度大為提高，接近了重量分析法所能達(dá)到的程度。在這一時(shí)期，蓋呂薩克發(fā)明的銀量法，大大提高了滴定分析法的信譽(yù)；滴定分析法的種類更加繁多，除酸堿中和滴定法外，人們還發(fā)明和發(fā)展了沉淀滴定法、氧化還原滴定法、絡(luò)合滴定法等一些具體的滴定方法。到了19世紀(jì)50年代，又出現(xiàn)了帶有玻璃磨口塞和用剪式夾控制流速的滴定管，使這種方法更趨完善。 4．光譜分析法 光譜分析法是利用光譜線來分析某種元素存在與否的一種方法。它是由德國(guó)化學(xué)家本生(，1811—1899)和基爾霍夫(，1824—1887)共同創(chuàng)立的。1855年，本生為克服當(dāng)時(shí)的煤氣燈的缺點(diǎn)，發(fā)明了著名的“本生燈”。金屬及其鹽在本生燈火焰中能產(chǎn)生特殊的帶有顏色的火焰，據(jù)此可以鑒別這些金屬。為了使產(chǎn)生的光譜具有更好的觀察效果，他們兩人合作研制成了分光鏡，并用這種新的實(shí)驗(yàn)儀器發(fā)現(xiàn)了銫、銣等元素。隨后人們又用這種方法發(fā)現(xiàn)了鉈、銦、鎵、鈧、鍺等。 五 近代化學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn) 隨著歐洲資本主義生產(chǎn)方式的建立和發(fā)展，近代化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為一種相對(duì)獨(dú)立的科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，從生產(chǎn)實(shí)踐中分化出來，歷經(jīng)兩百多年，取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。 1．明確了化學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的性質(zhì)、目的和作用 化學(xué)實(shí)驗(yàn)不再是服務(wù)于煉丹術(shù)等封建迷信和宗教神學(xué)的婢女，不再是從屬于觀察的附帶的東西，而是一種獨(dú)立的化學(xué)科學(xué)實(shí)踐、重要的化學(xué)科學(xué)認(rèn)識(shí)方法。只有通過化學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，才能達(dá)到對(duì)物質(zhì)的本質(zhì)及其變化規(guī)律的正確認(rèn)識(shí)。同古代化學(xué)實(shí)驗(yàn)相比，近代化學(xué)實(shí)驗(yàn)已不僅僅是獲得化學(xué)實(shí)驗(yàn)事實(shí)的重要途徑、手段和方法，而且還具有驗(yàn)證化學(xué)假說和檢驗(yàn)化學(xué)理論、發(fā)現(xiàn)和合成新的化學(xué)物質(zhì)、推動(dòng)化學(xué)分支學(xué)科建立和發(fā)展的作用。 2．建立和發(fā)展了化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法論 波義耳和拉瓦錫有關(guān)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的思想和主張，對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法論的建立起到了重要的奠基作用。此后，許多化學(xué)家又創(chuàng)立了一系列化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，豐富和發(fā)展了化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法論。正是這些先進(jìn)的方法論思想，提供了近代化學(xué)科學(xué)發(fā)展的思想條件。 3．發(fā)明和研制了較先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)儀器和裝置 如精密天平、伏打電堆、光譜分析儀、“彈式”量熱計(jì)、磨口滴定管等等。這些先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)儀器和裝置把化學(xué)科學(xué)研究帶入了一個(gè)又一個(gè)嶄新的領(lǐng)域，為近代化學(xué)科學(xué)的發(fā)展奠定了先決的物質(zhì)基礎(chǔ)。 現(xiàn)代化學(xué)實(shí)驗(yàn) 19世紀(jì)末20世紀(jì)初，以震驚整個(gè)自然科學(xué)的電子、X射線與放射性等三大發(fā)現(xiàn)為標(biāo)志，化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)入了現(xiàn)代發(fā)展階段。同近代化學(xué)實(shí)驗(yàn)相比，現(xiàn)代化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有如下特點(diǎn)。 一 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以結(jié)構(gòu)測(cè)定和化學(xué)合成實(shí)驗(yàn)為主 1．結(jié)構(gòu)測(cè)定實(shí)驗(yàn) 結(jié)構(gòu)測(cè)定實(shí)驗(yàn)源于人們對(duì)陰極放電現(xiàn)象微觀本質(zhì)的探討。早在1836年，法拉第就曾研究過低壓氣體中的放電現(xiàn)象。1869年，德國(guó)化學(xué)家希托夫(，1824—1914)發(fā)現(xiàn)真空放電于陰極，并以直線傳播。1876年，戈?duì)柎奶?，1850—1930)將這種射線命名為“陰極射線”。1878年，英國(guó)化學(xué)家克魯克斯(Sir ，1832—1919)發(fā)現(xiàn)陰極射線能推動(dòng)小風(fēng)車，被磁場(chǎng)推斥或牽引，是帶電的粒子流。1897年，(，1856—1940)對(duì)陰極射線作了定性和定量的研究，測(cè)定了陰極射線中粒子的荷質(zhì)比。這種比原子還小的粒子被命名為“電子”。電子的發(fā)現(xiàn)，動(dòng)搖了“原子不可分”的傳統(tǒng)化學(xué)觀。 1895年，德國(guó)物理學(xué)家倫琴(amp。ouml。ntgen，1845—1923)在研究陰極射線時(shí)發(fā)現(xiàn)了X射線。1896年，法國(guó)物理學(xué)家貝克勒(，1852—1908)發(fā)現(xiàn)了“鈾射線”。次年，法國(guó)著名化學(xué)家瑪麗居里(，1867—1934)又發(fā)現(xiàn)了釷也能產(chǎn)生射線，于是她把這種現(xiàn)象稱為“放射性”，把具有這種性質(zhì)的元素稱為放射性元素。居里夫婦經(jīng)過極其艱苦的努力，于1898年先后發(fā)現(xiàn)了具有更強(qiáng)放射性的新元素釙和鐳。隨后，又花費(fèi)了幾年時(shí)間，并測(cè)定了鐳的原子量。鐳曾被稱為“偉大的革命家”，克魯克斯尖銳地評(píng)論說：“十分之幾克的鐳就破壞了化學(xué)中的原子論”?？梢娺@一成果意義的重大。為此，居里夫人獲得了1911年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。 1898年，(，1871—1937)發(fā)現(xiàn)鈾和鈾的化合物發(fā)出的射線有兩種不同的類型，一種是α射線，一種是β射線；2年后，法國(guó)化學(xué)家維拉爾(，1860—1934)又發(fā)現(xiàn)了第三種射線γ射線。1901年盧瑟福和英國(guó)年青的化學(xué)家索迪(，1877—1956)進(jìn)行了一系列合作實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)鐳和釷等放射性元素都具有蛻變現(xiàn)象。據(jù)此，他們提出了著名的元素蛻變假說，認(rèn)為放射性的產(chǎn)生是由于一種元素蛻變成另一種元素所引起的。這一成果具有革命意義，打破了“元素不能變”的傳統(tǒng)化學(xué)觀。盧瑟福也因此榮獲1908年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。電子、放射性和元素蛻變理論奠定了化學(xué)結(jié)構(gòu)測(cè)定實(shí)驗(yàn)的理論基礎(chǔ)。 1912年，德國(guó)物理學(xué)家勞埃( Laue，1879—1960)發(fā)現(xiàn)X射線通過硫酸銅、硫化鋅、銅、氯化鈉、鐵和螢石等晶體時(shí)可以產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。這一發(fā)現(xiàn)提供了一種在原子分子水平上對(duì)無機(jī)物和有機(jī)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)定的重要實(shí)驗(yàn)方法，即X射線衍射法。 無機(jī)物的結(jié)構(gòu)測(cè)定的真正開始是X射線衍射線發(fā)現(xiàn)以后。在此之前，象氯化鈉這樣簡(jiǎn)單的離子化合物的結(jié)構(gòu)問題，對(duì)化學(xué)家來說都是一個(gè)難題，但運(yùn)用這種方法之后，化學(xué)家才恍然大悟，原來其結(jié)構(gòu)是如此簡(jiǎn)單。本世紀(jì)20—30年代，人們運(yùn)用X射線衍射法分析測(cè)定了數(shù)以百計(jì)的無機(jī)鹽、金屬配合物和一系列硅酸鹽的晶體結(jié)構(gòu)。 有機(jī)物的晶體結(jié)構(gòu)測(cè)定始于20年代。在此期間，人們測(cè)定了六次甲基四胺、簡(jiǎn)單的聚苯環(huán)系、己鏈烴、尿素、一些甾族化合物、鎳鈦菁、纖維素以及一系列天然高分子和人工聚合物的結(jié)構(gòu)。40—50年代，有機(jī)物晶體結(jié)構(gòu)分析工作更加蓬勃發(fā)展，最突出的是1949年青霉素晶體結(jié)構(gòu)、1952年二茂鐵(金屬有機(jī)化合物)結(jié)構(gòu)和1957年維生素B12結(jié)構(gòu)的測(cè)定。另外，人們應(yīng)用X射線衍射法還對(duì)一系列復(fù)雜蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測(cè)定，取得了許多重大突破，為分子生物學(xué)理論的建立奠定了堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。 2．化學(xué)合成實(shí)驗(yàn) 化學(xué)合成實(shí)驗(yàn)是現(xiàn)代化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)非?；钴S的領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備和方法