【文章內(nèi)容簡介】 提出了著名的“法拉第電解定律”。他的工作，使電化學的研究從定性走向了定量，對電化學的發(fā)展作出了重要貢獻。 此外，近代化學實驗還開辟了化學熱力學和化學動力學兩大研究領域，推動了物理化學的完善和發(fā)展。 四 近代化學實驗方法 近代化學實驗的蓬勃發(fā)展與近代化學實驗方法論的發(fā)展有著十分密切的關系。在這一時期，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)典的化學實驗方法。 1．系統(tǒng)定性分析法 系統(tǒng)定性分析法是為了檢驗礦物質(zhì)中的微量甚至痕量元素，克服傳統(tǒng)的濕法定性檢驗法和吹管檢驗法的局限性而被創(chuàng)立的。德國化學家浦法夫(，1773—1852)在他1821年出版的《分析化學教程》中提出了“初步試驗”和“分組”的思想。1829年德國化學家羅斯(，1795—1864)在他編著的《分析化學教程》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，德國化學家富里西尼烏斯(，1818—1897)在他出版的教科書《定性化學分析導論》中對羅斯的系統(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世紀得到了很大的完善和發(fā)展，主要表現(xiàn)在分離和測定方法以及操作技術方面。羅斯在其編著的《分析化學實驗綜論》一書中提出了很多有效的新的分離方法，尤其是應用了緩沖溶液和配合掩蔽劑，這在分析化學發(fā)展中是一項重要的進步。貝采里烏斯是當時最享盛譽的分析化學家，他曾測定了2000多種化合物的化合量，使用了很多新的測定方法、試劑和儀器設備，使定量分析的精確度達到了空前的高度，對定量分析法的完善和發(fā)展做出了重大貢獻。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定方法；解決了一系列復雜的分離問題。他們所運用的分離和測定方法以及操作技術，至今大都仍被采用。 運用這些分析方法，在19世紀人們發(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世紀中葉從法國誕生和發(fā)展起來的。它最初的含義只是一種對化工原料及產(chǎn)品的純度進行簡易、快速測定的方法。1729年，法國化學家日夫魯瓦(，1685—1752)第一次利用滴定分析的原則，以碳酸鉀為基準物，測定了醋酸的相對濃度；1750年，法國化學家文耐爾(，1723—1775)在滴定實驗中運用了指示劑，1767年，(，1708—1781)在滴定實驗中不僅采用了指示劑，而且還提供了分析的絕對結(jié)果，但他測量滴定溶液消耗量的方法采用的則是稱重法；法國化學家德克勞西(，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”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30—50年代，滴定分析法的發(fā)展達到極盛時期，其應用范圍顯著擴大，準確度大為提高，接近了重量分析法所能達到的程度。在這一時期，蓋呂薩克發(fā)明的銀量法，大大提高了滴定分析法的信譽；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、絡合滴定法等一些具體的滴定方法。到了19世紀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。它是由德國化學家本生(，1811—1899)和基爾霍夫(，1824—1887)共同創(chuàng)立的。1855年，本生為克服當時的煤氣燈的缺點，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，并用這種新的實驗儀器發(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 近代化學實驗的特點 隨著歐洲資本主義生產(chǎn)方式的建立和發(fā)展，近代化學實驗作為一種相對獨立的科學實踐活動，從生產(chǎn)實踐中分化出來，歷經(jīng)兩百多年，取得了突飛猛進的發(fā)展。 1．明確了化學科學實驗的性質(zhì)、目的和作用 化學實驗不再是服務于煉丹術等封建迷信和宗教神學的婢女，不再是從屬于觀察的附帶的東西，而是一種獨立的化學科學實踐、重要的化學科學認識方法。只有通過化學科學實驗，才能達到對物質(zhì)的本質(zhì)及其變化規(guī)律的正確認識。同古代化學實驗相比，近代化學實驗已不僅僅是獲得化學實驗事實的重要途徑、手段和方法，而且還具有驗證化學假說和檢驗化學理論、發(fā)現(xiàn)和合成新的化學物質(zhì)、推動化學分支學科建立和發(fā)展的作用。 2．建立和發(fā)展了化學實驗方法論 波義耳和拉瓦錫有關化學實驗的思想和主張，對化學實驗方法論的建立起到了重要的奠基作用。此后，許多化學家又創(chuàng)立了一系列化學實驗方法，豐富和發(fā)展了化學實驗方法論。正是這些先進的方法論思想，提供了近代化學科學發(fā)展的思想條件。 3．發(fā)明和研制了較先進的實驗儀器和裝置 如精密天平、伏打電堆、光譜分析儀、“彈式”量熱計、磨口滴定管等等。這些先進的實驗儀器和裝置把化學科學研究帶入了一個又一個嶄新的領域，為近代化學科學的發(fā)展奠定了先決的物質(zhì)基礎。 現(xiàn)代化學實驗 19世紀末20世紀初，以震驚整個自然科學的電子、X射線與放射性等三大發(fā)現(xiàn)為標志，化學實驗進入了現(xiàn)代發(fā)展階段。同近代化學實驗相比，現(xiàn)代化學實驗具有如下特點。 一 實驗內(nèi)容以結(jié)構(gòu)測定和化學合成實驗為主 1．結(jié)構(gòu)測定實驗 結(jié)構(gòu)測定實驗源于人們對陰極放電現(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，德國化學家希托夫(，1824—1914)發(fā)現(xiàn)真空放電于陰極，并以直線傳播。1876年，戈爾茨坦(，1850—1930)將這種射線命名為“陰極射線”。1878年，英國化學家克魯克斯(Sir ，1832—1919)發(fā)現(xiàn)陰極射線能推動小風車，被磁場推斥或牽引，是帶電的粒子流。1897年，(，1856—1940)對陰極射線作了定性和定量的研究，測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)，動搖了“原子不可分”的傳統(tǒng)化學觀。 1895年，德國物理學家倫琴(amp。ouml。ntgen，1845—1923)在研究陰極射線時發(fā)現(xiàn)了X射線。1896年，法國物理學家貝克勒(，1852—1908)發(fā)現(xiàn)了“鈾射線”。次年，法國著名化學家瑪麗居里(，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)了具有更強放射性的新元素釙和鐳。隨后，又花費了幾年時間，并測定了鐳的原子量。鐳曾被稱為“偉大的革命家”，克魯克斯尖銳地評論說：“十分之幾克的鐳就破壞了化學中的原子論”。可見這一成果意義的重大。為此，居里夫人獲得了1911年的諾貝爾化學獎。 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，法國化學家維拉爾(，1860—1934)又發(fā)現(xiàn)了第三種射線γ射線。1901年盧瑟福和英國年青的化學家索迪(，1877—1956)進行了一系列合作實驗研究，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)化學觀。盧瑟福也因此榮獲1908年的諾貝爾化學獎。電子、放射性和元素蛻變理論奠定了化學結(jié)構(gòu)測定實驗的理論基礎。 1912年，德國物理學家勞埃( 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無機物和有機物結(jié)構(gòu)進行測定的重要實驗方法，即X射線衍射法。 無機物的結(jié)構(gòu)測定的真正開始是X射線衍射線發(fā)現(xiàn)以后。在此之前，象氯化鈉這樣簡單的離子化合物的結(jié)構(gòu)問題，對化學家來說都是一個難題，但運用這種方法之后，化學家才恍然大悟，原來其結(jié)構(gòu)是如此簡單。本世紀20—30年代，人們運用X射線衍射法分析測定了數(shù)以百計的無機鹽、金屬配合物和一系列硅酸鹽的晶體結(jié)構(gòu)。 有機物的晶體結(jié)構(gòu)測定始于20年代。在此期間，人們測定了六次甲基四胺、簡單的聚苯環(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(金屬有機化合物)結(jié)構(gòu)和1957年維生素B12結(jié)構(gòu)的測定。另外，人們應用X射線衍射法還對一系列復雜蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行了測定，取得了許多重大突破，為分子生物學理論的建立奠定了堅實的實驗基礎。 2．化學合成實驗 化學合成實驗是現(xiàn)代化學實驗的一個非?；钴S的領域。隨著現(xiàn)代化學實驗儀器、設備和方法