【正文】 另外，人們應(yīng)用X射線衍射法還對一系列復(fù)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(xué)理論的建立奠定了堅實的實驗基礎(chǔ)。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)。本世紀(jì)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)。 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。 1912年，德國物理學(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、鐵和螢石等晶體時可以產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。盧瑟福也因此榮獲1908年的諾貝爾化學(xué)獎。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。 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(xué)家維拉爾(，1860—1934)又發(fā)現(xiàn)了第三種射線γ射線?？梢娺@一成果意義的重大。隨后，又花費了幾年時間，并測定了鐳的原子量。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。1896年，法國物理學(xué)家貝克勒(，1852—1908)發(fā)現(xiàn)了“鈾射線”。ouml。電子的發(fā)現(xiàn)，動搖了“原子不可分”的傳統(tǒng)化學(xué)觀。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。1876年，戈爾茨坦(，1850—1930)將這種射線命名為“陰極射線”。早在1836年，法拉第就曾研究過低壓氣體中的放電現(xiàn)象。同近代化學(xué)實驗相比，現(xiàn)代化學(xué)實驗具有如下特點。這些先進的實驗儀器和裝置把化學(xué)科學(xué)研究帶入了一個又一個嶄新的領(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)。正是這些先進的方法論思想，提供了近代化學(xué)科學(xué)發(fā)展的思想條件。 2．建立和發(fā)展了化學(xué)實驗方法論 波義耳和拉瓦錫有關(guān)化學(xué)實驗的思想和主張，對化學(xué)實驗方法論的建立起到了重要的奠基作用。只有通過化學(xué)科學(xué)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(rèn)識。 五 近代化學(xué)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(xué)實驗作為一種相對獨立的科學(xué)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。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。1855年，本生為克服當(dāng)時的煤氣燈的缺點，發(fā)明了著名的“本生燈”。 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。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(luò)合滴定法等一些具體的滴定方法。1729年，法國化學(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，測定了醋酸的相對濃度；1750年，法國化學(xué)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(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”可以說是最原始的滴定管。 3．滴定分析法 滴定分析法是在18世紀(jì)中葉從法國誕生和發(fā)展起來的。他們所運用的分離和測定方法以及操作技術(shù)，至今大都仍被采用。貝采里烏斯是當(dāng)時最享盛譽的分析化學(xué)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(shè)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。 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)在分離和測定方法以及操作技術(shù)方面。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。1829年德國化學(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。 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。 四 近代化學(xué)實驗方法 近代化學(xué)實驗的蓬勃發(fā)展與近代化學(xué)實驗方法論的發(fā)展有著十分密切的關(guān)系。他的工作，使電化學(xué)的研究從定性走向了定量，對電化學(xué)的發(fā)展作出了重要貢獻。至此，電解法成了一種經(jīng)常被采用的重要的化學(xué)實驗方法。應(yīng)用這種實驗手段來引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，推動了電化學(xué)的誕生和發(fā)展。 1800年，歷史上第一個電池——提供穩(wěn)定、持續(xù)電流的電源裝置，即伏打(，1745—1827)電堆誕生了?；瘜W(xué)大師瑞典的貝采里烏斯(，1779—1848)在這些實驗事實的基礎(chǔ)上，提出了“同分異構(gòu)”的概念，認(rèn)為之所以性質(zhì)不同，是由于它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)不同。而氰酸銀和雷酸銀確是兩種性質(zhì)不同的化合物。1845年，德國化學(xué)家柯爾柏(，1818—1884)用木炭、硫黃、氯水等無機物合成了酒精、蟻酸、葡萄酸、蘋果酸、檸檬酸、琥珀酸等一系列有機酸，進而還合成了油脂類和糖類物質(zhì)；到了19世紀(jì)后期，有機合成更加蓬勃發(fā)展，先后用人工方法合成了染料、香料、藥物和炸藥等。1828年，他發(fā)表了“論尿素的人工合成”的論文，以雄辯的實驗事實公布了這一重大成果。然而，當(dāng)他濾去氯化銀(AgCl)沉淀，并對溶液進行蒸發(fā)時，并沒有得到所期望的氰酸銨，而得到了一種白色結(jié)晶狀的物質(zhì)。ouml。為了對這個實驗定律進行理論解釋，意大利化學(xué)家阿佛加德羅(，1776—1856)引入了“分子”的概念，提出了著名的分子假說。呂薩克(，1778—1850)在研究氫氣和氧氣的化合時發(fā)現(xiàn)，100個體積的氧氣總是和200個體積的氫氣相化合；在進一步研究氨與氯化氫、一氧化碳與氧氣、氮氣與氫氣的化合時，居然發(fā)現(xiàn)都具有簡單整數(shù)比的關(guān)系。這個實驗定律成為他確立化學(xué)原子論的重要基石。他進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。 三 化學(xué)實驗是化學(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)實驗的基礎(chǔ)上建立起來的。”① 拉瓦錫的化學(xué)實驗方法論思想，對化學(xué)實驗從定性向定量的發(fā)展，產(chǎn)生了積極和深遠的影響，成為近代化學(xué)實驗發(fā)展史上的重要里程碑。對物質(zhì)及其變化，不僅要用定性分析方法，而且還必須運用定量分析方法，只有二者的有機結(jié)合，才能正確認(rèn)識物質(zhì)及其變化在質(zhì)和量兩個方面的性質(zhì)和規(guī)律；化學(xué)實驗是建立化學(xué)理論的基礎(chǔ)和檢驗化學(xué)理論的標(biāo)準(zhǔn)。 拉瓦錫還通過對硫和磷等一些物質(zhì)燃燒現(xiàn)象的定量實驗研究，否定了統(tǒng)治化學(xué)長達百年之久的“燃素說”，建立了氧化學(xué)說，并確立了“質(zhì)量守恒定律”。他與波義耳不同之處在于，在打開燒瓶之前對整個密閉體系進行了稱量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)整個體系在加熱前后重量沒有變化。 “火粒子”學(xué)說，是波義耳為解釋金屬煅燒后重量增加的原因而提出來的。然而，拉瓦錫仔細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)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)其中確有懸浮的小片固體物出現(xiàn)。 “水變成土”是赫爾蒙特根據(jù)他著名的“柳樹實驗”提出來的，后來又得到波義耳和牛頓(，1642—1727)的贊同。他21歲時所做的第一個化學(xué)實驗，就是定量地測定石膏在加熱和冷卻過程中水分的變化。 二 定量化學(xué)實驗方法論的創(chuàng)立者——拉瓦錫 拉瓦錫“是明確提出把量做為衡量尺度對化學(xué)現(xiàn)象進行實驗證明的第一位化學(xué)家”②，他把近代化學(xué)實驗推進到定量研究的水平。他是第一個發(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檢驗酸和堿；他還發(fā)現(xiàn)了銅鹽和銀鹽、鹽酸和硫酸的化學(xué)檢驗方法，并在1685年發(fā)表的“礦泉水的實驗研究史的簡單回顧”一文中，描述了一套鑒定物質(zhì)的方法。 不僅如此，波義耳還是一位技術(shù)精湛的出色的化學(xué)實驗家。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)密的實驗基礎(chǔ)之上”①；“不應(yīng)該把理性放在高于一切的位置，知識應(yīng)該從實驗中來，實驗是最好的老師”②，“沒有實驗，任何新的東西都不能深知”，“空談無濟于事，實驗決定一切”③，“人之所以能效力于世界者，莫過于勤在實驗上做功夫”①。他認(rèn)為，只有運用嚴(yán)密的和科學(xué)的實驗方法才能夠把化學(xué)確立為科學(xué)。 一 化學(xué)科學(xué)實驗的奠基人——波義耳 “波義耳把化學(xué)確立為科學(xué)”。在這一時期，隨著歐洲資本主義生產(chǎn)方式的誕生和工業(yè)革命的進行，以及天文學(xué)、物理學(xué)等學(xué)科的重大突破，化學(xué)實驗終于沖破了煉丹術(shù)的桎梏，走上了科學(xué)的康莊大道