主题一敢于尝试

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科学源于生活,来自于实践。只有敢于尝试,主动探索与实践,科学才会向你敲门。在化学发展史上,化学家们怀揣着对生活的好奇心,积极主动地在实验中探索其中的奥秘,揭开了化学科学一层又一层的面纱。化学家敢于尝试的故事背后,让我们看到了实验对于科学探究的重要性,我们要坚持用实验来认识化学、研究化学和运用化学。本主题链接的化学家故事有:①钟情于气体研究的化学家——普利斯特列;②醉迷于实验的化学家——舍勒;③善于批判继承的化学家——拉瓦锡;④从药房走出的化学家——李比希;⑤跨界获得殊荣的化学家——卢瑟福。

化学家故事链接一:钟情于气体研究的化学家——普利斯特列

〖科学萌芽在少年〗

约瑟夫·普利斯特列的父亲经营着收入微薄的小农庄,兼营毛织品的加工和裁缝,以维持一家人的生活。普里斯特利是家中的长子,由于家境艰难,同外公、外婆一起度过了大部分童年。年,他的母亲去世了,他又被送到姑母家里居住,给姑母做养子。

姑母家里经营着一个大农庄。普里斯特利在那里不用干活,唯一的任务就是学习。姑母一心要把他培养成一名神甫。但是,他的优裕生活没过上几年,姑夫就突然病逝了。

自幼漂泊不定的生活,养成了普里斯特利善于独立思考的性格。18岁那年,由于经常与基督教的牧师来往,他遭到了姑母的激烈责备。从此,他成了家庭的叛逆者。

姑母一心要把他培养成一个神甫,所以他每天的任务就是学习,学习,再学习。但普利斯特列靠着聪颖的头脑,总能提前做完作业,这样他就有了玩耍的时间。

他背着姑母去捉甲虫、蜘蛛和各种小昆虫,并且把它们装到瓶子里,把瓶口紧紧塞住,有时还用蜡封住。他的这个秘密只有他的弟弟知道,每当弟弟来做客时,他俩就关在房子里玩个没完。

“瞧,这个带十字勋章的胖家伙!它关在瓶子里已经活了十五天了。”普利斯特列给他的猎物们都做了各种记号。

“这是罪过,约瑟夫。”弟弟小声说,“你为什么折磨这些小生物呢?”

“我想看看,它们在密封容器中能活多久。它们为什么会死去,你知道吗?”

弟弟当然不知道。但他已经明白哥哥在进行一桩很有趣的实验了。

〖发现另一种空气〗

有一年复活节前夕,普利斯特列因阅读时间过长感到疲倦了。他想休息一下,就来到了布莱克叔叔的纺织厂。

第二天,布莱克叔叔的两个孩子——史蒂文和台特带他去参观啤酒厂。在参观工厂时,普利斯特列不断提出问题。他对那里的一切都感兴趣,想把一切都弄明白。但最使这位未来的科学家着迷的还是发酵车间。

普利斯特列顺着梯子爬下去,俯下身子观看大桶里盛满的发酵液体——啤酒计。

“立即下来,不要对着啤酒汁呼吸,否则你会失去知觉!”同来的台特冲他喊道。

普列斯特列惊异地直起身子,离开大桶,问史蒂文和台特怎么回事。

“我自己也懂得不多。”台特回答,“你瞧。我确实不知道是怎么回事。”

台特在灯上点燃起一根细木条,把它举到啤酒汁上面,使普利斯特列惊奇的是,燃烧的木条立刻熄灭了。

“呵!这就是说木桶中有另一种空气,让我也试一试。”

普利斯特列进行了同样的实验,火焰又熄灭了。在木条熄灭时出现的淡蓝色烟云飘浮在木桶上面。普利斯特列用手轻轻地推了一下,这些烟云慢慢地降下去了。

“瞧!木桶中储藏着多么有趣的空气呵!”普利斯特列思索着说,“它比沌净的空气重,在这种空气中一切都将熄灭。”

这件事长久地留在普利斯特列的记忆中。正是由于它的启发,使这位化学家发现了二氧化碳。

〖“受污染”的空气〗

有一次,普利斯特列到一个地方去传教,在那里认识了一位托尔纳博士,托尔纳在神学院教化学课。普利斯特列去听了他一堂课,立即就被他所讲的燃烧问题迷住了。

他想:我们对他学的了解多么少啊,在这个领域中还有多少没有搞清楚的问题呵!如果我们连燃烧这样一个日常中的问题也不能解释的话,那么,我们就是一些不合格的哲学家!

普利斯特列开始加强对化学问题的研究,他决心要揭开燃烧的秘密。

当时的科学界,只对燃烧有一个模糊的解释,即认为空气中有一种叫“燃素”的东西,它支持着燃烧。

普利斯特列决心在空气中制取出“燃素”来,他想起童年时在布莱克叔叔的啤酒厂发生过的事,于是推测:空气存在着好几种气体,一种是一切生物呼吸的纯洁的空气,另一种是比纯洁的空气还重的空气。在这种重空气中,生物就会死去。

普利斯特列点燃一根蜡烛,把它放到预先放有小老鼠的玻璃容器中,然后拿盖子紧紧地盖住玻璃容器。蜡烛燃烧了一些时候,熄灭了,小老鼠也很快就死了。

普利斯特列由此想到,空气中大概存在着一种什么东西,当它燃烧时空气就会被污染,因而导致老鼠的死亡。

那么,是不是把空气重新净化以后,它又可以成为可以呼吸的呢?

于是,普利斯特列又对“受污染”的空气作了净化试验。

在一个大水槽里,倒入一些水银,将一个大玻璃罩口朝下地放入槽中。在罩内放一支燃烧着的蜡烛,于是他制得了“受污染的”空气。

他先用水来净化空气。但是他发现,水只能净化空气的一部分,因为把老鼠放入水净化后的空气,老鼠多活了一些时候还是死去了。

普利斯特列又进行了其他尝试,都没有成功。

他想,动物会死去,那植物又怎样呢?

普利斯特列把一盆花放在罩内。花盆旁放了一支燃烧着的蜡烛来“污染”空气。

蜡烛很快就熄灭了,几个小时过去了,植物毫无变化。也许需要更长的时间吧,普利斯特列把水槽连同花盆一起放到靠近窗户的桌子上。

次日早晨,他惊奇地发现,花不仅没有枯萎,而且又长了一个花蕾。难道植物能净化空气吗?

普利斯特列兴奋的点燃一支蜡烛,迅速地放入罩内。

一分钟,两分钟,蜡烛没有熄灭,被“污染”的空气真被净化了!

几分钟过去了,蜡烛又熄灭了,这意味着罩里的空气又被“污染”了。

普利斯特列多次重复了自己的试验,结果是相同的。他所认为的“受污染”的空气,其实就是二氧化碳。

〖美丽邂逅多种气体〗

普利斯持列把上述“受污染”的空气叫“固定空气”,他证明了植物能吸收“固定空气”而放出“活命空气”。这种“活命空气”能维持着动物的呼吸,也能使物质更猛烈地燃烧。实际上它就是后来所说的氧气。

对于普利斯特列来说,下一步的问题是制取“活命空气”。但是,怎样才能制取出来呢?

硝石也能帮助燃烧。普利斯特列想,也许硝酸里会含有这种空气。如果把沾有稀硝酸的铜丝加热,也许能够放出“活命空气”。

他开始进行勤奋的实验。

他取了一根粗玻璃管,把一端封闭,装入水银,用手指堵住管口,把开口的一端置于盛有水银的槽中,然后把装有硝酸和铜屑的另一根管子与装水银的管子连接在一起,便开始加热混合试剂。经过短时间加热,无色的气体就把水银排出管外,于是管内充满了新的物质。

普利斯特列小心地将管子取出,把它打开,俯身嗅了嗅,突然惊奇地愣住了:一种无色气体开始挥发,眼看着就变成了棕红色的蒸气,它的强烈臭味很像硝酸。

“难道这是一种新的气体?”

普利斯特列的确制得了一种新的无色气体——一氧化氮,当时他命名为“硝石空气”。

这种气体一旦和空气中的氧气接触,瞬息间就变成了棕红色的二氧化氮。

尽管普利斯特列发现了两种新的气体,但他并没制得“活命空气”。这位科学家没有失去信心,仍然继续试验。没有想到的是,他竟一再地发现了许多新气体,这些气体当时谁也不知道,普利斯特列分别给它们定名为:“碱空气”(氨)、“盐酸空气”(氯化氢)、“二氧化硫”等等。

普利斯特列虽然没有制得“活命空气”,但他通过试验相继发现了共计10种新气体。许多年后,他把自己的试验研究写成了一部著作《论各种不同的空气》。

〖制得“活命空气”〗

年8月1日,是一个阳光灿烂,适于试验的日子。

因为在燃烧时,伴有火焰,普利斯特列考虑,燃素是不是一种光?现在他要验证他的想法了。

他在一只大玻璃瓶底放了厚厚一层黄色的粉末——水银灰,然后把一个大透镜聚焦的阳光投射到水银灰上。光照在粉末上形成了耀眼的光点。

普利斯特列细心地观察。突然发现了一个奇怪的现象:粉末微微地颤动、腾跃,似乎有人在向它们吹气。几分钟后,在这个地方首先出现了小水银珠。

“看来,光是燃素!也许燃素留在玻璃容器中了!”

普利斯特列点燃干木条,将它放人玻璃瓶内,想去点燃留在瓶底的“燃素”。

燃着了!而且燃烧得更旺,火焰更亮。

他迅速地取出小木条,扑灭了火焰,但是冒烟的木条很快又重新燃烧起来了。

普利斯特列不知道,这就是他一直想要制取的“活命空气”——氧气。而他误以为这就是燃素,因而更加肯定了燃素说。

随后,普利斯特列访问了欧洲各国。在法国,他与拉瓦锡就燃烧问题进行了讨论。拉瓦锡试图对燃烧现象做出正确解释,但普利斯特列却是燃素说的拥护者。

在谈话之后,普利斯特列向拉瓦锡表演了他制得“燃素”的实验。拉瓦锡敏锐地感到这不是“燃素”,而是一种新气体。在这个发现的基础上,拉瓦锡进行了化学革命,开创了化学发展的新纪元。

化学家故事链接二:醉迷于实验的化学家——舍勒

〖奇妙的药房〗

年12月19日,舍勒生于瑞典的斯特拉尔松。家境贫寒,人口又多,由于经济上的困难,舍勒只勉强上完小学。但舍勒是个勤勉的学生,很喜欢学习,使他最快活的还是在波罗的海岸边的经历。

在夏天的午后,他总是到海边去,在那里搜集被海浪卷到岸滩上的藻类。舍勒把这些藻类分成几类:绿色的、褐色的、浅红色的……回家后,他把它们切成细碎的小块,然后找来一些小杯子,按照所归类别分别放进不同的藻类,再往里面注上水或者白酒,浸泡上几天,“药”就算制成了。

舍勒把浸泡的溶液分别倒在各式各样的瓶子里,并且整齐地摆在架子上,看着这些花花绿绿的“药水”,舍勒开心极了。

他给他的小屋子起了个好听的名字“奇妙的药房”,在小舍勒眼里,这些溶液里含着多么奇妙的东西呀,等他长大了,一定要解开其中的秘密!

〖成为一名小学徒〗

舍勒的父亲没有干涉儿子的这种爱好。在舍勒十四岁那年,父亲决定把他送到哥德堡的班特列药店当小学徒。

根据当时的行业规矩,当一个药剂师,首先需要当助理学徒,或者像人们说的那样当小徒弟。年秋天,父子俩乘坐一条商船就到哥德堡来了。

班特列药店的店主包赫先生热情地欢迎了他们。

“我给你介绍一下,这是我的儿子舍勒。”

“欢迎你,舍勒,不过我看,你还是个孩子啊,不想爸爸妈妈吗?”

“我已经快满十五岁了,包赫先生。我保证不让您为我操心。”

舍勒的个子不高——比他的同龄人矮得多,加上他那排红的脸蛋和一对深蓝色的大眼睛,就更像个小孩子。他踮起脚来,尽力显得高些,使自己显得更像个成年人,他担心包赫先生不收留他。

不过,他的担心是多余的。

“好,你就在我这儿学六年吧。考试及格,成为师傅后,就可以不要人帮助而独立工作了。”

包赫先生把他领进了药房,各种实验室和库房占据了整个楼群第一层。在包赫的图书室里,收藏着当时关于药学和化学的几乎所有名著。

舍勒的住房安排在二楼,床上铺着雪白的床单,桌上的台布也是白色的。从狭窄的走廊往里走,沿着螺旋式的楼梯一直通往一楼的图书室。舍勒对这个住所满意极了。

他开始了新的生活。每天的全部时间几乎都是在药房里度过的。他细心地观察包赫先生及其助手们的复杂操作技术,他有时还帮着制药,在研钵里把某种盐研成粉末,切割草药的根或叶子,洗刷肮脏的器皿等。

此外,他还大量地阅读书籍和自主学习。当时,化学和药学还没分开,很多人认为化学就是制药的科学,化学书籍和制药书籍也是混在一起的。舍勒因此接触了大量化学书籍。

〖夜半烛光〗

孔克尔所著的《实验室指南》是舍勒最喜爱的一本书。他详细地钻研了书中对种种实验的描述,然后久久地思索着已读过的内容。

有一次,他怎么也不能入睡,因为他对白天读的一段论述发生了怀疑。

他爬起来,点着灯,轻轻地下了楼,穿过图书室后,便溜进实验室。

他找到贴着“盐精”标签的瓶子,小心地倒出少许粉末,放在研钵里,用力地研磨。他专心致志地工作着,一点也没有发觉有人悄悄地走近。

“舍勒,是你呀,你夜里在这儿做什么?”

舍勒吓了一跳,回头一看,原来是包赫先生的助手格伦贝格。

“是你呀,格伦贝格,把我吓了一跳。”

“你为什么不睡觉?难道你白天的时间不够用吗?”

“不知道为什么睡不着,你看,孔克尔在书上说,‘盐精’和‘黑苦土’不能混合,我打算验证一下是不是这样。”(“黑苦土”是石墨和二氧化锰的总称,当时的化学家无法将这两种物质分开,就笼统地称为“黑苦土”。)

“你怎么到这儿来了?”舍勒问。

“我也睡不着觉,出来散散步,看见实验室里有亮光,还以为我们忘记熄灭蜡烛了。”

舍勒逐渐养成了夜里工作的习惯。但是,这一切都背着包赫先生,格伦贝格为舍勒保守了秘密。从此,实验室里老是会出现“夜半烛光”。

经过实验,舍勒证明了孔克尔的书上是把石墨和软锰矿混为一谈了。后来,他还用软锰矿制出了氯气。

舍勒就是这样,一有疑问就背着老板,偷偷地去实验室验证。他的知识日益渊博,对药房里的业务非常精通。舍勒的学识,甚至连包赫先生这样的行家都感到惊讶。

〖药剂师成了著名科学家〗

舍勒在包赫先生的药房里呆了近八年,从一个只有小学文化的学徒,成长为一位知识渊博、技术熟练的药剂师。同时,他也有了属于自己的一笔小小的“财产”——近四十卷的化学书籍,一套精巧的自制化学实验仪器。

从年起,舍勒几次变换工作。他当过制药工,也当过大药店的帮工,还行过医。后来,他在一家药店找到了一份稳定的工作。从此,舍勒结束了游荡生活,又重操旧业,开始了他的研究和实验。

在皇家图书馆,舍勒结识了著名的化学家图贝思·贝格曼,他是乌普萨拉大学的教授。

“您的研究工作很有意思,”贝格曼对他说,“但您为什么不转到乌普萨拉来工作呢?”

“我对这儿的工作环境很满意。”

“但是,乌普萨拉的化学实验室却比这里强多了,它已经有九百年的历史了。”

“我考虑一下您的建议,贝格曼先生。”

“乌普萨拉也有一家大药房。如果您同意的话,我愿意协助您转到那里工作。”

这样,时隔不久,舍勒就迁到了乌普萨拉,他同贝格曼的交往更密切了。两位科学家互相尊重各自的想法。共同商讨和思考问题。舍勒作为一个科学家,不仅在乌普萨拉,而且在斯德哥尔摩也逐渐为人所共知了。他在斯德哥尔摩科学院的刊物上发表了论文,叙述了他自己的许多新发现。

年,32岁的舍勒当选为瑞典科学院的院士,与此同时,乌普萨拉大学向他发出了担任化学教授的邀请,但舍勒对荣誉看得很淡,他宁愿仍然担任一名药剂师,从事他心爱的研究和实验工作。

化学家故事链接三:善于批判继承的化学家——拉瓦锡

〖请给我一点时间〗

拉瓦锡于年8月26日出生于法国巴黎,他的父亲是一位律师,家境富裕。不过,他并没有秉承父亲的旨意从事法律,而是爱上了自然科学。

法国大革命时期,共和国政府将千千万万的贵族推上断头台,拉瓦锡也未能逃脱厄运。

年5月2日,革命政府将拉瓦锡交付革命法庭审判,那时没有什么公正,拉瓦锡清楚这一点,他的妻子和朋友们也清楚这一点。

这是一场闹剧式的审判,不需证据、不需辩护,法庭很容易就可以确认一个人有罪。“有罪,有罪,把他送到革命广场去,不得迟延。”人们疯狂地喊着。

“可是,”拉瓦锡开口说话了,“我在实验室急待做一项关于排汗的实验,我只请求给我一点时间,让我为祖国多做一点贡献。”“够了,”法官拍着桌子大吼一声,“共和国不需要科学家。”

面对这些失去理智的人,拉瓦锡不再提出请求了。他开始回忆自己一生的工作,对法官没有多余的话要讲了。

年5月8日,拉瓦锡和岳父还有其他二十多个犯人一同被装上死刑的押送车,开始了他们可怕的最后行程。拉瓦锡知道自己会怎样死。

押送车停在革命广场上,囚犯们静静地等待着。拉瓦锡双眼紧闭,面无表情。隔了一会儿,他又睁开眼睛,环顾着人群,这里边有疯狂的群众,在盼着他们速死,也有他的亲人和朋友,在为他默默流泪。

刀刃上升下落,现在轮到拉瓦锡和岳父了。岳父早已吓得哆嗦成一团,站都站不稳,靠在拉瓦锡的身上。“放大胆些,这只不过一刹那的事,然后——就是永恒。”拉瓦锡对岳父耳语道。

拉瓦锡就这样从容地走上了断头台。他的死是科学上的一大损失,以至于法国数学家拉格朗日痛惜感叹道:"他们割下拉瓦锡的头,只不过是一瞬间的事,但是不知在年之内,世界上还能不能再长出一颗那样的头颅。"

一时的狂热过后,法国人当然懂得拉瓦锡的价值,他死后不到两年,巴黎就竖起了他的半身塑像。

〖当真理碰到鼻尖的时候〗

  博学多才的拉瓦锡研究过炸药,涉猎过农业栽培技术,改良过养牛法,制定过开山筑路的计划。不过,最引人注目的成就是他在化学和物理方面的贡献,尤其是他通过长期的严格实验,发现了一种能助燃、助呼吸的气体,也就是我们今天所说的氧气。

氧气的发现是对拉瓦锡勤于思考、勇于探索的钻研精神的馈赠。其实,在此之前,已经有两位科学家触到了真理的鼻尖,令人遗憾的是,囿于传统理论的束缚,他们都半途而废,从而将撩开真理面纱的殊荣让给了拉瓦锡。

早在17世纪,欧洲人通过燃烧和呼吸的研究,发现了空气中存在着两种截然不同的气体。但是,当时流行的"燃素学说"统治了他们的思想,禁锢了他们对空气的进一步研究。

  瑞典化学家舍勒在年以前,就通过实验制取了纯净的氧气。但是,作为"燃素学说"的忠实信徒,他错误地把这种气体叫"火气",并且认为燃烧是火气与燃烧物中的燃素结合的过程,火和热是火气与燃素化合的产物,从而未能正确地解释燃烧现象。

  几乎与此同时,英国化学家普利斯特列也通过实验制取了这种气体。他把蜡烛放在这种气体中,发现火焰比在空气中更加炽热明亮。他还把老鼠放进去,发现它比在等体积的寻常空气中活的时间约长了4倍。他亲自尝试了一下,一吸进去,便觉得这种空气使呼吸轻快了许多,使人感到格外舒畅。但他没有继续研究,而是开始了在欧洲大陆的度假旅行。

  当科学的珍珠出现在舍勒和普利斯特列眼前的时候,他们没有鉴别出来,而是把它看成了鱼目,从而与机遇女神失之交臂。

  于是机遇女神青睐的目光投向了拉瓦锡。他发现"燃素学说"存在着许许多多的破绽。比如,既然金属在煅烧中逸出燃素,那为什么重量反倒增加呢?而蜡烛呢,燃烧之后,竟一无所剩,似乎全部消失了。

  为了弄清事实的真相,拉瓦锡开始了严格的实验。他首先仔细地称量了装有空气和固态物质的密闭容器,然后用放大透镜将阳光聚集在物质上,或者用火加热。当物质燃烧完后,再重新称量装有反应物的容器。他用各种不同的物质反复进行实验,结果都表明,密封容器的重量在燃烧前后都不变。

  这是什么原因呢?拉瓦锡的大脑开始了紧张的思索。后来他终于得出结论:原来在没有密封的燃烧当中,空气中有一种新的物质元素参与了反应,使得物质燃烧前后重量不一。为此,他把这种气体命名为酸素,也就是我们今天的氧气。

这样,金属生锈、重量增加的秘密也被揭开了。

〖为近代化学发展奠基〗

拉瓦锡推翻了流传多年的"燃素学说",指出:"由于人工的或天然的操作不能无中生有地创造任何东西,所以每一次操作中,操作前后存在的物质总量相等,且其要素的质与量保持不变,只是发生更换和变形,这可以看成是公理。"

这番话体现了"物质不灭定律"的基本精神。拉瓦锡的思想超越了他的同时代人,因为他不仅注意到了物质在化学反应中性质的变化,而且注意到了数量上的变化,从而使得化学科学割断了与古代炼金术的最后一根纽带,以一种崭新的面目蓬勃发展起来。

拉瓦锡的氧化学说是对燃素说的否定,他关于水的组成、空气的组成等一系列实验成果是对亚里士多德四元素说的批判。

为了与新的理论相适应,年拉瓦锡和他的同行戴莫维、贝托雷、佛克罗伊合作编写了《化学命名法》。这本专著强调指出每种物质必须有一固定名称,单质命名尽可能表达出它的特性,化合物的命名尽可能反映出它的组成。

据此他们建议对过去被称为金属灰的物质应依据它的组成命名为金属氧化物;酸、碱物质使用它们所含的元素来命名;盐类则用构成它们的酸和碱来命名。这样一来,汞灰应称为氧化汞,矾油应叫作硫酸等等。这些为现代化学术语命名奠定了基础,当今所用的化学术语的大部分都是依据这一命名法而来的。

化学家故事链接四:从药房走出的化学家——李比希

〖忠诚于对化学的热爱〗

在李比希年少时,虽然法国、英国、德国、瑞典等的科学家在化学方面已经有相当的研究水平,但仍然有不少的人把化学视为魔术,把研究化学的人称为巫师或魔怪。李比希对这些偏见很不以为然。他懂得化学并不是魔术,正是由于有了化学,人们才能创造出许多有用的东西。

看到邻人制造肥皂,他也要在实验室里仿造一下。

他的父亲是经营药物、燃料、油脂等货物的商人。他曾在他父亲经营的药房里建立了一个小化学实验室,从事过颜料、虫胶漆、肥皂等实验制作。

有一次,他跑到图书馆里借书,“海斯先生,我想在您这儿借几本化学书。”他激动地说道。

“化学书?那我确实要和你交朋友了,我也喜欢读化学方面的书,跟我来吧。”馆员把李比希带到书架旁边,微笑地指着一个书架说,“这里全是化学方面的书。”其中,有拉瓦锡、道尔顿、施塔尔、卡文迪许等化学家的著作。

从此以后,李比希便成了宫廷图书馆的常客。凡是书架上的书他都要读一遍。虽然他在这里学到了许多化学知识,但是他仍然很不满意,因为那些知识往往浸沉于假设和哲学的海洋中,很难找到一本系统性、实践性都很强的书。

李比希从童年开始就逐渐具有自己认识事物的独特方法。他认为只有那些在实验室中能够中以模仿再现的东西,只有那些亲眼看到并能亲自研究过的东西,才是有意义的。他在追求真理方面具有强烈的愿望,在小时候就逐渐养成了仔细做化学实验的习惯,注意观察实验现象,哪怕是细枝末节也从不轻易放过。

〖因热爱而坚定理想〗

可是他愈是在药房中勤奋而认真的研究,他对学校的学习就愈是漫不径心,索然寡味。他怎么样也不明白,学习那些拉丁语和希腊语的语法公式、语法的变格变位究竟有什么用处。老师常常指责他玩忽学习。有一天拉丁语老师发现他心不在焉,没有好好听讲,提出了批评。

李比希挺起身子,不加思索地答道:“我准备当一个化学家。”教室里顿时发出了哄笑,连一本正经的老师也笑了。他不明白这些人为什么要笑,因为在他的生活中确实没有树立其它的目标。

李比希特别喜欢研究炸药,在集市上从卖灵丹妙药的人那里学会了制造爆炸雷管和制造雷管用的仪器。一下子达施塔特的孩子们都喜欢到李比希药房买小炸弹玩,所得收入都用来帮助父亲养活一家的人。

李比希常背着老师,把炸药带进教室,以便在休息时拿去玩。有一次在课堂上,正当老师专心地推导一条定理时,“轰!”震耳欲聋的一声巨响,从宁静的教室里传了出来。只见老师和学生们惊慌地逃出教室,跑到走廊。

一个被惊呆了的学生,结结巴巴地说:“李——李比希,搞的小炸弹,爆——爆炸了!”

“什么?”老师大吼,“又是李比希,哼!”说完,他气冲冲地去找校长。

校长听了老师的报告,又找来李比希问:“李比希,你想炸掉学校吗?”

“不!”李比希分辩着,“我是搞化学试验,不知怎么搞的,放在课桌里,竟突然响了!”

果然是李比希干的,校长气得脸色发青,当即宣布:“开除李比希!”

李比希的父亲严厉地指责:“看来你是学不出什么名堂的。干脆送你到药房当学徒吧,至少你自己可以争钱糊口。我的同行皮尔施需要一个助手,明天就到葛平海姆那里去。这回让你自己出去碰碰钉子,这样,你才会明白恶作剧的结果是什么了。”

〖以“错误之柜”示警〗

年8月14日,法国化学家巴拉宣布,发现了新元素溴。这种元素性质介于氯和碘之间,这一发现,震惊了化学界。然而,在巴拉发现元素溴的前四年,李比希与新元素溴的发现擦肩而过。

李比希曾在年收到一瓶棕红色的液体,这是一位德国商人给他的,据说是海藻灰的滤液。商人希望李比希能分析说明这瓶液体的成分。以当时李比希的实验设备和实验技术,完全有条件从这瓶液体中发现新元素溴。但是,李比希根本就没有做认真的化学分析,只用肉眼看了看,就匆忙断定,瓶中之物是“氯化碘”,然后就把这瓶液体放在柜子里。这一放就是四年。

当李比希看到了巴拉的报告以后,顿时想起四年前他放到柜子里的那瓶“氯化碘”,他赶紧翻箱倒柜,找出了那瓶棕色液体,认真地进行了化学分析,分析结果使他激动又痛心。原来,那瓶棕色液体不含有氯,也不含有碘,更不是他猜测的“氯化碘”,其成分正是巴拉发现的新元素溴。

如果可以说“如果”,四年前李比希采取严格的科学态度,认真分析那瓶棕色液体,那么发现元素溴的不是巴拉,而应该是李比希。

一个重大的科学发现与李比希失之交臂。他懊悔极了,后悔自己粗心大意,责怪自己进行了大半辈子的化学研究,却缺乏严格的科学态度。

他为了警诫自己,特别把那瓶棕色液体放在原来的柜子里,并把柜子搬到大厅中,在上面贴上一个工整的字条:“错误之柜”。

李比希用“错误之柜”警惕自己,教育学生。

〖有机化学之父〗

年12月,在一次学校交流活动中,李比希认识了韦勒,他们各自研究问题的方法都很独特,但却对许多问题有着一致的见解和兴趣。在热烈地交谈了几个小时之后,他们成了真正的朋友,以后又成为同事,一起研究了某些重要的课题。

年,李比希和韦勒发表了他们共同撰写的论文《关于安息香酸的研究》,在文中,他们提出了基团理论。所谓基团理沦,是李比希研究苦杏仁油安息香酸、安息香酰氯、安息酰氨等一系列化合物时,发现这些化合物中存在一个共同的基——安息香基。他由此得出结论:有机化合物是由基组成的,这种基是稳定的基,它构成有机化学物的基础。李比希关于有机基的科学定义是对有机化学理论基础的卓越贡献。这是有机化学研究系统分类的重要尝试,它和人工合成尿素一起成为有机化学大发展的先导,为有机化学的发展铺平了道路。

年,李比希和法国著名化学家杜马联名向法国科学院提交一份研究纲领论文,断言无论在无机化学还是有机化学中,“化合的规律和反应的规律在两个化学分支中都是一样的。”这个宣言为人工合成有机物扫清了思想上的障碍,李比希和杜马因此在有机化学界被奉为新科学思想的领袖。

年,李比希论述了多元酸理论。他还改进并完善了由盖吕萨克和泰纳尔提出的有机物燃烧分析法,使之根据产生的二氧化碳和水的量能够精确的确定碳和氢的含量。后来杜马又发明测定有机氮的好方法,这样就形成了完整的有机分析体系。

李比希于有机化学贡献殊多,他对许多有机化合物做过精确分析,确定了它们的化学式,还发现了同分异构现象,为系统建立有机化学体系打下了基础。

〖第一个化学教学实验室〗

当18世纪化学成为一门独立的科学以后,进行化学研究的实验室也多了起来。但建立一个设备较齐全的实验室并非易事,当时的化学实验室多属于私人实验室,而且这些实验室的规模也很小。

李比希是一位热爱科学喜欢自己动手做实验的人,他渐渐意识到实验室对科学研究的重要性,尤其对化学这样门实验性很强的科学。但当时实验室奇缺,许多有志于化学研究的青年被拒之于实验室之外。年,李比希成为吉森大学化学系教授,他想筹建一座供教学使用的公共实验室,以便给更多的学生提供学习化学的机会。

建设实验室遇到了许多困难,政府否定了李比希等的申请,没有提供资金。李比希和他的同事只能自筹资金,自己动手把一栋废弃的营房改造成了一座化学实验室,其中包括实验室、天平室、化学药品储藏室、洗涤室和助手室。经过几年的努力,实验室已经初具规模,可以同时容纳二十几名学生进行实验训练,还可以让具有科研能力的学生进行研究活动。

这种让学生在实验室中从系统的训陈练逐步转向独立研究的教学体制,在李比希之前还没有人尝试过,它为近代化学教育体制的建立奠定了基础。实验室不再是简单地重复课本上的内容,而是要让学生接受真正的科学研究的训练。同时,化学研究也从化学家个人的实验,变成了有组织、有计划的科学活动,促使科学成果发现和科学人才培养得到了同步实现。

凝聚着李比希无数心血和无限憧憬的世界上第一个化学教学实验室就这样诞了!从此吉森大学的公共化学实验室走上了近代化学的历史舞台,在化学史上写下了辉煌的篇章。

化学家故事链接五:跨界获得殊荣的化学家——卢瑟福

〖学会自己判断〗

小时候的某一天,阳光很明媚,小鸟欢快地鸣叫,可卢瑟福根本没有留意这些,他急急忙忙地向学校跑去。可是,当他一走进校园,听见朗朗的读书声时,他就知道自己迟到了。

“报告!”卢瑟福站在教室门口,额头上还挂着几滴汗珠。

威尔斯先生皱了皱眉头,说:“进来。”

卢瑟福的脸红了,他赶紧走到自己的位置上。他可是个认真的孩子,今天的迟到也是一次意外嘛,因为今早闹钟根本没响,他醒来时已经晚了。难道闹钟昨天掉在地上被摔坏了?卢瑟福心里想。

中午回到家里,卢瑟福第一件事就是冲进自己的房间,把闹钟试了试,指针果然不走了。他急忙跑到隔壁钟表店里,说:“先生,我的闹钟摔坏了,你能帮我修一下吗?”

店主接过闹钟,瞥了几眼说:“卢瑟福,这个钟这么破旧,修不好了,干脆再买一个吧。”说完,把钟还给了卢瑟福。

饭桌上,卢瑟福对父亲说起了早上迟到的事,说:“爸爸,给我买一只新的闹钟吧。”

“旧的呢,不能用了吗?”

“修表师傅说太旧了,不好修了。”卢瑟福说着,把小闹钟递给父亲。

父亲仔细看了看,说:“孩子,你已经十几岁了,应该学会自己判断事物。别人说不行,你自己要好好想一想。是不是真的不行。孩子,什么事都要自己亲自做了才知道。”

听了父亲的话,卢瑟福若有所思地点点头。一吃完午饭,他就回到房里,把小闹钟拆开,一个个零件地检查。夜很深了,卢瑟福房间里的灯仍然亮着。他检查完了零件,再把一个个零件安装上。在安装过程中,他发现一个重要的零件找不到了。怎么办呢?卢瑟福急得团团转,眼看快大功告成了,他可不愿就此放弃啊。哦,不是还有许多玩具吗,或许那里会找到这个零件。

于是,他弯下腰,从床底下拉出一个大箱子,里面是满满一箱的玩具。有火车、汽车、小飞机、坦克、枪、电话机等。卢瑟福好久没玩过这些玩具了,今天,总算派上用场了。在这些玩具中,卢瑟福找到了他需要的零件。闹钟修好了,不仅走得很准,而且也可以响铃了。“丁零零……”一声清脆的铃声,使卢瑟福感到无比的兴奋。

“孩子,你还没睡吗?”父亲推门进来。

“哦,爸爸,我终于把它修好了。你瞧,现在它已经完全像新的一样了。”卢瑟福兴奋地说。

“嗯,很好。我知道你一定能行。”父亲微笑着抚摸着卢瑟福的头,“现在,你该去睡觉了。”

“好的。晚安,爸爸。”卢瑟福这夜睡得特别香,但第二天照样起得很早,因为小闹钟准时地把他从梦乡中唤醒了。

卢瑟福长大了,但这个小闹钟一直陪伴他。卢瑟福后来把它送给了他的一个学生。

〖涉猎化学领域〗

大学毕业几年后,卢瑟福到了剑桥大学的卡文迪实验室。在这里,他接受了老师汤姆孙的建议,开始了对原子的探试。探试的第一步就是抓住镭放出的射线,看它到底是些什么东西,然后就可以顺藤摸瓜追踪原子内的秘密。

卢瑟福天生是个实验的好手,他立即设计了一个实验,用一个铅块,钻上小孔,孔内放一点镭。这样射线只能从这个小孔里发出,然后将射线放到一个磁场里。

奇怪的现象出现了,一束射线立即分成三股,一股靠近N极偏转,一股靠近S极偏转,还有一股不偏不倚一直向前,卢瑟福给它们取名为α、β和γ射线。经过测定,β射线就是老师汤姆孙发现的电子流,γ射线就是伦琴发现的X光,居里夫妇发现的放射性就是α、β和γ射线。好个卢瑟福,真是出手不凡,19世纪最后10年的三大发现他在一个实验里就全部得到解释。

当他兴冲冲地把这些新发现告诉老师汤姆孙时,老师自然很高兴,顺便还告诉卢瑟福一个消息:加拿大麦克吉尔大学物理系派人来剑桥聘请教授,他认为卢瑟福是最好的人选。

年卢瑟福横渡大西洋到了加拿大。在这里,他遇到一个比他小七岁的年轻助手索迪,索迪的化学知识很丰富,这正好弥补了卢瑟福化学知识上的不足。

这时,卢瑟福又想起了在剑桥时遇到的一个老问题,α粒子从所具有的电量和质量来看很像元素氦,有索迪做助手,卢瑟福马上开始验证。实验结果出来了,α射线果然就是氦流。那么镭放出α射线后剩下的又是什么呢?经实验,竟然又是一种新元素氡。于是卢瑟福宣布放射性既是原子现象,又是产生新物质的化学变化的伴随物。

年,为了表彰卢瑟福的这一重大发现,诺贝尔评审委员会授予他诺贝尔化学奖。你可能会莫名其妙,物理学家怎么获得了化学奖。没错,正如卢瑟福所说:“这真是太妙了!我一生中研究了许多变化,但是最大的变化是这一次,我从一个物理学家变成了一个化学家。”

〖发现原子核〗

至年,英国物理学家卢瑟福和他的合作者们做了以粒子轰击金箔的实验,具体实验做法如下:

在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋,它发出的α粒子从铅盒的小孔射出,形成很细的一束射线射到金箔上。α粒子穿过金箔后,打到荧光屏上产生一个个的闪光,这些闪光可以用显微镜观察到。整个装置放在一个抽成真空的容器里,荧光屏和显微镜能够围绕金箔在一个圆周上转动。

根据汤姆孙模型计算的结果,α粒子穿过金箔后偏离原来方向的角度是很小的。因为电子的质量很小,不到α粒子的七千分之一,α粒子碰到它,就像飞行着的子弹碰到一粒尘埃一样,运动方向不会发生明显的改变。而正电荷又是均匀分布的,α粒子穿过原子时,它受到的原子内部两侧正电荷的斥力,相当大一部分互相抵消,使α粒子偏转的力不会很大。

然而实验却得到了出乎意料的结果。绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进,少数粒子却发生了较大的偏转,并且有极少数粒子偏转角超过了90度,有的甚至被弹回,偏转角几乎达到度。这种现象叫做α粒子的散射。

实验中产生的粒子大角度散射现象,使卢瑟福感到惊奇,因为这需要有很强的相互作用力,除非原子的大部分质量和电荷集中到一个很小的核上,否则大角度的散射是不可能的。

为了解释这个实验结果,卢瑟福在年提出了如下的原子核式结构学说:在原子的中心有一个很小的核,叫做原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外空间里绕着核旋转;原子核所带的单位正电荷数等于核外的电子数,所以整个原子是中性的;电子绕核旋转所需的向心力就是核对它的库仑引力。

卢瑟福向人们描绘的原子世界,有些像太阳系里行星围绕太阳旋转一样,电子围绕着原子核不停的旋转。

〖桃李满天下〗

卢瑟福对思考极为推崇。一天深夜,卢瑟福走进实验室,看见他的一个学生仍然伏在工作台上。

卢瑟福问:“这么晚了,你还在做什么?”

“我在工作。”学生回答。

“那你白天在做什么呢?”

“在工作。”

“那你早晨也在工作吗?”

“是的,教授,早晨我也在工作。”学生似乎期待着老师的赞赏。

卢瑟福略微迟疑了一下,随即问道:“那么,这样一来,你用什么时间来思考呢?”

正是卢瑟福严谨、科学的治学态度和精神,影响了他的学生和身边的人。

当人们评论卢瑟福的成就时,总要提到他“桃李满天下”。

在卢瑟福的悉心培养下,他的学生和助手有多人获得了诺贝尔奖金,如:年,卢瑟福的助手索迪获诺贝尔化学奖;年,卢瑟福的学生阿斯顿获诺贝尔化学奖;年,卢瑟福的学生玻尔获诺贝尔物理奖;年,卢瑟福的助手威尔逊获诺贝尔物理奖;年,卢瑟福的学生查德威克获诺贝尔物理奖;年,卢瑟福的助手布莱克特获诺贝尔物理奖;年,卢瑟福的学生科克拉夫特和瓦耳顿,共同获得诺贝尔物理奖;年,卢瑟福的学生卡皮茨获诺贝尔物理奖。

有人说,如果世界上设立培养人才的诺贝尔奖金的话,那么卢瑟福是第一号候选人。

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