提到化学实验，就不得不说说那些实验里各种各样的瓶瓶罐罐。曾经有位化学界的

强迫症

泰斗约恩斯·贝尔塞柳斯，因为玻璃烧瓶不合心意——不够圆，就愤然找玻璃工学习玻璃制造和焊接技艺，为世界各地的实验室提供了基本的实验器材的典范。

贝尔塞柳斯的实验仪器设计手稿。图片源来：Wikipedia

贝尔塞柳斯老爷子的经历绝非偶然，

在实验仪器标准化之前，玻璃全靠自己烧，也不知诞生了多少放飞自我的产品。今天，我们就来聊聊那些

奇形怪状却在化学发展史中扮演了重要角色的实验仪器们

。这些仪器分别开创了后世的四个化学门派——无机化学、有机化学、电化学和分析化学

（注：人们常说的「四大化学」中，会把电化学替换为物理化学）

。

思想革命

真空泵与无机化学

1654年，马德保市长格里克通过著名的马德堡半球实验，证明了大气压的力量。其后的1660年，波义尔在格里克真空泵的基础上进行了改进，使其更适合真空中实验的观察。

波义尔真空泵（原始插图重绘）。图片来源：Beautiful Chemistry

这个由球型玻璃容器和下方抽气筒组成的简陋仪器，实锤了「空气」在燃烧的重要作用。也正是在这个仪器的实验基础上，拉瓦锡等科学家展开对燃烧本质的研究，引发了著名的化学革命，让化学从古典玄学「炼金术」翻身成为近代科学，也成功踏出了了无机化学研究的第一步。

新能量的大门

伏打电堆与电化学

虽然早在1660年格里克（没错还是那个马德保市长）就发明了第一台「摩擦起电机」，但是这个原始的仪器能够提供的电简直少得可怜。直到1800年伏打发明了「伏打电堆」 ，人们才成功接触到了电流。从此「电」就脱离了静电的范畴，并且促进了「电化学」的迅速发展。今天，这个装置已变成各种各样的电池，从实验室走向千家万户。

伏打电堆（原始装置复原）通过锌片、铜片以及含有盐水的纸板组成 图片来源：Beautiful Chemistry

小白福音

五球瓶与有机化学

在有机物的测定中，最为关键的是如何进行碳元素的准确测定。燃烧有机物、分析产生的二氧化碳是个使用至今的办法。早期的化学家们苦于无法准确收集气体、测量气压、计算体积，直到李比希「五球瓶」的出现，才成功解决了这个问题。

李比希五球瓶实验装置原始手稿。图片来源：李比希博物馆

五球瓶中的氢氧化钾溶液，可以吸收有机物焙烧之后放出的二氧化碳，将气体量的测定转化为简单的称重，因而迅速得到了普及，并推动了分析化学、有机化学的发展。

实验过程中液面的四种可能位置 (a)平衡 与大气连通时 (b) 从B口抽气验漏 液面保持则不漏 (c)实验开始后，由于二氧化碳的吸收导致液面上升 (d)结束后，从末端导入空气，大球液面降低。图片来源：Beautiful Chemistry

五球瓶同时解决了验漏、气体倒吸等问题，给了化学家们一双精准定量的「巧手」，从此化学实验脱离了「高冷」的范畴，初学者稍做培训即可完成，这一模式仍旧是当今科学实验室的典范。我们不得不对李比希的奇思妙想和精妙的玻璃工手艺点个赞。

五球瓶因为它的重要意义在许多地方留下了痕迹，如美国化学会（ACS）Logo。

借我慧眼

基尔霍夫光谱仪与分析化学

1666年，著名的物理学家牛顿通过三棱镜将白光分成了彩虹。继牛顿之后，基尔霍夫使用同样的三棱镜，将来自于不同化学元素的光分开，给了化学家能够直接看到化学元素的慧眼。

在高温、低亮度的本生灯的帮助下，被测物质灼烧后的光通过棱镜被分成具有独特颜色单一的亮线，这就是现在人们常说的光谱。在这个原理的帮助下，分析化学家能够更加方便地发现新元素，并且能够检测到极少量元素。

基尔霍夫光谱仪 （原始装置复原）图片来源：Beautiful Chemistry

当然，在化学从古典蒙昧的「炼金」「炼丹」走向现代科学的路途中，不论这四大仪器还是平凡的试管、烧杯、漏斗等都扮演了重要的角色，伴随科研工作者们点点滴滴的努力，为探究这个世界的真相贡献了他们的全部。

参考文献：

[1] J?ns Jakob Berzelius.『Chemical Heritage Foundation』. [2016-07-12]. 

[2] Robert Boyle, 『New Experiments Physico-Mechanicall, Touching the Spring of the Air, and its Effects』, 1660.

[3] Alessandro Volta, 『On Electricity Excited by the Mere Contact of Conducting Subsubstances of Different Kinds』, 1800.

[4] Justus von Liebig, 『Anleitung zur Analyse Organischer K?rper』, 1837.

[5] Gustav Kirchhoff, 『Chemical Analysis by Spectrum-Observations』，1860

知识点

 

化学九年级上

化学是一门以实验为基础的科学。

编辑：张帅琰

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