近代化学家的尝试室是如何的?

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一、媒介

本文参考了Peter J. T. Morris 所著的《The Matter Factory: A History of the Chemistry Laboratory》,对从中世纪到十九世纪期间的化学尝试室停止了清点。

The Matter Factory: A History of the Chemistry Laboratory二、近代化学尝试室的前身(十七世纪以前的化学尝试室) 1、炼金术尝试室

(1)艺术做品中的炼金术尝试室

█ Hans Weiditz(1495-ca.1537),炼金术士,1520年

Hans Weiditz(1495-ca.1537),炼金术士,1520年

█ Pieter Bruegel the Elder(c.1525-1569),炼金术士,ca1558

Pieter Bruegel the Elder(c.1525-1569),炼金术士,ca1558

(2)非艺术做品中的炼金术尝试室

█ 沃尔夫冈二世(1546-1610)在魏克尔斯海姆宫的炼金术尝试室

沃尔夫冈二世(1546-1610)在魏克尔斯海姆宫的炼金术尝试室

█ 炉旁的炼金术士,1503年

炉旁的炼金术士,1503年2、药学尝试室

█ 蒸馏造备白兰地,1478年

蒸馏造备白兰地,1478年

█ 1747年药学尝试室,17世纪的药学尝试室与此类似

1747年药学尝试室3、冶金尝试室

█ 中世纪的冶金做坊,1574年,非实在描述,各类器具汇总

中世纪的冶金做坊,1574年

█ 不纯的金子与汞先构成汞齐,在研体(F)中操做,然后提炼纯金的场景

B:炉子,G:正在净化汞,M:风箱

不纯的金子与汞先构成汞齐,在研体(F)中操做,然后提炼纯金的场景

█ 蒸馏硝酸(中世纪的尝试室),1580年

操纵具有存储功用的简单架子、放置蒸馏器具和曲颈瓶的公用架子。

蒸馏硝酸(中世纪的尝试室),1580年

早期各类与化学相关的尝试室的特征:

以炉子为主导,但一般情况下炉子的数目不算出格多,大都炼金术师满足于一个炉子,或者一个大炉子和一个小的可挪动的炉子。蒸馆器具有一些简单的架子放置尝试器具,但尝试室存储空间很有限。那种情况持续到大约18世纪中期。三、十八世纪的化学尝试室 1、拉瓦锡(1743-1794)的尝试室

█ 1788年《拉瓦锡和夫人玛丽》路易斯·戴维(1748-1825年)所画

1788年《拉瓦锡和夫人玛丽》

█ 拉瓦锡1777年在巴黎军工厂Paris Arsenal创建新尝试室

拉瓦锡1777年在巴黎军工厂Paris Arsenal创建新尝试室

拉瓦锡尝试室的特点:

具有尝试功用的各类尺寸和大小的桌子。那是受天然哲学家和物理学家的影响,拉瓦锡本人是从天然哲学的布景,而不是传统的药学或医学布景进入化学的,其化学带有物理学家和管帐员的切确性特征。存储空间的严重前进,表示为操纵大架子、柜子用于存放尝试器具,那在其时十分差别寻常。整齐有序。2、有许多炉子的化学尝试室

█ Ambrose Godfrey的药学尝试室,约1728年

位于伦敦的考文特花园Covent Garden。西侧用于造备磷,有尺寸大小差别的各类炉子。墙上有试剂架。

Ambrose Godfrey的药学尝试室(东侧),约1728年Ambrose Godfrey的药学尝试室(西侧),约1728年Ambrose Godfrey的药学尝试室的西侧

█ Ambrose Godfrey(1660-1741)

Ambrose Godfrey是德商英国磷造造商、药师。因造造磷十分胜利而富有。19岁携妻到伦敦,在波义耳手下当助手,波义耳付其薪水。该工做是贝歇尔(斯塔尔的教师)保举的,因为波义耳对炼金术的兴趣,其时在伦敦找工做的贝歇尔被波义耳聘用。

Ambrose Godfrey(1660-1741)考文特花园集市

█ William Lewis(1708-1781)的化学尝试室,1763年

William Lewis(1708-1781)的化学尝试室,1763年

William Lewis的尝试室特点:

整齐的紊乱。炉子和玻璃器具摆放整齐而其他工具则散乱遍地。存放玻璃器具的架子。尝试室中央有独立式的钟形罩,很有新意。该设想被意大利的帕多瓦大学采用但似乎没有被普遍承受。没有专门的仪器室。尝试室右边是化学部门,右边是物理部门。右边有气压计和天平。3、带桌子的尝试室

█ Johann Barkhausen(1666-1723)的尝试室,1718年

自1694年起,巴克豪森Barkhausen在荷兰的乌特勒收大学Utrecht传授化学,该图是他在该大学的化学尝试室。

Johann Barkhausen(1666-1723)的尝试室,1718年

Johann Barkhausen尝试室特点:

图中桌子的功用:用来停止精细操做的如称量。图中的尝试室俭朴整洁,有通风罩。同期间其他化学尝试室有时也可见到桌子,其功用一般是在两个尝试操做切换期间,用来暂时搁放尝试器具。如拉瓦锡的尝试室那样,桌子专门用于尝试,还不大常见。4、带柜台的尝试室

拉瓦锡固然在化学尝试室中引入桌子,但同期间并没有许多化学家操纵那种桌子。原因之一是同期间呈现了一个替代物:独立式柜台。它是近代化学尝试台chemical bench的前身,有点类似于商铺柜台,由砖或石头做成。那种柜台可能源自药房中。

█ 药房内部,1751年

图中大要中央部门的就是柜台,出格适于放热的化学操做。

█ 鲁埃勒的演讲,教学尝试室,1750年

有炉子,有柜台(不是桌子)。柜台合适于放热的化学操做。鲁埃勒化学演示尝试明显放出大量的热,所以用的是柜台。柜台是现代化学尝试台的前身。鲁埃勒的演讲,教学尝试室,1750年

18世纪化学尝试室的几个特征:

炉子仍然很遍及。尝试室显得有条有理。尝试室中呈现了用做尝试功用的桌子,如拉瓦锡的尝试室,但那种用处的桌子不常见大都桌子是用于停止精细操做,或两个尝试操做切换期间用于放置尝试用品有适于放热操做的柜台呈现,是现代化学尝试台的前身。尝试室的存储空间有严重前进,操纵架子和柜子存放物品。

18世纪化学的特征:浓缩在天炉星座的定名中:

拉卡伊(Nicolas Louis de laCaille,1713-1762)定名的南天星座:

以天文与航海定名:Telescopium千里镜座,Octans南极座,Pyxis罗盘座以钟表定名:Horologium时钟座以数学定名:Circinus圆规座以美术定名:Sculptor玉夫座,Pictor绘架座以木工业定名:Norma矩尺座,Caelum雕具座以化学定名:Fornax天炉星座。

该星座的定名表达了拉卡伊对18世纪中期法国化学地位的认可。有趣的是,他选择炉子做为化学的象征,类似于千里镜代表了天文学。

四、十九世纪的化学尝试室 1、化学尝试室VS演讲厅

当今教学尝试室与研究尝试室的配合点比力弱。教学尝试室凡是操纵视频动画或计算机处置手艺,不停止现场演。示,17世纪中叶,一种新的传授化学的办法产生,有点类似于医学中的剖解学课程演讲。演讲厅越来越大,反映出听课人数的增长,及教师的名望。

█ 巴黎医师Annibal Barlet在尝试室演讲,1657年

最早的化学教学演示教学演讲三要素:

长桌或演示台。助手专业设备。无私密性,尝试与演讲都在一个房间。巴黎医师Annibal Barlet在尝试室演讲,1657年

█ 瑞士阿尔道夫大学(Altdorf)尝试室及演讲室,1682年

瑞士阿尔道夫大学(Altdorf)尝试室及演讲室,1682年

█ 莱顿大学的工艺化学教学尝试室,1831年

莱顿大学的工艺化学教学尝试室,1831年

█ Robert Hare在宾夕法尼亚大学医学院的尝试室和演讲厅,约1830

Robert Hare在宾夕法尼亚大学医学院的尝试室和演讲厅,约1830上图中的尝试室把教学演示和尝试研究合为一体。中间是一个大的演讲厅,有演示台(demonstration bench or counter)。在它的后面是一个完好的尝试室。但是那种规划让人不安,因为尝试室览无遗,没有私密性,因而其设想没有被普遍效仿。药学尝试室常常既做演示,也做研究型尝试,不那么私密。但一些有炼金术传统的尝试室就留意私密性。

尝试室与演讲厅别离:英国伦敦的皇家研究院Royal Institution

█ 法拉第在伦敦皇家研究院的地下尝试室,1852年

尝试室与演讲厅别离,楼梯通向演讲厅。

法拉第在伦敦皇家研究院的地下尝试室,1852年法拉第在伦敦皇家研究院的地下尝试室,楼梯通向演讲厅。

█ 法拉第在皇家研究院的圣诞节演讲,1856年

法拉第在皇家研究院的圣诞节演讲,1856年法拉第在皇家研究院的圣诞节演讲,1856年

█ 皇家研究院的演讲,1802年

皇家研究院的演讲,1802年

█ 皇家研究院的地下尝试室,1819年

皇家研究院的地下尝试室,1819年

█ 杜瓦在皇家研究院颁发液化氢气的演讲,1904年

杜瓦在皇家研究院颁发液化氢气的演讲,1904年2、李比希(1803-1873)与吉森尝试室

█ 李比希在尝试室,此画创做于约1885年

李比希创建吉森化学尝试室,集教学与研究于一体,培育了多量出色的化学家,使得化学研究的中心从法国转向德国。李比希以前的化学教学一般是师徒造,化学家在本身的私家尝试室中培育少数学生,不克不及大量培育学生。李比希的教师盖吕萨克有一个狭小的尝试室,只能让一个研究生给本身帮手。李比希在尝试室,约1885年

维勒回忆1823年初次来到贝采尼乌斯的尝试室的情景:

先生起首借给我公用的白金坩锅、天安然平静砝码以及洗瓶等。尝试室有两间房子都已改为生活用房,非常简单朴实。既没有通风窗也没有炉子、水道和煤气。在一间房里安拆了两个尝试台,此中一台是先生用的,另一台让我用。墙上设有试剂橱。别的还有水银槽、玻璃细工用的喷灯和拆有水槽的下水道等。水槽是为家人冲刷器具用的。另一间房子里设有天安然平静仪器柜以及车床。隔邻是厨房,那里放有小炉子、砂浴等。

█ 吉森尝试室,1826年

1826年,吉森尝试室正式落成。1834年,成立了天平室和一个小的私家尝试室,对原有尝试室停止了小扩大。吉森尝试室,1826年

吉森尝试室特点:

通风厨:第一块玻璃视窗的通风厨,可起落。后来成为化学尝试室的标配。但通风厨所需要的气流要靠利用炉子来实现。边台(墙边的尝试台)及台上的试剂架很像现今的尝试台。边台下有小水槽,配有水龙头,但污水是排放到圆锥管中,那很可能每天被提到室外倒掉。边台下面有橱柜,用于存放尝试器具以及化学药品,似乎是吉森尝试室的原创。中央的桌子比边台矮,适于占处所的尝试操做,好比蒸馆,也是为矮个子的人设想,还有可能是为了便利放置较高的器具。尝试室中央有大的典型的德国铁炉,用于冬天取暖。

█ 吉森尝试室外不雅

吉森尝试室外不雅

█ 李比希大学(吉森大学)内的李比希纪念馆

李比希大学(吉森大学)内的李比希纪念馆李比希大学(吉森大学)内的李比希纪念馆李比希大学(吉森大学)内的李比希纪念馆李比希大学(吉森大学)内的李比希纪念馆李比希大学(吉森大学)内的李比希纪念馆李比希大学(吉森大学)内的李比希纪念馆李比希大学(吉森大学)内的李比希纪念馆李比希大学(吉森大学)内的李比希纪念馆德语国度的尝试室纷繁效仿吉森尝试室,但一般不是对吉森尝试室的克隆。在非德语国度,吉森尝试室则没有被普遍效仿。后来的化学尝试室普遍采用通风厨,深受吉森尝试室的影响。

█ 苏黎世大学尝试室,约1850年

早期的化学尝试室的规划要么是中央型(如苏黎世大学尝试室)。要么是边沿型(如吉森尝试室)中苏黎世大学尝试室中央是一个岛型的通风厨。苏黎世大学尝试室,约1850年

█ 诺丁汉大学的小我通风柜,1885 年

图中的通风罩是用锡做成的,高贵且难以维护,没有被普遍采用。那些通风罩是用来排放硫化氢。

诺丁汉大学的小我通风柜,1885 年

█ 爱丁堡医学楼里的化学尝试室,1889年

图中央的尝试台上有庞大的通风罩,也次要用于排放硫化氢,那种通风罩也很高贵,没有被普遍采用。

爱丁堡医学楼里的化学尝试室,1889年

█ 悉尼大学尝试室,约1915年

排放硫化氢的通风厨。

悉尼大学尝试室,约1915年

█ 帝国理工的教学尝试室,约1915年

排放硫化氢的通风厨。

帝国理工的教学尝试室,约1915年

█ 东德学生停止户外化学尝试,1974年

户外尝试如今几乎灭绝了,因为既不便利也不平安,但在1970年代的东德,还有停止户外尝试。户外尝试次要是因为化学反响过程中产生的烟雾而不能不停止的。

东德学生停止户外化学尝试,1974年

█ 伦敦药学会尝试室,1845年

其规划居于吉森尝试室与伯克贝克尝试室之间。

伦敦药学会尝试室,1845年

█ 伦敦大学伯克贝克尝试室,1846年

伯克贝克尝试室受吉森尝试室影响,是第一个设想用于有机和无机化学的反复训练的尝试室,是第一个清晰显示了中央尝试台和试剂架的尝试室。该尝试室能够包容24个学生,天花板很高利于排放尝试中产生的烟雾。高高的架子用来盛放大的试剂瓶,每个尝试台上的架子用于盛放小瓶子。每个尝试台下有抽屈和试剂柜。伦敦大学伯克贝克尝试室,1846年

吉森尝试室虽已初步具备现代化学尝试室的一些关键要素,

好比通风厨、试剂架、尝试台等。并在其时产生了必然影响。

但有以下局限:

只是一个尝试室laboratory,不是全新尝试楼laboratory building.只能包容中等数量的学生,对其时来说足够,但不克不及适用未来。次要成立在有机阐发的根底之上,不适用于后来以有机合成为主导的化学。所以,吉森尝试室还不克不及成为现代尝试室的模版。

留意一点:传统的尝试台benches常常带有试剂架,是化学独有的。其他学科,出格是物理和生物学,一般利用桌子tables。工程学中利用的也是桌子。

3、本生(1811-1899)与海德堡尝试室

█ 本生(1811-1899)画像

尝试家、创造家,不重视理论,没有参与19世纪上半叶基团理论与类型理论的剧烈争论。1836年因爆炸右眼失明。1852年,接任L.Gmelin格美林的职务成为海德堡的传授。本生(1811-1899)画像1852年,海德堡大学聘用本生,许诺他个新的尝试楼,其时海德堡已经起头安拆煤气用于街道照明。因而,海德堡大学就在新尝试室中铺入气体线路。尝试楼的设想者筹算不只用煤气来照明,并且为尝试中的加热操做供给能源。其时的尝试室加热设备操纵酒精灯或炉子在那种情况下,1853年本生及其助手创造了本生灯,使尝试室脱节了对炉子的依赖。

█ 本生灯

本生灯

█ 创造了光谱化学阐发法的本生与基尔霍夫

创造了光谱化学阐发法的本生与基尔霍夫1855年,本生在海德堡创建了一个新尝试室,引入了水气管道。借助于水气管道,本生又于1868年创造了滤泵,操纵滤泵能获得高量量的晶体那招致合成有机化学和定性有机阐发酿成研究晶体的一门学科。

█ 本生1868年创造过滤泵

本生1868年创造过滤泵

█ 海德堡尝试楼外不雅

海德堡尝试楼外不雅

█ 卡尔斯鲁厄理工大学阐发化学尝试室内部,1900 年

海德堡尝试室设想模板:卡尔斯鲁厄理工大学阐发化学尝试室内部。

卡尔斯鲁厄理工大学阐发化学尝试室内部,1900 年

█ 海德堡尝试室的污水排放系统,1858年

海德堡尝试室的污水排放系统,1858年英国《泰晤士报》在本生逝世时,评价他构成了一个仅次于李比希的化学学派。本生的教学很胜利,海德堡尝试室吸引了国表里的学生来进修,那些学生回国后,也以海德堡尝试室为模本,创建新的尝试室。1860 年代和 1870 年代的涌现许多尝试室以海德堡尝试室为模版。

海德堡尝试室最严重的前进是:

在尝试台上拆配了水气管道,脱节了炉子。后来又引入了管道蒸汽,用于热量计,粘度计,驱动离心计心情。管道蒸汽在 1880 年代的学术尝试室中变得常见,但最末为电所代替。

海德堡尝试室的局限在于:

它是按照本生对无机化学和物理化学的需求而设想的,没有着眼于化学学科的全局。设置了天平室、气体阐发室和电化学室等,但也只是为本生的专业需求所设置。固然是尝试楼,但还不敷大。4、霍夫曼(1818-1892)与近代化学尝试室的构成

█ 霍夫曼(1818-1892)画像

1818 年生于吉森,父亲是一位建筑师,在 1839 年对吉森尝试室停止扩大设想。1841 年,在吉森大学李比希的指点下获得博士学位。1845 年,任伦敦皇家化学学院的首任院长。1863 年,波恩大学传授。1865 年,柏林大学传授。霍夫曼(1818-1892)画像

虽然霍夫曼在理论教师方面享有盛誉,但他小我在尝试室中其实不称职。 因而,他在他的助手身上寻找并表示出不凡的发现技巧,那些差别寻常的技能都努力于完成他的大部门尝试工做。

霍夫曼在柏林的尝试室的最凸起的特征之一是创建公用室 specialized rooms 。固然此前的尝试室中也有公用室,但数量很小。出格跟着大科学时代的到来,能够通过增添公用室而不合错误尝试楼的根本格局停止变更,因而根本格局能够做为模版被复造。为了满足化学的开展,化学家不再需要地窖或地洞了。

█ 霍夫曼在柏林大学的私家尝试室,1870 年

霍夫曼在柏林大学的私家尝试室,1870 年霍夫曼是一个实正的国际主义者,大方而又友善,他从一起头就没有想到要对尝试室的设想信息停止保密,以连结德国的手艺优势。相反,他颁发了所有关于波恩和柏林尝试室建筑的信息,并欢送人们拜候柏林、给他们供给设想本身的尝试室建筑的信息。

为什么霍夫曼如斯愿意帮忙别人?

可能跟他父亲是一个建筑师有关。有些帮忙是源于友情。更重要的是,霍夫曼 对本身和有机化学很有大志 。 很可能吉森尝试室与李比希的联系关系给他留下了深入的印象,他认为通过推广他的尝试室设想,他的有机化学理论能够由此而不朽。那有点类似拉瓦锡通过变革化学语言,而使他的燃烧理论不朽一样。

无论霍夫曼的动机是什么,他胜利了,他在 1860 年代中期设想的尝试室在接下来的几十年内成为全球的化学尝试室样板。

█ 德国格赖夫斯瓦尔德大学的教学尝试室,1864 年

德国格赖夫斯瓦尔德大学的教学尝试室,1864 年

█ 苏黎世理工学院的化学尝试室,1905年

苏黎世理工学院的化学尝试室,1905年

█ 苏黎世理工学院的燃烧阐发室,1905年

苏黎世理工学院的燃烧阐发室,1905年

█ 莱比锡大学的尝试台和试剂架,1868年

墙上的试剂架不见了,大瓶子存放在尝试台下的柜子中,或存放在专门的贮藏室中。脸盆和空中有管子毗连 。

莱比锡大学的尝试台和试剂架,1868年五、称谢

感激中国科学院大学人文学院的何涓教师、以及

@鹤仙 对本科普工做的奉献。

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