化学之父波义耳:发明酸碱指示剂
波义耳是爱尔兰人,是17世纪最著名的化学家和物理学家之一。他的父亲是英国贵族,对孩子非常严格。博伊尔8岁时被送到伊顿公学(贵族子弟学校),并接受了吃苦耐劳的训练。例如,在冬天,当水变成冰的时候,所有的学生在早上用冷水洗脸,在晨练时只穿单衣,以培养学生的无畏精神。11岁时,波义耳带着他的导师周游了法国、意大利、瑞典等地,学习欧洲各地的语言和文字,提前进入了社会。博伊尔在17岁时回到了他的祖国,适合在牛津生活,并建立了自己的实验室。致力于科学研究,他先后发现了“气体定律”,阐述了“化学和化学分析”的原理。
在波义耳的许多重大发现和发明中,有一项与纸有关,即石蕊试纸,化学上用来测试溶液的酸碱度。博伊尔有一句名言:“不要说话,只做实验”。换句话说,多说无益,只有通过实验我们才能证明一切。因此,他在实验中非常小心。当他遇到“奇怪的事情”时,他总是打破沙锅,问出真相,从不轻易放弃。
波义耳(网络图)
一天早上,博伊尔来到实验室,看到桌子上有一束非常漂亮的白色紫罗兰。他拿出一束紫罗兰放在自己的鼻子旁边,闻着香味。他顺手把紫罗兰放在桌子上,像往常一样每天检查实验者的工作。博伊尔想检查一下他刚买的盐酸的质量,所以他让助手用一个小烧杯倒出来。谁知道他的助手不小心把冒着白烟的盐酸洒在花瓣上了。博伊尔看了看,迅速叫他的助手准备了一盆清水。他认为他应该洗掉酸性泡沫,否则紫罗兰会被腐蚀,所以他把花放在一盆水里浸泡。
过了一会儿,我在盆子里发现了一个奇迹!紫罗兰变红了。博伊尔立即拿起那束紫罗兰。让实验者准备更多的杯子,在每个杯子里放一种酸,并注入一些水,然后将紫罗兰分别放入不同的酸溶液中。他静静地看着,发现花的紫蓝色逐渐变成了淡红色,过了一会儿,全都变成了红色。
博伊尔认为这种现象非常有意义,所以他查阅了大量数据,得知紫罗兰属于十字花科,是两年生或多年生草本植物。根据许多已知的酸能使紫罗兰变红的事实,他总结了这样一条规律,即不仅盐酸和硫酸能使紫罗兰变红,所有其他酸也能使紫罗兰从蓝色变红。
博伊尔研究了各种酸对紫罗兰的影响,从而表明紫罗兰对碱性溶液也有一些特殊的反应?还有比紫罗兰效果更好的其他彩色植物吗?如果我们想解决这个问题,我们只能用实验室来回答。
所以他又在石蕊上做了很多实验。石蕊属于地衣,是荔枝科的一个科。通常在高山和寒冷地区会发现大块的植物。波义耳将石蕊地衣干燥,研磨成粉末,溶解在酒精中,变成蓝色。当石蕊试纸试剂加入酸性溶液时,它会立即变红,然后加入碱性溶液时变蓝。然而,当时他无法解释为什么石蕊一再变色。现在科学进步了,根据现代理论化学的研究结果,石蕊中所含的蓝色素具有酚酞环结构,并受到氢离子或氢氧根离子的影响,有时“开环”,有时“闭环”,从而产生不同的颜色变化。
石蕊(网络图)
博伊尔称这些石蕊试剂为能够区分酸和碱的酸碱指示剂。然而,由于该指示器是液体的,因此不便于储存和使用。于是波义耳用他的头和助手把滤纸切成小条,在石蕊溶液中浸泡一段时间,用滤纸吸收一些石蕊试剂,然后用镊子把它取出来,干燥后制成石蕊试纸。所以今天,我们只需要将石蕊试纸浸入溶液中来判断溶液是酸性的还是碱性的。对于不需要非常精确结果的实验,这种方法非常简单可行。
从波义耳的发明中,我们可以理解我们应该仔细思考,不要对日常生活和工作中的任何小细节视而不见。如果可能的话,我们将不得不更进一步,找出我们可能想出的发明。
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