二 控制实验条件是化学实验的灵魂

化学是一门以实验为基础的科学,化学实验离不开一定的实验条件,只有对化学实验条件进行严格、有效的控制,才能获得化学科学事实,取得重大发现。正是从这种意义上说,没有化学实验条件的控制,就没有化学实验科学,控制实验条件是化学实验的灵魂。

“在化学元素发展史上,持续时间最长的,参加的化学家人数相当多的,

① 陈耀亭等编:中学化学教学法,吉林人民出版社 1984 年版,第 167 页。

危险很大的,莫过于元素氟的制取了。”①元素氟的发现过程,就是实验条件的控制过程。为了制取单质氟,化学家们对影响该实验的各种实验条件进行了多次、反复的探索和控制。从反应物来看,人们曾用过氟化汞、氟化钙、氟化钾、氟化银、氟化铅、氟化磷等金属氟化物和氟化砷、氟化氢等非金属氟化物;从电解所用容器的制做材料来看,有金、铂、萤石等物质;从电极材料来看,有碳、金、钯、铂、铂铱合金等;从反应温度来看,有高温、室温和低温。经过几代化学家 70 余年的艰苦努力,历经无数次失败和危险,最

后法国学者莫瓦桑于 1886 年 6 月 26 日制成了单质氟,其实验条件是:用铂制的 U 形管做电解容器,用铂铱合金做电极,在-23℃对无水氟化氢进行电解。为表彰他在氟的制备方面所做出的突出贡献,他获得了 1906 年的诺贝尔化学奖。

对实验条件控制得不严格或失控,不仅会使化学实验失败,有时还会导致错误的结论。著名化学家波义耳在研究金属燃烧的实验中发现:放在玻璃瓶里的铜片猛烈燃烧后,重量增加了。这被认为是铜与“燃素”结合的结果。类似的实验为燃素说这一错误理论提供了实验基础。究其原因,主要是没有严格地控制实验条件,在实验过程中,没有封闭玻璃瓶口,导致空气中的氧气进入瓶内,与金属发生反应生成氧化物。可见,严格、有效地控制实验条件对化学实验是多么的重要。