化学之父波义耳:发明酸碱指示剂

作者:刘仁庆来源:蝌蚪五线谱发布时间:2019-07-17

波义耳的口头禅是:“要想做好实验,就要敏于观察。”而他就是如此践行的。

波义耳,是17世纪最著名的化学家和物理学家之一,爱尔兰人。他父亲是英国贵族,对子女要求十分严格。波义耳8岁时被送往“伊顿公学”(贵族子弟学校)读书,接受吃苦耐劳的训练。例如,在滴水成冰的冬天,早晨一律用冷水洗脸,上操只许穿单衣,培养学生“大无畏”的精神。11岁时,波义耳跟随家庭教师周游法国、意大利和瑞典等地,学习欧洲各处的语言、文字,提前走入社会。17岁时波义耳返国,宜居牛津,建立了自己的实验室。致力于科学研究,先后发现了“气体定律”,阐明了“化学、化学分析”等原理。

在波义耳的多项重大发现、发明中,有一项与纸有关,那就是化学上用来检验溶液酸碱性的石蕊试纸。波义耳有一句名言:“勿尚空谈,唯有实验”。换句话说,即高谈阔论是无济于事的,只有通过实验才能证明一切。因此,他在实验时格外地小心,遇到“怪事情”,一直打破沙锅问到底,绝不马虎和随便放弃。

波义耳

波义耳(网络图)

有一天上午,波义耳来到实验室,看到桌子上摆放着一束十分漂亮的白色紫罗兰,他抽出一支靠近鼻子细细品嗅芳香后,顺手就把这只紫罗兰放在了桌上,像往常一样每天照例检查实验人员的工作。波义耳想检查一下刚买来的盐酸的品质,就让助手用小烧杯倒出一点看看。谁知道助手一时不慎,把冒着白色烟雾的盐酸溅到了花瓣上。波义耳看了,赶快叫助手去准备一盆清水,他想应该把这些酸沫洗掉否则紫罗兰会遭到腐蚀,于是把花放在水盆里浸洗。

过了一会儿发现盆子中出现奇迹!这些紫罗兰竟然变成了红色。波义耳立刻拿起那一束紫罗兰。要求实验员多准备几个杯子,在每个杯中装一种酸并注入一些水,然后把紫罗兰分别放入各种酸溶液中。他静静地注意观察着,发现花朵的紫蓝色逐渐变成浅红色,过了一会儿全部变成红色了。

波义耳认为这种现象十分有意义,于是,他查阅了大量的资料,知道了紫罗兰属十字花科,系二年生或者多年生草本植物。他根据许多种已知酸使紫罗兰变成红色的事实,概括出这样的规律:不仅盐酸、硫酸能使紫罗兰变成红色,其它的所有酸也同样可以把紫罗兰从蓝色转变成红色。

波义耳研究各种酸对紫罗兰的作用,从而联想到,紫罗兰对碱溶液是不是也有某种特殊的反应呢?是不是还有其它的有色植物,比紫罗兰的效果更好呢?如果要解决这个问题,也只有用实验室来回答。

于是,他又对石蕊进行了多次实验。石蕊,系地衣门,石蕊科。常大片丛生在高山寒地。波义耳把石蕊地衣烘干后磨成粉末,溶解于酒精中,呈现蓝色。当把这种石蕊试剂加入酸性容易中,马上变红,再加入碱性溶液中,颜色又变蓝。不过,那时候他还无法说明为什么石蕊能发生反复“变色”的道理。现在科学进步,根据现代理论化学的研究结果显示,原来石蕊中含有蓝色色素具有酚酞环状结构,受到氢离子或氢氧离子的影响,有时候“开环”,有时“锁环”,故而产生不同的颜色变化。

石蕊

石蕊(网络图)

波义耳把能区别酸、碱的这些石蕊药剂,称为酸碱指示剂。但由于这种指示剂是液体,在保管和使用上都不方便。于是,波义耳开动脑筋,和助手把滤纸,剪成一片片的小条,放入石蕊溶液中泡了一段时间,利用滤纸吸收一些石蕊试剂,然后用镊子取出晾干,制成了石蕊试纸。所以今天,我们只需利用石蕊试纸放入溶液内浸渍一下,即可判断该溶液是酸性还是碱性。这种方法十分简单,对于不需要十分精确的实验也是可行的。

从波义耳的这个发明,使我们领悟到:对待日常生活和工作中任何一个细微末节的小事,只要碰上了就应该仔细地想一想,切勿视而不见。如有可能还要进一步的刨根问底,弄清楚明白,说不定会搞出什么发明来。

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