化學之美,在于那些精密的分子結構,在于那些五光十色的化學反應,更在于那些拿在手上的“瓶瓶罐罐”。太多人沉迷于微觀的化學結構和宏觀的化學反應,而忽視了手中化學裝置的精美。
隨著科學技術的發展,化學裝置漸漸由繁至簡,往往由機械批量制造。但在人類剛剛迷上化學的化學革命時代,那些化學大家們純手工打造的化學裝置其實有著驚人之美。為了留住這些化學裝置的美麗,美麗化學團隊(beautifulchemistry.net)與上海映速藝術家合作,在保證科學準確性的基礎上,用一流的電腦圖像還原了化學史資料中的原始化學裝置,力爭達到照片效果。
團隊負責人梁琰先生告訴科學人,復原工作首先要選擇化學革命前后的12位重要的科學家并泛閱讀化學史資料和科學家原始著作,從中選擇最有代表性的化學儀器。接下來在原著中的原始插圖上添加詳細的文字標注。 最后與上海映速藝術家合作,在保證科學準確性的基礎上,用一流的電腦圖像還原化學裝置,力爭達到照片效果。
波義耳真空泵(1660)
上圖展示的是著名化學家羅伯特·波義耳( Robert Boyle) 1660 年的著作《關于空氣彈性及其效應的物理-力學新實驗》(New Experiments Physico-Mechanical, Touching the Spring of the Air, and Its Effects)中的真空泵(復原圖)。它能使觀察者看到玻璃試管內部的情況,并允許人們引導甚至控制實驗的發展。波義耳通過這臺真空泵進行了很多有關空氣屬性的實驗。
梅奧燃燒裝置(1674)
上圖展示的是英國化學家約翰·梅奧(John Mayow) 1674 年的著作《醫學生理學研究》(Tractatus Quinque Medico-Physici)中研究物質燃燒的實驗裝置(復原圖)。梅奧曾證明了空氣對燃料和生命的重要作用。并通過實驗得出空氣經燃燒和呼吸后,殘存下一種不活潑氣體,用水吸收后呈酸性;空氣至少包括兩種成分的結論。
梅奧動物呼吸測試裝置(1674)
上圖展示的是梅奧 1674 年的著作《醫學生理學研究》(Tractatus Quinque Medico-Physici)中研究動物呼吸的實驗裝置。梅奧發現,動物呼吸與物質燃燒一樣,會消耗空氣中的一部分氣體(復原圖)。
黑爾斯發酵法制備氣體(1727)
上圖展示的是植物生理學和空氣化學專家斯蒂芬·黑爾斯(Stephen Hales)1727 年的著作《植物靜力學》(Vegetable Staticks)中通過發酵方法制備和收集氣體的實驗裝置(復原圖)。可以通過倒立容器中水位的變化確定綠豆等被測物在發酵過程中產生氣體的體積。
普里斯特里氣體裝置(1774)
上圖展示的是英國化學家約瑟夫·普里斯特里(Joseph Priestley) 1774 年的著作《不同氣體的實驗和觀察》(Experiments and Observationson Different Kinds of Air)中使用的進行各種氣體實驗的實驗裝置(復原圖)。普利斯特里的重大貢獻是發現氧和其他氣體。1772年發現了二氧化氮;1773年發現氨;1774年發現二氧化硫。
舍勒氧氣制備裝置(1777)
上圖展示的是著名化學家卡爾·威廉·舍勒(Carl Wilhelm Scheele) 1777 年的著作《論空氣和火的化學》(Chemische Abhandlung von der Luft unddem Feuer)中用于制備氧氣的裝置。裝置中的曲頸瓶中裝有硝酸鉀與濃硫酸的混合物,在火爐加熱下釋放出一種無色氣體,被固定在曲頸瓶瓶口用動物膀胱做成的口袋收集。他對這種氣體的性質作了研究,發現它可以幫助燃燒,所以他把這種氣體叫做“火氣”,并且通過硫肝(主要成分是硫化鉀和多硫化鉀)對氧氣的吸收和白磷在氧氣中燃燒,測出了“火氣”占空氣體積的約五分之一,實際上這種火氣就是氧氣。
拉瓦錫探究紅磷在氧氣中燃燒(1789)
上圖展示的是拉瓦錫(Antoine-Laurent de Lavoisier) 1789 年的著作《化學概論》(Traité élémentaire de Chimie)中研究紅磷在氧氣中燃燒的實驗裝置。
伏打電堆(1800)
上圖展示的是亞歷山德羅·伏特(Alessandro Volta) 1800 年的論文《論僅由不同導電物質相接觸而產生的電力》(On Electricity Excited by the Mere Contact of Conducting Substances of Different Kinds)中著名的伏打電堆。伏打電堆(Voltaic pile),又名伏打堆,是最早出現的化學電池。由亞歷山德羅·伏打發明,伏打電堆由很多個單元堆積而成,每一單元有鋅板與銅板各一,其中夾著浸有鹽水的布或紙板。
戴維燈(1816)
上圖展示的是英國化學家漢弗里·戴維( Humphry Davy)1818 年的著作《煤礦工人安全燈和火焰研究》(On the Safety Lamp for Coal Miners, with Some Researches on Flame)中的煤礦安全燈。這種燈在礦井里點燃不會引起瓦斯爆炸。
李比希元素定量分析裝置(1837)
上圖展示的是德國化學家李比希 1837 年的著作《有機物分析》(Anleitung zur Analyse Organischer K?rper)中用于測量有機物中碳、氫、氧含量的元素分析的實驗裝置。李比希提出,由各種元素含量推知元素結構,從而得出化學式。