科学史上有没有什么意想不到的研究成果?

一、碘的发现

法国化学家库特瓦(B.1777-1838)出生于法国许娣,他的家与著名的许娣学院仅一街之隔。他的父亲是硝石厂的老板,在第一学院教书,经常做一些精彩的化学讲座。库特瓦在少师工厂工作,在许娣学院学习。他很喜欢化学,后来进了综合工业学院深造。毕业后,我当过药剂师和化学家的助手,后来回到许娣继续经营硝石厂。

在法国、爱尔兰和苏格兰沿海,春季风浪较大时,海洋植物会受到海浪和潮汐的冲击,漂向浅滩。退潮时,库特瓦经常去那些地方采集黑角、海带和其他藻类。回家后,将收集的植物堆积起来,慢慢烧成灰,然后用水浸泡,过滤澄清,得到植物浸出液。库特瓦想从这些溶液中提取哨子石和其他盐,所以他必须蒸发溶液,依次结晶溶解的硫酸钾、硫酸钠、氯化钠和碳酸钠。然而,在提取过程中,他发现铜锅被溶液腐蚀得很厉害。他认为硫酸钾、氯化钠等物质不会腐蚀铜锅。解决方案中有什么新的东西随着铜发生了变化吗?于是他把水溶液加热蒸发,氯化钠的溶解度最小,先结晶,然后是氯化钾和硫酸钾。因为烧灰时藻类中有大量硫酸盐,被碳还原成硫化物。为了去除硫化物,库特瓦向溶液中加入了浓硫酸。在蒸发母液的过程中,库特瓦惊奇地发现,在母液中产生了一种美丽的紫色蒸汽,它像褪色的颜色一样上升。最后,这令人窒息的蒸汽充满了实验室。蒸汽凝结在冷的物体上,不会变成液体,而是凝结成片状的深黑色晶体,具有金属光泽。这件事发生在1811年。

制成晶体后,库特瓦用这种新物质进行进一步研究。他发现这种新物质不易与氧或碳反应,但能与氢和磷化结合,也能直接与锌结合。特别奇怪的是,这种物质在高温下不能分解。库特瓦从这一事实推断出它可能是一种新元素。库特瓦无法证明这种新物质是新元素,因为他的实验设备很差,而且缺乏药物,他不得不专注于哨兵石行业的管理。最后,他不得不请法国化学家德索默斯和克莱门斯继续这项研究,并同意他们可以自由地向科学界宣布这一新元素的发现。1813年,德索姆斯和克莱门斯在《库特瓦先生从一种碱金属盐中发现了一种新物质》的报告中写道:“从海藻灰中得到的溶液中含有一种特别奇怪的东西,很容易提取出来。方法是将硫酸倒入溶液中,放入甑内,加热,用导管将甑口与一个彩色装置连接。一种黑色光滑粉末从溶液中沉淀出来。加热后,紫色蒸气逐渐上升,蒸气在导管和球形容器内凝结,形成片状晶体。”克莱门斯认为这种晶体是一种类似氯的新元素,经过戴维和盖·吕萨克等化学家的研究,他提出了碘具有元素性质的论点。这种元素被命名为碘,在希腊语中是紫色的意思。

10月9日,第一学院为库特瓦举行了隆重的纪念大会,庆祝他发现碘100周年。同时,在库特瓦出生的地方建立了一座纪念碑,以纪念他发现碘。

第二,溴的发现

科学研究不仅要有认真的态度和精良的操作技术,还要有正确的指导理论和思维方法,才能收到良好的效果;否则你会走很多弯路,甚至真相出现在你眼前的时候也会视而不见。德国著名有机化学家尤斯图斯·冯·李比希(U.1803-1873)在他的研究工作中也有这样的现象。在溴被发现的几年前,尤斯图斯·冯·李比希接受了一家盐厂的请求,调查母液中有什么。在再分析过程中,发现淀粉碘化物在过夜后变黄。他随后用氯气蒸馏母液,得到黄色液体,未经分析研究就判断为氯化碘,并在装有液体的瓶子上贴上氯化碘标签。众所周知,这种黄色物质不是氯化碘,而是溴。事实上,溴的化学性质与氯的化学性质非常不同,但他设法解释了它们。后来,当尤斯图斯·冯·李比希听说发现了溴时,他知道自己错了。他特意保留了标有氯化碘的瓶子,作为研究工作中的一个教训。而且他还经常把这个瓶子给朋友看,以示他用先入为主的观念对待科学,而不进行分析论证,这往往会让伟大的发现落空。尤斯图斯·冯·李比希在自传中写道:“此后,除非有绝对的实验来赞助和证实,否则他不会创立自己的理论。”尤斯图斯·冯·李比希勇于反省和承认自己缺点的精神值得我们学习。

法国化学家巴格拉(A.J. 1802-1876)在1842年研究盐湖中的植物时,将从大西洋和地中海沿岸采集的黑包心菜烧成灰烬,然后浸泡得到灰黑色的浸出液。他在浸出液中加入氯水和淀粉,溶液分为两层:下层是蓝色的,因为溶液中的淀粉和碘形成化合物;上层是棕色的,这是以前没有过的现象。为什么会这样?根据Baglar的研究,可能有两种情况:一是溶液中的氯和碘形成新的氯化碘,使溶液变成棕色;第二,氯置换了溶液中的新元素,从而使上层溶液变成棕色。因此巴格拉尝试了一些方法来分离新化合物,但都失败了。巴格拉尔分析说,这可能不是氯化碘,而是一种类似氯和碘的新元素。他用乙醚提取棕黄色物质,然后加入苛性钾,棕黄色褪色并蒸发至干,留下类似氯化钾的物质。然后将剩余的物质用硫酸和二氧化锰加热,产生红棕色的臭气体,凝结成棕黄色的液体。巴格拉判断这是一种类似氯和碘的新元素。1826年8月4日,法国科学院与化学家F-our croy(a . F . 1755-1809)、坦纳和盖·吕萨克一起对巴格拉的新发现进行了评审。他们认为:“我们更有必要知道溴在今天是否是一种非常简单的单体。我们做的几个实验可能不足以证明它确实是一个非常简单的个体,但我们认为至少是可能的。巴格拉先生的报告非常好。即使将来证明溴不是单体,他列举的结果仍然能引起人们的极大兴趣。简而言之,溴的发现真的是化学上的一个重要收获,让巴格拉在科学上有了一个光辉的地位。”但他们不赞成巴格拉的命名,改成了溴,意思是恶臭。