化學是一門以實驗為基礎的科學,義大利數學家、物理學家、天文學家伽利略,發明了擺針和溫度計,在科學上為人類作出過巨大貢獻,是近代實驗科學的奠基人之一,曾經說過:一切推理都必須從觀察與實驗得來。伽利略認為經驗是知識的唯一源泉,主張用實驗—數學方法研究自然規律,反對經院哲學的神秘思辨。從伽利略、牛頓開始的實驗科學,是近代自然科學的開始。
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在歷史的進程中,化學儀器並非一成不變無中生有的,我們現在的實驗儀器,都是經過無數前輩科學家不斷地實驗、改進,並且當時社會有能力生產相應材質的情況下,才被廣泛應用的,而我們也可以猜想,未來的實驗儀器,會比現在更加安全、實用、廉價、高效、可控。下圖是早期的卡文迪許實驗室。
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實驗室的作用:提供一個進行精確實驗的場所,並為後續研究物質性質、開發新產品做準備。許多的產品首先要經過實驗室的研究,確定生產工藝,才能逐步投入工業大生產,進而生產大量的產品。
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在化學迅速發展的17、18世紀,科學家開始逐步建立專業的化學實驗室。十九世紀以前,簡易的化學實驗室實驗室都是屬於個人所有,設在私人住宅地下室,甚至設在廚房一角。化學家拉瓦錫於1776-1792年在巴黎兵工廠建立的實驗室裝備精良。
下圖:巴黎,專業技藝博物館(Musée des Arts et Métiers),拉瓦錫的實驗室。拉瓦錫(Antoine Lavoisier,1743-1794),法國著名的科學家,「現代化學之父」,他第一個分離出氫和氧,證明燃燒是一種氧化過程,他協助建立了現在世界通行的「公制體系」。他編制出第一份規範的化學命名法,撰寫了第一部真正意義的化學教科書。他用定量分析,證明了物質守恆定律。
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現代的化學實驗,都是在專門的實驗室中進行的,實驗室有系統而專業的排水設施(方便取用水)、通風設施(將有毒有害氣體迅速排出)。
放在廣口瓶與細口瓶的固體藥品和液體藥品,要長期使用,所以我們在使用過程中,首先要保證自身安全,其次要儘量避免它們受到汙染或者浪費,而且要避免一些錯誤的操作在未來可能帶來的困擾。
一、固體藥品和液體藥品的取用
化學實驗中,比較常見的就是固體、液體之間的反應,那麼就涉及固體液體的取用,也就是固體藥品、液體藥品存儲在哪裡以及如何拿出來、放到哪裡進行使用的問題。
1.固體藥品通常盛放在廣口瓶中,固體藥品通常呈粉末狀、顆粒狀、條狀、片狀。
(實驗室中常用廣口瓶盛木炭粉末、硫粉,和大理石顆粒、鎂條、銅片)
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2. 取用固體藥品,通常用藥匙或紙槽(取用粉末狀),用鑷子(取用顆粒狀);
用紙槽將碳粉送到試管中、用藥匙將碳粉送到試管中、用鑷子夾取大理石放到試管中,滑落到底部
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試管是重要的反應容器,許多的反應都是在此進行,可以直接加熱,而且規格很多(多圖:試管的用途)
3. 若未說明用量,通常蓋滿試管底部,用完的藥匙鑷子必須擦拭乾淨。
為什麼一般蓋滿試管底部,而不是多多益善呢?首先是安全問題,在化學反應中,都伴隨著能量變化,在我們第二單元即將學的過氧化氫與二氧化錳的反應中,同樣體積的過氧化氫,加入盛有不同質量的二氧化錳的試管,那麼真實情況如下:
(同樣體積的過氧化氫,加入盛有不同質量的二氧化錳的試管,二氧化錳少的只是迅速反應、大量氣泡,而二氧化錳多的冒出大量白霧,放出大量熱,看起來就很危險)
4.用完的固體藥品不能隨意丟棄,也不能倒回原試劑瓶中,統一倒入盛放廢棄物的大燒杯。
為什麼不能隨意丟棄呢?因為有一些化學藥品是有危險性的,隨意丟棄可能會對他人造成未知的危險。為什麼不能倒回原試劑瓶呢?因為一旦從廣口瓶取出了,就意味著與外界環境接觸,如果再倒回去,有可能影響原藥品的純度,進而可能影響其他實驗的結果,給研究人員造成困擾。
【新聞連結】
三歲的雨桐(化名)在家中玩耍的時候,看到窗臺上有小半瓶像礦泉水的液體,就拿下來一口氣喝完,不曾想那是做手工皂用的氫氧化鈉!發現後被立即送到急診,經檢查雨桐有腐蝕性食道炎,確認沒有並發消化道穿孔,通過應用胃藥和抗生素等藥物治療,在病情平穩進食無礙後才平安出院。救治措施:如果意外誤食鹼液應馬上送醫,不宜催吐,催吐反而會讓消化道再次受到傷害,如果嘔吐物嗆咳進呼吸道,可能會導致吸入性肺炎等嚴重疾病;切勿飲用大量牛奶或水,不僅容易增加嘔吐的風險,當鹼性溶液與其它液體接觸時,可能產生高溫,還會造成消化道的二次傷害;另外注意,不要試圖用強酸進行「酸鹼中和」。
實驗藥品的純度,影響了實驗結果,也會造成困擾。
我們總結一下固體藥品的取用的注意事項:
1. 固體藥品通常盛放在廣口瓶中,固體藥品通常呈粉末狀、顆粒狀、條狀、片狀。
2. 若未說明用量,通常蓋滿試管底部,用完的藥匙鑷子必須擦拭乾淨。
二、液體藥品的取用
1. 液體藥品通常盛放在細口瓶中;
水、汽油、石蕊溶液、硫酸銅溶液、硝酸銀溶液
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有一些見光易變質的液體藥品,就要放在棕色細口瓶中、避光保存,比如硝酸銀。
2. 取用時,塞子必須倒放,否則有可能腐蝕桌面,或汙染藥品;
(錯誤的方法導致的桌面變質、沾上其他物質可能引起藥品變質)
3. 傾倒的時候,標籤要向手心,傾倒後,立即蓋緊瓶塞,並將試劑瓶放回原處;
(正確的傾倒方法:試管斜口對口、錯誤的方法導致藥品沾到標籤)
<注意>使用試管盛液體,通常液體不能超過試管的1/3.
4. 用完的液體藥品,統一倒入盛放盛有廢棄物的大燒杯。
(將試管、燒杯中的液體倒入盛有廢棄物的大燒杯)
我們總結一下液體藥品的取用事項:
2.取用時,塞子必須倒放,否則有可能腐蝕桌面,或汙染試劑;
【玻璃儀器的清洗】試管、燒杯盛固體藥品或者液體藥品,用完之後的藥品要倒入盛廢棄物的大燒杯,那麼這些儀器用完了該如何清洗呢?
1. 過程:倒淨廢液-----注水傾倒--倒掉再注水----試管刷轉動上下移動---注水倒掉
2. 標準:玻璃儀器內壁附著的水既不聚集成水滴,也不成股流下。