了得網科普讀物_趣味化學/校園科學實驗

某些新定律的發現一般都是基於大量的實驗積累。然而，這並非意味著都需要始於實驗，有時先思考一下，然後再通過實驗來確定自己的推斷是否準確，這也是一種行之有效的方法。經常有這樣的情形，前輩研究者所掌握的事實已經很多，需要的僅僅是對其規律的認識，以便隨後嚴謹地描述這一規律。
前人的研究成果往往作為化學原理在教科書中被歸納總結出來。但是，成果的研究過程卻比成果本身*耐人尋味。因此，在科學探索中，將邏輯與直覺結合起來，這種研究手段毫不遜色於當代研究者的研究技巧(有時甚至超過它們)。
首先訓練一下我們的想像力，解決一個日常生活中遇到的簡單問題。
一艘船以恆定速度沿著湖面從甲岸運行到乙岸，然後立即以同樣的速度沿原航線返回。這艘船以同樣的速度沿著河面順流而行，運行距離與湖面距離相等，然後再逆流返回到原點。船在河面和在湖面運行的距離相等，但是所用時間是否相同呢？船速、運行距離以及河水的流速——這些都是未知因素。我們隻知道，當船在河面運行時，如果順流，則船速增加，逆流則船速減慢。由於沒有具體的數值，回答這個問題隻能靠推測。給人的感覺是，在這兩種情況下，船運行的時間應該相等。如果給出距離、船速和水流等具體數據，然後進行計算，就可以得到準確的答案。其實不用進行任何運算，憑借推測也可以獲得準確答案，也可以解決這個問題。假如河水的流速等於船速，在這種情況下，船順著水流很快就能抵達目的地，但是永遠不可能返回，因為逆流運行的時間將會無限延長，而在湖面運行時，船卻可以在一定時間內返回。可見，沿河面運行時間永遠比沿湖面運行的時間長。您或許覺得這樣的答案過於草率，如果河水流動的速度不是很快，答案是否會不一樣呢？不妨具體運算一下，結果您會發現，無論水流速度和距離長短怎樣變化，答案都是一樣。這個問題直接涉及交通工具的運輸問題。執行兩點間往返飛行的飛機，在無風的天氣下比有風時花費的時間要少。這個因素在航空運輸時必須考慮到，因為這直接關繫到燃油的耗費量。
凱庫勒與苯化學結構現在每個化學家都熟知苯分子式，然而，化學家們也曾對苯的化學結構一無所知。邁克爾·法拉第於1825年率先從照明用的氣體冷凝液中分解出了苯。埃·米希爾裡希於1833年在其實驗室裡進行了苯酸熱分解。這兩件事情在化學史中隻是很普通的事件，但是，苯的化學結構的確定卻被認為是化學***重要的事件之一，具有裡程碑意義。弗裡德利希·凱庫勒於1865年提出的**苯分子結構式，在很長一段時間裡成為有機化學的標志。1965年**化學界舉行了紀念苯化學結構確定100周年的慶祝活動。
需要指出的是，作家或記者有時為迎合大眾口味以求轟動效果，往往曲解科學家們的發明創造，將科學發現添加上某些神秘色彩，比如他們說，牛頓看到了掉在地上的蘋果，發現了萬有引力。維爾納在夢中發現了配價化合物的結構理論。門捷列夫創建的化學周期表同樣是在睡夢中。苯結構分子式得以確定也被賦予傳奇色彩。有這樣一個說法，凱庫勒看到自己的老師尤斯圖斯·馮·李比希手中拿著格爾裡茨伯爵夫人的鑽石戒指，這枚戒指是法庭審判的證物，而當時他的老師是法庭證據鋻定專家。這枚戒指由一條黃金鑄成的蛇與一條鉑金鑄成的蛇相互交錯纏繞而成。在壁爐旁打盹的凱庫勒夢見了這枚戒指(不知為何，凡是重大發現總發生在夢境之中 )，隨後，苯的環形分子結構式就以尾巴相連的兩條蛇的形式呈現於世。還有另外一種說法，據說凱庫勒看到六隻猴子，它們相互之間尾巴相纏(單價鍵)，彼此腳抓著腳(雙價鍵)圍成一個圓。其實，有證據表明，是鋪在壁爐旁的波斯地毯上的圖案使凱庫勒聯想到了苯的分子結構式。
可以推測，凱庫勒不過是巧妙地同記者開了個玩笑而已。過去的科學家(現在的科學家也是如此)並不想對那些缺乏專業知識，又缺乏耐心的記者詳細解釋某個科學發現的全過程，他們隻是宣布一下結果，並不過多披露其中的細節。
至於在夢中可以產生某種靈感，這種說法確實很難反駁，但是所有的人都需要睡覺，為什麼隻有凱庫勒夢到了苯的分子式結構，別人為什麼沒有夢到呢？發現苯分子式之前化學家是如何進行思考的？真實的情況平淡無奇，但從化學角度來看，卻是趣味橫生。
從苯的分子式結構來看，苯的分子是環狀的，其中每個原子都是等價的。“等價”這個詞可以理解為每一個碳原子都連接著一個氫原子和兩個碳原子，並且同其中一個相鄰的碳原子是單鍵連接，而同另一個則是雙鍵連接，換句話說，每一個碳原子的周圍環境都**相同。P2-4

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