实验学术
斯万特·奥古斯特·阿累尼乌斯点,但在校长时期内,科学界普遍赞同法拉第的观点,认为溶液中“离子是在电流的作用下产生的”。阿累尼乌斯在研究电解质溶液的导电性时发现,浓度影响着许多稀溶液的导电性。阿累尼乌斯对这一发现非常感兴趣,特地向导师请教,埃德伦德教授很欣赏他的敏锐的观察能力,为他指出了进一步做好实验、深入探索是关键所在。阿累尼乌斯在实验中对教授设计的仪器做了大胆的改进,几个月的时间过去了,他得到了一大堆实验测量的结果。处理、计算这些结果又用去了好长时间。此间他又发现了一些更有趣的事实。例如,气态的氨是根本不导电的,但氨的水溶液却能导电,而且溶液越稀导电性越好。大量的实验事实表明,氢卤酸溶液也有类似的情况。多少个不眠之夜过去了,阿累尼乌斯紧紧地抓住稀溶液的导电问题不放。他的独到之处就是,把电导率这一电学属性,始终同溶液的化学性质联系起来,力图以化学观点来说明溶液的电学性质。实验仅仅是研究工作的开始,更重要的是对实验结果的思考。阿累尼乌斯已经完成了足够的实验,他离开了斯德哥尔摩大学的实验室,回到乡下的老家。离开了那些电极、烧杯等设备,开始探索实验数据背后的规律。在实验中,阿累尼乌斯发现,很稀的溶液通电后的反应与浓溶液相比,规律要简单得多。以前的化学家也发现了在浓溶液中加入水之后,电流就比较容易通过,甚至已经发现加水的多少与电流的增加有一定的关系。然而他们却很少去想一想,电流和溶液浓度之间的关系。
通过实验和计算,阿累尼乌斯发现,电解质溶液的浓度对导电性有明显的影响。“浓溶液和稀溶液之间的差别是什么?”阿累尼乌斯反复思考着这个很简单的问题。“浓溶液加了水就变成稀溶液了,可水在这里起了很大的作用。”阿累尼乌斯静静地躺在床上,顺着这个思路住下想:“纯净的水不导电,纯净的固体食盐也不导电,把食盐溶解到水里,盐水就导电了。水在这里起了什么作用?”阿累尼乌斯坐起来,决定把这个问题搞清楚。他想起英国科学家法拉第1834年提出的一个观点:“只有在通电的条件下,电解质才会分解为带电的离子。”“是不是食盐(化学名称是氯化钠)溶
电解分离的现象解在水里就电离成为氯离子和钠离子了呢?”这是一个非常大胆的设想。因为法拉弟认为:“只有电流才能产生离子。”可是现在食盐溶解在水里就能产生离子,与法拉第的观点不一样。不要小看法拉第这个人,虽然1867年他已经去世了,但是他对物理上的一些观点在当时还是金科玉律。另外,还有一个问题要想清楚,氯是一种有毒的黄绿色气体,盐水里有氯,并没有哪个人因为喝了盐水而中毒,看来氯离子和氯原子在性质上是有区别的。因为离子带电,原子不带电。那时候,人们还不清楚原子的构造,也不清楚分子的结构。阿累尼乌斯能有这样的想象能力已经是很不简单的了。1883年5月,阿累尼乌斯带着论文回到乌普萨拉大学,向化学教授克莱夫请教。阿累尼乌斯向他详细地解释了电离理论,但是克莱夫对于理论不感兴趣,只说了一句:“这个理论纯粹是空想,我无法相信。”克莱夫是一位很有名望的实验化学家,他已经发现了两种化学元素:钬和铥。他的这种态度给满怀信心的阿累尼乌斯当头一棒,他知道要通过博士论文并非易事,虽然他认为自己的观点和实验数据并没有错,但是要说服乌普萨拉大学那一帮既保守又挑剔的教授们谈何容易。阿累尼乌斯小心翼翼地准备着他的论文,既要坚持自己的观点,又不能过分与传统的理论对抗。4小时的答辩终于过去了,阿累尼乌斯如坐针毡,因为阿累尼乌斯的材料和数据都很充分,教授们又查看了他大学读书时所有的成绩,他的生物学、物理学和数学的考试成绩都非常好,答辩委员会认为虽然论文不是很好,但仍然可以以“及格”的三等成绩“勉强获得博士学位”。
他认为,当溶液稀释时,由于水的作用,它的导电性增加,为什么呢?他指出:“要解释电解质水溶液在稀释时导电性的增强,必须假定电解质在洛液中具有两种不同的形态,非活性的——分子形态,活性的——离子形态。实际上,稀释时电解质的部分分子就分解为离子,这是活性的形态;而另一部分则不变,这是非活性的形态……”他又说:“当溶液稀释时,活性形态的数量增加,所以溶液导电性增强”。伟大的发现!阿累尼乌斯的这些想法,终于突破了法拉第的传统观念,提出了电解质自动电离的新观点。为了从理论上概括和阐明自己的研究成果和新的创见,他写成了二篇论文。第一篇是叙述和总结实验测量和计算的结果。题为“电解质的电导率研究”,第二篇是在实验结果的基础上,对于水溶液中物质形态的理论总结,题名为:“电解质的化学理论”,专门阐述电离理论的基本思想。阿累尼乌斯把这两篇论文,送到瑞典科学院请求专家们审议。1883年6月6日经过斯德哥尔摩的瑞典科学院讨论后,被推荐予以发表,刊登在1884年初出版的《皇家科学院论著》杂志的第十一期上。
阿累尼乌斯的这些想法,终于突破了法拉第的传统观念,提出了电解质自动电离的新观点。为了从理论上概括和阐明自己的研究成果和新的创见。


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