法拉第与化学，本文主要内容关键词为：法拉第论文,化学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
1991年，英国伦敦科学博物馆举办了“法拉第（Faraday，Michael）与当今世界”的特别展览，以纪念这位伟人诞生200周年。展览馆人口处的法拉第塑像周围，正在闪烁和运转着根据他创建的电磁理论研制成的多种电机和家用电器。展览馆内部，人们更注意到陈列在特殊位置上的小玻璃管，管内封存着约2cm[3]的无色透明液体，名称是：bicaburettedhydrogen，同时还展出了他做电解实验时使用过的电量计、电解槽、感应线圈等多种实物，以及古色苍黄的、被法拉第自己称为：Common Place Book的日记。
法拉第日记是他一生中最引人注目的文献，日记以工整的笔迹，从未间断地记录了从 1820年～1862年间的实验室工作，也包括思考和机遇。从中可以看出，在近2个世纪以前，科学仍处在梦幻和迷惘的时代，他是怎样为了深入理解自然，在那里探索着、踟躇着、苦恼着，然而随着认识的飞跃，不但揭开物理学发展史上的新时代，也为化学的进步做出不可磨灭的贡献。1932年英国皇家学会出版了这套日记，共七大卷，3263页，内中附有上千幅插图。
1 法拉第和戴维
1791年9月22日法拉第生于伦敦工业区的铁匠家里，他是10个子女中的一员，由于家境贫寒，13岁时起，就辍学成为装订书籍的学徒工，但他却是有着旺盛求知欲的少年，并且在7年学徒生涯接近期满时，有机会到英国皇家学院聆听戴维（Davy，H.）的科学讲演。戴维是一位非常有成就的化学家，23岁时已经成为皇家学院的教授，他最初的研究是气体的化学性质，此后又通过电解熔融金属盐发现了钾、钠、钙、镁等金属元素，还发明了矿用安全灯，从他的众多工作成就中看，当时的科学家在研究上并没有基础与应用之分的。听过几次戴维讲演后的法拉第，心情久久不能平静，产生了决心献身于科学的决心。出师不久，就把自己整理和装订好的戴维讲演笔记连同求职信一起送给戴维。1813年，22岁的法拉第终于进入皇家学院，成为戴维的助手。
1826年戴维瘫痪在床。1829年5月在日内瓦病逝，年仅50岁。据说病中有人问他，一生中最伟大的发现是什么？他却出人意料地说：“我最伟大的发现是法拉第！”
2 法拉第与气体液化
1774年，瑞典化学家Scheel，C.W.，用盐酸制出了氯气，但一直到1810年才最后由戴维确定它是一种元素。戴维还发现，氯在它的饱和水溶液中可以形成水合氯（Cl[，2]·8H[，2]O）结晶。1820年法拉第开始了他的第一项系统研究，内容是氯气的化学性质，他通过氯和乙烷及乙烯的取代反应，先后制出了六氯乙烷（C[，2]Cl[，6]）和四氯乙烯（C[，2]Cl[，4]）。1823年法拉第为了观察氯气在加热和冷却后的变化，使用一个封闭的U型玻璃管，管的一端封入水合氯结晶，另一端放在冷却剂中冷却，当加热水合氯时，冷却端内却出现油状物，油状物是什么？它是不是管内不干净？但切开玻璃管时，竟从中喷出黄绿色的刺激性气体，油状物也不见了，法拉第终于明白，油状物是液态的氯，是高压下的氯气冷却后凝结的产物。到1825年法拉第已经成功地应用了类似氯气液化的方法制出了液态的SO[，2]、H[，2]S、N[，2]O、ClO[，2]、PH[，3]、（CN）[，2]、HBr、SiF[，4]、BF[，3]、CO[，2]和乙烯等，他的这些工作，为以后临界温度的发现（1869）和空气液化（1875）等技术的开发开辟了道路。
3 法拉第发现苯
法拉第对有机化学最大的贡献是从瓦斯油（gasoil）中发现苯，并确定了实验式。
1825年法拉第的一位哥哥正在从事销售和运送照明用的瓦斯钢瓶，瓶内装有压缩至30个大气压左右的煤气。因为18世纪末，随着炼焦工业的兴起，煤气（焦炉气）已经作为副产物出现了，但是他发现钢瓶底部总有一些残留的液体，于是拿给法拉第研究，它到底是什么？
法拉第将残液仔细分馏后发现其中有一种能在80℃下连续蒸出，5.6℃结晶，实验式为C[，2]H（当时的原子量：C=6，H=1）的液体，命名为重碳化氢，随后又测出它的蒸气密度为39。可惜的是，那时还没有建立起有机物的分子结构学说，致使法拉第没有再深入研究，失去认识它重要性的机会。
1834年德国化学家Mitscherlich，E.E.在用安息香酸和石灰共同干馏时也得到同样物质，并提出现在使用的名称：苯。法拉第所以能发现苯，在于他把定量分析的方法引用到有机物的研究上，因为在这以前的化学界对于有机物的认识，仅仅停留在定性这一步。1925年，人们为了纪念法拉第发现苯100周年，在伦敦举行了盛大庆祝活动。
法拉第继发现苯之后，又确定了萘的实验式；发现了萘磺酸的不同异构体；还合成了其他类型的磺酸化合物，为以后芳香族化合物的研究，以及染料、合成洗涤剂工业的开发奠定了基础。
4 法拉第电解定律
1799年Volta，A发明了能产生恒稳电流的电堆（即自发原电池），这一发现引起了仍是学徒工的法拉第的兴趣，他用铜币、镍片和浸过食盐水的湿纸做成电堆，把从电堆两极引出的导线插入清亮的硫酸镁溶液中，这时他不但发现，溶液能导电，而且两根导线上附着了大量气泡，随后就是溶液变成浑浊，这时他确信硫酸镁已经分解，因为有金属镁悬浮在溶液中，他把这种电流能使化合物分解的现象，写信告诉给他的一位朋友。
1832年法拉第已经是英国皇家学会会员，是一名优秀的化学家，但他的情怀仍系念着20年前做过的上述实验上，他又重新应用定量的方法进行了深入研究，发现通过电解池时的电量（电流和时间的乘积）与反应物质的量上存在的：（1）电解时，电极上沉积下来的物质量和通过的电量成正比；（2）电解不同物质时，如果消耗相同的电量，沉积物质的相对量和它们的当量（相对原子质量除以氧化数或价数）成正比。进而可以得出：1法位第电量（96500库伦或26.8安培小时）用于电解时，总是析出1克当量的任一种物质。如能析出63÷2=31.75克铜；108÷1=108克银。
上述电学和化学亲和力之间建立起来的联系，是一个最基础的科学概念，被列为电化学第一定律，后称为法拉第电解定律，它的产生使电化学这一学科得以建立于科学的基础之上。此外，电化学中今天仍在使用的术语，如电解质、电极、阴离子、阳离子等都是法拉第早在1834年的论文中首先使用和明确了定义的。
5 春蚕
法拉第成功了，但他拒绝了皇家学院及皇家学会希望他出任院长和会长的请求，却一直孜孜不倦地向科学高峰攀登，尤其是40岁以后，更是全身心地投入到电磁学的研究上来。然而法拉第在化学方面的一些研究成果，几乎是在多年以后才得到人们理解和赞扬的。
1826年法拉第就证明了铂是化学反应的催化剂，但它存在有抑制剂，还指出这种催化反应是在铂的金属表面进行的，这就预示有一个新的研究领域等待人们去开拓。
1829年前后，法拉第研制成功若干光学玻璃的新品种，但只有到1845年，他发现了磁致旋光效应，即法拉第效应之后才得到应用。
法拉第进行过刀具钢的改进，但未达到预期效果。1931年，一位冶金学家在皇家学院潮湿的地下室内，发现了沉睡100多年，但仍未生锈的合金钢，分析后知其中含有大量铬，到这时这种铬不锈钢才被开发和广泛利用。
法拉第不仅是一位科学巨匠，而且也是热心的科学普及工作者，尤其值得称颂的是，他从1826年发起举办“圣诞节少年科学讲座”以来，一直主持这一讲座达19年。
“蜡烛的故事”是法拉第主持上述讲座时的著名讲演，它是以蜡烛为题材，用通俗易懂的语言，向儿童们讲解了燃烧的化学和物理，其讲稿已被作为科普读物的范本，译成包括我国在内的多种文字。这一在圣诞节期间举行的少年科学讲座，在英国已经持续进行到今天，并且是通过电视来播放，成为送给少年儿童的一份圣诞礼物。
法拉第不懈地工作40多年后出现了健忘症，1865年辞去皇家学院的工作，晚年既没有子女，也没有多少遗产，只有夫人陪伴在身边，1867年8月25日安然地在伦敦去世，葬礼只有几位亲人参加，一块小小的普通墓碑上只刻有3行字：姓名、出生和逝世的时间。
“春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干”。