还能不能愉快地在家做化学实验了？
由 X-MOL发布于 2016-12-02
在化学发展历程中，“在家做实验”曾有着光辉的历史。早期化学研究的先驱，如波义耳（Robert Boyle）、拉瓦锡（Antoine-Laurent de Lavoisier），都是在家做实验。后来，随着工业革命和现代大学的创建，化学逐渐成为一种专业，不过化学爱好者和业余化学家们也没有偃旗息鼓。19世纪50年代，年仅18岁的William Henry Perkin在家合成奎宁时，由于失误很偶然地得到了世界上第一个合成染料——苯胺紫（mauveine）；1886年，Charles Martin Hall在自家后院里的小木屋中成功地从氧化铝中提纯了铝，这个当时23岁的年轻人后来成为美国铝业（Alcoa）的奠基人之一。[1]
到了20世纪，化学学习日渐普遍，不少公司开发了一些面向青少年的化学实验套装，制作精美，即使今天看来也让人爱不释手（如下图）。[2]
图片来源：Chemical Heritage Foundation
其实，当时这些在玩具店里就能买到的化学实验套装，里面甚至包括有毒化学品、重金属甚至同位素！据称诺奖得主鲍林在他仅有11岁时就能轻松买到氰化钾。但现在日益紧张的安全环境下，“普通人也就能只能买到氯化钠、醋、苏打这些，运气好的时候能买到些明矾，来长长晶体什么的。”美国俄亥俄州13岁就开始在家做化学实验的Lou Britton说，“一个世纪之前，如果你在家有个化学实验室，你会被高看一眼——因为大家觉得你在追求神圣的科学知识。”但现在如果这么做，恐怕邻居们会第一时间报警，化学被妖魔化了，和恐怖分子或毒品贩子联系在了一起。
20世纪40年代面向青少年的化学套装。图片来源：Wikipedia
那么，现在那些喜欢做实验的化学爱好者们是个什么状态呢？我们来看看几位业余化学家的故事，或许有一些代表性。[3]
业余化学家
Lou Britton刚开始筹建自己的家庭实验室时，只有一些简单的玻璃仪器，他从中学习酸、碱、滴定的基础知识，然后将它们结合起来应用在自己的兴趣所在——提炼金属。他和朋友一起在朋友家的地下室建立了个实验室，装有通风橱、管式炉、分析天平，甚至还有个2.4米高的分馏柱。他们试图从金属废品中回收金属，然后卖掉，得到的资金再用于购置实验设备。
Robert Vincent曾在家做过很多类型的化学实验，对化学的爱好有助于他成为一名更好的化学家。他在美国底特律郊区长大，小时候就着迷于化学，看到电视里酸液能溶解很多东西时，他感觉那太酷了。当他上了中学开始学习化学之后，发现学校几乎没有真正的化学实验室。他把化学书带回家，做些能做的试验。他还去商店里寻找合适的东西，做试验看看会发生什么，也尝试去重现那些历史上著名的试验，如分离磷元素。
Robert Vincent。图片来源：Robert Vincent
现在四十出头的Philippe Louis从13岁起就在比利时布鲁塞尔的家中做化学实验，8岁时曾得到了1个化学实验套装做礼物，当时还太小无法理解说明手册中实验的含义。Louis喜欢将化合物混合在一起，观察现象，如果会散发出味道、形成泡沫或颜色改变等，都会让他兴奋不已。在学校里的化学课程也帮助他开始理解这些实验的化学原理。有一次，因为流感错失了几堂重要的课程，他在考试时没有及格，这使他的自尊心受到了严重打击。他于是更加勤奋好学，省下零花钱买下的化学书籍，终于，后来的化学考试他几乎得了满分。Louis最初在地下室、阳台和花园中进行化学实验，后来又搬到了车库中，或者远离居民区的户外（与烟花、烟火和含能材料有关的实验）。Louis实验中的亮点，包括购买玻璃蒸馏装置并用来蒸馏发酵过的果汁、研究烟火制造术以及在中等浓度的硝酸中进行甲苯的单硝基化反应（尽管课本中已注明不会反应）。
化学事故
这些化学爱好者，都发生过一些小事故。Louis年轻时候遇到过氯气生成超量、卧室的地毯着火、天花板被染成了糟糕的黄色等等。
发生最糟糕的事故时Vincent才10岁出头，当时试图沉淀银，高温熔化了手上的凯夫拉手套把他灼伤，这种纯粹的热灼伤，跟化学灼伤完全不同。还有个小事故，当时他试图从熔融的氢氧化钾中分离钾，结果包裹样品池的环氧树脂也熔化了，他只得把它扔到了一大桶水中，泛起的泡沫全扑到了草坪上。“重新长出来的草黑绿黑绿的，漂亮极了”，他说。
Vincent的实验装置。图片来源：Robert Vincent
Britton在制备Mn2O7时，那天闷热潮湿，或许他们没有把东西清洗干净，突然发生了爆炸。他说，“一片东西落到了我朋友身上，他直奔淋浴头冲洗。我们决定以后再也不这么干了。”
邻里关系
直面邻居们的不满甚至批评，最好的办法是开诚布公。Vincent从不掩饰他的所作所为，他告诉邻居们他在做化学实验。只要没有恶臭，邻居们并不介意。他从不在家研究烟火和易爆物质，磷实验是在祖父乡下的花园里进行的，而在家做的都是温和无害的实验，不需佩戴防毒面具，要知道邻居们可没有戴着防毒面具。
Britton也曾遇到过美国联邦调查局（FBI）造访，他购买的水银在运输途中发生了泄露。两个FBI探员很快就来敲门，然后Britton向他们解释道他不是想要制作炸弹上的开关，只是为了制备水银扩散泵，用来生长金、铂、钯等贵金属晶体。万幸两个FBI探员都有理科背景，认为他的解释非常合理，也就放过了他。Britton说，业余化学家们如果想要避免麻烦，就需要更负责任，遵守法律法规的要求来储存化学品和处理废物。
从家庭实验室到职业生涯
Britton和Vincent现在都是企业中的化学家。Britton将提炼金属的爱好变成了自己的商业计划，并在2010年成立公司，现在营业额有数百万美元。Vincent在美国SAFC公司做了十年的工艺化学家，很显然他做的那些工业级实验，在家中无法实现。现在，他还在继续他的家庭化学实验，但他的房屋抵押协议条款中注明不得在家中存有危险化学品，所以，他的实验仅限于一些电镀实验。
编后语：
时过境迁，在家做化学实验，从受人敬仰的科学探索，变成与恶名昭彰的制毒和恐怖袭击联系在一起，是化学的悲哀吗？对安全的重视，已经让各国对化学试剂管的越来越严，没有试剂能做什么？那么，热爱化学实验的人们，还是去专业的实验室吧，这里试剂齐全、设备先进、安全有保障，再顺便读个化学专业的研究生，过瘾吧？
原标题：DIY chemistry
原作者：Sarah Houlton
1. https://en.wikipedia.org/wiki/Amateur_chemistry
2. https://en.wikipedia.org/wiki/Chemistry_set
3. https://www.chemistryworld.com/feature/hobby-chemists/1017482.article