实验仪器决定一个实验室的好坏

2019-10-23 01:27:26发布者： admin 来源：本站

卡文迪许实验室是英国剑桥大学的物理实验室，实际上就是它的物理系。剑桥大学建于1209年，历史悠久，与牛津大学同为英国的最高学府。

　　剑桥大学的卡文迪许实验室建于187l～1874年间，是当时剑桥大学的一位校长威廉·卡文迪许私人捐款兴建的。他是十八～十九世纪对物理学和化学做出过巨大贡献的科学家亨利·卡文迪许的近亲。这个实验室就取名卡文迪许实验室，当时用了捐款8450英镑，除去盖成一栋实验楼馆，还买了一些仪器设备。

　　英国是十九世纪最发达的资本主义国家之一。把物理实验室从科学家私人住宅中扩展出来，成为一个研究单位，这种做法顺应了十九世纪后半叶工业技术对科学发展的要求，为科学研究的开展起了很好的促进作用。随着科学技术的发展，科学研究工作的规模越来越大，社会化和专业化是必然的趋势。卡文迪许实验室后来几十年的历史，证明剑桥大学这位校长是有远见的。

　　负责创建卡文迪许实验室的是著名物理学家、电磁场理论的奠基人麦克斯韦。他还担任了第一届卡文迪许实验物理学教授，实际上就是实验室主任或物理系主任，直至1879年因病去世(年仅四十八岁)。在他的主持下，卡文迪许实验室开展了教学和多项科学研究，按照麦克斯韦的主张，在系统地讲授物理学的同时，还辅以表演实验。表演实验则要求结构简单，学生易于掌握。他说：“这些实验的教育价值，往往与仪器的复杂性成反比，学生用自制仪器，虽然经常出毛病，但他却会比用仔细调整好的仪器，学到更多的东西。仔细调整好的仪器学生易于依赖，而不敢拆成零件。”从那个时候起，使用自制仪器就形成了卡文迪许实验室的传统。

　　实验室附有工厂，可以制作很精密的仪器，麦克斯韦很重视科学方法的训练，特别是科学史的研究。例如：他用了几年的时间整理一百年前H.卡文迪许有关电学实验的论著，并带领大家重复和改进卡文迪许做过的一些实验。有人不理解他的想法，但是后来证明麦克斯韦是有远见的。同时，卡文迪许实验室还进行了多项研究，例如：地磁、电磁波速度、电气常数的精密测量、欧姆定律实验、光谱实验、双轴晶体等等，这些工作起了为后人开辟道路的作用。

　　麦克斯韦的继任者是斯特技特即瑞利第三。他在声学和电学方面很有造诣。在他主持下，卡文迪许实验室系统地开设了学生实验。1884年，瑞利因被选为皇家学院教授而辞职，由二十八岁的J.J.汤姆逊继任。

　　J.J.汤姆逊对卡文迪许实验室有卓越贡献，在他的建议下，从1895年开始，卡文迪许实验室实行吸收外校(包括国外)毕业生当研究生的制度，一批批的优秀青年陆续来到这里，在J.J.扬姆逊的指导下进行学习与研究。在他任职的三十五年间，卡文迪许实验室的工作人员开展了如下工作：进行了气体导电的研究，从而导致了电子的发现；进行了正射线的研究，发明了质谱仪，从而导致了同位素的研究；对基本电荷进行测量，不断改进方法，为以后的油淌实验奠定了基础；膨胀云室的发明，为基本粒子的研究提供了有力武器；电磁波和热电子的研究导致了真空二极管和三极管的发明，促进了无线电电子学的发展和应用。其他如X射线，放射性以及α、β射线的研究都处于世界领先地位。

　　卡文迪许实验室在J.J.汤姆逊的领导下，建立了一整套研究生培养制度和良好的学风。他培养的研究生当中，著名的有卢瑟福、朗之万、汤森德、麦克勒伦、W.L.布拉格、C.T.R.威尔逊、H.A.威尔逊、里查森、巴克拉等等，这些人都有重大建树，其中有多人得诺贝尔奖，有的后来调到其他大学主持物理系工作，成为科学研究的中坚力量。

　　1919年，J.J.汤姆逊让位于他的学生卢瑟福。卢瑟福是一位成绩卓著的实验物理学家，是原子核物理学的开创者。卢瑟福更重视对青年人的培养。在他的带领下，查德威克发现了中子，考克拉夫特和瓦尔顿发明静电加速器，布拉凯特观察到核反应，奥利法特发现氰，卡皮查在高电压技术和低温研究取得硕果，另外还有电离层的研究，空气动力学和磁学的研究等等。

　　1937年，卢瑟福去世后，由W.L.布拉格继任第五届教授，以后是莫特和皮帕德。七十年代以后，古老的卡文迪许实验室大大地扩建了，研究的领域包括天体物理学，粒子物理学，固体物理以及生物物理等等。卡文迪许实验室至今仍不失为世界著名实验室之一。

　　应该指出，卡文迪许实验室之所以能在近代物理学的发展中做出这么多的贡献，有它特定的时代背景和社会条件，但是它创造的经验还是很值得人们吸取和借鉴的。

　　化学仪器:托盘天平，胶头滴管，集气瓶，烧杯，试管，量筒，酒精灯，铁架台，药匙，试剂瓶，烧瓶，长颈漏斗，漏斗，分液漏斗，玻璃棒，量杯，石棉网

　　化学仪器的使用及注意事项:l．能加热的仪器

　　（l）试管用来盛放少量药品、常温或加热情况下进行少量试剂反应的容器，可用于制取或收集少量气体。

　　使用注意事项：①可直接加热，用试管夹夹在距试管口 1/3处。

　　②放在试管内的液体，不加热时不超过试管容积的l/2，加热时不超过l/3。

　　③加热后不能骤冷，防止炸裂。

　　④加热时试管口不应对着任何人；给固体加热时，试管要横放，管口略向下倾斜。

　　（2）烧杯用作配制溶液和较大量试剂的反应容器，在常温或加热时使用。

　　使用注意事项：①加热时应放置在石棉网上，使受热均匀。

　　②溶解物质用玻璃棒搅拌时，不能触及杯壁或杯底。

　　（3）烧瓶用于试剂量较大而又有液体物质参加反应的容器，可分为圆底烧瓶、平底烧瓶和蒸馏烧瓶。它们都可用于装配气体发生装置。蒸馏烧瓶用于蒸馏以分离互溶的沸点不同的物质。

　　使用注意事项：①圆底烧瓶和蒸馏烧瓶可用于加热，加热时要垫石棉网，也可用于其他热浴（如水浴加热等）。

　　②液体加入量不要超过烧瓶容积的1/2。

　　（4）蒸发皿用于蒸发液体或浓缩溶液。

　　使用注意事项：①可直接加热，但不能骤冷。

　　②盛液量不应超过蒸发皿容积的2/3。

　　③取、放蒸发皿应使用坩埚钳。

　　（5）坩埚主要用于固体物质的高温灼烧。

　　使用注意事项：①把坩埚放在三脚架上的泥三角上直接加热。

　　②取、放坩埚时应用坩埚钳。

　　（6）酒精灯化学实验时常用的加热热源。

　　使用注意事项：①酒精灯的灯芯要平整。

　　②添加酒精时，不超过酒精灯容积的2/3；酒精不少于l/4。

　　③绝对禁止向燃着的酒精灯里添加酒精，以免失火。

　　④绝对禁止用酒精灯引燃另一只酒精灯。

　　⑤用完酒精灯，必须用灯帽盖灭，不可用嘴去吹。

　　⑥不要碰倒酒精灯，万一洒出的酒精在桌上燃烧起来，应立即用湿布扑盖。

　　2．分离物质的仪器

　　（1）漏斗分普通漏斗、长颈漏斗、分液漏斗。普通漏斗用于过滤或向小口容器转移液体。长颈漏斗用于气体发生装置中注入液体。分液漏斗用于分离密度不同且互不相溶的不同液体，也可用于向反应器中随时加液。也用于萃取分离。

　　（2）洗气瓶中学一般用广口瓶、锥形瓶或大试管装配。洗气瓶内盛放的液体，用以洗涤气体，除

　　去其中的水分或其他气体杂质。使用时要注意气体的流向，一般为“长进短出”。

　　（3）干燥管干燥管内盛放的固体，用以洗涤气体，除去其中的水分或其他气体杂质，也可以使用U型管。

　　3．计量仪器

　　（l）托盘天平用于精密度要求不高的称量，能称准到0.1g。所附砝码是天平上称量时衡定物质质量的标准。

　　使用注意事项：①称量前天平要放平稳，游码放在刻度尺的零处，调节天平左、右的平衡螺母，使天平平衡。

　　②称量时把称量物放在左盘，砝码放在右盘。砝码要用镊子夹取，先加质量大的砝码，再加质量小的砝码。

　　③称量干燥的固体药品应放在纸上称量。

　　④易潮解、有腐蚀性的药品（如氢氧化钠），必须放在玻璃器皿里称量。

　　⑤称量完毕后，应把砝码放回砝码盒中，把游码移回零处。

　　（2）量筒用来量度液体体积，精确度不高。

　　使用注意事项：①不能加热和量取热的液体，不能作反应容器，不能在量筒里稀释溶液。

　　②量液时，量简必须放平，视线要跟量简内液体的凹液面的最低处保持水平，再读出液体体积。

　　量杯，一种量取液体的器皿。

　　（3）容量瓶用于准确配制一定体积和一定浓度的溶液。使用前检查它是否漏水。用玻璃棒引流的方法将溶液转入容量瓶。

　　使用注意事项：①只能配制容量瓶上规定容积的溶液。

　　②容量瓶的容积是在20℃时标定的，转移到瓶中的溶液的温度应在20℃左右。

　　（4）滴定管用于准确量取一定体积液体的仪器。带玻璃活塞的滴定管为酸式滴定管，带有内装玻璃球的橡皮管的滴定管为碱式滴定管。

　　使用注意事项：①酸式、碱式滴定管不能混用。

　　②25mL、50mL滴定管的估计读数为±0.01mL。

　　③装液前要用洗液、水依次冲洗干净，并要用待装的溶液润洗滴定管。

　　④调整液面时，应使滴管的尖嘴部分充满溶液，使液面保持在“0’或

　　“0”以下的某一定刻度。读数时视线与管内液面的最凹点保持水平。

　　（5）量气装置可用广口瓶与量筒组装而成。如图所示。排到量筒中水的体积，即是该温度、压强下所产生的气体的体积。适用于测量难溶于水的气体体积。

　　其他:蒸发皿

　　分无柄蒸发皿和有柄蒸发皿两种，规格以直径表示，有60~150mm等多种。

　　主要用途：蒸发液体、浓缩溶液或干燥固体物质。

　　使用注意事项：能耐高温，但不能骤冷，液体量多时可直接在火焰上加热蒸发。液体量少或粘稠时，要隔着石棉网加热。

　　蒸发皿主要用于蒸馏等操作，是理想的化学蒸馏仪器

　　表面皿

　　表面皿是玻璃制的，圆形状，中间稍凹，与蒸发皿相似。可以用来做一些蒸发液体的工作的,它可以让液体的表面积加大,从而加快蒸发.但是不能像蒸发皿那样加热。可以作盖子，盖在蒸发皿或烧杯上，防止灰尘落入蒸发皿或烧杯；可以作容器，暂时呈放固体或液体试剂，方便取用；可以作承载器，用来承载pH试纸，使滴在试纸上的酸液或碱液不腐蚀实验台

　　进行另一方面的总结

　　A：不能加热：量筒、集气瓶、漏斗、温度计、滴瓶、表面皿、广口瓶、细口瓶等

　　B：能直接加热：试管、蒸发皿、坩埚、燃烧匙

　　C：间接加热：烧杯、烧瓶、锥形瓶

　　（1）试管常用做①少量试剂的反应容器②也可用做收集少量气体的容器③或用于装置成小型气体的发生器

　　（2）烧杯主要用于①溶解固体物质、配制溶液，以及溶液的稀释、浓缩②也可用做较大量的物质间的反应

　　（3）烧瓶----有圆底烧瓶，平底烧瓶

　　①常用做较大量的液体间的反应②也可用做装置气体发生器

　　（4）锥形瓶常用于①加热液体，②也可用于装置气体发生器和洗瓶器③也可用于滴定中的受滴容器。

　　（5）蒸发皿通常用于溶液的浓缩或蒸干。

　　（6）胶头滴管用于移取和滴加少量液体。

　　注意： ①使用时胶头在上，管口在下（防止液体试剂进入胶头而使胶头受腐蚀或将胶头里的杂质带进试液 ②滴管管口不能伸入受滴容器（防止滴管沾上其他试剂） ③用过后应立即洗涤干净并插在洁净的试管内，未经洗涤的滴管严禁吸取别的试剂 ④滴瓶上的滴管必须与滴瓶配套使用

　　（7）量筒用于量取一定量体积液体的仪器。

　　不能①在量筒内稀释或配制溶液，决不能对量筒加热。

　　也不能②在量筒里进行化学反应

　　注意：在量液体时，要根据所量的体积来选择大小恰当的量筒（否则会造成较大的误差），读数时应将量筒垂直平稳放在桌面上，并使量筒的刻度与量筒内的液体凹液面的最低点保持在同一水平面。

　　（8）托盘天平是一种称量仪器，一般精确到0.1克。注意：称量物放在左盘，砝码按由大到小的顺序放在右盘，取用砝码要用镊子，不能直接用手，天平不能称量热的物体, 被称物体不能直接放在托盘上，要在两边先放上等质量的纸，易潮解的药品或有腐蚀性的药品（如氢氧化钠固体）必须放在玻璃器皿中称量。

　　（9）集气瓶 ①用于收集或贮存少量的气体 ②也可用于进行某些物质和气体的反应。

　　（瓶口是磨毛的）

　　（10）广口瓶（内壁是磨毛的）常用于盛放固体试剂，也可用做洗气瓶

　　（11）细口瓶用于盛放液体试剂，棕色的细口瓶用于盛装需要避光保存的物质，存放碱溶液时试剂瓶应用橡皮塞，不能用玻璃塞。

　　（12）漏斗用于向细口容器内注入液体或用于过滤装置。

　　（13）长颈漏斗用于向反应容器内注入液体，若用来制取气体，则长颈漏斗的下端管口要插入液面以下，形成“液封”，（防止气体从长颈斗中逸出）

　　（14）分液漏斗主要用于分离两种互不相溶且密度不同的液体，也可用于向反应容器中滴加液体，可控制液体的用量

　　（15）试管夹用于夹持试管，给试管加热，使用时从试管的底部往上套，夹在试管的中上部。

　　（16）铁架台用于固定和支持多种仪器，常用于加热、过滤等操作。

　　（17）酒精灯 ①使用前先检查灯心，绝对禁止向燃着的酒精灯里添加酒精

　　②也不可用燃着的酒精灯去点燃另一酒精灯（以免失火）

　　③酒精灯的外焰最高，应在外焰部分加热先预热后集中加热。

　　④要防止灯芯与热的玻璃器皿接触（以防玻璃器皿受损）

　　⑤实验结束时，应用灯帽盖灭（以免灯内酒精挥发而使灯心留有过多的水分，不仅浪费酒精而且不易点燃），决不能用嘴吹灭（否则可能引起灯内酒精燃烧，发生危险）

　　⑥万一酒精在桌上燃烧，应立即用湿抹布扑盖。

　　（18）玻璃棒用做搅拌（加速溶解）转移如PH的测定等。

　　（19）燃烧匙

　　（20）温度计刚用过的高温温度计不可立即用冷水冲洗。

　　（21）药匙用于取用粉末或小粒状的固体药品，每次用前要将药匙用干净的滤纸揩净。

　　2：基本操作

　　（1）药品的取用：“三不准”①不准用手接触药品 ②不准用口尝药品的味道 ③不准把鼻孔凑到容器口去闻气味

　　注意：已经取出或用剩后的药品不能再倒回原试剂瓶，应交回实验室。

　　A：固体药品的取用

　　取用块状固体用镊子（具体操作：先把容器横放，把药品放入容器口，再把容器慢慢的竖立起来）；取用粉末状或小颗粒状的药品时要用药匙或纸槽（具体操作：先将试管横放，把盛药品的药匙或纸槽小心地送入试管底部，再使试管直立）

　　B：液体药品的取用

　　取用很少量时可用胶头滴管，取用较多量时可直接从试剂瓶中倾倒（注意：把瓶塞倒放在桌上，标签向着手心，防止试剂污染或腐蚀标签，斜持试管，使瓶口紧挨着试管口）

　　（2）物质的加热给液体加热可使用试管、烧瓶、烧杯、蒸发皿；

　　给固体加热可使用干燥的试管、蒸发皿、坩埚

　　A：给试管中的液体加热试管一般与桌面成45°角，先预热后集中试管底部加热，加热时切不可对着任何人

　　B：给试管里的固体加热：试管口应略向下（防止产生的水倒流到试管底，使试管破裂）先预热后集中药品加热

　　注意点：被加热的仪器外壁不能有水，加热前擦干，以免容器炸裂；加热时玻璃仪器的底部不能触及酒精灯的灯心，以免容器破裂。烧的很热的容器不能立即用冷水冲洗，也不能立即放在桌面上，应放在石棉网上。

　　（3）过滤是分离不溶性固体与液体的一种方法（即一种溶，一种不溶，一定用过滤方法）如粗盐提纯、氯化钾和二氧化锰的分离。

　　操作要点：“一贴”、“二低”、“三靠”

　　“一贴” 指用水润湿后的滤纸应紧贴漏斗壁；

　　“二纸”指①滤纸边缘稍低于漏斗边缘②滤液液面稍低于滤纸边缘；

　　“三靠”指①烧杯紧靠玻璃棒 ②玻璃棒紧靠三层滤纸边 ③漏斗末端紧靠烧杯内壁

　　（4）仪器的装配装配时，一般按从低到高，从左到右的顺序进行。

　　（5）检查装置的气密性先将导管浸入水中，后用手掌紧物捂器壁（现象：管口有气泡冒出，当手离开后导管内形成一段水柱。

　　（6）玻璃仪器的洗涤如仪器内附有不溶性的碱、碳酸盐、碱性氧化物等，可加稀盐酸洗涤，再用水冲洗。如仪器内附有油脂等可用热的纯碱溶液洗涤，也可用洗衣粉或去污粉刷洗。清洗干净的标准是：仪器内壁上的水即不聚成水滴，也不成股流下，而均匀地附着一层水膜时，就表明已洗涤干净了。

　　（7）常用的意外事故的处理方法

　　A：使用酒精灯时，不慎而引起酒精燃烧，应立即用湿抹布。

　　B：酸液不慎洒在桌上或皮肤上应用碳酸氢钠溶液冲洗。

　　C：碱溶液不慎洒在桌上应用醋酸冲洗，不慎洒在皮肤上应用硼酸溶液冲洗。

　　D：若浓硫酸不慎洒在皮肤上千万不能先用大量水冲洗。

　　3、气体的制取、收集

　　（1）常用气体的发生装置

　　A：固体之间反应且需要加热，用制O2装置（NH3、CH4）；一定要用酒精灯。

　　（2）常用气体的收集方法

　　A：排水法适用于难或不溶于水且与水不反应的气体，导管稍稍伸进瓶内，（CO、N2、NO只能用排水法）

　　B：向上排空气法适用于密度比空气大且不与空气发生反应的气体（CO2、HCl只能用向上排空气法）

　　C：向下排空气法适用于密度比空气小且不与空气发生反应的气体

　　排气法：导管应伸入瓶底

　　4、气体的验满：

　　O2的验满：用带余烬的木条放在瓶口。

　　CO2的验满：用燃着的木条放在瓶口。证明CO2的方法是用澄清石灰水。

　　9、（1）试管夹应夹在的中上部，铁夹应夹在离试管口的1/4处。

　　（2）加热时试管内的液体不得超过试管容积的1/3，反应时试管内的液体不超过试管容积的1/2。

　　（3）使用烧瓶或锥形瓶时容积不得超过其容积的1/2，蒸发溶液时溶液的量不应超过蒸发皿容积的2/3；酒精灯内的酒精不得超过其容积的2/3，也不得少于其容积的1/4。

　　（4）在洗涤试管时试管内的水为试管的1/2（半试管水）；在洗气瓶内的液体为瓶的1/2；如果没有说明用量时应取少量，液体取用1——2毫升，固体只要盖满试管的底部；加热试管内液体时，试管一般与桌面成45°角，加热试管内的固体时，试管口略向下倾斜。

实验仪器决定一个实验室的好坏

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