今天可以在家做化学吗?请听莎拉·霍尔顿的报道

化学爱好有着悠久的历史。在过去,人们在家里做实验并不罕见,而第一种合成染料紫红色,就是19世纪50年代18岁的威廉·亨利·珀金在家庭实验室里制造奎宁的一次错误尝试的结果。但如今,爱好化学有了一些坏名声,人们普遍认为家庭化学家一定是在做坏事。

“一个世纪前,如果你家里有个实验室,你就不是恐怖分子,也不是在制毒,你就是一个创新者——一个追求知识的卓越者,”卢·布里顿说,他13岁就开始在美国俄亥俄州的家中做化学研究。“我们已经从创造者变成了破坏者,化学反应也被诋毁了。”

近年来,化学设备被大量阉割,这也无济于事。在20世纪50年代和60年代,玩具店出售的各种有毒化学物质、重金属甚至核同位素都出现在玩具包中(参见《美国历史》)化学实验都准备好了).今天,你可能会买到醋、小苏打,如果幸运的话,还会有一些用来结晶体的明矾。就是这样,”布里顿说。

零花钱到白金

布里顿用简单的玻璃器皿开始了他的第一个家庭实验室,学习酸、碱和滴定,然后把它与他对金属铸造的兴趣结合起来。他和一个朋友联合起来,在朋友的地下室里建立了一个实验室。他说:“我们有一个通风柜,我们建造了一个管式炉,我们有一个非常好的分析平衡。”

他们做了一个实验室工作台,把天平放在一块花岗岩上,这块花岗岩是从他母亲的新厨房柜台上剪下来的(这是在一次不太成功的尝试中,从便士中分离出锌,把她的胶木台面烧了一个洞后才需要的)。他们甚至有一个8英尺(2.4米)高的分馏柱。

他们会采购从铅轮砝码到铂电极等废旧金属,通常在加工后卖掉,然后把赚来的钱再投资于额外的实验室设备。他说,这是一种自筹资金的爱好。

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来源:©Robert Vincent

罗伯特·文森特在家中进行了各种各样的实验,远离了他作为工艺化学家的职业。他认为他的爱好帮助他成为一个更好的化学家

罗伯特·文森特在美国底特律郊区长大,他对化学非常着迷。他说:“我在电视上看到用酸来溶解东西,当时我的思绪被震撼了。”“我觉得电影《异形》里的酸味血真的很酷。但当我上中学开始学习化学时,那里根本没有实验室。这些书写得很有趣,有很多颜色和火焰,所以我带着我的书,在家里做我能做的事情。我会在商店里看到一些东西,寻找与之相关的东西,然后尝试它,看看会发生什么。他还试图重复历史上的实验,比如用蒸馏器分离磷。

业余化学家已经从创造者变成了破坏者,化学也成了坏人

现年40岁出头的菲利普·路易斯(Philippe Louis)从13岁起就在比利时布鲁塞尔的家中从事化学研究。他说:“我八岁的时候有一套化学装备,但那时太小,无法理解手册上描述的实验。”“我喜欢把东西混合在一起,观察效果——尤其是当它很壮观的时候,无论是气味、泡沫还是颜色的变化。”学校的化学课也帮助我理解了实验。”

他的兴趣被他母亲的旧化学书进一步激起,他在一次流感导致他错过了考试所必需的科学课程后考试失败。他说:“一开始,我读我最感兴趣的章节,然后我发现所有内容都很有逻辑,就把剩下的都读完了。”“我想学得更多,就用零花钱买了一些化学书。在下一次化学考试中,我几乎得了满分,于是我决定要学化学。”

路易斯最初在他母亲公寓的地下室和露台,以及他父亲房子的花园里做实验。他的化学现在是在车库里完成的,还有远离居民区的户外烟花、烟火和高能材料。在烟火技术的基础上,他还在做各种各样的实验——从香水和晶体生长到发酵,制作染料,甚至合成尚未合成的有机分子。

好的,坏的,还有其他的

路易斯的实验亮点包括购买玻璃蒸馏设备,并用它来蒸馏发酵的果汁(“圣诞节过得真愉快!””he says), his exploits in pyrotechnics, and the mononitration of toluene with medium-concentrated nitric acid – an experiment the textbooks told him would not work. He also remembers his university presentation on explosives and powders fondly. ‘We had an agreement with the security people and a safety perimeter with metal fences around the outdoor experiment site,’ he says. ‘Chemistry teachers were very pleased as chemistry has become so boring at school thanks to European regulations.’

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来源:©Robert Vincent

布里顿对汽油进行了36小时的分馏。他说:“我们想知道里面有什么,收集了大约80种不同的馏分,包括苯、甲苯和二甲苯。”底部还有一种没有沸腾的残留物,我们认为是某种燃料防腐剂。

当然,也有一些意外。路易斯说,他从年轻时犯的错误中吸取了教训,从产生比预期更多的氯气,到烧毁卧室地毯,再到用三硝基酚染料把天花板染成黄色。

文森特最严重的事故发生在他十几岁的时候,他试图沉淀银,把凯夫拉手套熔在了手上。他说:“急诊室的医生一直问我伤口上沾了什么化学物质,当然,那只是非常非常热——是热烧伤,不是化学烧伤。”还有一次,他试图通过水解熔融的氢氧化钾来分离钾,而将他的电池连接在一起的环氧树脂融化了。他把所有的水都倒进一大桶水里,水溅得草坪上到处都是泡沫。草又长回了深绿色。太美了。”

布里顿唯一的意外是在制造锰的时候2O7使用布劳尔的制备无机化学手册。他说:“那天又热又湿,可能我们没有把东西清洁干净,结果整个东西都炸了。”“一块碎片落在我朋友身上,他径直冲进浴室。那时我们就说我们不会再做这种事情了。”

吓唬邻居?

也许避免负面批评的最好方法是对正在做的事情公开。文森特说邻居们知道他在做什么,他和他们谈论化学。他说:“只要它们闻不到任何味道,它们就不会介意。”“我没有接触过燃烧物或爆炸物,我认为这与居住在拥挤的社区不太相容。”我的磷实验是在我祖父在乡下的房子里完成的。我在家里做的任何事情都是良性的——我总是想,如果我需要戴防毒面具,我不应该在后院做,因为我的邻居没有戴防毒面具!”

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来源:©Robert Vincent

布里顿曾经有一次被FBI拜访,因为他买的一些水银在运输途中泄露了。他说:“两名特工来敲门,我告诉他们我一直在等他们,因为他们可能以为我在为炸弹做倾斜开关。”“这是水银扩散泵,我用它来培养金、铂和钯晶体。他们都有技术背景,说这完全说得通,我再也没有和他们产生过任何问题。”

在化学家的爱好中,开放性是一个两极分化的观点。布里顿说,很多人天生就不信任当局。“这是有历史先例的——看看那些因为从事人们认为是巫术的基本医学而被烧死在火刑柱上的人吧。但当事情出现问题时,往往是因为沟通失败。是的,有些人不负责任,不关心安全,但大多数人是负责任的。有很多业余化学家在化学品储存和废物处理方面严格遵守法律条文。”

采购供应

尽管现在的法规限制了个人可以购买的化学品,但许多常见的化学品很容易从普通商店买到。有些是显而易见的,五金店是一个很好的起点。油漆稀释剂中含有丙酮,氢氧化钠是许多烤箱清洁剂和下水道疏通产品的主要成分,道路盐通常含有氯化钙,漂白剂产品中含有次氯酸钠和过氧化氢。

游泳池供应商店也是试剂的丰富来源,包括高锰酸钾和盐酸。当然,像氯化钠、乙酸和碳酸氢钠这样的化学物质很容易在超市的食品中找到栖身之所。另一些则需要在孤立和转变中发挥一点创造力。例如,硝酸钠残肢去除剂可以用来制造硝酸,乙醚可以从割草机启动液中分离出来。

其他化学物质的来源可能比较棘手。总部位于密歇根州的联合核能公司是一家向家庭化学家销售化学品的公司。它由鲍勃·拉扎尔(Bob Lazar)经营,他说,在上世纪六七十年代他还是个孩子的时候,社区的爱好商店出售化学品和玻璃器皿,但现在已经改变了。为了填补这一空白,他在上世纪90年代末成立了这家公司。

拉扎尔说,在法律问题上有一条微妙的界线。他说:“有些材料只能由制造商出售,所以尽管我们出售,但它们实际上是从其他地方运来的。”但是,也许令人惊讶的是,像放射性铀矿石这样的东西在美国根本不受监管,因为它们被认为是天然的。

他说,他最畅销的产品是钕磁铁,其次是化学品、工具和设备。他说:“另一个重要产品是一种可以在黑暗中发光的粉末,可以用来制造油漆或指甲油。”“我们有一系列的放射性同位素。在美国,在一定数量下,只要它们被密封在固体塑料盘里,或者不能食用,或者没有足够的放射性来造成任何伤害,它们就不受监管。”

格特·梅耶斯(Gert Meyers)的公司Oxford ChemServe,总部位于英国布里德灵顿,为化学爱好者提供化学产品。他说,家庭化学家在采购原料时面临的最大问题是如何获得受限制的化学品。他说:“这个名单在不断增加。”他说,10年前还能在柜台上买到的药,现在没有相关牌照就很难买到。

迈耶斯在该地区的活动最初只是一种爱好,但在过去的五年里,他一直在做一份兼职小生意。他约95%的销售额来自个人客户。他说,价格较低的产品卖得最好,“异域风情”的利润率要高得多,但销量较低。

拉扎尔认为,监管确实需要收紧。他说:“我们当然不想开始销售可能会伤害到别人的东西。”但当局并不总是做出明智的决定。“我不能在德克萨斯州卖烧瓶或烧杯,因为在对秘密甲基苯丙胺实验室的突击搜查中,警察不断看到烧瓶,并认为它们是制造甲基苯丙胺所需的。所以当局决定将其定为非法。然而你可以在泡菜罐里制造冰毒。你需要合格的人来做这些决定,但情况并非总是如此。

从家庭实验室到职业生涯

文森特和布里顿现在都是工业界的化学家。布里顿在学位结束时把他的爱好变成了一门生意,他在业余时间做金属加工来赚钱,而不是在研究生院读书。他写了一份商业计划,获得了投资支持,2010年底,公司诞生了。现在这是一个数百万美元的生意。

化学设备和家用园艺工具

来源:©Ben Valsler /英国皇家化学学万博代理会

文森特已经在威斯康星州希博伊根的SAFC担任了十年的工艺化学家,这使他拓宽了他的化学视野。他做了四年光气化学家,然后花了几年时间制造有机金属前体,然后花了一年时间放大化学,现在是一名流动化学家。“我的第一次大规模反应是将45.5公斤的光气冷凝成一个72升的圆底烧瓶——这不是你在家里会做的事情!”他说。

他的家庭化学现在仅限于电镀,尽管他想做更多,但在危险废物处理领域工作的一年让他敏锐地意识到其中的责任。他说:“我的抵押贷款合同中有一条规定,我家里不能有任何非必要的危险物品。”

智者之言

布里顿说,保持一个实验室笔记本和正确计划实验是很重要的,包括有一个应对事故的计划。他说:“我们很少在毫无准备的情况下进入某件事情,我们会讨论可能发生的情况。”“但当局已经习惯了看到不负责任的人做不负责任的事情,这就是媒体妖魔化的地方。”就是这些人毁了这项爱好,阻碍了科学的发展,也剪断了未来创新者的翅膀。”

他对那些想在家里做化学实验的人的建议是,不要说得太多,但也不要表现得好像你有什么要隐瞒的。他说:“不要在安全问题上小气,也不要把垃圾丢进下水道。”“不要在其他人面前损害这项爱好的声誉。以一种负责任的方式去追求你的兴趣是可能的。如果警察或消防部门来了,你可以向他们展示你采取的预防措施,我敢打赌他们会放过你的。”

在做实验之前,你必须三思,以防发生意外,出于安全考虑,最好是少量进行

路易斯说,一个精心设计的家庭实验室空间是必不可少的,有通风柜,通风柜,水槽,当然还有消防和急救设备。“在做实验之前要三思,以防发生意外,出于对自己和邻居的安全考虑,最好是少量进行。”一个没有化学恐惧症的女朋友会有帮助!”

文森特肯定会鼓励对家庭化学感兴趣的人去做,因为这帮助他成为一个更好的化学家。他说:“在狭小的空间里你可以做很多事情,比如晶体生长和电镀。”“我不建议制作烟火作品或烟火;我从来没有兴趣这么做,因为我担心会发生不好的事情,给我周围的人带来风险。”

布里顿对化学的渴望依然存在。“对我来说,从业余科学家到专业科学家,这是一条漫长的道路。尽管我在公司有一个实验室,里面有通风柜、环氧地坪和仪器,但我还是想在家里有一个实验室。”

莎拉·霍尔顿,美国波士顿科普作家