经典套件:贝克曼温度计

很久以前，我们中很少有人记得，那时你不能直接去地下室对你最新的化合物进行快速核磁共振或质谱分析。元素分析让你知道了分子的组成，但分子的结构通常是猜测和争论的问题。如果你是一个有机化学家，你会一步一步地分解你的分子，分离官能团，直到你得到一个你可以识别的已知片段。如果古代的有机化学家们想到了这个问题，他们可能会把它叫做逆合成。现在，使用x射线设备，在几个小时内就能解出完整的分子结构。然而，有人仍然会问你:“你怎么知道你的分子在溶液中有这种结构?”这个问题在无机博士考官中仍然很流行D 'UN certain âge．

一个答案是测定溶液中的分子量:这是一套历史悠久但经常被忽视的技术，它得到了拉乌尔定律的优雅支持。每个大学生都知道，溶液的蒸汽压会因为溶质的存在而降低。溶液的熔点和沸点随着溶质浓度的变化而发生微小的变化，就揭示了这种微妙的效应。通过测量这些变化来计算溶质的分子量成为我们理解分子如何在溶液中聚集的基础。但问题是如何测量涉及的微小温度变化——通常是一度的一小部分，小到任何正常的温度计都无法精确测量。

恩斯特·奥托·贝克曼(1853-1923)出生在以刀具闻名的德国小镇索林根。作为一个染料制造商的儿子，他的血液中流淌着化学物质。他在威斯巴登师从伟大的分析学家费森尤斯，然后在莱比锡师从赫尔曼·科尔贝。在研究酮衍生的肟时，他发现了一个奇怪的反应——在路易斯酸的存在下，它们可以重新排列成酰胺:这是一种将环酮转化为环扩展内酰胺的有用方法。这一反应后来以他的名字命名，贝克曼重排。

然而，化学反应是如此复杂，贝克曼因此怀疑(事实并非如此)他可能是在分离聚合物。拉乌尔关于蒸汽压的研究似乎提供了一种测定分子量的方法。为了做到这一点，贝克曼发明了一种精度极高的巧妙差分温度计。

贝克曼温度计从远处看就像一个超大的普通温度计。它通常有40厘米长。底部的大储层有一条细毛细管，直径约6度，刻度单位为0.01°C。然后毛细管弯曲成s形循环，第二个，反向，刻度在0到150°C之间。由于顶部的循环和底部的蓄水池中都有汞，所以不经意的观察者可能会认为任何旧的贝克曼都坏了。

一点也不。顶部的部分是该设备不可分割的一部分，它是一个储水池，可以让您调整温度计中的汞含量，从而在不同的温度范围内进行精确测量。通过加热底部的大储水池，你可以将两个水银柱连接在一起。然后让温度计冷却，直到你接近你要工作的溶剂的冰点。这时(这是一个充满悬念的操作)，你用手掌的后跟在温度计的顶部剧烈地轻拍，使水银柱在s形弯曲处断裂。主温度计中的水银现在已经足够少了，即使在所选溶剂的熔点变化为0.01°C，也能在毛细管中明显地上下移动。

测量如此微小温差的能力使得研究以前无法想象的系统成为可能。聚合物被证明具有巨大的分子量。羧酸被证明在非极性溶剂中以二聚体的形式存在，而不稳定的外来物种，如格氏试剂和有机锂，被证明是具有脆弱结构的低聚物，随着温度或溶剂的改变而出现或消失。

贝克曼一直到晚年都在测量温度和进行推测性有机反应。他最近发表的一篇论文是关于钠和二苯甲酮的反应，给出了令人惊叹的蓝色酮基，表明溶剂蒸馏器的健康。但用来揭示其本质的工具是另一个故事。

Andrea Sella是英国伦敦大学学院的无机化学家