经典工具:Victor Meyer的仪器

不久前，我是英国广播公司(BBC)系列节目《化学:变化无常的历史》(Chemistry: A volatile history)的顾问，该节目追溯了元素从古代到最新变化的历史。经过几个月的拍摄，播出当晚有一个派对。当演职员表滚动时，制片人俯身对我说，不祥地说:“现在让我们看看邮件。”数十封信件和电子邮件寄来了——一位观众被元素周期表的美丽感动得流下了眼泪;有几个人惊讶于他们在学校错过了什么;有几个人吹毛求疵，说我们没有对化学家a或b给予应有的重视。但突然，一位老师来信说，我们一直使用原子量这个术语，破坏了这个系列。难道我们不知道必须使用原子质量这个术语吗?如果我们都这么粗心，他怎么能把它拿给全班同学看呢?

制片人，不是化学家，担心的是:我们犯了一个重大错误吗?我承认自己很困惑;我从来没有因为这个区别而失眠过。我翻阅了一些教科书——很多都使用了重量。但当我起草回信时，我意识到我对这些最基本的化学量的起源知之甚少。

原子量的概念可以追溯到约翰·道尔顿。在18世纪末，除了像克劳德·贝托莱这样的少数叛逆者，大多数化学家都同意安托万·拉瓦锡所记录的元素以固定的比例组合。比率本身来源于化学的两种经典测量方法:重量和体积。道尔顿提出，化学的基本单位是原子，原子之间在化学性质和重量上都有所不同。他提供了一组初始值，将氢设为1。然而，他的表格中的数值一团糟，分析师约瑟夫·盖伊-吕萨克(Joseph盖伊-吕萨克)很快就把它们拆开了。然而，把体积换算成重量一定是件不愉快的事。吕萨克将称量过的液体密封在一个薄玻璃球中，再将玻璃球推入一个向上的水银管中。当该组件在热炉上加热时，灯泡会破裂，释放出蒸汽，从而可以测量其体积。温度修正很方便地涉及到吕萨克定律。

到1826年，让-巴蒂斯特·杜马斯(Jean-Baptiste Dumas)想要一种更灵活的方法来处理与汞反应的材料，他在一个弯曲锥形颈的烧瓶中加热多余的材料。当样品蒸发，不再可见时，颈部可以被密封;烧瓶的重量决定了蒸汽的密度。

但大仲马担心的是，只有物理学家在确定原子量，而化学家忙于制造新物质，忽视了这个问题。这是一个定时炸弹。由于分子的组成没有达成一致，有机化学家们把自己绑在了一起，试图为他们的化合物写公式。1861年，奥古斯特·库尔?可以指出文献中关于醋酸的配方有19个不同的建议。危机已经到来。

1860年，在德国卡尔斯鲁厄召开了有史以来第一次会议，以解决这一混乱局面。意大利化学家斯坦尼斯劳·坎尼扎罗(Stanislao Cannizzaro)恳请化学家们注意阿伏伽德罗(Avogadro)在1811年提出的假设，即蒸汽密度必须反映分子的原子质量。

如果一些化学家认为坎尼扎罗的演讲枯燥乏味，那么对另一些化学家来说，这是一个启示。蒸汽密度很快就成为任何新化合物表征的重要指标。但衡量它是困难的。只有一个年轻人，受到新的结构化学的启发，才能改变现状。

维克多·迈耶1848年出生于柏林，父母是犹太人。他师从罗伯特·本生，19岁时获得博士学位。23岁时，他在苏黎世接替约翰内斯·威利森努斯，在那里，除其他外，他证明了葡萄糖是一种醛，制备和研究了硝基烷烃，注意到肟中的异构，并在他用于演讲演示的不纯苯样品中发现了噻吩。他首先注意到空间位阻对有机反应的影响，并发明了立体化学和偶极子这两个术语。当他开始研究各种有机和无机材料的物种形成时，他发现他需要测量蒸汽密度。他不满意大仲马的方法，于是将一根装有侧臂的玻璃管放入加热浴中。然后将称量过的样品放入管中，管立即重新塞好。在蒸发过程中，样品排出了一定量的空气，这些空气被收集和测量。美妙之处在于，只要加热管的底部，就不需要温度校正，测定可以很快完成。

然而，梅耶是个工作狂。他把自己逼到极限，经历了一系列的崩溃。这些并没有阻止他先在G?然后在海德堡接替他的导师本生。但他的身体承受的压力太大了，1897年，在给家人留下一封道歉信后，他带走了化学家的逃生之道:氰化物。当化学界为之悲痛时，他却留下了不可磨灭的印记——他的方法已经成为标准的学生程序。

今天，蒸汽密度几乎被遗忘了。但是，如果你正在读这篇文章，并对质量与重量的问题嗤之以鼻，我认为你应该冷静下来。直到平衡最终消失，重量将继续在我们的实验室中保持自己的地位。

Andrea Sella在英国伦敦大学学院教化学