化學(xué)研究中的觀察方法
化學(xué)先生 / 2019-08-08
科學(xué)觀察是指在自然發(fā)生的條件下，人們對(duì)自然現(xiàn)象進(jìn)行收集.描述和記載的一種手段。 觀察方法包括質(zhì)的觀察與量的觀察兩方面。由于觀察方式的不同，觀察還可分為直接觀察與間接觀察自然觀察與實(shí)驗(yàn)觀察、肉眼觀察與儀器觀察、地面觀察與空間觀察等各種形式。名稱不同，但觀察的目的是共同的。
1.觀察是用感官來研究自然現(xiàn)象的方法。
觀察是利用人的感官(眼、鼻、舌、身、耳)直接獲取關(guān)于研究對(duì)象的大小、形狀、顏色以及變化等各種感性知識(shí)。在化學(xué)研究中，人們常常利用眼睛來觀察化學(xué)反應(yīng)中的顏色變化,用鼻子來鑒別反應(yīng)中的氣味改變，用皮膚來感知?dú)鉁氐母叩?等等。利用這種感官觀察，可以獲取科學(xué)研究的最初材料。
但是,這種觀察方法存在很多缺點(diǎn)。第一，觀察結(jié)果的不確定性。對(duì)于同一事物或同一現(xiàn)象，不同觀察者的觀察結(jié)果不一定 相同，甚至同一觀察者所作的同一過程的觀察，其結(jié)果也可能不一一樣。這種結(jié)果的差別，主要與觀察者的年齡、性別、職業(yè)、學(xué)術(shù)水平、身體健康狀況等因素有關(guān)。第二，人的感官本身存在缺陷。例如，對(duì)化學(xué)反應(yīng)中的顏色轉(zhuǎn)變,眼睛的辨別靈敏度有10%的誤差。又如,對(duì)于快速運(yùn)動(dòng)，人從眼睛看見到在人腦中引起反應(yīng)，也需要一定時(shí)間。 第三，感官也會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)覺。例如，我們看到紅色物質(zhì)，便誤認(rèn)為這是物質(zhì)本身的顏色，卻不知道事實(shí)恰恰相反。物質(zhì)的顏色是其吸收了太陽光中的其他可見光之后反射出來的顏色。因此科學(xué)工作者在科學(xué)研究中，必須掌握觀察的基本方法，充分發(fā)揮感官的特長，減少乃至避免感官局限所帶來的誤差。清醒而又理智的化學(xué)家，都十分注重觀察,但又不會(huì)被幻覺所左右，不會(huì)受幻聽、幻視的影響。
各種儀器出現(xiàn)后，人們的感官延長和擴(kuò)展了，開始借助于儀器進(jìn)行觀察，從直接觀察發(fā)展到了間接觀察。儀器可以使人的感官延長，可以減少人的感官錯(cuò)覺，但任何觀察儀器都需要人去使用，最后結(jié)果也需要被感官接受并經(jīng)過人的大腦處理后形成感性認(rèn)識(shí)。
2.觀察是化學(xué)研究的重要方法。
古代化學(xué)家之所以能夠有所發(fā)現(xiàn)、有所創(chuàng)造，最重要的一點(diǎn)就在于他們善于觀察。抓住觀察到的自然現(xiàn)象.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，深究不止，終于發(fā)現(xiàn)了規(guī)律性、本質(zhì)性的東西。在化學(xué)研究的早期，由于實(shí)驗(yàn)裝置簡陋，大量的研究是靠觀察自然現(xiàn)象完成的。例如，早在商周時(shí)期,因?yàn)橛^察到炭是比未柴更好的燃料，人們逐步學(xué)會(huì)了用木炭來冶煉金屬。在冶煉中逸出的硫和二氧化硫以及從溫泉中放出的硫，直接刺激著人們的感官,使人們認(rèn)識(shí)到硫的一些性質(zhì)，諸如硫有毒性，著火而飛，很難控制。在長期的生產(chǎn)活動(dòng)中,通過觀察，古人也認(rèn)識(shí)了硝石的化學(xué)性質(zhì),發(fā)現(xiàn)硝石能和許多物質(zhì)發(fā)生作用。
化學(xué)走入近代以后.雖有了較多的化學(xué)儀器，但仍需要實(shí)驗(yàn)者去進(jìn)行肉眼感官觀察。因此,這個(gè)時(shí)期，一些重大發(fā)現(xiàn)主要還是依賴于觀察。例如，人類對(duì)火和燃燒現(xiàn)象進(jìn)行觀察，促使人們追究燃燒現(xiàn)象的本質(zhì)。由于人們觀察的最普遍感覺是物體燃燒時(shí),好像有某種東西(煙、氣從中逃走,從而產(chǎn)生了18世紀(jì)的“燃素說"。還是由于人們對(duì)燃燒現(xiàn)象的深人研究，觀察到有“可使燃燭熄滅”的氣體;有“易燃空氣”，等等。隨后又研究了這些不同氣體的性質(zhì)，從而發(fā)現(xiàn)了氣體的多樣性和空氣的復(fù)雜性。到了18世紀(jì)下半葉，人們終于弄清了燃燒現(xiàn)象的本質(zhì)。
現(xiàn)代化學(xué)有了越來越精密的儀器，自動(dòng)化記錄使用也較廣泛、逐步有了數(shù)字化的實(shí)驗(yàn)過程。然而僅僅有大量的數(shù)據(jù)，如果不配合上人們必要的觀察手段，以及對(duì)全部實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的仔細(xì)記錄與分析，化學(xué)研究仍然會(huì)一事無成。例如，運(yùn)用氣相色譜儀分離與分析某些有機(jī)物的混合物時(shí)，只需把樣品送人儀器，便可得到自動(dòng)記錄出來的譜圖。但必須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)者將所得的這些譜圖與在相同條件下所得到的標(biāo)準(zhǔn)樣品的譜圖進(jìn)行對(duì)比，才能得到未知物的定性及定量分析的準(zhǔn)確結(jié)果。由此可見，化學(xué)工作者必須學(xué)會(huì)觀察方法，而且,必須做到善于觀察、客觀科學(xué)觀察。
怎樣做到正確觀察呢?
首先,觀察時(shí)，必須保持對(duì)象處于自然發(fā)生的狀態(tài)之下。否則，一經(jīng)人為干預(yù)，勢必改變對(duì)象的表現(xiàn)形式，失卻對(duì)象的客觀性質(zhì)，也就得不到真正的客觀規(guī)律。例如，有些觀察者常常先人為主，帶著主觀框框去觀察,結(jié)果造成了觀察結(jié)果的失真。
應(yīng)當(dāng)指出，觀察時(shí)要力求避免錯(cuò)覺。一方面充分估計(jì)能導(dǎo)致錯(cuò)覺的因素,在觀察中特別加以注意。另一方面要避免先人之見，切忌想當(dāng)然，對(duì)各種關(guān)系、各個(gè)方面都要進(jìn)行全面考家如，現(xiàn)察時(shí)象存在的條件，它的各種表現(xiàn)形志，它在時(shí)現(xiàn)正的帶及不同條件下的交化等，風(fēng)案中，要盡可能廣泛地搜集有 關(guān)的信息反復(fù)棟對(duì)記行觀察，決不能輕易下結(jié)論，避免錯(cuò)誤。
其次，做到全面觀察?？茖W(xué)史上很多事例都可以說明，僅依據(jù)有限的要聞倉促出的結(jié)論輕常是錯(cuò)誤的。坐井觀天，直人損象，更是抓不住事物的本質(zhì)。反之，堅(jiān)持較全面的觀察，用較充分的材料導(dǎo)出的結(jié)論才是可靠的。例如,盧瑟福在研究貝克勒爾現(xiàn)象時(shí)，經(jīng)認(rèn)真觀察，，發(fā)現(xiàn)了鈾的放射性成分中有。輻射和日輻射，從而創(chuàng)立了重元素自發(fā)蛻變的理論，并于1904年出版了《放射性》一書。
化學(xué)研究中的觀察方法，是比日常 觀察要求更高的科學(xué)觀察。特別是在觀察全而性方面，不僅要認(rèn)真仔細(xì)、點(diǎn)不漏地觀察并及時(shí)記錄現(xiàn)象，而且還要對(duì)比對(duì)照地去觀察在各種不同條件下的特殊現(xiàn)象。否則，也會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤結(jié)論。例如，如果只觀察到常溫下某物質(zhì)是氣體，而不去在不同溫度下進(jìn)行對(duì)比觀察，就會(huì)誤認(rèn)為該物質(zhì)只能處于氣態(tài)。殊不知在低溫下,其可能是液體;在更低溫度下，還可能是固體。由于觀察的片面性.造成對(duì)該物質(zhì)的認(rèn)識(shí)不完善甚至錯(cuò)誤。在化學(xué)研究中，往往還需要不同的人對(duì)同現(xiàn)象進(jìn)行觀察， 即更換觀察者，避免片面性，以求得到全面可靠的材料。
研究中，有時(shí)即使是 正確的觀察也難免具有局限性。因?yàn)檠芯繉?duì)象是不允許人為干預(yù)的，是自然發(fā)生的過程。這會(huì)造成觀察的局限性:第一，通過觀察，只能得到事物的某些現(xiàn)存現(xiàn)象，某些現(xiàn)象往往時(shí)過境遷，不能自發(fā)重現(xiàn)。這限制了人們做進(jìn)一步的深入研究。第二,通過觀察，只能得到事物的表面現(xiàn)象，欲深入了解產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因，以及各種外界條件對(duì)此現(xiàn)象的影響等情況，運(yùn)用觀察方法是得不到的。例如，只看一塊礦石的結(jié)晶形狀及顏色，就很難立即斷定其組成、結(jié)構(gòu)和成礦過程，更無法說明其成礦本質(zhì)和規(guī)律。所以恩格斯說:“單憑觀察所得的經(jīng)驗(yàn)，是決不能充分證明必然性的。”中用眼睛觀察和用頭腦思考結(jié)合起來，才能取得成功。1828年，德國化學(xué)家維勒合成尿素,就是一個(gè)典型例證;他在把氰化物與氨水混合實(shí)驗(yàn)時(shí)，意外地出現(xiàn)白色沉淀，他當(dāng)時(shí)誤認(rèn)為是氰和氨的化合物，但他經(jīng)敏銳思考后,認(rèn)為不可能經(jīng)反復(fù)研究，合成了尿素，但維勒也曾因不認(rèn)真、不精細(xì)，而有過失誤:他在瑞典斯德哥爾摩跟著貝采利烏斯進(jìn)修時(shí)，老師讓他分析黃鉛礦成分，也出現(xiàn)過意外沉淀，他誤判為鉻化物沉淀。后來，此物質(zhì)經(jīng)瑟夫斯特木重新分析，發(fā)現(xiàn)了新元素釩。
化學(xué)變化是復(fù)雜的自然現(xiàn)象,進(jìn)行化學(xué)研究，運(yùn)用觀察方法是必要的，但又是遠(yuǎn)日遠(yuǎn)不夠的。在化學(xué)研究中更常用的獲得感性認(rèn)識(shí)的方法是實(shí)驗(yàn)方法。
閩ICP備15011996號(hào)-4
|
閩公網(wǎng)安備35040002000218號(hào)
|
