化学研究中的观察方法
化学先生 / 2019-08-08
科学观察是指在自然发生的条件下，人们对自然现象进行收集.描述和记载的一种手段。 观察方法包括质的观察与量的观察两方面。由于观察方式的不同，观察还可分为直接观察与间接观察自然观察与实验观察、肉眼观察与仪器观察、地面观察与空间观察等各种形式。名称不同，但观察的目的是共同的。
1.观察是用感官来研究自然现象的方法。
观察是利用人的感官(眼、鼻、舌、身、耳)直接获取关于研究对象的大小、形状、颜色以及变化等各种感性知识。在化学研究中，人们常常利用眼睛来观察化学反应中的颜色变化,用鼻子来鉴别反应中的气味改变，用皮肤来感知气温的高低,等等。利用这种感官观察，可以获取科学研究的最初材料。
但是,这种观察方法存在很多缺点。第一，观察结果的不确定性。对于同一事物或同一现象，不同观察者的观察结果不一定 相同，甚至同一观察者所作的同一过程的观察，其结果也可能不一一样。这种结果的差别，主要与观察者的年龄、性别、职业、学术水平、身体健康状况等因素有关。第二，人的感官本身存在缺陷。例如，对化学反应中的颜色转变,眼睛的辨别灵敏度有10%的误差。又如,对于快速运动，人从眼睛看见到在人脑中引起反应，也需要一定时间。 第三，感官也会产生错觉。例如，我们看到红色物质，便误认为这是物质本身的颜色，却不知道事实恰恰相反。物质的颜色是其吸收了太阳光中的其他可见光之后反射出来的颜色。因此科学工作者在科学研究中，必须掌握观察的基本方法，充分发挥感官的特长，减少乃至避免感官局限所带来的误差。清醒而又理智的化学家，都十分注重观察,但又不会被幻觉所左右，不会受幻听、幻视的影响。
各种仪器出现后，人们的感官延长和扩展了，开始借助于仪器进行观察，从直接观察发展到了间接观察。仪器可以使人的感官延长，可以减少人的感官错觉，但任何观察仪器都需要人去使用，最后结果也需要被感官接受并经过人的大脑处理后形成感性认识。
2.观察是化学研究的重要方法。
古代化学家之所以能够有所发现、有所创造，最重要的一点就在于他们善于观察。抓住观察到的自然现象.实验现象，深究不止，终于发现了规律性、本质性的东西。在化学研究的早期，由于实验装置简陋，大量的研究是靠观察自然现象完成的。例如，早在商周时期,因为观察到炭是比未柴更好的燃料，人们逐步学会了用木炭来冶炼金属。在冶炼中逸出的硫和二氧化硫以及从温泉中放出的硫，直接刺激着人们的感官,使人们认识到硫的一些性质，诸如硫有毒性，着火而飞，很难控制。在长期的生产活动中,通过观察，古人也认识了硝石的化学性质,发现硝石能和许多物质发生作用。
化学走入近代以后.虽有了较多的化学仪器，但仍需要实验者去进行肉眼感官观察。因此,这个时期，一些重大发现主要还是依赖于观察。例如，人类对火和燃烧现象进行观察，促使人们追究燃烧现象的本质。由于人们观察的最普遍感觉是物体燃烧时,好像有某种东西(烟、气从中逃走,从而产生了18世纪的“燃素说"。还是由于人们对燃烧现象的深人研究，观察到有“可使燃烛熄灭”的气体;有“易燃空气”，等等。随后又研究了这些不同气体的性质，从而发现了气体的多样性和空气的复杂性。到了18世纪下半叶，人们终于弄清了燃烧现象的本质。
现代化学有了越来越精密的仪器，自动化记录使用也较广泛、逐步有了数字化的实验过程。然而仅仅有大量的数据，如果不配合上人们必要的观察手段，以及对全部实验现象的仔细记录与分析，化学研究仍然会一事无成。例如，运用气相色谱仪分离与分析某些有机物的混合物时，只需把样品送人仪器，便可得到自动记录出来的谱图。但必须经过实验者将所得的这些谱图与在相同条件下所得到的标准样品的谱图进行对比，才能得到未知物的定性及定量分析的准确结果。由此可见，化学工作者必须学会观察方法，而且,必须做到善于观察、客观科学观察。
怎样做到正确观察呢?
首先,观察时，必须保持对象处于自然发生的状态之下。否则，一经人为干预，势必改变对象的表现形式，失却对象的客观性质，也就得不到真正的客观规律。例如，有些观察者常常先人为主，带着主观框框去观察,结果造成了观察结果的失真。
应当指出，观察时要力求避免错觉。一方面充分估计能导致错觉的因素,在观察中特别加以注意。另一方面要避免先人之见，切忌想当然，对各种关系、各个方面都要进行全面考家如，现察时象存在的条件，它的各种表现形志，它在时现正的带及不同条件下的交化等，风案中，要尽可能广泛地搜集有 关的信息反复栋对记行观察，决不能轻易下结论，避免错误。
其次，做到全面观察。科学史上很多事例都可以说明，仅依据有限的要闻仓促出的结论轻常是错误的。坐井观天，直人损象，更是抓不住事物的本质。反之，坚持较全面的观察，用较充分的材料导出的结论才是可靠的。例如,卢瑟福在研究贝克勒尔现象时，经认真观察，，发现了铀的放射性成分中有。辐射和日辐射，从而创立了重元素自发蜕变的理论，并于1904年出版了《放射性》一书。
化学研究中的观察方法，是比日常 观察要求更高的科学观察。特别是在观察全而性方面，不仅要认真仔细、点不漏地观察并及时记录现象，而且还要对比对照地去观察在各种不同条件下的特殊现象。否则，也会产生错误结论。例如，如果只观察到常温下某物质是气体，而不去在不同温度下进行对比观察，就会误认为该物质只能处于气态。殊不知在低温下,其可能是液体;在更低温度下，还可能是固体。由于观察的片面性.造成对该物质的认识不完善甚至错误。在化学研究中，往往还需要不同的人对同现象进行观察， 即更换观察者，避免片面性，以求得到全面可靠的材料。
研究中，有时即使是 正确的观察也难免具有局限性。因为研究对象是不允许人为干预的，是自然发生的过程。这会造成观察的局限性:第一，通过观察，只能得到事物的某些现存现象，某些现象往往时过境迁，不能自发重现。这限制了人们做进一步的深入研究。第二,通过观察，只能得到事物的表面现象，欲深入了解产生此现象的原因，以及各种外界条件对此现象的影响等情况，运用观察方法是得不到的。例如，只看一块矿石的结晶形状及颜色，就很难立即断定其组成、结构和成矿过程，更无法说明其成矿本质和规律。所以恩格斯说:“单凭观察所得的经验，是决不能充分证明必然性的。”中用眼睛观察和用头脑思考结合起来，才能取得成功。1828年，德国化学家维勒合成尿素,就是一个典型例证;他在把氰化物与氨水混合实验时，意外地出现白色沉淀，他当时误认为是氰和氨的化合物，但他经敏锐思考后,认为不可能经反复研究，合成了尿素，但维勒也曾因不认真、不精细，而有过失误:他在瑞典斯德哥尔摩跟着贝采利乌斯进修时，老师让他分析黄铅矿成分，也出现过意外沉淀，他误判为铬化物沉淀。后来，此物质经瑟夫斯特木重新分析，发现了新元素钒。
化学变化是复杂的自然现象,进行化学研究，运用观察方法是必要的，但又是远日远不够的。在化学研究中更常用的获得感性认识的方法是实验方法。
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