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做化学实验的境界之道

由于我刚进入研究生学习没多久,对于我的研究生方向——文物保护还没有充足的时间与认识来悟道,所以在这里我选择谈一谈我本科读应用化学专业时的一些经历,聊聊我认为的做化学实验的境界之道。

一开始我认为做化学最重要的是要慢,是要有细心,一分一毫不能错,说是多少毫升就一定要精确,差0.01都不行,就要重新来过,当然,这让我在大一的时候无机化学与分析化学的实验课的成绩相当之高,但是每次实验课我都是最后完成的,再加上我总是花大量时间去熟悉实验的每个细节,这导致实验课浪费了我大量的时间。到大二时候,遇到一些需要自己设计的物理化学与有机化学实验,我意识到光靠实验书的描述,去一味地模仿学习去绝对不行的,这样机械重复对于自己对知识的理解实际上是没什么帮助的,因为在课题组遇到的问题远比教科书中的复杂百倍。当然,也不能说做实验就完全不需要细致,至少在我毕业之后看来,大一这一段时间,培养出我做实验的慢性子,是很重要的。

面对这些难度加大了许多的物理化学与有机化学实验,最开始我的思路就跑偏了。因为实验的成绩需要根据大家产物的产率以及纯度来打分,所以偷偷增加反应物以变相扩大产率的做法在同学之间很常见,我也成为了其中一员。几次实验下来,发现事情并没有这么简单,有机实验往往是一环套一环,即为复杂多变的,一位增加某种反应物对实验的产率很可能是毫无帮助,甚至是反作用,增加了某种副产物的产量,还会对后续反应有不良影响。之后的每次实验,我都认真研究原理,争取在实验开始的时候能够脱离书本与指导,闭上眼睛做实验,是一份自信与洒脱,现在想起来很有一份中二感。这段时间我最大的感受就是,对于复杂的实验不能光依靠一腔热忱就足够的,必须吃透实验的每一步到底具体发生了什么,这是极为重要的。后来我自己的老师总是和我说,必须把我想做的实验原理给她讲清楚,有一步讲不清楚都是还没有融会贯通,那就不能放我去做实验,因为那是对我的不负责,我肯定会浪费很多时间,也会浪费很多药品,甚至威胁实验室的安全。

而当我自己接手课题与毕设的时候,一切又都是不一样的局面。我需要从一个宏观的角度来看待所有问题,此时的问题需要你全部的细致,耐心与努力思考,我把全身心都投入在实验中,每一步做不出来,就加大力度,重复做,重复不出来就控制变量法,依次改变某个条件,试图发现实验中出现的问题。如果还行不通就再搜索相关的文献,从别人的成功之中吸取经验教训,应用到自己实际实验中,改善实验条件,还不见效,就增多自己在实验室的时间,熬夜,持续的熬夜,终于,感觉自己有点头秃。实验还是一无进展。师姐和我说,这样不行,身体会累垮的,还是先歇息两天,实验放一放。于是在宿舍偷懒了三四天,回来一试,哎,成功了。此时,激动完之后,我开始回想,那原来究竟是哪里出了问题,苦思冥想不得结果,因为操作用量时间之类并没有什么改变。突然我想到想起了德国化学家凯库勒发现苯环结构,就是在梦中幡然领悟,原来一味地投时间也不一定行,有时候适当放弃一段时间,换换脑子,突然可能就通了。

可是当我试图改进实验结果的实验,又出问题了。这次我选择回去睡两天。回来再接手实验,结果更不行了。实验陷入了巨大的危机,不能毕业的害怕在我脑海中盘旋,虽然老师和师姐说你做的东西已经足够你毕业了,但是我很不甘心,自己的课题就和养的孩子一样,怎么能上完小学就把他扔了呢。更加凶残的刷夜之后,终于我发现自己还是太迷信了之前的成功了,由于我改变了实验条件以期获得更好的结果,但是我没有更改测试条件,我要的结果在原有的测试条件下是不可能实现的。我改变了测试条件,获得了令人满意的结果。我觉得自己已经掌握了化学实验的道,我可以。

当我终于解决了一切问题,想把实验完整重复一遍的时候,又不行了。原来这还是个玄学问题,做化学实验还是得顺其自然,没智商足够灵光一现的大脑以及没这命的人怎么努力也一伸手就是天花板。现在即使我转专业了,但对化学之道的领悟,对自己理解学习之道还是很有帮助的,因为道是相通的。

 

作者简介:周光昭 中国科学技术大学 学生

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