美國化學會logo上的鉀鹼球
美國化學會logo上的鉀鹼球
這是一種歷史上經典的化學分析儀器，這個裝置名叫「Kaliapparat」（德語，意為裝苛性鉀的儀器，中文可以稱為鉀鹼球），這個東西的用途是分析有機物中的碳含量。被稱為「德國歷史上最重要的化學教育家」的Justusvon Liebig（尤斯圖斯.馮.李比希）已經在研製第一台碳氫元素測量儀。
他將其稱之為kaliapparat，直譯就是「鉀球」。
當李比希將它公諸於世的時候，大家往往將它當做是一件藝術品，每個被邀請來參觀儀器的科學家都把注意力放在其賞心悅目的設計上，並不知道這個叫做「鉀球」的涉及是一台碳氫元素分析儀，更忽視了它對現代化學的歷史意義。
然而，三角形的支架結構，中空的玻璃管，5個玻璃球分別沿著支架插入，這個矮小精製的設備成為了有機化學精確量化碳含量的里程碑。精製的構造至此也推動了全球實驗室向複雜化精細化玻璃化學儀器的設計與製作。
「鉀球」在歐洲巡迴展出的十年內，被俗稱為「李比希燈泡」的「鉀球」已經蔓延到歐洲所有的化學實驗室。甚至19世紀的化學家中只要是李比希的學生，他們都會佩戴「鉀球」圖案的徽章。
凱斯西儲大學的研究化學歷史學的AlanRocke教授稱：「不管你用不用，實驗室中擺這麼台『鉀球』在當時的歐洲成了一種時尚，如同在實驗室放上一台500M的核磁分析儀。」
到了1909年這股潮流越過大西洋來到了美國，最終在蒂凡尼珠寶設計參與ACS美國化學協會會標設計時採用了「鉀球」作為ACS的標誌。
「而這個上面部分為14K金的鳳凰，下面部分為藍法郎底色的「鉀球」造型的競相被化學家購買，成了蒂凡尼珠寶當年的暢銷貨，」Alan Rocke教授說道。
「鉀球」的工作原理：被燃燒的有機物形成二氧化碳和水，水份被氯化鈣裝置吸收，而二氧化碳氣體通過鉀球的氫氧化鉀球體形成碳酸鉀和水。然後來監測有機物前後失去的重量。「Kaliapparat」一詞其實由兩個部分構成：「Kali」+「apparat」（就是「苛性鉀=KOH」+「儀器」的意思），觀其字面含義，我想您也能猜個大概了，這是盛裝KOH的。
Kaliapparat是在燃燒分析中不可缺少的儀器，大家都知道，有機物裡面最關鍵的元素就是C，如何準確測量出一種物質裡面C的含量，一直困擾著許多化學家。將物質充分燃燒，C可變成CO2，準確測定出CO2的含量也就變相知道了C的含量。根據這個原理，早期的科學家便著手分析CO2的含量，但對於氣體，思維的局限性讓先期的科學家們都是想著如何測量氣壓，收集氣體，計算體積。從Lavoisier"s Oil Analysis （拉瓦錫的石油分析）到WilliamProut的體積分析，無一例外。李比希的燃燒分析由簡單入手，大大簡化了收集CO2的過程，Kaliapparat就是其中的功臣。
下圖就是李比希的燃燒裝置了，在最左端的燃燒架上，將有機物和CuO混合後進行充分燃燒，在b管中放入CaCl2吸收H2O，d中放入KOH吸收CO2，實驗結束，測定d中的增加重量便可獲知CO2的量。由於這種方法所需樣品的的量可以很少，得到了很多人的推崇，李比希的Kaliapparat也隨之大放異彩。
1841年，李比希的燃燒測定裝置被科學家Dumas和Stas進行了改進，但Kaliapparat依舊讓人愛不釋手。其實，Kaliapparat也是結果不斷改進而來的，下圖就是一些早期的Kaliapparat造型。吹出5個大小不一的玻璃泡，我覺得不是一件容易的事，不由對李比希的吉森實驗室的玻工由衷讚歎！
現在，Kaliapparat早已經淡出了燃燒分析的過程，元素分析已被儀器所量化，成為合成化學中最基本的一個測試手段和表徵數據。但是，李比希的Kaliapparat仍然被人們使用了四分之三個世紀，並成為一個有機化學中里程碑性的標誌。耶路大學圖書館上也印著這個極富創意的儀器。
關於Kaliapparat的實際使用原理，下面這幅有德文注釋的動畫講述的很清楚，大家可以「按圖索驥」。
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