本生獲博士學位以后，因出色的研究工作，得到了一筆補助金，固而使他有可能在1830一1833年步行到歐洲各地游學，他到過法、奧、瑞士等國，遍訪化工廠、礦產(chǎn)地和知名實驗室，結(jié)識了許多知名科學家。這次游學，對他以后的學術(shù)研究有很大幫助。
1833年，本生游學結(jié)束，先后擔任了哥廷根大學等學校的教師，1843年到布勒斯勞任化學教授，在這里，他結(jié)識了物理學家基爾霍夫，此后，二人長期合作研究光譜學。1852年，本生在海德堡任教授，一直從事化學教學和研究。 在長期的教學生涯中，本生講授《普通實驗化學》課程，為學生做了許多出色的演示實驗，課堂上在自己研制的煤氣燈上，他用玻璃管很快就可以制作出所需的儀器，他的這種高超的技巧使他的學生們非常佩服。他研制的實驗煤氣燈，后來被稱為本生燈，一直到現(xiàn)在，許多化學實驗室，人們還使用這種燈。此外，他還制成了本生電池、水量熱計、蒸氣量熱計、濾泵和熱電堆等實驗儀器。
本生對科學有著廣泛的興趣，他早期研究過有機化學，但過一段時間后，又去專攻無機化學。他一生做的最重要的工作是進行無機分析，他曾分析和鑒定過上千種無機物質(zhì)，發(fā)展了無機分析和測量技術(shù)。
1834年，本生系統(tǒng)地研究了砷酸鹽和亞砷酸鹽，他發(fā)現(xiàn)水合三氧化二鐵可以用來作砷中毒的解毒劑，認為三氧化二鐵可以與砷結(jié)合成亞砷酸鐵，形成既不溶于水也不溶于體液的化合物，他的這一發(fā)現(xiàn)，"至今還有使用價值。
1835一1836年,本生研究了一系列的氰化物，指出亞鐵氰化銨、亞鐵氰化鉀是相同晶型的，還發(fā)現(xiàn)了亞鐵氰化銨和氯化銨的復(fù)鹽。
在有機化學領(lǐng)域，本生研究過二甲砷基化合物，指出二甲砷基是一種含砷的有機化合物。他在1837一1842年間，圍繞這一課題，發(fā)表了五篇論文。但在1843年，在做二甲砷氰化物的研究時，實驗裝置發(fā)生了爆炸，炸瞎了他的右眼。
第一個二甲砷基化合物是1760年卡代首先制出的，他把等重量的醋酸鉀和氧化砷混和物攪拌蒸餾，得到了一種褐色的稠狀物，此物易發(fā)煙而有惡臭，但當時人們不知道它的組分。為了解答這個問題，本生對這種物質(zhì)進行了深入研究，經(jīng)一系列實驗，從中離析出二甲砷基氧（C4H12As2O）。此外，本生還詳細地研究了二甲砷基的衍生物，獲得了氯、碘、氟等元素的二甲砷基化合物，并用蒸氣密度的方法測定了這些物質(zhì)的分子量，從而得出它們的化學式。他經(jīng)過研究指出，只須研究一下這類化合物，我們就可從中找出一個不變的組分，它可以用C4H12As2O來表示。構(gòu)成這個組分的元素，彼此以很強的親合力化合鄉(xiāng)在與其他元素化合或分解對，它保持不變，這就是一個有機化合物的基。
1853年，本生在講學時指出，二甲砷基的基，應(yīng)當寫成As( CH3)2，因為它存在著兩個甲基，這種寫法已接近了現(xiàn)代的形式。他甚至還指出，自由二甲砷基的結(jié)構(gòu)式應(yīng)為As2( CH3)4。到1858年，本生已正確地提出了幾乎所有二甲砷基化合物，他的這些研究，為有機結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展，提供了堅實的實驗基礎(chǔ)。
本生還從熔融的氯化物中制出了金屬鈉和鋁，用電解法制出了鋰、鋇、鈣、鐳。他甚至提煉出鈰、鑭等稀土元素，并精確地用自制儀器測定了這些金屬的比熱。
1852年到1862年約10年間入本生與羅斯合作研究光化學。他采用等體積的氫和氯在光熾下進行反應(yīng)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，光照射化學物質(zhì)使之產(chǎn)生反應(yīng)的情況，與光的波長有關(guān)。如單獨照射預(yù)先放人反應(yīng)器中的氯氣。不會改變其反應(yīng)的誘導(dǎo)期，當溫度在18°C一26°C時，反應(yīng)只有極小的進展，但如果有氧存在。則氧顯示出明顯的催化作用。本生和羅斯通過研究，還估計出太陽的輻射能、指出太陽在一分鐘內(nèi)輻射出的光能，等于25X1021立方米的氫氣和氯氣混和轉(zhuǎn)化為氯化氫所需要的能量。
著名的本生燈發(fā)明于1853年，此燈的溫度可達2300°C，且沒有顏色，正因為這一點人使他發(fā)現(xiàn)了各種化學物質(zhì)的顏色反應(yīng)。不同成分的化學物質(zhì)，在本生燈上的燒時，出現(xiàn)不同的焰色，這一點引起他極大的注意，成了他以后建立光譜分析的機遇。
本生在他發(fā)明的燈上的燒過各種化學物質(zhì)，他發(fā)現(xiàn)，鉀鹽的 燒時為紫色，鈉鹽黃色，鋸鹽洋紅色，鋇鹽黃綠色，銅鹽藍綠色。起初，他認為，他的發(fā)現(xiàn)會使化學分析極為簡單，只要辨別一下它們的燒時的焰色，就可以定性地知道其化學成分。但后來研究發(fā)現(xiàn)，事情絕不那樣簡單，因為在復(fù)雜物質(zhì)中，各種顏色互相掩蓋，使人無法辨別，特別是鈉的黃色，幾乎把所有物質(zhì)的焰色都掩蓋了。本生又試著用濾光鏡把各種顏色分開，效果比單純用肉眼觀察好一些，但仍不理想。
1859年，本生和物理學家基爾霍未開始共同探索通過辨別焰色進行化學分析的方法。他們決定，制造一架能辨別光譜的儀器。他們把一架直筒望遠鏡和三棱鏡連在一起，設(shè)法讓光線通過狹縫進入三棱鏡分光。這就是第一臺光譜分析儀。
"光譜儀"安裝好以后，他們就合作系統(tǒng)地分析各種物質(zhì)，本生在接物鏡一邊的燒各種化學物質(zhì)，基爾霍夫在接目鏡一邊進行觀察、鑒別和記錄。他們發(fā)現(xiàn)用這種方法可以準確地鑒別出各種物質(zhì)的成分。
1860年5月10日，本生和基爾霍夫用他們創(chuàng)立的光譜分析方法，在狄克海姆礦泉水中，發(fā)現(xiàn)了新元素銫；1861年2月23日，他們在分析云母礦時，又發(fā)現(xiàn)了新元素銣。此后，光譜分析法被廣泛采用。1861年，英國化學家克魯克斯用光譜法發(fā)現(xiàn)了鉈；1863年德國化學家賴希和李希特也是用光譜法發(fā)現(xiàn)了新元素銦，以后又發(fā)現(xiàn)了鎵、鈧、鍺等。
本生在化學上建樹極多。他研究過火山、氣體，制作過本生電池和鎂照明材料，1853年，他發(fā)明了利用硫酸對游離碘作容量分析的方法：1868年，他創(chuàng)造了用革取的辦法分離鈀、銠、釕、銥的方法。此外，他還在1875年，對稀土元素階光譜作了統(tǒng)一研究和描述。晚年，他還制造了一架蒸氣量熱器，用來測定某些物質(zhì)的比熱。
最令人驚奇的是，本生和基爾霍夫創(chuàng)造的方法，可以研究太陽及其他恒星的化學成分，為以后天體化學的研究打下了堅實的基礎(chǔ)。本生一生獲得過許多榮譽。1842年，他被選為倫敦化學會的外國會員，1853年擔任德國科學院的通訊院士；18842年，被法國科學院聘為外國會員；1860年，英國皇家學會授予他榮譽獎?wù)拢?877年，本生和基爾霍夫共同獲得了戴維獎：1890年，本生獲得了英國工藝學會的何爾伯獎。本生對榮譽、勛章、獎?wù)潞艿�，他對他的學生和朋友說："這些榮譽和獎?wù)碌膬r值，全在于它們能使我的母親感到高興，可惜，她已經(jīng)不在人世了。"本生不喜歡政治性的社交，尤其不樂于和顯貴們交往，他認為那是浪費時間，1886年，海德爾堡大學舉行建校五百周年慶�；顒訒r，請了許多顯貴參加紀念大會，校長和顯貴們紛紛致詞，許多人對本生的事業(yè)進行了贊揚，但本生卻睡著了，學生的活動驚醒了他，他說他夢見一試管掉在地上了。
本生為了事業(yè)，終生未娶，有人曾給他介紹女友，他一次也沒主動去追求，學生們問他為什么不結(jié)婚，他都是說："我總是沒有功夫。"
本生70歲時，給他的好友與信說："垂暮之年，來日不多，回憶過去的歡樂，其中最使我快樂的是我們共同進行的研究工作。"
1899年8月16日，本生與世長辭，享年88歲。本生是在化學史上具有劃時代意義的少數(shù)化學家之一，他和基爾霍夫發(fā)明的光譜分析法，被稱為"化學家的神奇眼睛"。
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