书城科普读物百科知识-科普新课堂:发明之旅
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第42章 人工合成染料的产生

我们生活的这个世界是多么的美丽!红色的花儿绽开在枝头,高雅的孔雀展开漂亮迷人的五彩锦屏……大自然向我们展示了她那富丽堂皇的色彩世界。那么,人们能不能也运用自己的智慧去创造一些色彩各异的世界呢?看一看今天人们穿着色彩艳丽的衣服,就会明白人们是能够创造出自己喜欢的色彩的。而染料的人工合成就是重塑大自然形象的奇迹之一。

人们把布织出来了,要做成衣服,还得首先给布染色。在古代,人们用草叶揉布,或者从植物中提取蓝色、红色等天然染料进行染色。可是,这种方法不仅使得染过的布色彩单一,而且很容易见水褪色。因此,在古代好的染料是非常稀有的。比如,腓尼基的泰雅紫因为从某种贝类中提取出紫色染料而变得繁荣昌盛。当时这种泰雅紫非常昂贵,只有富人才享受得起。而在东罗马帝国时期,甚至只有皇帝才能用这种染料。因此,在英语中,把生在帝王之家称作“出生在紫色之中”。可见,在以前,大部分人的生活都缺乏色彩。

随着科学技术的进步,人们能够从煤、石油等材料中提取一些元素进行人工合成,从而制出了人工合成染料。合成染料的问世,使人们的生活变得丰富多采了。假如古罗马皇帝能走在今天的大街上,大概也会为自己服饰颜色的单调而自惭形秽的吧。

那么,人工合成染料是怎样被发明出来的呢?

合成染料是在一次实验中无意识地被发明出来的。19世纪初欧洲开始使用煤气灯,从煤炭中制取煤气时,剩下一些粘糊糊的煤焦油无处投放。尽管如此,这些煤焦油总会有些用处吧。

德国伟大的化学家李比希在肥料等方面的研究取得了惊人的成功,英国也想走这条路,于是邀请李比希的学生霍夫曼到英国皇家化学学院当教授。而霍夫曼却正在想着另一件事,即如何有效地使用那些讨厌的煤焦油。

一天,霍夫曼毫不介意地大声说:“难道就不能用煤焦油中的化学物质来制造奎宁吗?”奎宁又名金鸡纳霜,是一种治疗疟疾的药物,价格极贵,如能人工合成,就不必再从南美洲进口了。霍夫曼无意中的一句话激起了他的助手——柏琴的兴趣。威廉·亨利·柏琴于1838年3月12日出生英国的伦敦。他的父亲从事建筑业,并期望儿子也能走自己的道路。可是,柏琴在14岁时,有一天去听法拉第的科学讲座,小柏琴深深地为法拉第的有趣实验所吸引。从此,他决心选择化学研究作为自己终生的事业。柏琴17岁时就在皇家化学学院崭露头角,为此霍夫曼挑选他担任自己的助手。

听到霍夫曼的话后,柏琴就立刻找来一些煤焦油中的化学物质做起了实验。柏琴并不知道,依靠当时的化学知识,是不可能用煤焦油中的化学物质制成奎宁的。不过,化学实验往往会出现一些意想不到的奇迹。一天,柏琴正要把煤焦油中的苯胺和氯酸钾混合液倒进玻璃量杯时,却突然住手了,原来他看到容器底部发出紫色的光。这是什么东西呢?柏琴在混合液里加入酒精,试图溶出其中发紫光的物质,结果酒精呈现出美丽的紫色。柏琴凭着他那敏锐的感觉,立即看出这种紫色的东西可以用来作染料。于是,他用这种紫色物质染了丝和羊毛,效果很好。柏琴十分高兴地获得了专利。他以巴黎野外的紫色花植物名字,给这种染料命名为“淡紫”。这是1856年的事情,当时柏琴只有18岁。在那以前,主要的染料只有两种,即从植物蓝里提取的蓝靛和从茜草根部提取的茜草色素。除这两种染料外,当时再没有其它任何染料能和纤维紧密结合,洗不掉色,晒不褪色。这样,最初的人工合成染料被柏琴发现了,从而打开了色彩世界的大门。

紫色染料被发明出来后,要把它投入实用,还得让人家去检验一下。柏琴将自己发明的紫色物质的样品送给瑞典一家关心染料生产的公司,询问这种物质是否有用。“这是一种极好的染料,如果能以低廉的成本生产出这种物质,那将是大有前途的。”得到了这样一个令人振奋的回答之后,柏琴决定自己去大干一番。尽管遭到霍夫曼教授的反对,柏琴还是坚定地走自己的路。

要建设染料厂,当务之急就是钱。银行可是分文不贷的,因为在他们看来,一个不满20岁的黄口孺子,竟说什么“要从煤里提取染料”,简直是无稽之谈!于是柏琴向父亲和哥哥求援,父亲和哥哥拿出自己一生的积蓄来支持柏琴的事业。这样,柏琴一家就在1857年开始建设染料工厂。这是一个全新的事业,他们不得不从零做起。首先必须有原料笨胺,而当时却找不到出售苯胺的地方。于是,柏琴不得不高价购买从煤焦油里提取的苯,再用苯作原料生产苯胺。为此又必须有浓硝酸,而浓硝酸也很难买到,柏琴又不得不用智利硝石和硫酸自制硝酸。在这一系列生产流程中,都需要有进行必要的化学反应的装置,而现成的设备是没有的。柏琴只有自行设计,经过苦心经营,柏琴的工厂开始运转了。

柏琴生产出的染料大量地供应给法国的印染行业。由于苯胺紫同一种法国葵花冠的颜色相似,因此法国人称它为“葵色”,即赤紫色。当时的巴黎和今天一样,也是世界时装中心,而那时的新时装都染这种颜色,于是苯胺紫就大大流行了起来。柏琴工厂的染料一出厂就销售一空,这位只有23岁的化学家一下子变成了有名的富翁。

柏琴的成功鼓舞了其他化学家的勇气。1859年,法国的巴津发明了红色染料制法。这种染料至今还在使用。其它各色染料,如阿尼林红、阿尼林青、阿尼林黄等都于1863年前后,逐个被发明出来了。后来,贝夏和布林马亚二人发现了染料必须的阿尼林的简单制取法以后,合成染料的生产快速发展起来。

不久,柏琴的老师霍夫曼从英国回到了德国,霍夫曼的弟子们也一起回到德国。从此,从煤焦油中提取染料和医药品的研究在德国蒸蒸日上。合成染料逐渐超过天然染料,最后剩下的天然染料,只有茜草和蓝靛。于是英国和德国便开始竞争,看谁首先在实验室中人工合成这种染料。这两种物质都被德国人合成了,因而德国人掌握了控制权。直到第一次世界大战,德国人都始终保持在世界染料制造行业中的垄断地位。

人们是不会忘记首创人工合成染料的柏琴的功劳的。1906年是柏琴发明苯胺紫50周年纪念。

这一年他被授予骑士称号,在欧洲和美洲举行了表彰他的特别集会,在纽约还设立了“柏琴奖”,专门授予那些在应用化学领域做出重大贡献的人们。出席这些集会的人都系着柏琴工厂最初生产的苯胺紫染成的领带,那些荣获柏琴奖的人也都郑重地系着这种领带。第二年,即1907年7月14日,柏琴与世长辞。自从柏琴发明第一种合成染料以来,人们又合成了数千种浓淡不同、色彩各异的染料,从而使得这个世界变得色彩缤纷了。今天,几乎所有的人都穿着各种色彩夺目的服装,这与柏琴等科学家们对人类的巨大贡献是分不开的。