书城教材教辅中外化学故事
7827800000025

第25章 勤于钻研:化学家的故事(2)

研究化学亲和力,使贝采里乌斯建立起电化二元论的学说,他早年对电解过程做过仔细考察,特别是电解槽两极的电荷相反,电荷之间的吸引和排斥给他留下了深刻印象,经过更多的实验考察后,1811年从电学的角度出发,提出电化二元论。贝采里乌斯是当时最著名的分析化学家之一,他在测定原子量时,把许多新的分析方法、新试剂和新仪器设备引进分析化学中来,使定量分析的精确度空前提高。他对各种分析操作进行过细致的研究与改进。例如他曾指出,漏斗的锥角60°时过滤速度最快,而且滤纸不能高出漏斗,否则溶剂在滤纸边缘会很快蒸发,使沉淀难以洗净。贝采里乌斯对矿物学做过长期系统的研究。他在对矿物进行定量的全分析时,发现其中大部分是“硅质”(硅石)。硅质与其他金属的氧化物结合成化合物,就是矿物的主要成分。贝采里乌斯把含有这种化合物的矿物,取名为“硅酸盐”,并对各种硅酸按其组成做了分类,这种分类沿用至今,同时在矿物研究中,他还发现新元素铈、硒、钍、硅、钫、钽、锗等。

贝采里乌斯还是开创有机化学研究领域的杰出化学家。1814年贝采里乌斯开始了对有机物的深入研究,他最早引用了“有机化学”概念,但由于当时科学条件限制,有机化学研究的对象只能是从天然动植物有机体中提取的有机物,即只能从有机物里制造出有机物。这给了人们一种错觉,似乎有机物均属“有生机之物”或“有生命之物”,并只有在一种非物质的“生命力”的作用下才能形成,而不能在实验室里用化学方法合成。显然,这种“生命力论”及贝采里乌斯的电化二元论,都束缚了有机化学的发展。当1828年维勒人工合成尿素之后,贝采里乌斯受到极大启发,他想到自己也曾发现过雷酸银和氰酸银,这是两种组成相同而性质不同的物质,他发现酒石酸和葡萄酸也有类似情况。

贝采里乌斯十分重视化学人才的培养。他曾编著化学教科书共三卷,这是一部最完整、最系统和最通俗的化学教科书。在长达30年的时间,成千上万的青年化学家们都读过该书。贝采里乌斯以其广博的知识和正确评价实验数据的洞察力吸引着科学家们。他总是不断地改造旧方法,创造新方法,并且毫不隐瞒地把自己的所有成就都写进教科书里,给青年学者们铺成了前进的坦途。维勒等一大批化学家都曾师承于贝采里乌斯,他是当时国际上公认的化学权威之一。首次提出化学反应中使用的“催化”与“催化剂”概念,又是他,1841年第一个提出了“同素异形”的术语。

由于长期紧张地工作和经常接触有毒化学药品,贝采里乌斯的健康遭受很大损伤,最终积劳成疾,于1848年8月7日,在斯德哥尔摩病逝,享年69岁。他的逝世,不仅是瑞典人民的巨大损失,也是国际化学界的一大不幸。瑞典科学院和瑞典政府为他举行了隆重的葬礼。贝采里乌斯的名字,永远留在世界化学史上,他的伟大的科学的一生,将是后辈化学工作者学习的楷模。

化学界的“福尔摩斯”

诺贝尔是瑞典的化学家,在年轻的时候,他就在父亲开办的工厂中,开始了对炸药的研究。

一天晚上,天气异常闷热。研究所的助理员汉森,突然在值班室被炸死了。

诺贝尔匆忙赶到现场,看见汉森的办公室里有许多炸碎的厚玻璃片和一块直径约15厘米的石头。

再看汉森,只见他躺在床上,脸上、胸口都扎进了不少玻璃片,满床是血。地板上还有一个直径很大的被震碎的玻璃瓶底,瓶盖上拴着几根打着结的钢琴弦。

诺贝尔走进室内,捡起一块碎片,放在鼻子上嗅了嗅,闻到一股酒精的味道。

诺贝尔想了想:这就怪了,现场没有具备爆炸危险的硝化甘油,没有旧式的火药,没有燃烧过的痕迹,这爆炸又是从何而起的呢?

走到书架旁,诺贝尔发现书架是湿漉漉的,还在淌水。

诺贝尔就想,这爆炸的玻璃瓶中,一定装满了水,但水也不该爆炸呀!

诺贝尔更加感到迷惑不解。

他联想到与汉森同时值班的还有一个夜班警卫,便把这个青年人叫到跟前。

青年警卫见到诺贝尔,胆怯地说道:

“是这样的,诺贝尔先生,在9点钟左右,汉森的同事艾肯先生在加完班回家的时候,说要请我去吃夜点。我想反正汉森先生值班,我出去一会儿没关系,便跟他到村里的一家饭店里去了。”

诺贝尔问他道:“你有没有听到爆炸的声音?”

“没有,绝对没有。我和艾肯分手回到厂里,已经午夜了,才发觉值班室里的玻璃像是震坏了,我大吃一惊,请原谅……”

年轻的警卫感到擅离职守所造成后果的严重性,禁不住哭了起来。

艾肯是所里研究液态硝化甘油冷冻的技术员。诺贝尔听完警卫的叙述,立即感到此案可能与艾肯有关。

原来,艾肯和汉森都爱着研究所里的一位漂亮的姑娘,他们两个是情敌。联想到这,再结合艾肯研究有关的冷冻试验,诺贝尔更加感到与艾肯有关。

“凶犯肯定就是艾肯,他是借这次爆炸事件来掩盖他消灭情敌的真相。”

于是,诺贝尔找到艾肯。在他入情入理的分析面前,艾肯无法抵赖,只得承认了自己犯罪的全部经过。

事情的经过是这样的:艾肯和汉森同时爱着一个姑娘,为了消灭自己的情敌,艾肯早就开始蓄谋杀害汉森。他利用冷冻方面的知识,在一个厚厚的玻璃瓶中放满了水,密封后放在化学实验用的玻璃大口瓶中,再在密封的玻璃四周放满了干冰和酒精。大口瓶盖上盖子,盖子上又压了一块大的石头,并且用钢琴弦牢牢地将石头扎紧在瓶盖上。在轮到汉森值夜班时,他偷偷地把玻璃瓶放在值班室内的书架上。干冰和酒精掺和在一起,温度能降到-80℃,密封的玻璃瓶就会爆炸,连同实验用的大玻璃瓶的碎片,能像炸弹一样地飞出来伤人。汉森已经睡熟,警卫又被自己拉走,消灭情敌的目的就这样达到了。

戴维智斗公爵

1813年,阳光明媚的一天。

化学大师戴维带着助手法拉第到欧洲去旅行。一路上,他们游山玩水,谈论有关化学的新发现,甚是高兴。

这一日,他们在罗马的托斯康纳住下,准备收集一些土壤样品。

住下后不久,他们便开始采集土壤样品,一天下来,收集到很多宝贵的标本。回到房间时,他们还爱不释手地摆弄着。

这时,房屋的主人———托斯康纳公爵走了进来,他看到房间里又是泥土,又是石头,脏兮兮的,很不高兴。

戴维和法拉第只顾研究、谈论屋里的泥土,没有注意公爵的表情。末了,他们还兴冲冲地向公爵介绍有关土壤的科学知识。

听到科学知识,公爵一脸蔑视的表情,冷嘲热讽地说:

“科学知识嘛,是个闪光的字眼,说起来好听,但有什么用呢?我没有你们那么多的知识,生活得不是也很好吗?”

“可是,科学知识在默默地为你服务,没有科学知识,你的生活会黯然失色,面目全非。”法拉第反驳道。

“什么?会黯然失色?”公爵哈哈大笑起来。

笑完,他又进一步诋毁道:“知识就是说在嘴上、写在纸上的东西,空来空去,还抵不上我们一个仆人有用。”

言毕,公爵傲慢地走了。

“真是一个无知的家伙!每天享受着科学知识给他带来的幸福,反过来又看不起科学知识,糟蹋科学知识。”

“我会教训他一下,让他知道知识的力量。”戴维说,口气里带着一种受侮辱的感觉。

不久后的一个下午,机会终于来了。

这天刚吃过午饭,公爵闲来无事,便到戴维住的门口。看着这个可恶的家伙,戴维计上心头。

他走到公爵跟前,大谈化学知识,当说到碳元素时,戴维滔滔不绝地“吹”嘘道:

“松软的石墨和最坚硬的金刚石没什么两样,都是纯净的碳构成的。”听了戴维的话,公爵鼻孔里哼了两声,他觉得这纯粹是胡说八道。

看着公爵的样子,戴维突然指着公爵手上的钻石戒指说:

“先生,就是你手上戴的那颗美丽的钻石戒指也是纯净的碳构成的,与煤、木炭中的碳没什么不同,只不过碳原子排列不同罢了。”

“我的钻石戒指也是碳?年轻人,不是开玩笑吧?”公爵说着,抬起手腕,看看闪闪发光的戒指,似乎感到不可思议。

“先生,你不懂,确实是由碳构成的。”法拉第在旁边帮腔。公爵赌气地从手指上取下钻石戒指,递给戴维道:

“你说这是碳,请把它烧掉吧!我要看一看你们说的话到底是不是真的!”

“公爵先生,还是不烧吧,这颗钻石值很大一笔钱,烧了你会后悔莫及的。”戴维“反唇相讥”地说道。

公爵终于被激怒了,只听他大声地说:“我说烧就烧!”看着公爵的表情,戴维暗暗发笑,他吩咐法拉第说:

“你去拿一个3倍数的放大镜,准备好焙烧工具,让事实来说服公爵大人。”

没过多久,一切准备妥当。

只见钻石戒指被放进小箱,用火加热。戴维举起手中的放大镜,对准焦距,让一束用透镜聚焦的强烈阳光直射在光彩夺目的钻石上。

1秒钟……2秒钟……,戒指很快就融化了,钻石却一点变化都没有。

看到这,公爵“笑眯眯”地挖苦戴维道:“手举酸了没有呀?”戴维似乎没有听清楚公爵的话,依然举着放大镜。

10秒钟,20秒钟……渐渐地,公爵的脸色由红变紫再变白。

只见那颗光华夺目的钻石,越来越粗糙,越来越小,最后竟如同魔术一般逐渐地消失了。

“奇怪!真是奇怪!我的钻石竟然无声无息地蒸发了!”

“公爵先生,你的钻石不是蒸发,而是燃烧掉了!”戴维纠正说:“请你记住,钻石是纯碳的!”

公爵想想一颗价值连城的钻石,就这样消失了,不觉两眼一黑,一下子晕倒在地上。

戴维和法拉第禁不住自豪地笑了。

炼丹士葛洪

炼丹术在我国发展得比较早,在公元前三四世纪的战国时期,就出现了关于方士和求“不死之药”的记载。秦始皇曾派遣徐福带着几百个童男童女到蓬莱求仙人赐不死之药。汉武帝招揽众多方士,讲求长生不老之术。炼丹的风气在封建统治阶级的扶助下盛行起来。魏晋南北朝,方士演变成符水治病的道士,他们把先秦的道家创始人老子认作始祖,从此道教成为我国封建社会中的主要宗教之一,与儒、佛并行于世。

炼丹的人把一些矿物放在密封的鼎里,用火来烧炼。矿物在高温高压下就会发生化学变化,产生出新的物质来。但是在炼丹的过程中,人们发现了一些物质变化的规律,这就形成了现代化学的先声。

葛洪字稚川,号抱朴子,东晋丹阳句容人。出生在一个没落的贵族家庭,祖父在三国时代曾是吴国的大官。在他13岁那年,父亲病亡,家境也随之恶劣。葛洪从小就有一种强烈的求知欲,没有书,就到处向别人借书来读,无钱买笔墨,就拿木炭在地上练写字。从16岁读儒家的《孝经》

《论语》等书开始,广泛地阅读了许多书,从经书、史书到杂文,凡能借到的书都认真地读了。后来他还学习了“望气”、“卜卦”之类。葛洪经过长期的刻苦自学终于成为一个学识渊博的人。据《晋书》中的“葛洪传”

介绍,葛洪“博闻深洽、江左绝伦;著述篇章人富于班马”。这就是说,葛洪的学问很丰富,在江南是无人可比的,他的著作比班固和司马迁的著作还多。《晋书》里列举他的著作有《抱朴子》内篇116篇,碑诔诗赋100卷,移檄章表30卷,“神仙”、“良吏”、“隐逸”、“集异”传各10卷,五经史汉百家之言方使杂事310卷,“金匮药方”100卷,“肘后要急方”4卷。一个人有这么多的著作,抄述了310卷书,可以想象他是很勤奋的。

西晋末叶,统治阶级内部争权夺利,“八王之乱”、“蛮族叛乱”,战争接连不断,社会生产力受到严重破坏,阶级斗争异常尖锐,农民起义也风起云涌。生活在这种形势下,葛洪和一些地主阶级一样,从现实的失望中,转而求援于上帝,投身于神仙方士之术。葛洪把老庄之学充分地演化为神仙方士之术,他的思想实质上是内神仙外儒术。他的炼丹理论正是从这一思想出发的。他认为一切物质都是可以变得的,而在诚心的要求和适当的条件下,人们可以变得仙丹和黄金。根据这一理论,葛洪在收集、研究各种药方,为民治病的同时,进行了大量的炼丹实验。

从这些炼丹的实验中,葛洪熟悉了许多无机物质的组成和一些比较简单的化学反应。我们仅从《抱朴子内篇》里,可以发现葛洪已具备下列的化学知识:

(1)他说:“丹砂烧之成水银,积变又还成丹砂”,丹砂即硫化汞,加热即分解而得到汞。汞与硫黄化合又生成黑色的硫化汞,再在密闭容器中调节温度,便升华为赤红色的结晶硫化汞。也就是说葛洪在炼制水银的过程中,发现了化学反应的可逆性,他指出,对丹砂(硫化汞)加热,可以炼出水银,而水银和硫黄化合,又能变成丹砂。

(2)“以曾青涂铁,铁赤色如铜”,曾青大概指含硫酸铜的胆矾,以曾青涂铁即以铁和硫酸铜的溶液起作用,铁取代了硫酸铜里的铜,故表面附有一层红色的铜。因为采用涂敷的方法,所以硫酸铜只在铁表面发生作用,葛洪进而说:“外变而内不化”。可见对于这一金属置换反应,葛洪是做了仔细观察的。

(3)“铅性白也,而赤之以为丹,丹性赤也,而白之以为铅。”这是说铅可以变为铅白,即碱式碳酸铅,铅白又可以变成赤色的铅丹,即四氧化铅;铅丹则可以变回为铅白,最后回复为铅。这是一个很明显的化学反应过程。

(4)“取雌黄、雄黄,侥下,其中铜铸以为器复之……百日此器皆生赤乳,长数分。”也就是说雌黄(三硫化二砷)和雄黄(五硫化二砷)加热后均能升华。葛洪这段话就是对它们升华反映的描述。

在当时,葛洪能有这样丰富的化学知识是难能可贵的,他是我国炼丹术发展中承前启后的人物。他那富于鼓动性的文笔,替炼丹术做了宣传,他对炼丹方法的具体著述对后来的炼丹家影响很大。

“国宝”侯德榜

19世纪60年代,比利时人索尔维研究出了氨碱法即索尔维制碱法,是以食盐、氨、二氧化碳为原料的制碱法,该法实现了碱的连续化生产,并使食盐利用率得到提高,从而使纯碱价格大大降低,并且产品质量纯净,故被称纯碱。由于采取了严密的保密措施,外人对此新技术一无所知。不料这一秘密竟被一个中国人运用智慧摸索出来了,这个人就是侯德榜。

侯德榜,生于福建闽侯农村。他在青年时就显露出过人的智慧,在清华留学预备学堂高等科学习时,以10门课获得满分1000分的成绩毕业。这无论在过去还是现在都是广大学生望尘莫及的,因此被称为“国宝”。

侯德榜志向远大,学识渊博,毕业于美国麻省理工学院化工专业,获学士学位。正如他所说:“要当一名称职的化学工程师,至少要对机、电、建筑内行。”毕业后他曾在美国水泥、硫酸、染料、电化等工厂实习,同时继续深造,并先后获得美国哥伦比亚大学制革硕士学位和博士学位。

侯德榜学成归国后,出任范旭东创办的永利碱业公司的技师长,也就是总工程师。

要创业首先需要实干的精神。他脱下了白领西服,换上了蓝布工作服和胶鞋,身先士卒,同工人们一起操作。哪里出现问题,他就出现在哪里,经常干得浑身汗臭,衣服中散发出酸味、氨味。他这种埋头苦干的作风赢得了工人们、甚至外国技师的赞赏和钦佩。在他的带领下,技师、工人们团结一心,为建成中国自己的碱厂而奋战。从整个工艺流程设计,到土建施工,到设备安装,他都事必亲躬,严格把关。他成天穿着工作服,在工地上解决着一个个技术难题。