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第8章 化学家的故事(8)

19世纪80年代末的一天,这位103岁的长寿化学家因经受不住独生儿子突然去世的沉重打击,而与世长辞。这位为化学事业奉献一生的长者赢得了人们的永远纪念。

舍夫勒尔教授把自己的一生全部献给了科学事业,他的许多发现不仅丰富了科学宝库,而且造福于人类,美化了人类生活。这使他赢得了各国科学家的爱戴和敬仰。他为化学作出的卓越贡献将为后世永远纪念。

自学成才的法拉第

迈克尔·法拉第出生在18世纪90年代初的英国萨利。他的发现奠定了电磁学的基础,在电化学方面,他也做出了杰出的贡献,给十九世纪的科学打上深刻的印记。

法拉第从未进过学校,他识字是自学的,从11岁当报童,一直当到16岁。他觉得卖报这个差事对他很合适,因为在闲暇时可以看各种报纸,学习知识,看完的报还可以卖掉。

一次,法拉第在回家的路上,经过乔治·里保书店装订工场,看到门前贴着一张广告,上面写道:“本场招收装订工人,月薪8英镑,尤其欢迎童工,工人可在场内就餐,餐费自理。法拉第回家以后,就和父母商量,辞去了亨特老板的工作,去装订场当了一名工人。装订场的工作条件很差,工作也很累,但法拉第却喜欢,因为他可以把装订过的书带回家来读。他亲手装订过百科全书和其他许多名著。法拉第利用装订场的工作之便,阅读了大英百科全书电学卷,了解了电的意义和作用。几年的时间,他读了物理、化学、天文、地质等方面的多种著作。别人装订了好书,也推荐给他看。“法拉第,我这有一本《化学对话》,写得非常动人,你如果感兴趣,我可以抽出一本来,放在你的台子上。”法拉第的好朋友格平小声向他建议。

下班铃响了,嘈杂的工场变得安静了,法拉第独自坐在工人午休的小工棚里,借着昏暗的灯光,开始读《化学对话》。这是女科学家马尔希特夫人著的一部科普读物,文字生动活泼,给人们展现了一个神奇、奥妙无穷的化学世界,各种奇特的化学物质,发现元素的化学家,物质的组成,分光镜的奇妙,化学药品的奇异的医疗效果……法拉第完全被这部书吸引住了,他如饥似渴地读下去。

笃!笃!有人敲窗子,法拉第一抬头,他惊呆了,原来天已大亮,窗外站着他那年老多病的母亲。“妈妈,我懂得了一门奇异的科学,它叫化学,非常有用,我将来要研究化学!”“上帝保佑你,孩子,我们是穷人,没钱供你读书。”马尔希特夫人的《化学对话》法拉第一连看了七遍。他万万没有想到,一个十分偶然的机遇,使他真的走上了研究化学的道路。

英国著名电化学家戴维和其他知名专家经常在英国皇家学院讲演会上作学术报告,听讲的人很自由,任何人都可以去。法拉第在工作之余,经常去听这些学术报告。

一次,著名化学家戴维的报告深深吸引了法拉第,戴维熟练的实验演示,使他十分敬佩。他将自己对电的一些想法写信告诉了戴维,他在信中提出:“电解作用,很可能存在着某种严格的数量关系。”过了一段时间,法拉第收到了戴维的一封回信,信中写道:

法拉第先生:

请于本星期三前,来肯宁斯汤大街实验室一晤。

戴维敬启

法拉第终于坐在戴维的实验室里。“我是个装订工,装订过成千上万本书,其中也包括您的书,我读过大部分科技书。”法拉第介绍了自己。“您给我写信有什么要求吗?”戴维问。“我想研究化学。”法拉第直截了当地回答。经过一段谈话,戴维发现了法拉第的才能,决定录用他为自己的助手。法拉第收到被戴维录用的便条以后,心情激动,夜不能寐。他知道,从此,他的科学生涯就开始了。法拉第担当戴维的助手工作出色,他每天从早到晚在实验室工作,把一切都安排得井然有序,实验之余,他还抽时间读了许多科技书。戴维对法拉第的工作也非常满意,他认为,法拉第是一个忠于职守的人。一天,戴维对法拉第说:“过几天我要和我的妻子一起到国外度蜜月,为了不中断科学研究,我想带一个流动实验室,请您去照顾这个流动实验室。”“我很荣幸,愿意跟随您的流动实验室工作。”

22岁,法拉第跟随戴维,长途旅行,兼做科学考察。一年半的科学旅行,法拉第记了厚厚的两大本笔记。

第二年,法拉第跟随戴维回到伦敦,经戴维推荐,他被著名的皇家学院录用,担任了实验室管理仪器的助教。

28岁时,法拉第开始研究不锈钢与各种合金,不久就炼出了铁镍合金,后来又炼出铂、钯、锗、银、铬、锡、钛、饿、铱等多种金属与铁的合金。

29岁时,法拉第合成了二氯乙烷和六氯乙烷,他的合成物叫做“氯化碳”。

同年,法拉第结识了一个珠宝商的女儿萨蕾。萨蕾是一位热爱科学的姑娘,她对法拉第的才能十分仰慕,尤其在她知道了法拉第自学的坎坷经历之后,她对法拉第的爱慕之情日笃。一年后,法拉第和萨蕾结婚。萨蕾对法拉第十分体贴,还善于为他创造安静的工作环境,这对法拉第以后的成名,起了很大的作用。

戴维去世以后,法拉第专心研究电化学的问题,经研究发现:当电流通过电解质溶液时,两极上会同时出现化学变化。法拉第通过对这一现象的定量研究,发现了电解定律。法拉第提出了两条电解定律:(1)电解时,在电极上析出或溶解掉的物质的重量,与通过电极的电量成正比;(2)如通过的电量相同,则析出或溶解掉的不同物质的质量跟它们的克当量成正比。电解一克当量的物质,所需用的电量叫一个“法拉第”。人们为了纪念法拉第,把这两条电解定律称为“法拉第定律”。

电解定律的发现,把电和化学统一起来了,这使法拉第成了世界知名的化学家。经常在阴湿的地下室紧张工作,法拉第非常劳累,从44岁开始,他的体质明显衰退。晚年患了风湿病,经常腰酸腿痛,心脏不好,双眼昏花。他越来越觉得自己力不从心,但是每当有科学家和企业家拜访他时,他还是十分高兴地与他们谈话,他的夫人萨蕾一直陪伴着他。

76岁时,法拉第在伦敦病逝。他逝世后,皇家学会为他举行了隆重的葬礼,各国科学家都对他表示深切的哀悼。

许多有成就的化学家,往往出身贫寒,家庭困苦,他们的成功都是靠自己的勤奋学习和刻苦努力,与家庭并没有多大的关系。所以,我们要明白成功靠自己这个信念,要学会用自己的双手开创成功之路。

维勒的发现之旅

弗里德里希·维勒,19世纪德国著名化学家,人工合成尿素的首创者。

弗里德里希·维勒出生于德国梅因河畔法兰克福附近的埃希海姆村。他的祖父是黑森选帝侯的马舍长,他的父亲在法兰克福担任宫廷职务,学识渊博能力突出,且热心社会公益事业。他的母亲是一位中学校长的女儿,对幼年维勒施以良好的教育。维勒七八岁时由父亲启蒙教他读写、绘画,不久入普通小学,又自学了拉丁文、法文、音乐。

少年时代的维勒喜欢诗歌、美术,还特别爱好收藏矿物标本。中学时代,在各门自然科学中,他最喜欢化学,尤其对化学实验感兴趣。在他居住的房间里,床下胡乱地堆放着许多木箱,里面盛满了各种各样的岩石、矿石和矿物标本。地上到处可见形形色色的矿物晶体,屋角里摆放着一堆堆的实验仪器,有玻璃瓶、量筒、烧瓶、烧杯,有打破的曲颈瓶以及钢质研体等等,他的宿舍简直成了一间实验室和贮藏室。这引起了父亲的极大不满,父亲要求自己的儿子学好每一门功课,不得偏废。为此,父子俩常发生口角。

有一次,被激怒了的父亲,竟没收了儿子的《实验化学》一书。维勒对此很伤心,他被迫跑去找父亲的好朋友布赫医生。布赫医生早年也曾对化学发生过极大兴趣,在他那里,一直存放着许多著名学者编著的化学教科书和一些专著,还有不少柏林、伦敦、斯德哥尔摩科学院的期刊。维勒寻求到了布赫的支持,他不倦地阅读着这些珍贵的化学资料,还经常同布赫医生讨论一些他们感兴趣的化学,在他的头脑里,知识一天天地积累起来了。

维勒的这种旺盛的求知欲又重新激起了布赫对化学的浓厚兴趣。他们成了志同道合的忘年交,在各方面布赫都给了维勒以宝贵的支持和帮助。这位医生还很注意启发维勒的思想,经常对他说:“如果想要成为科学家,你就应当具备许多知识,要什么都知道……”因此,这段友好交往,对维勒中学阶段的学习起了良好作用,他更加勤奋地钻研各门功课。

20岁时,维勒以优异的成绩从中学毕业了。按照全家人的意见,他选择了学医并进马堡的医科大学攻读。他喜欢上大学,在学校里他一心一意地攻读所有的功课。但他只要回到宿舍,就又专心地搞起化学实验来,天天如此。这好像成了他的一种嗜好,不做做实验就不能安稳地入睡。晚上,维勒总是埋头于那些烧瓶和烧杯之间,似乎忘记了世上的一切。他的第一项科学研究,正是在那间简陋的大学生宿舍里成功的。

他最早研究的是不溶于水的硫氰酸银和硫氰酸汞的性质问题。有一次,当他把硫氰酸按溶液与硝酸汞溶液混合时,得到了硫氰酸汞的白色沉淀。经过过滤,他把沉淀物放在一边,让它自然地干燥着、自己就躺下去睡觉。但他脑子里还总想着实验的事,无论如何也不能入睡。于是他干脆爬起来,重新点燃蜡烛,接着做实验。他将一部分硫氰酸汞放在瓦片上,让它靠近壁炉里熊熊燃烧的炭火。不一会儿,瓦片被烧热了,上面的白色粉末开始噼啪作响,并逐渐在瓦片上分散开来。维勒高兴极了,他兴致勃勃地注视着所发生的一切现象。响声停止后,他取了一点白色粉末,蘸上点水,用手把它揉搓成一根白色的长条。放在瓦片上干燥片刻,然后给瓦片的一端猛烈加热。于是,重新又听到噼噼啪啪的声音,白色的长条受热后开始剧烈地膨胀着,形成了一个大气泡。那气泡像球一样飞快地向另一端滚去。待反应停止后,剩下了一块不能流动的黄色物质。如此壮观与罕见的分解现象,使维勒非常兴奋。他激动得又度过了一个不眠之夜。

经过几个月的深入研究,他在自己的第一篇科学论文中,详细地描述了这个现象。由布赫医生推荐,这篇论文发表在《吉尔伯特年鉴》上。该文发表后,立即引起了瑞典化学家贝采里乌斯的重视。他在撰写《年度述评》中,以十分赞许的口吻对维勒的论文给予了肯定的评价。

23岁时,维勒通过毕业考试,获得了外科医学博士学位。他的导师格美林推荐他到瑞典著名学者贝采里乌斯那里去学习与工作。

此时的贝采里乌斯正在研究氟、硅和硼的化合物。在这里,维勒熟练地掌握了分析和制取各种元素的不少新方法。同时,他还继续研究氰酸。一年的留学时间转眼就过去了,告别了贝采里乌斯,维勒回到家乡法兰克福。

回家后维勒继续埋头研究制取氰酸铵的最简便的方法。他首先让氰酸和氨气这两种无机物进行反应,结果使他感到意外的是,生成物不是氰酸铵,而是草酸。他多次重复这一实验,结果仍然一样。于是改用氰酸与氨水进行复分解反应,企图制得氰酸铵,结果他注意到形成了草酸及一种肯定不是氰酸铵的“白色结晶物”。他分析了这种白色物质,证明它确实不是氰酸铵。因为它与苛性钾反应,并不放出氨,它与酸反应,也不能产生氰酸。因此,维勒肯定,他发现了一种与氰酸铵不同的新物质。

那么,这白色晶体究竟是什么呢?限于当时的实验条件,他自己还证明不了。他渴望有一个条件较好的实验室,为此,他毅然受聘到柏林工艺学校去任教。尽管那里的工资待遇不高,居住条件较差,但他满意那里有一个设备齐全的实验室。

到维勒28岁为止,他一直在这里工作,使用了当时最先进的实验分析方法,证实了他早在四年前在家乡发现过的白色晶状物质正是尿素,他还发现,用氯化铵与氰酸银或以氨水与氰酸铅反应,都能得到比较纯净的尿素,维勒感到无比兴奋,经过自己的艰苦工作,他终于实现了由无机物来人工合成尿素的设想。

他把这一成果写成论文,题为《论尿素的人工制成》,发表在1828年《物理学和化学年鉴》第12卷上。这篇论文立即产生了巨大反响,不少人为之欢呼、祝贺。

人工合成尿素,不仅为维勒本人赢得了荣誉,这一发现在化学史上也具有重大意义。维勒提出的有机合成的新概念,促使了以后关于乙酸、脂肪、糖类物质等一系列有机合成的成功。因此可以说,维勒开创了一个有机合成的新时代。

然而,28岁以后,维勒因病未能将褐铅矿的分析进行到底,以致与“钒”的发现失之交臂。19世纪30年代,钒被发现。维勒写信给贝采里乌斯,倾诉他的苦闷——让他的同学臾夫司昌抢先发现了钒,而他早在3年前就将获得的钒样品寄给了老师。

住在斯德哥尔摩的贝采里乌斯,接到维勒的信,不由想起维勒怎样辉煌地合成尿素这一惊世壮举。贝采里乌斯给维勒回了封信:

“亲爱的维勒,今天我寄给您一份样品,这是新发现的钒元素。顺便,我给您讲个故事吧。

从前,在北方住着一位女神,她很美,又非常勤劳,她叫凡娜迪斯。一天,有个小伙子向她求爱,只敲了一阵门,就不再敲了。凡娜迪斯未起来开门,想试试小伙子有无耐心,过了许久,女神来到窗口,望着匆匆而去的小伙子,惊奇地发现他就是维勒。女神不免小声埋怨:‘啊,是淘气包维勒呀!好呀,让他白跑一趟也应该,谁叫他缺乏耐心呢?’

又过了几天,另一位小伙子来敲门,不但敲得坚决,还干脆有力,有股不达目的不罢休的韧劲。女神感动了,站起来为他开门,热情地邀他进屋。小伙子长得真帅,很有礼貌,和凡娜迪斯一见钟情。相识不久,两人结婚了,生下个活泼的小男孩,起名叫元素钒。您知道小伙子是谁,他就是您的同学臾夫司昌。亲爱的维勒,顺便告诉您,上次带来的样品,不是钒,实际上是氧化钒。”贝采里乌斯又安慰维勒,“您合成尿素,比发现10种新元素还要高超得多。”

82岁时,弗里德里希·维勒因病医治无效,逝世于哥廷根。这无疑是化学事业发展中的一大损失。至今,每当人们提到尿素的人工合成时,都会很自然地想起维勒的名字。

维勒的科学实践表明,在科学面前,不能有半点疏忽和粗心大意。对任何新现象、新问题,都不能单凭经验去做主观的猜测。要善于进行全面的、客观的观察与实验中思维要敏捷,注意捕捉科学实践中的一切机遇。

桃李满天下的李比希

李比希,19世纪德国著名化学家,“农业化学之父”。

李比希,生于德国的达施塔特。他的父亲是一个经营染料、油脂和药物的商人,店里有些货物要自己制造。因此,李比希在少年时就得在店里帮助父亲做事,有时看看书,做做实验。药房设在一幢楼房的第一层,占用了好几间,李比希最喜欢呆在一间小侧屋里。他在这间侧屋里,初次体验到化学的神秘,从而激发了他的想象力和学习化学的兴趣。

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