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第12章 化学家的故事(12)

在化学元素发现史上,持续时间之长,参加的化学家人数之多,危险之大,莫过于元素氟的制取了。氟这种非常活泼的元素,为了制取它,许多化学家献出了宝贵的生命,可以称得上化学发展史中一段悲壮的历程。而莫瓦桑以超人的胆略,严谨的研究,攻克了这一难题。人们将永记莫瓦桑的名字。

多次失败的打击并没有击垮莫瓦桑的意志,尽管实验室条件很差,尽管他曾几次中毒,但是莫瓦桑毫不气馁,终于研究制出单质氟。莫瓦桑是科学家中的英雄。

“最年轻的博士”——费雪

埃米尔·费雪,德国著名的化学家,1902年诺贝尔化学奖金的获得者。

费雪,出身富家,父亲是乌斯吉城里有名的富豪。他自幼勤奋好学,17岁时,以第一名的成绩毕业于波恩大学预科。随后因病在家休学两年。20岁时,他转入斯特拉斯堡大学化学系学习,那里有当时著名的化学家阿道夫·冯·贝耶尔教授。贝耶尔教授对染料、炸药和药物的研究有很大的贡献。费雪非常敬佩贝耶尔教授,贝耶尔教授也很快就发现了这位勤奋好学的青年人的才能,并精心地加以培养。

在贝耶尔教授的指导下,费雪开始撰写博士论文。他完成了《有色物质的荧光和苦黑素》论文,获得了博士学位。这时费雪才22岁,成为了该校有史以来最年轻的博士。在隆重的毕业典礼上,大学总监非常骄傲地大声宣布:“本校自1567年创立以来,到现在已超过两百年了,本届出了一位最年轻的博士,他就是埃米尔·费雪。”从此以后,“最年轻的博士”就成为费雪的另一个名字。

费雪获得博士学位之后,他又跟随贝耶尔教授到慕尼黑大学当了一名助教。

在慕尼黑大学的头三年里,费雪没有教学任务,他有很多时间专心于研究工作。在贝耶尔教授的指导下进行有关苯肼项目的研究,他首先做的研究项目是合成粪臭素。实验多次失败已经够倒霉的了,再加上粪臭素的臭味就更加烦人。但是费雪一心扑在实验上,尽管他衣服、头发和皮肤上都粘上了粪臭素,散发着恶臭的气味,但他对这一切全不介意,甚至忘记了身上还有什么气味。当费雪成功地合成粪臭素,高兴地跳起来时,才发现实验室里只剩下他一个人了。因为实验室里冲天臭气,熏得谁也呆不下去了,大家都逃到外面“避难”去了。

在德国,很多人都喜欢听音乐会或看歌剧,费雪也是一位爱好者。工作之余,只要音乐厅、歌剧院有演出,他是必到的观众。一天,正好城里有歌剧演出,实验结束后费雪把实验室收拾好,就动身前往歌剧院。他一进歌剧院就发现一些人离他远远地,他没有介意,开始找自己的座位;找到座位,刚一落座,周围的观众就表现出异样:开始时是相互交头接耳,继而好像有人发出了什么命令似的,大家都不约而同地掏出手绢捂住鼻子,像躲避瘟疫一样扭转身子,还有人想逃离座位。终于有人受不了,大声叫道:“哪里来的臭气,谁把这个刚从马棚出来的马夫放进剧场来了!”这时费雪才如梦初醒,原来是自己给观众带来了极大的不便,他忙站起身来,赶快离开了剧场。回到家里,费雪认真洗过澡,又从里到外换了衣服,但是臭味依然存在,就好像是从皮肤里散发出来的一样。费雪有点懊丧,看来歌剧看不成了。但是为了科学研究,这点牺牲算不了什么。

夏日的一天,贝耶尔把费雪请到了自己的办公室。贝耶尔说:“费雪,这几年你在我这里干得不错,在有机化学方面的研究已经超过我了。在我这里干不会有更多的收获,还是换一个地方吧。”

费雪从来没有想过要离开老师,他有点着急了:“不,我不想离开您,老师。没有您,我不会有今天的成绩……”

贝耶尔看着自己心爱的学生,恳切地讲:“费雪,你听我说,我心里非常清楚,你在有机化学上的造诣已经比我深了,该出去自己闯一闯了,别在这里白白耗费时间了。就这样定了吧,我推荐你去下厄南津大学任教,换一个环境会使你增长才干。”费雪深受感动,这是老师的一片苦心,只有加倍努力,创造出新的成绩才能不辜负老师的厚望。

就这样,在贝耶尔的推荐下,费雪被聘为下厄南津大学化学系有机化学教授,开始从事嘌呤族的研究。三年后转任维尔茨堡大学教授,在这里他进行糖类的研究,并继续做嘌呤族的研究。19世纪90年代,他来到柏林大学工作,在阐明糖类的结构方面作出了重大贡献,并合成了葡萄糖、果糖、甘露糖等。解决糖的结构是当时有机化学中最困难的问题之一,费雪成功地解决了这个难题。这时他在有机化学方面的研究成果已经超过了他的老师贝耶尔,并且得到了国际上的承认。

费雪获得荣誉以后,仍然不懈努力,并于1914年第一个合成核苷酸。

1919年,埃米尔·费雪由于患癌症在柏林去世,享年67岁。

人民为纪念他,给他铸造了一尊铜像,迄今尚树立在他工作了25年的化学实验所广场上。

费雪不畏惧臭味的科学研究精神告诉我们,在化学史上,任何成就的取得都不是轻而易举的,都经过了艰难的研究和跋涉,化学家们经常要克服常人难以想象的困难,最后才取得成功。

惰性气体的发现者:威廉·拉姆塞

威廉·拉姆塞,英国化学家。因发现氦、氖、氩、氙、氡等气态惰性元素,并确定了它们在元素周期表中的位置,而获得1904年诺贝尔化学奖。

拉姆塞出生于19世纪中期苏格兰的格拉斯哥市,父亲是个土木工程师,家庭生活还算比较宽裕。他的父亲40多岁才结婚,认为已经没有生育子女的希望,没想到第二年就生下小拉姆塞。父母对他非常喜爱,他们努力使拉姆塞受到良好的教育。拉姆塞的祖父曾开了一家祖传的洗染店,尽管他父亲已经放弃经营这家洗染店,但是拉姆塞还是从祖父那里知道了许多关于化学的知识。后来他从事化学研究,很可能就是在幼年时播下的种子。

拉姆塞小时候兴趣非常广泛,喜欢大自然,极善音律,爱读书也爱收藏书,而且很喜欢学习外语。3岁时,他母亲就开始教他认字和读圣经,每天还定时教他拉小提琴。他幼年时的许多行为,使成年人都感到吃惊。他小时经常坐在格拉斯哥自由圣马太教堂里,好像是听卡尔文教徒讲道,大人们不明白这位活泼好动的孩子,为什么能安静地坐着。人们总看见他在阅读圣经,走近一看才明白,原来小拉姆塞看的不是英文版的圣经,而看的是法文版,有时又看德文版。他是在用这种方法学习法文和德文。拉姆塞去教堂的另一目的是看教堂的窗子,因为那窗上镶嵌着许多几何图形,他通过那些图形验证学校学的几何定理。

孩子的兴趣是多变的。他们有自己的一套思维方法,少年拉姆塞最喜欢做的事是当一个足球明星。足球是勇敢者的运动,在激烈的对抗中,最能表现出人的勇气和风度。但是一次意外小事改变了拉姆塞的爱好。

在一次足球比赛中,勇猛的拉姆塞摔倒了,他被抬出场外送进了医院。拉姆塞伤了腿,需要静养,躺在床上无事可做,心中怪闷得慌。恰巧身边有一本英国化学教授格雷厄姆写的化学常识书。开始拉姆塞不过是随便翻翻解闷消遣。谁知,一读起来,他就被书中的内容所吸引,爱不释手。特别是书中有关焰火的制作方法更是引起了拉姆塞的兴趣。伤愈出院之后,拉姆塞不能再踢足球了,他也不再做足球明星的梦了,因为他有了新的方向,要做一个化学家。

因为他极肯钻研,14岁时,就被格拉斯哥学院破格录取为大学生。他的同班同学菲夫回忆拉姆塞刚上大学时的情形说:“拉姆塞刚入大学时,我们没学化学,但他一直在家中做各种实验。他的卧室四处都放着药瓶,瓶里装着酸类、盐类、汞等等。那时我们才刚刚认识,他买化学药品和化学仪器很内行对我印象很深。下午,我们常在他家会面,一起做实验,如制取氢、氧,由糖制草酸等。我们还自制了许多玻璃用具,自制了本生灯,拉姆塞是制造玻璃仪器的专家。我相信,学生时代的训练,对他的一生大有好处,除了烧瓶和曲颈瓶以外,所有的仪器,都是我们自制的。”

拉姆塞大学毕业后,去德国海德堡拜本生为师继续学习。一年以后,由本生推荐到蒂宾根大学继续深造,他在那里获博士学位。

19世纪80年代初,英国化学家、剑桥大学化学教授瑞利研究空气的成分,他经过极为精密的定量分析发现,由氨制得的氮,总比由空气制得的氮轻5/1000,反复研究不得其解。于是,他将这一研究事实,刊登在英国《自然界》刊物上,邀请读者解答,但没能得到满意的答复。

拉姆塞得知瑞利的研究以后,征得了瑞利的允许,也开始研究大气中氮的成分,他发现了一种惰性气体,定名为氩(Argon),即“懒惰的气体”。接着通过不断的努力,他又发现了一系列的化学元素。惰性气体家庭氦、氖、氩、氙、氡、氪,除了氦是詹森和罗克耶尔通过分光镜从太阳上首先发现之外,其余的都是拉姆塞发现的。不过氡是1910年发现的。

1916年拉姆塞去世,享年64岁,著名科学家威廉·汤姆生在评述拉姆塞的伟大发现时指出:“大部分学者认为科学的想象力更胜于精确的量度。拉姆塞的理论思维能力与动手能力都很强,他把发现的氦、氖、氩、氪和氙等气体作为一族,完整地插入了化学元素周期表中,使化学元素周期表更加完善,他的这一工作,比每一个单独元素的发现都更为重要。”这句话正确地评价了拉姆塞在化学上的贡献,指出了他的地位。

拉姆塞具有把科学的想象力和精确的测量能力结合在一起的良好素质,所以获得了成功。青少年应该锻炼自己各方面的素质,成为一个全面发展的人才。

爱玩的化学家:奥斯特瓦尔德

奥斯特瓦尔德,德国化学家。他提出化学平衡和反应速度的原理,并发明由氨氧化法制取一氧化氮。

奥斯特瓦尔德,出生于19世纪中期俄国统治下的拉脱维亚首府里加。他的双亲都是德国移民的后裔,父亲戈特弗里德·奥斯特瓦尔德是以制木桶为生的手艺人,曾在俄罗斯各地流浪,经受了各种艰难困苦。他在实际生活中悟出,要想生活得好一些,一定要有知识,他自己文化水平不高,却一定要把孩子培养起来。

少年时代的奥斯特瓦尔德精力充沛,有了探索科学的兴趣后,便开始向各个能施展能力的地方发展。11岁时,他偶尔得到一本制作烟花的旧书,奥斯特瓦尔德立刻兴趣盎然地研究起来。原本想向老师请教一下书中的疑难问题,但是老师并没有解答他提出的问题。这样一来,他只好在无人指导下自己动手,试做出各种颜色的烟花。

他和自己的朋友开始收集各种有用的材料,他的父母也很支持这一行动。母亲把省下来的钱交给他,让他购买硝石、硫黄和能够产生种前面色的金属粉末,还把一些可以做实验用的器皿让他使用。制作烟花相当危险,特别是容易引起火灾。父亲再三考虑之后还是把地下室的一间屋子专门作实验室,供儿子制作烟花使用。父母的支持使奥斯特瓦尔德更有信心了,经过试验烟花终于飞上了天空。当奥斯特瓦尔德看着那五颜六色的烟火在夜空中飞舞时,他心里得到了极大的满足。他第一次感到了自己有能力、有力量去完成自己想做的事情。

后来,奥斯特瓦尔德总结他克服困难,取得成绩的经验时说:“在一切困难面前,有一个原则是有用的:你想去做某一件事,但又没有十分把握,最好的办法就是坚定信心。”但是这样的经验是片面的,那些不符合客观规律的事情,你的信心再坚定也是要失败的。

烟花制作成功,大大地提高了奥斯特瓦尔德的兴趣,他开始考虑制作一枚火箭,但火箭的制作难度和危险程度就更大了。在犹豫一段时间以后,他还是按捺不住激动的心情,决定动手制作。在小伙伴的共同努力下,一枚像样的火箭制作成功了,但是还需要试验,到底在哪里发射呢?小伙伴们经过讨论,认为应当在烟囱管道里发射,这样可能不会造成伤害。实际上,他们认为这些防范措施不过是多余的谨慎,因为他们当中的任何一个人对这次实验的成功都没有多少信心。然而,火箭发射成功了,它在烟囱里直冲而上。

这一成功鼓舞了奥斯特瓦尔德,引发了他对化学实验的兴趣,在试验的过程中不仅训练了他实验化学的技能,更重要的是在实验的过程中悟出了一些书上没有讲的解决问题的途径和简便方法,这些活动使奥斯特瓦尔德一生受益匪浅。若干年后,他成为很知名的化学家了,由于他会吹玻璃,会木工和金工技术,尤其是善于为预定的目标设计和制造仪器设备,并灵活地装配和使用它们,所以总能达到所需要的实验结果。他的同事和学生无不为他超群和娴熟的实验技巧所折服。从兴趣出发由此而深入钻研是奥斯特瓦尔德走向成功的捷径;从兴趣出发自由放任是奥斯特瓦尔德屡遭失败的根源。

在兴趣的驱使下,不久奥斯特瓦尔德又迷上了照相,当时摄影技术还在发展时期,虽然19世纪60年代后期已经发明了赛璐珞,但是工业生产赛璐珞胶卷还是80年代中期以后的事情。那时照相底板都得由摄影者自己制作,奥斯特瓦尔德就是根据当时已经发明的照相原理,自己动手制作了照相机底板和相纸。很多人都认为他不过是一时头脑发热,不会有什么结果,可奥斯特瓦尔德却出人意料地洗出了照片,令老师和家长倍感惊奇,大家都认为他是一个极聪明而又有才干的孩子。

这些有趣的活动锻炼了奥斯特瓦尔德解决问题的能力,也养成了他钻研问题的习惯,但是并没有促进他学业上的进步。本来是五年制的中学,奥斯特瓦尔德却花费了7年时间。一年级时,他还算可以,是个优等生,从二年级开始便成重读专业户了。广泛的兴趣和爱好使学习反倒成了“业余”的事情。二年级时重读了半年,三年级把主要精力又投入到各种有趣的化学实验中去,结果其他功课受到很大影响,只好重读一年。四年级又重读了半年。五年级虽然没有重读,但是毕业考试又遇到了更大的麻烦,俄语考试没有及格。虽然考试前与他要好的同学私下向他传授了蒙混过关的秘诀,但他却自以为是,并未采纳。在沙皇统治下的拉脱维亚,俄语考试是很重要的。虽然他得到了毕业证书,但是不能升入大学,必须再补习半年俄语,重新考试。可能是老师看奥斯特瓦尔德实在是过不了关,发了慈悲之心,才高抬贵手。考试前,他在老师指导下做翻译练习,十分“凑巧”的是,这些练习的最后部分正好就是考试中的题目,这样奥斯特瓦尔德总算有资格上大学了。23岁时,他毕业于多尔帕特大学,3年后获得哲学博士学位。毕业后,他成为里加工业学院教授。自此,奥斯特瓦尔德开始了化学动力学的研究生涯。

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