不斷拓寬的化學領域
勇闖有機化學領域
18世紀的資產階級革命,幾乎席卷了整個歐洲,一些國家紛紛推翻了封建專製政權,建立了資產階級統治的新秩序。
大工業的發展,使鋼鐵、冶金、紡織等工業得到了迅速擴大。一些化學材料和製品供不應求,近代有機化學就是在這種社會需要的推動下產生和逐步發展起來的。
有機化學的設立是以有機化合物的提純、有機分析和有機合成;特別是有機合成為主要標誌。
有機化學的早期研究,隻是從動植物有機體中提取和分離有機化合物,如蔗糖、樟腦、麥芽糖等。直到18世紀後半期,這種對有機化合物的分離和提純工作才得到較快發展。
有機化學之所以能產生和發展,這是和德國化學家維勒的工作分不開的。
維勒是瑞典化學大師貝采利烏斯的得意門生之一。他早年在德國求學,獲博士學位之後,去瑞典留學,跟著這位化學大師繼續深造。
1825年回到德國,一方麵從事教學工作,一方麵繼續進行化學研究。1827年,他從自己製得的純淨的三氯化鋁,又還原出金屬鋁,這一研究成果,使他在化學界名聲大振。
1828年,他在進行氰化物與銨鹽溶液相互作用的試驗中,意外地發現了一種白色沉澱物,按照他的推測,這種沉澱物有可能是氯化氰酸銨。物鎂。
後經過反複研究,才否定了自己的判斷,認為這種白色沉澱物不是氰酸鉸的白色結晶體。
那麼,這種沉澱物究竟是什麼呢?
維勒窮追不舍,繼續研究。維勒通過一係列的實驗,證明這種白色沉澱物就是尿素。
維勒從無機物人工合成有機物的這一意外發現,具有曆史意義,它不啻一枚炸彈,引起了整個化學界的轟動。
在19世紀以前,化學界流行一種“生命力”的說法。
生命力論者認為:動植物有機體具有一種生命力,依靠這種生命力,才能製造有機物質。因此,有機物質隻能在動植物有機體內產生:在生產和實驗室裏,人們隻能合成無機物質,不能合成有機物質,特別是不能從無機物質合成有機物質。
這種把有機物質神秘化的“生命力”論,人為地在有機化合物和無機化合物之間造成了一條不可逾越的鴻溝,嚴重地阻礙了有機化學的發展。
維勒從無機原料合成了有機尿素,在無機物和有機物之間架設了橋梁,使生命力論受到了致命的打擊。
有機化學至此開始宣布了正式產生,並逐步得到了迅速發展,或為一門獨立學科。
有機化學的興起,人們希望用無機物來製造各種有機物。
但是,有機化學遵循什麼規律呢?
1835年,維勒在給他的老師信中寫道:“有機化學當前足以使人發狂。它給人的印象就好像是一片充滿了最神奇事物的原始熱帶森林;它是一片猙獰的、無邊無際的、使人沒法逃得出來的叢莽,也使人非常害怕走進去。”
維勒終於在“原始森林”麵前退縮了,他放棄了有機化學的研究。
維勒把有機化學描繪得如此富有魁力而又充滿了恐怖,確實道出了有機化學剛從其他學說分離出時的複雜與艱難。
但這並沒有使所有的人望而卻步,德國化學家李比希和他的學生就勇敢地闖進這片“原始森林”,為有機化學的發展,開辟了一條嶄新的道路。
1803年5月12日李比希出生在德國一個經營化學品和顏料的商人家庭。
他的父親是一家藥房主人,經常為配製某種特別複雜的、醫療用的浸膏,或蒸餾某種液體,調製各種藥品做一些化學、試驗。
李比希在藥房長大,父親那種勤於動手,認真研究和探索的精神,給了李比希很大的影響。而對藥物的調製和試驗,使李比希從少年時代就開始對神秘的化學現象產生了濃厚的興趣。
李比希家裏的人口較多,父親慘淡經營,也僅夠維持一家人日常生活的開支,日子過得非常拮據。
李比希上小學時,聽說集市上有個賣靈丹妙藥的“化學家”,會做炸藥。這時,他靈機一動,就跑去向那位“化學家”請教,不僅學會製作炸藥,還學會了製造雷管,甚至還依法設計製造了一種壓雷管用的專門儀器。
街道上的孩子們知道後,非常新奇,紛紛跑來觀看。李比希就把自己製作的炸藥,做成一個個小炸彈,賣給孩子們,用這筆買賣的收人,來幫助父親養家糊口。
後來,李比希又背著老師,將土炸藥帶入教室,下課時,就和幾個同學在院內設置幾個靶場,進行演習試驗。
一次上課時,老師正專心地推算一條定則,忽然,教室裏發生了可怕的爆炸,硝煙頓時彌漫了整個教室,課堂秩序大亂,尖叫聲,哭喊聲響成一片。老師又驚又氣,像一頭被激怒的公牛般地衝進了校長辦公室。
李比希被校長趕出了小學校門。
失學後李比希並沒因此停止他對化學的研究和試驗。回家後,他成了父親的得力助手,甚至有時能夠替代父親做一些比較複雜的試驗,調製一些成分複雜的藥物。
到他15歲進藥房工作時,他就選定以化學研究為自己的終身事業。
他所工作的這家藥房叫葛平海姆藥房。由於他勤奮能幹,藥房主人非常賞識他,常常允許他獨立地幹一些活計。
李比希總是以最快的速度完成自己的工作,然後就利用空閑時間開始鑽研化學。
有一次,李比希對某種化學藥品進行不同方式組配時,得到一種物質,它具有酸的種種特點,李比希感到異常興奮。
幾天後,他又製出了更多的這種新物質,並把它貯存在空炮彈殼裏。
正忙於實驗的李比希,還不知道危險就在眼前。
事實上,他製出的這種新物質,含有可爆炸性質的銀鹽和汞鹽,特別是在幹燥狀態下,即使輕微一碰也會發生猛烈爆炸。
不幸的事終於發生了。一天晚上,他在研磨物料時,研、滾落下來,正撞在空彈殼上,一聲巨響,石破天驚……
李比希還沒明白怎麼回事,老板就把他解雇了。
父親看他如此癡迷化學研究,就把他送人波恩大學,專門學習化學,後來,又隨該校的化學教授遷到埃爾蘭根。
當時,德國的大學對化學很不重視,師資力量非常薄弱,教學設施也十分簡陋,甚至連化學試驗室也沒有。
李比希回憶這一段學習生活時說:講課富有華麗詞彙,缺少實際知識和真正的研究。
這浪費了李比希兩年寶貴的時光。
1822年,他來到了法國的多科工藝學院,就學於法國著名化學家蓋呂薩克。
在這裏,他才感到自己接觸到了真正的化學。他完全被迷住了。他把以前自己發現的那種差點使他喪命的新物質—雷酸作為自己的重點研究對象,開始踏入化學前沿。
李比希研究了雷酸的化學式,使他對這種新物質有了全麵的認識和了解。在巴黎的學習,也使他獲得了豐富的經驗和化學知識。
在朋友的建議下,學有所成的李比希決心當一名化學教師,立誌從根本上改變德國化學落後的狀況。
1824年,李比希回到德國,經當時著名的科學大師亞曆山大·馮·洪堡和蓋呂薩克的推薦,李比希被破格任命為吉森大學的化學教授。
李比希到該校所辦的第一件事,就是說服當地政府和學校,辦一個化學實驗室,用以教學和研究。
在教學中.李比希親自教學生做實驗來掌握化學知識。經過李比希的不懈努力,吉森大學成為歐洲乃至世界聞名的化學研究中心。
李比希廣泛宣傳化學教育的重要性,在他和學生們的努力下,德國各大學也紛紛效仿,建起了化學試驗室,加強化學教育和科學研究工作。這為德國在19世紀化學工業稱雄世界奠定了基礎。
李比希在世界上最早建立了大學化學實驗室教育體製,培養了一大批超一流水平的化學家。
這些化學家又帶起一批化學家,形成了化學界享有盛名的“吉森學派”。它不僅左右了19世紀的化學研究,而且強烈地影響了20世紀的化學發展方向。
有人作過統計,在20世紀獲諾貝爾化學獎的偉大科學家中,有1/3,與吉森學派有學術淵源關係。
貝采利烏斯之所以能享有化學大師之稱,是因為他把無機化合物的分析達到了完善的程度。
然而,有機化合物的分析,即使對於那些擁有先進實驗條件且富有經驗的化學家來說,也還是一個最困難的領域。
李比希解決了這一問題。
他在進行這項試驗時,發明一種新型實驗儀器——燃燒儀。然後采用拉瓦錫、蓋呂薩克、貝采利烏斯普遍使用的燃燒法,用計算二氧化碳的含量來測定有機物的碳量,用計算水的重量求氫和氧的量,進而確定碳、氫、氧的含量和比例。
這種方法在當時轟動一時。因為化學大師貝采利烏斯若要得出某個物質的可靠的分析數據,得要兩個半月時間,而李比希隻需一天。
李比希對有機化合物的分析,不僅速度快,而且也把有機分析提高到精確定量階段。這種改進,使科學家掌握了打開通向有機化學廣闊領域的大門的鑰匙。
這是一項重大的成就!
1828年12月的一天晚上,李比希與德國著名化學家維勒相識。共同的愛好和興趣,使他們成為真正的好朋友和同事。在有機化學領域中,他們確立了“同分異構現象”。
李比希在吉森實驗室裏,研究了和人類密切相關的脂肪類、脂肪酸類、醇類等有機物。1832年,他發表了關於苦杏仁油的論文。
在這篇論文中,他指出苯基是從苦杏仁油中製造出來的一係列有機物中一個不變的組成部分,還提出了分子結構概念。
這給有機化學發展指明了方向。
後來,他又繼續對乙醚、乙醇和它們的衍生物進行深人研究。指出在這些物質中存在共同的乙基,進一步闡明了分子結構對化學性質的影響。
李比希提出的有機化合物是由“基”(分子結構)組成的觀點,拉開了有機化學理論發展的序幕,為後來建立的有機化學的基因理論,提供了依據。
李比希對化學這一領域的貢獻是多方麵的。
1831年,李比希籌備編輯了《化學年鑒》,意在擴大化學影響並為人們提供發表化學研究成果的陣地。
很快,《化學年鑒》走向世界,成為國際性的著名化學刊物,至今,還具有相當高的權威性。
為了使化學走出實驗室,增強化學的應用性。1840年,李比希撰寫出版了《有機化學在農業及生理學中的運用》,開拓了施用化學肥料增強土壤肥力的新途徑。
不僅如此,他還精心配製農用化肥,並購買了一大塊不毛之地,親自動手栽培植物,來觀察土壤肥力的改變情況。
李比希的化學成就舉世聞名,而他的熱情好辯也同樣聞名於世。
隻要是李比希認為不正確的觀點,他就毫無顧忌地加以評論,主動發起辯論的攻勢,直至取得勝利;如果是自己觀點的錯誤,他就襟懷坦白地予以承認,毫無保留地支持對方的觀點。
李比希和維勒的友誼就是從辯論開始的。
李比希與貝采利烏斯關係的破裂也是源於辯論。
李比希和法國著名化學家杜馬,同出師門,但他倆的關係若即若離,時好時壞,究其原因,也是因為辯論……
李比希一生中先後同十幾位著名的科學家論戰過,內容涉及19世紀中葉化學實踐的各個方麵,在客觀上,擴大了化學的影響,使人們明辨了是非,對化學理論的完善和發展起到了一定的積極作用。
1873年4月,這位在有機化學原始森林中漫遊的勇敢者在慕尼黑與世長辭。
然而,李比希的逝世並沒有使有機化學的研究陷於一片沉寂,他的學生凱庫勒從他的手中接過大旗,像一匹狂勁的黑駿馬,沿著他的足跡,再次闖進有機化學這片原始的森林。
偶然事件改變一生
凱庫勒1829年出生於德國的達姆斯塔德市,中學時,就懂四門外語,從小熱愛建築,立誌長大後要當一名優秀的建築大師。
18歲,他以優異的成績考人了吉森大學。
這是德國當時最為著名的一所大學,校園美麗、學風淳樸,更為值得驕傲的是,這所大學還擁有一批知名度極高的教授,而且,允許學生可以不受專業的限製,選擇他們喜愛的教授。
凱庫勒在上大學前,就為達姆斯塔德設計了三所房子。初露鋒芒的他深信自己有建築的天賦。
因此,進人吉森大學,他毫不猶豫地選擇建築專業,並以驚人的速度很快修完了幾何學、數學、製圖和繪畫等十幾門專業必修課。
在他正準備揚起自己的理想風帆時,一個偶然的事件,卻改變了他的人生道路。