貝采裏烏斯本人也認識到了這一點。1843年,在經他親自修改的最後一版《化學教科書》中,他說道:“當已積累的觀察材料更加豐富而相反觀點的捍衛者們退出研究舞台時,這就給未來的思想家們提供機會去從容地建立新的科學學說體係,這個體係或者將保持下去,或者在不久又被一個新的、更加完善的體係所代替。”
總體說來,貝采裏烏斯對有機化學的實驗研究和理論發展起到了巨大的作用,在他與其他一些化學家的推動下,有機化學在19世紀成了最豐富多彩的學科之一。
催化作用
很長的一段時期以來,化學家們是從化學親和力的作用中看到化學變化的原因,這種作用可以隨外因光與熱的作用而加強或減弱。19世紀的最初幾年裏,科學家們已經發現了電對化學變化過程的影響。隨後的十幾年裏,科學家們對於化學變化的原因,除了用電化學理論解釋以外就沒有其他的解釋了。尤其是在無機化學領域內,用電化學理論去解釋化學過程是相當成功的。然而實際上,在化學研究中已經有一些發現說明了,在化學領域內相當普遍地存在著一個與化學親合力所製約的普通化學反應所完全不同的,無機物和有機物化學變化的特殊範疇。
例如,在1811年,基爾霍夫發現了澱粉在稀酸中變成葡萄糖的反應;1814年,他又研究了在麥芽的影響下,澱粉變成葡萄糖的反應;1818年,泰納德觀察到了過氧化氫遇到各種無機物與有機物即行分解的現象,而這些無機物與有機物本身並沒有發生任何變化。這些“奇怪”的反應現象,逐漸吸引了科學家們的廣泛注意和研究。
隨後,戴維在1820年發現了鉑黑能使酒精在冷卻中酸化成醋酸,但它自身不起任何變化。1823年,傑別萊涅爾觀察到在常溫下,爆鳴氣遇海綿鉑即著火的特殊現象。到了30年代,關於這種以不平常的方式進行化學反應的現象,已經積累了相當多的資料。此時,開始有人對於這種特殊現象進行了研究。
在這個研究領域內,貝采裏烏斯的學生密克爾力特在1834年發表的《關於醚的生成》一文,有著很重要的價值。在文中,密克爾力特通過對在硫酸參加下酒精變成醚的反應的研究,給這些特殊的分解與化合現象進行了概念上的定義。他把這些反應統稱為接觸反應。
此時,貝采裏烏斯也對這種異常的反應產生了很大的興趣。在1835年的《年報》中,他第一次總結了這種奇特的現象。1836年,他又發表了《關於有機體化合時起作用的新力量的某些觀念》一文。這篇論文有著極為重要的價值,因為在它裏麵,貝采裏烏斯最早把那些多種多樣的特殊現象命名為“催化現象”,並把它們看成為一個整體。
在研究過程中,貝采裏烏斯發現在這些現象的變化過程中有一個共同點,就是它們是在某些物質的參加下引起,但這些物質的組分沒有包含在最後的產物中,因此它們在反應中並沒有被利用。他認為,這種起初被當成是特殊現象的物性,其實是一個一般的,但對不同物質來說有不同作用的性質,這種性質在實質上是可加以利用的。
在他的論文中,貝采裏烏斯闡明了他對催化作用的認識。他寫道:“我們的實驗證實了,糖變成碳酸與酒精,如在以酶為名而得知的不可溶物質的影響下進行發酵時所起的那種變化,是無法以糖與酶之間的類似雙分解的作用來解釋的。但是,當與無機界中已知的種種變化關係進行比較時,這種變化表現出與其中任何一種關係的相似都無法與過氧化氫在鉑、銀的影響下進行分解的相似那樣大。而且許多固體形式與溶液形式的單質與複質有作用於複質的特別能力,這種情形與一般的化學親合力根本不同。這主要表現在它們能引起這個複質中的組分變成其他組分,同時它們自身根本不需要參加這個過程,盡管有時候它們也參加了。
這種對無機界與有機界來說,都能夠激發化學活動的新力量當然會更經常地被見到,然而這個力量的性質現在還不為人所知。盡管我把它叫做新力量,但我卻絲毫沒有想把它解釋成一種脫離物質的電化合定律的力量;相反,我認為它恰恰是電化合定律的表現之一。但是,在我們還沒能完全發現它們的相互關係之前,如果把這種力量看成是這樣的力量,那麼我們的研究就會變得容易;如果給它以自己的名稱,那麼我們的推論就能變得簡化。因此,我要把它叫做物質的‘催化力’,而把借助於它的分解叫做‘催化作用’。”
貝采裏烏斯認為,催化作用在有機界中起到了非常重要的作用,在催化現象中尋找解釋植物與動物機體中進行的複雜生化過程的原因,是很有根據的。他在預感催化作用對生物化學的巨大意義時寫道:“在活的植物與動物的軀幹裏,無時無刻不在進行著組織與體液之間的催化過程。”
貝采裏烏斯在自己的《化學教科書》(第五版)第四卷的《有機物形成的有效原理》一章中,繼續發展了他關於催化作用的理論。在這一章中,他寫道:“每一個個體的生命從一開始就是靠物質來源源不斷地供應的,由於物質的消耗而進行著有機體最初的發育。在植物那裏,這些物質存在於種子中;而在動物那裏,這些物質則存在於卵和產生新生命的母體中。但是,這種存在於內部的力量,這種通過種種特殊影響而決定著從外部接受來的營養物質必定變成產生種子或卵的那種特別的植物或動物種的力量,乃是我們很難得到解釋的一個生命之謎。無論我們多麼認真努力地進行有機體實驗,我們都很難理解這個符合於它們目的與作用的‘統製之神’。