一`科學的思考2
原始霓虹燈的問世
1895年,美國科學家莫爾做了一個實驗,他將密封的玻璃管中的空氣抽掉,充入少量的二氧化碳,然後給以高壓,使它放電,從而製成了一種放著白光的燈。這一實驗說明,在真空管中,充一定量的氣體並給以高壓,就會發出光來。
這個實驗給英國化學家拉姆賽以極大的啟示。他想:“在燈泡裏注入稀有氣體會產生怎樣的效果呢?”
1898年6月間的一個晚上,拉姆賽根據莫爾的實驗,與他的助手一道在實驗室裏做了一個有趣的實驗。他將一支玻璃管裏的空氣抽淨,然後將一種稀有氣體注入真空玻璃管裏,再把密封在真空玻璃管中的兩個金屬電極連接在高壓電源上。這時,一個奇跡產生了,真空玻璃管內的稀有氣體開始導電,發出了美麗迷人的紅光。
此後,他經過兩年的不斷改進完善,1900年,原始的霓虹燈——放射燈問世了。
鋁合金的發明
20世紀初,德國科學家維爾姆接受了一項任務,部隊要他尋找一種比鋼鐵輕但和鋼鐵一樣堅固的材料,來製造飛艇、飛機。
維爾姆認為密度比鋼鐵小的鋁最合適。“怎麼能讓鋁硬起來呢?”維爾姆想,“合金鋼那麼硬,能不能像煉合金鋼那樣煉出一種鋁合金呢?”
他按照這個思路進行實驗起來。他把不同的金屬摻入鋁中,可是都失敗了,但他毫不氣餒。
一天,他把少量的銅和鎂加入鋁中,用錘子一敲打,“哎,怎麼這次敲打不碎昵?是力不夠嗎?”他又用力一敲,“嗬!還真的敲不碎呢!”
實驗證明它的硬度是鋁的3倍!“怎麼來提高它的強度呢?”
他又把燒紅的鋁放在水中進行淬火,經過反複實驗,維爾姆終於找到了最佳的熱處理方法。
這樣,這種含有少量的銅和鎂的鋁合金,經過淬火,就成了比鋼鐵輕卻與鋼鐵一樣堅固的材料。
電木的來曆
1906年,美國化學家貝克蘭正在研究一種新的有機物質——酚醛樹脂。這是一種半透明的液體。隻是這裏的老鼠猖獗,他要想法逮老鼠,以防它們搗亂。
一天晚上,貝克蘭為了引老鼠上鉤,特意在捕鼠器裏放進了一些香噴噴的奶酪。第二天清早,他走進實驗室一看,頓時大吃一驚。一瓶酚醛樹脂被打翻了,捕鼠器不但沒有捕到老鼠,連裏麵的奶酪也變了樣,變得像石頭一樣堅硬。
“哎,這是誰搞的鬼呢?”貝克蘭惱怒了。“咪”的一聲打斷了他的思路,一隻貓從他的腳跟下溜掉了,原來是一隻懶貓闖的禍。
貝克蘭可是個善於追根究底的人,這意外的現象使他立刻產生了疑問:“捕鼠器裏糨糊似的奶酪為什麼變硬了呢?
貝克蘭為了搞清楚這個問題,又繼續做實驗,發現把奶酪和酚醛樹脂攪和在一起,立刻會變得堅硬和光滑起來。他還發現,將酚醛樹脂添加木屑加熱、加壓也可使其變得非常堅硬、光滑,不怕酸和堿,耐燒又耐燙,這就是電木。
合成氨的探索
1902年初,德國化學家哈柏去美國進行科學考察,參觀了一個模仿自然界雷雨放電來生產固定氮的工廠,這使他產生了極大的興趣。
回國後,哈柏和學生羅塞格諾爾讓氫氣和氮氣在常溫下進行反應,可怎麼也得不到氨氣。他們又給氫氣和氮氣的混合氣體通電火花,結果有微量的氨生成。
“電火花隻能產生暫時的高溫。”哈柏想。於是,他采用高溫加熱的方法,反複進行實驗,但沒有成功。後來,哈柏根據他人的研究,進行方法改進。1904年,哈柏對合成氨進行了大規模的實驗。他經過了6 500多次壓強和溫度的改變實驗,選用的催化劑材料達2 500種之多。
1909年的一天,哈柏又在做實驗。突然,他興奮地喊道:“它滴下來了!你們看,它終於滴下來了!”經分析,他們製得的氨的濃度為8%,實驗取得了實用價值的突破,合成氨終於成功。
1910年,第一座合成氨實驗工廠誕生了。因發明氨合成法,哈柏榮獲1918年諾貝爾化學獎。
垃圾堆裏的發現
1912年,英國冶金學家哈裏·布諾雷接到邀請,去解決槍管使用一段時間後出現鏽斑而受損的難題。他決定做一批用各種不同合金鋼材製成的鋼管,其中有一些合金含有比較多的鉻。可是,在第一次射擊之後,這些槍管竟斷成了好幾截。“沒有辦法,隻好扔掉算了。”哈裏·布諾雷無奈地說。
一個星期之後,哈裏·布諾雷路過廢物堆旁,無意中發現垃圾堆裏有一些閃閃發光的槍管。“哎,怎麼會這樣呢?”他急忙過去拾起一看,如同得到了寶貝似的。經過分析鑒定,他知道那是含有高鉻合金製成的槍管,因含碳低,硬度不高,所以斷了。
這對他的啟發很大,他就從合金鋼中鉻的含量入手,試製了許多不同鉻含量的合金鋼。實驗發現,當鉻的含量在12%以上,合金鋼在大氣中就不容易生鏽。還可以加少量的鎳、鉬、銅、錳等,不鏽鋼的抗鏽能力更強。1916年他取得這一發明的英國專利。
防毒麵具的誕生
第一次世界大戰爆發了。1914年9月,德軍在比利時的伊普雷戰役中,使用了180噸的液體氯攻擊對方陣地。英法聯軍在綠色的煙霧中有150 000人中毒,5 000多人喪命。人們發現,在這一地區有大量野生動物也中毒死亡。令人吃驚的是,惟有野豬卻安然無恙。“這是怎麼回事呢?”這引起了英法聯軍的極大興趣。
於是,他們派出優秀的化學家深入實地考察。通過反複調查研究,俄國著名化學家澤林斯基發現野豬喜歡用嘴巴拱地,當它們嗅到強烈的刺激性氣味時,就用嘴巴拱地來躲避。“這是為什麼呢?”進一步研究發現,鬆軟的土壤顆粒能吸收和過濾毒氣,從而使它們得以幸免於難。
哈哈,澤林斯基有辦法啦!他按照這個思路,尋找鬆軟的東西來吸附和過濾氣體。幾經研究和實驗,終於發現木炭具有吸附、過濾功能,可以作為防毒麵具的材料。於是,世界上第一批防毒麵具誕生了。
研製電池鉛粉
製作蓄電池極板需要塗敷鉛粉。1918年,日本人島津原藏決心自己研製。他拜訪了好朋友植田博士,博士說不妨從氧化反應的思路試一試。島津按照這個思路設計多種實驗方案。