一代化學大師貝采里烏斯.docx

一代化學大師貝采里烏斯作為著名的分析化學家，貝采里烏斯在測定原子量的同時，將定性分析和定量分析的新方法、新試劑以及新儀器應用到礦物分析中，使定性分析的準確性和定量分析的精確度獲得空前提高。他對各種分析操作有過細致的研究和改進。他曾指出，漏斗的錐角60度時過濾速度最快，而且濾紙不能高出漏斗，否則溶劑在濾紙邊緣會很快蒸發(fā)，使沉淀難以洗凈。他又認為，物質分析中樣品用量應盡可能少，靠少量的物質可達到較高的精確度，而被分析的物質用量越大，則所用樣品的體積就越大，過濾、蒸發(fā)、洗滌所需時間將隨之增加，這樣往往會影響實驗數(shù)據(jù)的精確度。貝采里烏斯在其名著化學教科書的附錄中，對當時所使用的主要化學儀器，如燒杯、各種漏斗、水浴皿、蒸發(fā)皿、灼燒爐、連接玻璃儀器的橡皮管等的使用方法作了作了詳細的說明。下圖是他使用的分析天平和一些化學儀器：1827年，貝采里烏斯出版了無機物分解教程一書，詳細論述了固體、氣體物質的分析方法，全面而系統(tǒng)地總結了19世紀初期的分析化學的成就。這里舉一個例子來窺見貝采里烏斯的分析才能，鉑系元素有6種，總是以共生態(tài)存在，由于它們彼此性質相似，因此鉑系元素的分離是技術上的一大難題。1827年，貝采里烏斯收到俄國烏拉爾山區(qū)的鉑系礦石后，以極其巧妙地方法將其伴生物銠、鈀、鋨、銥（當時釕尚未發(fā)現(xiàn)）彼此分離出來，并測定了它們的原子量，且數(shù)值與現(xiàn)代值相差不大。在分析各國的礦物中（當時歐洲的化學家都有互相贈送礦物的交流習慣），貝采里烏斯相繼發(fā)現(xiàn)了鈰、硒、釷三種元素。1823年，他用硅氟酸鉀與過量的單質鉀共熱，首先制取了單質硅（無定型硅），確認了硅元素的存在，用化學方程式表示為： K2SiF6 + 4K 6KF + Si貝采里烏斯是有機化學研究領域的開創(chuàng)者。1806年，他首先提出了“作為植物和動物物質的化學”“有機化學”這一概念。1814年，他證明了有機物同樣遵守定組成定律、倍比定律等化學計量定律。然后，他把在無機化學領域中所向披靡的電化學二元論推廣到有機物中，提出了復合基學說：有機化學物是復合基的氧化物，復合基是這樣的一些原子團，它們不含氧，能夠不變地從一個化合物轉移到另一個化合物中，并能作為一個整體與其他元素化合。貝采里烏斯給許多有機化合物提出的化學式都以氧化物的形式出現(xiàn)，以復合拉瓦錫的以氧為中心的二元論物質體系。在他看來，無機物和有機物組成的主要區(qū)別在于前者包含的是簡單的基，后者包含的是復雜的基。他還設想可以將有機物的復合基游離出來，只是目前的實驗條件尚未能辦到而已。耐人尋味的是，一方面，貝采里烏斯用無機化學的分析方法去開拓有機化學領域，另一方面，他又認為植物和動物作為有機物質，最重要的特點是不能用無機元素在實驗室合成它們。1828年，他的高足、德國化學家維勒人工合成了尿素，他雖然逐漸擺脫了“無機元素不能合成有機物”的觀點，卻始終揮不盡這種陰影，對“生命力論”（在有機化學篇再詳述）仍平抱有希望。但是，尿素與氰酸銨這兩種化學組成一樣而性質迥異的物質啟發(fā)了他，他想到自己曾發(fā)現(xiàn)過的雷酸銀和氰酸銀，加上后來發(fā)現(xiàn)的酒石酸和葡萄酸也有類似的情況，于是他提出了有機化學中非常重要的“同分異構”的概念，表示化學組成相同而性質不同的物質。同分異構現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，是物質組成與物質結構理論發(fā)展中邁出的重要一步，是有機化學結構理論的前奏。 貝采里烏斯還是研究“催化理論”的先驅。19世紀初期，已積累了一些關于催化現(xiàn)象的實驗資料。例如，在1811 年，基爾霍夫發(fā)現(xiàn)了淀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，淀粉變成葡萄糖的反應。戴維在1820 年發(fā)現(xiàn)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。后來又有在硫酸參加下酒精變成醚的反應的研究報告。他提出了對催化作用的看法：它們能引起這個反應物質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。令人贊嘆的是，他認為催化作用在有機界中起著非常重要的作用。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干里，無時無刻不在進行著組織與體液之間的催化過程?！边@種遠見卓識在現(xiàn)代生物化學中獲得完全證實，生命活動離不開各種生物酶的催化作用。在酶的催化下，機體的新陳代謝才能有條不紊地進行。臨近結束本節(jié)之際，要談談作為化學教育家的貝采里烏斯了，這是他超越了前輩化學家的重要原培養(yǎng)了一批極有作為的化學家。他曾編著了三卷化學教科書，這是當時最全面、最系統(tǒng)和最通俗的化學教科書，多年來一直是歐洲多所大學的標準教科書。在該書的第三卷中，貝采里烏斯因發(fā)表了精確地原子量表和闡述電化學二元理論而名聞遐邇。他被瑞典國王提升為貴族。 可以毫不夸張地說，貝采里烏斯的弟子眾多，算得上是桃李滿天下。比較著名的有：發(fā)現(xiàn)同晶型定律的德國化學家米希爾里希，人工合成尿素的德國化學家維勒，發(fā)現(xiàn)鋰元素的瑞典化學家阿爾費德森，發(fā)現(xiàn)釩元素的瑞典化學家塞夫斯唐姆（又譯為：塞夫斯唐木、塞夫斯脫隆、塞夫斯德郎等，馬甲真多），發(fā)現(xiàn)鑭、鉺、鋱三種稀土元素的瑞典化學家莫桑德爾，提出熱化學中的蓋斯定律的俄國化學家蓋斯或許是貝采里烏斯擅長化學分析，其弟子逾半數(shù)是分析化學家。貝采里烏斯不僅在化學教學中對學生悉心指導、嚴格要求，具有高尚的科學道德，決不掠人之美，表現(xiàn)出一位科學大師的寬廣胸懷。阿爾費德森發(fā)現(xiàn)鋰元素就是在貝采里烏斯的指導下完成的，當時他才25歲，“鋰”的名字也是貝采里烏斯幫他取的，鋰的原子量也是貝同學測定的。而阿爾費德森成了鋰的發(fā)現(xiàn)者，貝采里烏斯卻不將自己的名字加進去。塞夫斯唐姆在分析瑞典某地的鐵礦時發(fā)現(xiàn)一種黑色顆粒，他認為是一種新元素的氧化物，并將新元素命名為“釩”。他將這種黑色顆粒帶到貝采里烏斯的實驗室研究，卻中途因故離去，貝采里烏斯則獨自繼續(xù)分離釩的氧化物。后來，他要“塞夫斯唐姆將其提交到瑞典科學院，使他獨享發(fā)現(xiàn)釩的榮譽。這兩件事情在化學歷史上一直傳為佳話。1822年，貝采里烏斯為了繁榮學術，促進交流，及時反映歐洲各國最新學術進展，創(chuàng)辦了物理和化學進展年報這一國際文集刊物，前后共出版了27卷，合計12000多頁，最厚的一卷達800余頁。年報不是簡單的文摘，貝采里烏斯幾乎對每篇文章都加以分析和評論，指出正確的研究方向，鼓勵有才干的青年化學家，批評錯誤傾向，很長時間各國化學家都認為他的評論是公正無私的，具有極大地權威性，被譽為“化學共和國的最高法官”?；瘜W研究一旦遇到懸而未決的重大問題，大家不約而同都送到這位最高法官的手中裁決，或者看看他持何種態(tài)度。 貝采里烏斯沒有辜負時代的期望，總是以他敏銳的洞察力，深邃的智慧，抓住關鍵給予公正不阿的分析評論。他在給李比希的信中曾說過這樣一段話：在討論科學問題時候既不應該是敵人，也不應該是朋友。如果你起來反對你認為錯誤的東西，那你就不要考慮持這種錯誤觀點的人是誰.。人們的意見并不是這些人本身。只有當明顯的剽竊抄襲現(xiàn)象時，才可以使用尖銳的措辭；但是即使在這種情況下，也應該盡可能表現(xiàn)出禮貌，要使得這種責備盡量少帶個人感情用事的成分，因為聰明的讀者會產生這樣的想法：讓人們聽一聽另一方面的意見。偏袒和不公正只能引起人們對偏袒者得懷疑。作為化學法庭的“鐵面包公”，自不免會得罪人，曾尖銳地批評了當時英國著名的化學家戴維，指出他常常使用“about”（大約）一詞?！罢沁@個詞，使得這位頗負盛名的科學家測定的數(shù)據(jù)不準確！”貝采里烏斯一生孜孜不倦地專注于化學事業(yè)，除了生病外，每天工作都在12小時以上，一邊做實驗，一邊寫作化學文獻，他的一生充滿了創(chuàng)造性的勞動。長期的緊張工作以及接觸化學有素藥品，早年患上的偏頭痛越來越厲害，身體每況愈下。1821年，他到波希米亞的卡兒斯巴德去療養(yǎng)，結識了大文豪歌德。當時歌德已經72歲，卻對礦物分析頗感興趣，而這正是貝采里烏斯的拿手好戲，兩人相處得很愉快。在這次旅行的歸途，他還去探望了早已回到德國安居的繼父艾克馬克，即那位曾經像親生父親般疼愛過他的人。父子團聚，相擁而泣，互訴離別之情。當貝采里烏斯剛踏上北國之途的第二天，艾克馬克就離開了人間。沒想到這一次見面時臨終一別，永無再見之日！1834年的盛夏，斯德哥爾摩流行了霍亂。當時貝采里烏斯被推選為防疫委員會的會長，工作很勞累，老毛病發(fā)作更厲害，加上經常見到人生悲?。恳淮我咔椴簧偃硕既疽叨觯坪醺械叫枰彝チ?，好友也一直善意地力勸他結婚。1835年，56歲那年，貝采里烏斯與時任瑞典國務大臣的波皮烏斯的一位年僅24歲的女兒喜結連理。舉行婚禮那天，瑞典各界名流云集貝采里烏斯家中，瑞典國王也發(fā)來賀信，并授予他男爵爵位。昔日的疲困孤兒，成了瑞典王國的驕子。晚年的貝采里烏斯有著美滿幸福的家庭生活，但他在化學界偉岸的身影卻漸漸消失。他曾試圖用電化學二元論把無機化學和有機化學統(tǒng)一成為和諧的整體，有機化學的突飛猛進卻無情地打擊了電化學二元論。昔日為他帶來無限榮譽的理論卻引來了晚年無盡的悲哀，眼看著花費了畢生精力建立的化學理論大廈即將轟然倒塌，貝采里烏斯內心的痛苦是不可名狀的。他甚至以權威的身份撰文指責新一代的化學家，如杜馬、羅朗、李比希等，他無法重拾以往的睿智去看待有機化學的新事物了，每一次爭論都變成了互相攻擊，徒增煩惱。也許貝采里烏斯在晚年不再涉足學術領域反而對其身心健康有所裨益，但他對化學的那份專注卻使他不愿離開這片耕耘了一生的領地。話又說回來，貝采里烏斯是幸運的。他是集19世紀上半葉所有化學知識大成以及與化學相關領域知識的獨一無二的化學全才。1836 年，就這一點貝采里烏斯寫道：“我活過的那時代特別有利于我所獻身的科學研究，但那個時代已經一去不復返了。當我開始自己的事業(yè)時，化學差不多是在搖籃中；人們有能力掌握它的范圍，用不了多少時間就可以在全部范圍內研究它。然而現(xiàn)在，經過40 年的進步以后，它對初學者來說是一項如此浩瀚的海洋，以致于用盡時間進行科學研究也只能掌握它的一部分，而它的全部也許是任何人都無法掌握的?！?8歲那年，貝采里烏斯雙腿癱瘓了，無法繼續(xù)進行化學實驗，甚至連提筆的力氣都沒有了。他未能親自完成化學教科書最后一卷的修訂工作，于是請他的學生維勒幫助完成這一巨著。那時候，只有莫桑德爾仍然留在貝采里烏斯身邊，在他看來，貝采里烏斯永遠是最敬仰的老師。1848年4月18日，莫桑德爾寫信給維勒，信中表明，他已預感到貝采里烏斯將不久于人世，表達了對這位科學大師的崇高敬意?！斑@位科學大師不久恐將進入另一個世界，但在我們后輩的心里，他的名字將受到永遠的尊崇和愛戴。他在世所成就的一切工作你和我知道的一切并非為了徒博虛名，而是出于對真理和文化的純真熱愛，他做研究工作的動機，總是從春節(jié)的源泉陳升的，因此，在尚未撒手人世以前，在他智慧的力量尚未消散而仍能貢獻于科學的最后一剎那，我們怎能不讓他有保衛(wèi)科學和他自身的權利呢？”在莫桑德爾這封信發(fā)出后100天，即1848年8月7日，一代化學巨星貝采里烏斯在瑞典斯德哥爾摩科學院、他自己的