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亨利·莫瓦桑
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莫瓦桑多年來最感興趣的課題是制取單質氟,研究了幾乎全部有關氟及化合物的著作。他想通過三氟化磷制取單質氟氣,但沒有成功。采用電解法從劇毒的三氟化砷電解氟的想法又因氟化砷不導電而告失敗。多次失敗的打擊并沒有擊垮他的意志,雖然實驗室條件太差,他曾3次中毒,但他仍然毫不氣餒,終于用電解法從加入氟化鉀的氟化氫液體中得到單質氟。1892年和1893年,他又連續先后發明了高溫電爐——莫氏爐和人造金剛石。
  • 中文名: 亨(heng)利·莫瓦桑
  • 外文名: HenriMoissan
  • 出生日期: 1852年9月28日
  • 性別: 男(nan)
  • 國籍: 法國
  • 去世日期: 1907年2月20日
  • 職業職位: 無機化學家
  • 主要成就: 1906年諾貝爾化學獎
詳細介(jie)紹 PROFILE +

主要經歷

求學經歷

亨利·莫瓦桑于1852年(nian)9月28日出生(sheng)在巴(ba)(ba)黎(li)(li),曾(ceng)(ceng)在市立中學(xue)(xue)(xue)上(shang)學(xue)(xue)(xue),后因家境清寒,中途(tu)輟學(xue)(xue)(xue)。由于喜(xi)愛(ai)化(hua)學(xue)(xue)(xue),二十歲(sui)時到巴(ba)(ba)黎(li)(li)一家藥(yao)(yao)房學(xue)(xue)(xue)徒,在實際工(gong)作中獲(huo)得了(le)(le)許多化(hua)學(xue)(xue)(xue)知(zhi)識,并且(qie)曾(ceng)(ceng)經(jing)利用自學(xue)(xue)(xue)的知(zhi)識救活(huo)過一位企圖(tu)服砷自盡的人(ren)。1872年(nian)他在法(fa)國(guo)自然(ran)博物(wu)館(guan)館(guan)長和(he)工(gong)藝學(xue)(xue)(xue)院教(jiao)授(shou)雷(lei)米法(fa)的實驗室(shi)學(xue)(xue)(xue)習化(hua)學(xue)(xue)(xue);1874年(nian)到巴(ba)(ba)黎(li)(li)藥(yao)(yao)學(xue)(xue)(xue)院臺(tai)赫倫教(jiao)授(shou)的實驗室(shi)工(gong)作,1877年(nian)才獲(huo)得理學(xue)(xue)(xue)士學(xue)(xue)(xue)位,后來又(you)取得了(le)(le)高級藥(yao)(yao)劑師的資格。

莫瓦(wa)桑一開始是研(yan)究(jiu)生理化學(xue)(xue)的,這很符(fu)合當時(shi)(shi)的潮流,即(ji)幾乎(hu)所有的化學(xue)(xue)家都在研(yan)究(jiu)有機(ji)化學(xue)(xue)。1876年法國(guo)化學(xue)(xue)家杜馬法為此發表了(le)感想:“我國(guo)的化學(xue)(xue)研(yan)究(jiu)領域(yu)大(da)部(bu)分為有機(ji)化學(xue)(xue)占(zhan)領,太缺(que)少無機(ji)化學(xue)(xue)的研(yan)究(jiu)了(le)。”就在這時(shi)(shi),莫瓦(wa)桑卻轉而研(yan)究(jiu)起無機(ji)化學(xue)(xue)來。

自燃鐵研究

莫瓦(wa)(wa)(wa)桑的(de)(de)第一項無(wu)機化學(xue)研究課題是自(zi)(zi)燃(ran)鐵(tie)(tie)(發火(huo)金(jin)(jin)屬(shu);打火(huo)石)的(de)(de)研究。在莫瓦(wa)(wa)(wa)桑之前(qian),德國化學(xue)家斯特(te)羅邁耶曾經研究過自(zi)(zi)燃(ran)鐵(tie)(tie),他認為這種能(neng)夠(gou)自(zi)(zi)燃(ran)的(de)(de)物(wu)(wu)質不(bu)(bu)是金(jin)(jin)屬(shu)鐵(tie)(tie),而是氧(yang)化亞(ya)(ya)鐵(tie)(tie)。莫瓦(wa)(wa)(wa)桑將氧(yang)化亞(ya)(ya)鐵(tie)(tie)放在氫氣流下加熱還原,制(zhi)備了自(zi)(zi)燃(ran)鐵(tie)(tie),證明這種能(neng)自(zi)(zi)燃(ran)的(de)(de)物(wu)(wu)質不(bu)(bu)是氧(yang)化亞(ya)(ya)鐵(tie)(tie),而是金(jin)(jin)屬(shu)鐵(tie)(tie)。

利用電解法制得單質氟

莫(mo)瓦(wa)桑一(yi)(yi)生(sheng)中(zhong)所獲得(de)的(de)最大成就是利用電(dian)解法(fa)制得(de)單質(zhi)氟,解決了(le)一(yi)(yi)個非(fei)常難的(de)問(wen)題。早在(zai)十六世紀,人們就開始利用氟化(hua)物了(le),1529年阿(a)格里(li)柯(ke)拉就描述過利用螢石(shi)(shi)(shi)(氟化(hua)鈣)作為熔礦的(de)熔劑,它能使(shi)礦石(shi)(shi)(shi)在(zai)熔融(rong)時變(bian)得(de)更加容易流動。1670年,著名的(de)玻(bo)璃(li)加工工業施萬哈德家族發現,利用螢石(shi)(shi)(shi)與硫酸的(de)反應(ying)所產生(sheng)的(de)氣體能腐蝕玻(bo)璃(li),從而創造(zao)了(le)一(yi)(yi)種(zhong)不(bu)用金剛(gang)石(shi)(shi)(shi)或其他(ta)磨料(liao)來刻蝕玻(bo)璃(li)的(de)方法(fa),能在(zai)玻(bo)璃(li)上刻蝕出(chu)人物、動物、花(hua)卉等(deng)圖案。1768年馬格拉夫德對螢石(shi)(shi)(shi)進行了(le)研究,發現它與石(shi)(shi)(shi)膏和重晶(jing)石(shi)(shi)(shi)不(bu)同,指(zhi)出(chu)了(le)螢石(shi)(shi)(shi)并不(bu)是一(yi)(yi)種(zhong)硫酸鹽。

1771年(nian)舍勒在玻璃(li)曲頸甑內加熱螢石和硫酸的(de)混合物時,發現玻璃(li)的(de)內壁(bi)被(bei)腐(fu)蝕了。1810年(nian)安培法根據氫(qing)氟酸的(de)性質,指出(chu)其(qi)中可(ke)能含有(you)一種與氯相(xiang)似(si)的(de)元素,戴維(wei)也得出(chu)了同樣的(de)結(jie)論。

德國化(hua)學家許村貝格認為氫氟(fu)酸(suan)中所含的這(zhe)種元素是(shi)一(yi)切元素中最活(huo)潑的,所以(yi)要將這(zhe)種元素從它(ta)的化(hua)合物中離析(xi)出來(lai)將是(shi)一(yi)件非常困難的事情。1813年戴維曾經嘗(chang)試利用(yong)電解(jie)(jie)氟(fu)化(hua)物的方法制(zhi)取單質氟(fu)。一(yi)開始,他用(yong)金(jin)和鉑做容器,但(dan)它(ta)們都被(bei)腐蝕(shi)了(le)。后來(lai)他改用(yong)螢(ying)石制(zhi)成的容器進(jin)行(xing)電解(jie)(jie),腐蝕(shi)的問(wen)題(ti)雖(sui)然解(jie)(jie)決了(le),但(dan)是(shi)也得(de)不到氟(fu),后因身患嚴重疾病(bing)而停止了(le)實驗。

接(jie)著,喬治(zhi)·諾克斯和托馬(ma)斯·諾克斯弟兄二人利(li)用干(gan)(gan)燥的氯氣處理(li)干(gan)(gan)燥的氟(fu)化(hua)(hua)汞,他(ta)們將一片金箔放(fang)在玻璃(li)接(jie)受器(qi)的頂部。實(shi)驗結果證明金變成了氟(fu)化(hua)(hua)金,于是(shi)他(ta)們推斷反應中產(chan)生(sheng)了氟(fu),但是(shi)他(ta)們始終收集不到單質(zhi)氟(fu),也就(jiu)無(wu)法確證他(ta)們已經制得了氟(fu),而且(qie)兩人都嚴(yan)重中毒(du)。

繼諾克(ke)斯兄弟之后,魯耶特也對制備(bei)氟進行了長期的(de)研究(jiu),最后竟因(yin)中毒太深而獻(xian)出了自己的(de)生命。不(bu)久(jiu),法(fa)國化學家尼克(ke)雷也遭到了同(tong)樣(yang)的(de)命運(yun)。

莫瓦桑(sang)的老師弗雷米也是一位研(yan)究(jiu)制備(bei)氟(fu)(fu)的化(hua)學家。弗雷米曾經電解(jie)熔融的無水氟(fu)(fu)化(hua)鈣、氟(fu)(fu)化(hua)鉀和(he)氟(fu)(fu)化(hua)銀,雖然在陰極(ji)上(shang)能(neng)(neng)析出(chu)這些金屬,陽極(ji)上(shang)也產(chan)生(sheng)了少量(liang)氣體,但(dan)是即使他想(xiang)盡了一切(qie)辦(ban)法,始終未(wei)能(neng)(neng)收集到(dao)氟(fu)(fu)。看(kan)來(lai),在如此(ci)高的溫(wen)度下進(jin)行電解(jie),產(chan)生(sheng)的氟(fu)(fu)會(hui)(hui)立即與電解(jie)的容器和(he)電極(ji)發生(sheng)反應而消失。他又試驗(yan)電解(jie)無水氟(fu)(fu)化(hua)氫,但(dan)發現它并(bing)不導(dao)電,只有電解(jie)吸潮的氟(fu)(fu)化(hua)氫液體時,才會(hui)(hui)有電流通過(guo),但(dan)是電解(jie)的結果卻只能(neng)(neng)收集到(dao)氫、氧和(he)臭氧,并(bing)未(wei)收集到(dao)氟(fu)(fu)。看(kan)來(lai),即使產(chan)生(sheng)了氟(fu)(fu),也已(yi)經與水蒸(zheng)氣發生(sheng)反應了。

與此(ci)同時(shi),英(ying)國化學家哥爾英(ying)也(ye)用電解(jie)法分解(jie)氟化氫,但(dan)是(shi)(shi)在實驗(yan)時(shi)發(fa)生(sheng)了(le)(le)爆炸(zha),顯(xian)然(ran)是(shi)(shi)產(chan)生(sheng)的少量氟與氫氣發(fa)生(sheng)了(le)(le)化學反應。他還試驗(yan)過各種電極材料,如碳(tan)、金、鈀(ba)、鉑(bo),但(dan)是(shi)(shi)碳(tan)電極在電解(jie)時(shi)立(li)即被粉(fen)碎(sui),鉑(bo)、金、鈀(ba)也(ye)遭受不同程度的腐蝕。這(zhe)么多(duo)的化學家的努力雖然(ran)都失敗(bai)了(le)(le),但(dan)是(shi)(shi)他們的心血(xue)并沒(mei)有白費,而是(shi)(shi)從失敗(bai)中獲得了(le)(le)許多(duo)教訓和經(jing)驗(yan),為后(hou)來(lai)制(zhi)取(qu)出氟創(chuang)造了(le)(le)有利的條件。

年輕(qing)的莫瓦桑看到制備單質氟(fu)(fu)這(zhe)(zhe)個(ge)研究課題難倒了這(zhe)(zhe)么多的化(hua)學(xue)家,不但沒有(you)氣餒,反而(er)下了很大的決心(xin)要攻克這(zhe)(zhe)一(yi)難關。戴維曾經預言過:磷與氧(yang)之間有(you)極大的親和力,如(ru)果在(zai)螢石(shi)制成的容(rong)器中將氧(yang)與氟(fu)(fu)化(hua)磷發生(sheng)反應,將會獲(huo)得(de)單質氟(fu)(fu)。但是(shi)戴維本人并未完成這(zhe)(zhe)一(yi)實(shi)驗,因為當時(shi)他還(huan)不知道氟(fu)(fu)化(hua)磷的制法(fa)。莫瓦桑用(yong)氟(fu)(fu)化(hua)鉛與磷化(hua)銅在(zai)一(yi)起加熱(re)的方(fang)法(fa)制得(de)了氟(fu)(fu)化(hua)磷PF3,它(ta)是(shi)一(yi)種氣體。然(ran)(ran)后讓氧(yang)氣和氟(fu)(fu)化(hua)磷的混(hun)合物通過電火花(hua),雖(sui)然(ran)(ran)也發生(sheng)了爆炸反應,但是(shi)并沒有(you)獲(huo)得(de)預期的結果,得(de)到的不是(shi)單質氟(fu)(fu),而(er)是(shi)氟(fu)(fu)氧(yang)化(hua)磷POF3。

弗雷米曾經指出電(dian)解可能是制取單質氟(fu)(fu)的(de)最有效的(de)方法(fa),莫瓦桑認為電(dian)解金(jin)屬(shu)(shu)氟(fu)(fu)化物(wu)如(ru)果在高溫下進(jin)行,不僅存在著許多技術上的(de)困難,而(er)且即(ji)使(shi)在高溫下生(sheng)成了氟(fu)(fu),它(ta)也會全部與電(dian)解容器(qi)、電(dian)極材料發生(sheng)反(fan)應。因此他深信只能采(cai)用(yong)低溫電(dian)解的(de)方法(fa),而(er)且要用(yong)非金(jin)屬(shu)(shu)氟(fu)(fu)化物(wu)代替金(jin)屬(shu)(shu)氟(fu)(fu)化物(wu)。

莫瓦桑(sang)開始(shi)用三氟(fu)(fu)化砷(shen)進行電解(jie),三氟(fu)(fu)化砷(shen)在室溫下是(shi)一(yi)(yi)種液體,為(wei)了使(shi)(shi)它導電,他往(wang)三氟(fu)(fu)化砷(shen)中加(jia)入氟(fu)(fu)化鉀。但是(shi)電解(jie)了一(yi)(yi)段時間以后,就發現電流停止了。經過(guo)檢查,發現在陰極上沉積了一(yi)(yi)層單(dan)質砷(shen),使(shi)(shi)導電能力顯著減(jian)弱。后來,莫瓦桑(sang)雖然使(shi)(shi)用了很(hen)強(qiang)的電源,也沒有制(zhi)出氟(fu)(fu),而(er)他本(ben)人卻因為(wei)砷(shen)中毒,嚴重地(di)影(ying)響了健康,不得(de)已把實驗暫時停頓下來。

過(guo)了(le)不久,莫(mo)瓦(wa)桑的(de)(de)(de)(de)健康狀(zhuang)況有了(le)好轉,他又(you)開始致力于(yu)(yu)制取單質氟(fu)(fu)了(le)。現(xian)在(zai),唯(wei)一的(de)(de)(de)(de)方案只有電(dian)解(jie)(jie)氟(fu)(fu)化(hua)氫(qing)(qing)。莫(mo)瓦(wa)桑按照弗雷米的(de)(de)(de)(de)方法,在(zai)鉑制的(de)(de)(de)(de)曲頸甑中蒸餾氟(fu)(fu)氫(qing)(qing)酸(suan)鉀(jia)KHF2以制取無水氟(fu)(fu)化(hua)氫(qing)(qing)。他用(yong)(yong)鉑制的(de)(de)(de)(de)U形管做電(dian)解(jie)(jie)容(rong)器;用(yong)(yong)鉑銥合金做電(dian)極(ji)(ji),并(bing)用(yong)(yong)氯仿做冷卻劑將無水氟(fu)(fu)化(hua)氫(qing)(qing)冷卻到(dao)-23℃進行電(dian)解(jie)(jie)。在(zai)陰極(ji)(ji)上產(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)了(le)許多(duo)氫(qing)(qing)氣,但(dan)是(shi)在(zai)陽極(ji)(ji)并(bing)未產(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)氟(fu)(fu)。經過(guo)檢查,發(fa)現(xian)裝(zhuang)電(dian)極(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)塞(sai)子被腐蝕(shi)了(le)。莫(mo)瓦(wa)桑推測,電(dian)解(jie)(jie)時一定產(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)了(le)氟(fu)(fu),但(dan)是(shi)它立即與(yu)塞(sai)子發(fa)生(sheng)了(le)反(fan)應,以致未能收集到(dao)氟(fu)(fu)。于(yu)(yu)是(shi),他改用(yong)(yong)螢石做成的(de)(de)(de)(de)塞(sai)子。最后(hou),許多(duo)年(nian)以來化(hua)學家夢寐以求的(de)(de)(de)(de)理(li)想終于(yu)(yu)達到(dao)了(le),1886年(nian)6月26日(ri)莫(mo)瓦(wa)桑在(zai)電(dian)解(jie)(jie)氟(fu)(fu)化(hua)氫(qing)(qing)時,在(zai)陽極(ji)(ji)部分產(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)了(le)一種氣體,它遇到(dao)單質硅(gui)能立即著火(huo),收集到(dao)的(de)(de)(de)(de)氟(fu)(fu)與(yu)水發(fa)生(sheng)反(fan)應產(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)臭氧;與(yu)氯化(hua)鉀(jia)發(fa)生(sheng)反(fan)應產(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)氯氣。通過(guo)各種化(hua)學反(fan)應,發(fa)現(xian)氟(fu)(fu)具有驚人的(de)(de)(de)(de)活潑(po)性。

由于莫瓦桑不(bu)是(shi)(shi)法國科(ke)學(xue)院院士,所以(yi)他的(de)(de)論文只(zhi)能請(qing)(qing)德布(bu)雷(lei)代(dai)為申請(qing)(qing),1886年6月28日德布(bu)雷(lei)給法國科(ke)學(xue)院寫(xie)了(le)一(yi)(yi)份(fen)簡短(duan)的(de)(de)報(bao)告,介紹了(le)莫瓦桑的(de)(de)發現(xian)(xian),并(bing)指(zhi)出:嚴格的(de)(de)裁判決不(bu)會使(shi)莫瓦桑的(de)(de)光輝成(cheng)就(jiu)稍(shao)有(you)遜色。法國科(ke)學(xue)院為了(le)確認(ren)這一(yi)(yi)發現(xian)(xian)的(de)(de)真(zhen)實(shi)性,指(zhi)定了(le)一(yi)(yi)個審查委(wei)員(yuan)(yuan)會,委(wei)員(yuan)(yuan)會的(de)(de)成(cheng)員(yuan)(yuan)包括貝特羅法、德布(bu)雷(lei)、弗(fu)雷(lei)米。當然(ran),莫瓦桑以(yi)最(zui)細心的(de)(de)準備工作來迎接這一(yi)(yi)次審查。但是(shi)(shi)在委(wei)員(yuan)(yuan)會開會時,他的(de)(de)那(nei)套電解裝(zhuang)置(zhi)竟然(ran)出現(xian)(xian)了(le)前所未有(you)的(de)(de)故障,電解裝(zhuang)置(zhi)中既沒有(you)電流通過(guo),也不(bu)曾制得一(yi)(yi)點(dian)氟氣。貝特羅安(an)慰了(le)這位(wei)年輕的(de)(de)科(ke)學(xue)家以(yi)后,這三位(wei)化學(xue)界的(de)(de)前輩就(jiu)匆(cong)匆(cong)地離開了(le)會場。

莫(mo)瓦桑并不(bu)(bu)因此(ci)而灰(hui)心,因為他(ta)(ta)已經親手制(zhi)出過氟(fu),他(ta)(ta)對自己的(de)發現(xian)是深(shen)信(xin)不(bu)(bu)疑(yi)的(de)。經過幾天的(de)努力,他(ta)(ta)終于(yu)找到(dao)了(le)這一次(ci)實(shi)驗失敗(bai)的(de)原(yuan)(yuan)因,失誤發生在(zai)純制(zhi)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)氫的(de)過程。在(zai)此(ci)以前的(de)實(shi)驗中,他(ta)(ta)蒸餾過的(de)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)氫中含有氟(fu)化(hua)(hua)(hua)鉀,殘留(liu)的(de)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)鉀使氟(fu)化(hua)(hua)(hua)氫能(neng)夠導電。在(zai)這一次(ci)實(shi)驗中,莫(mo)瓦桑仔(zi)細將無水氟(fu)化(hua)(hua)(hua)氫提純到(dao)很高的(de)純度(du),其中不(bu)(bu)含氟(fu)化(hua)(hua)(hua)鉀,所以不(bu)(bu)能(neng)導電。在(zai)弄清了(le)原(yuan)(yuan)因之后,莫(mo)瓦桑再一次(ci)試驗成功(gong),委(wei)員會終于(yu)確認了(le)莫(mo)瓦桑的(de)發現(xian)。

受到表彰

為(wei)了(le)表彰莫(mo)瓦桑在制(zhi)備氟(fu)方面(mian)作(zuo)出的突出的貢獻,法國科學(xue)院發(fa)給(gei)他一(yi)萬法郎(lang)的拉·卡(ka)澤獎金,莫(mo)瓦桑用這筆錢償還(huan)了(le)實(shi)驗的費(fei)用。二十年(nian)(nian)以后(hou),他又因(yin)為(wei)在研究(jiu)氟(fu)的制(zhi)備和氟(fu)的化合物(wu)上卓有成就(jiu)而(er)獲得(de)1906年(nian)(nian)諾貝爾化學(xue)獎。

改進氟的制法

在莫(mo)瓦桑離析出單質氟(fu)(fu)四個(ge)月以后,被任命為巴(ba)黎藥學院(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)毒物(wu)學教授,同時還(huan)建造了(le)(le)一座(zuo)不大的(de)(de)(de)(de)(de)私人實驗(yan)室進(jin)行(xing)科(ke)(ke)學研(yan)(yan)究(jiu)。1888年他(ta)被選為法國(guo)醫學科(ke)(ke)學院(yuan)(yuan)院(yuan)(yuan)士(shi),1891年被選為法國(guo)科(ke)(ke)學院(yuan)(yuan)院(yuan)(yuan)士(shi)。在這一段時間內(nei)(nei),他(ta)繼續改進(jin)氟(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)制法,用銅(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)電解容器(qi)代(dai)替價格昂(ang)貴(gui)的(de)(de)(de)(de)(de)鉑制的(de)(de)(de)(de)(de)儀器(qi)進(jin)行(xing)了(le)(le)規(gui)模較大的(de)(de)(de)(de)(de)試驗(yan),每小時能產生(sheng)5升氟(fu)(fu)。使他(ta)有了(le)(le)研(yan)(yan)究(jiu)氟(fu)(fu)和氟(fu)(fu)化(hua)(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)條件。他(ta)研(yan)(yan)究(jiu)氟(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)提純,將(jiang)氟(fu)(fu)通過氟(fu)(fu)化(hua)(hua)(hua)鈉以除去(qu)其中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)氟(fu)(fu)化(hua)(hua)(hua)氫,后來又(you)改用液態空氣(qi)冷凝(ning)后進(jin)行(xing)分級蒸發(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)方法來除去(qu)氟(fu)(fu)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)雜質氟(fu)(fu)化(hua)(hua)(hua)氫。對于氟(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)性質作了(le)(le)進(jin)一步研(yan)(yan)究(jiu),莫(mo)瓦桑指出:如果小心地將(jiang)其中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)水蒸氣(qi)除盡(jin),甚至玻璃也(ye)不會與氟(fu)(fu)發(fa)生(sheng)反應(ying),因此(ci)可以在短時間內(nei)(nei)將(jiang)氟(fu)(fu)貯(zhu)存在玻璃瓶內(nei)(nei)。

莫瓦(wa)桑是第一(yi)(yi)位制(zhi)(zhi)備出許(xu)多新的(de)氟化(hua)(hua)(hua)物的(de)化(hua)(hua)(hua)學(xue)家,他制(zhi)(zhi)備了(le)(le)氣(qi)態的(de)氟代(dai)(dai)甲烷、氟代(dai)(dai)乙(yi)烷、異丁基氟。1890年(nian)通過碳(tan)與氟的(de)反應(ying)制(zhi)(zhi)備了(le)(le)許(xu)多氟碳(tan)化(hua)(hua)(hua)合物,其中最引人注(zhu)目的(de)是四氟代(dai)(dai)甲烷CF4,它(ta)是利用氟與甲烷或(huo)氯仿(fang)或(huo)四氯化(hua)(hua)(hua)碳(tan)的(de)作用制(zhi)(zhi)得(de)的(de),沸點(dian)只(zhi)有-15℃。莫瓦(wa)桑的(de)這(zhe)項工(gong)作,可以說使莫瓦(wa)桑成為(wei)二十(shi)世紀合成一(yi)(yi)系列作為(wei)高效的(de)致冷劑的(de)氟碳(tan)化(hua)(hua)(hua)合物(氟里昂)的(de)先驅。1900年(nian)制(zhi)(zhi)備了(le)(le)氣(qi)態的(de)六(liu)氟化(hua)(hua)(hua)硫SF6,它(ta)的(de)化(hua)(hua)(hua)學(xue)性(xing)質(zhi)與氮氣(qi)極為(wei)相(xiang)似,將它(ta)加(jia)熱到比(bi)較(jiao)高的(de)溫度也不(bu)會分解,也不(bu)與熔融的(de)堿發生反應(ying)。由于六(liu)氟化(hua)(hua)(hua)硫的(de)惰性(xing)和化(hua)(hua)(hua)學(xue)穩定性(xing),已經成為(wei)一(yi)(yi)種優良的(de)氣(qi)體絕緣材料(liao)。他還先后(hou)合成了(le)(le)鉑、堿土金屬、銥、鎂的(de)氟化(hua)(hua)(hua)物以及五氟化(hua)(hua)(hua)碘IF5和硝(xiao)酰氟NO2F。他將研究(jiu)氟的(de)成果編成了(le)(le)《氟及其化(hua)(hua)(hua)合物》一(yi)(yi)書,是一(yi)(yi)本研究(jiu)氟及其化(hua)(hua)(hua)合物的(de)制(zhi)(zhi)備和性(xing)質(zhi)的(de)重要資料(liao)。

研究純硼的制備

1891—1892年莫瓦桑研究純(chun)硼(peng)(peng)的制備。在(zai)他之前,還(huan)(huan)不曾有人(ren)制得(de)過純(chun)度(du)(du)很高的單質(zhi)硼(peng)(peng),戴維(wei)(wei)利(li)用(yong)電(dian)解熔融的三氧(yang)(yang)化二硼(peng)(peng)制得(de)的棕(zong)色(se)的硼(peng)(peng),以及蓋-呂(lv)薩克、泰納(na)、德維(wei)(wei)爾法、維(wei)(wei)勒(le)用(yong)金屬鉀還(huan)(huan)原三氧(yang)(yang)化二硼(peng)(peng)制得(de)的硼(peng)(peng)的純(chun)度(du)(du)都(dou)不高,唯獨莫瓦桑在(zai)氫氣氛下用(yong)金屬鎂還(huan)(huan)原三氧(yang)(yang)化二硼(peng)(peng)制得(de)了純(chun)度(du)(du)為99%的單質(zhi)硼(peng)(peng)。

在(zai)制備純硼的(de)同(tong)時,莫(mo)瓦(wa)(wa)(wa)桑開(kai)始研究一(yi)(yi)個科(ke)(ke)學界普(pu)遍感興趣的(de)問題——人造金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)。1830年貝采里(li)烏斯曾(ceng)經(jing)(jing)對這(zhe)一(yi)(yi)研究課題作出(chu)過(guo)(guo)這(zhe)樣的(de)評價(jia):認為這(zhe)是(shi)(shi)具有(you)和(he)煉金(jin)學家一(yi)(yi)樣的(de)熱情,但(dan)是(shi)(shi)可能是(shi)(shi)一(yi)(yi)種幻(huan)想的(de)研究。1773年拉瓦(wa)(wa)(wa)錫曾(ceng)經(jing)(jing)做(zuo)過(guo)(guo)這(zhe)樣的(de)試驗:將金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)放在(zai)氧氣中燃燒,反(fan)應的(de)生成(cheng)物中只有(you)二氧化碳,由(you)此證明這(zhe)種寶石(shi)(shi)(shi)是(shi)(shi)由(you)純碳組成(cheng)的(de)。在(zai)拉瓦(wa)(wa)(wa)錫做(zuo)出(chu)這(zhe)個結(jie)論之(zhi)后的(de)一(yi)(yi)百多年的(de)時間內,并沒有(you)一(yi)(yi)位(wei)科(ke)(ke)學家解(jie)決人造金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)的(de)問題。莫(mo)瓦(wa)(wa)(wa)桑一(yi)(yi)開(kai)始想利用氟代烴的(de)分解(jie)反(fan)應以制取金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi),結(jie)果得(de)到(dao)的(de)都(dou)是(shi)(shi)無(wu)定(ding)形(xing)(xing)碳。1890年多布里(li)通過(guo)(guo)對含金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)的(de)隕石(shi)(shi)(shi)和(he)地殼形(xing)(xing)成(cheng)過(guo)(guo)程(cheng)的(de)研究,指出(chu)金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)必須在(zai)高溫和(he)高壓下(xia)形(xing)(xing)成(cheng),而且從金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)晶體(ti)的(de)性質(zhi)考慮,它們可能是(shi)(shi)在(zai)液體(ti)中形(xing)(xing)成(cheng)的(de),或者至(zhi)少是(shi)(shi)在(zai)柔韌的(de)環境下(xia)形(xing)(xing)成(cheng)的(de)。1892年,在(zai)弗(fu)里(li)德爾向法國(guo)科(ke)(ke)學院提出(chu)的(de)報(bao)告中,指出(chu)了他從美(mei)國(guo)亞利桑那州發現的(de)隕石(shi)(shi)(shi)中找(zhao)到(dao)了許多微(wei)細(xi)的(de)金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)。

研究隕石和隕鐵

莫瓦(wa)桑也研(yan)究(jiu)了(le)弗里德爾(er)所(suo)提到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)隕石(shi)(shi)(shi)和(he)隕鐵(tie)(tie)(tie),發現其中(zhong)除了(le)含(han)(han)(han)有(you)金(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)以(yi)外(wai),還(huan)含(han)(han)(han)有(you)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)和(he)無定(ding)形(xing)碳(tan)。他(ta)還(huan)研(yan)究(jiu)了(le)巴西和(he)南非的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)(han)有(you)金(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)巖石(shi)(shi)(shi),也發現了(le)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo),同時(shi)還(huan)發現金(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)礦(kuang)物中(zhong)含(han)(han)(han)有(you)鐵(tie)(tie)(tie)。通過(guo)這些研(yan)究(jiu),莫瓦(wa)桑形(xing)成(cheng)了(le)這樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)想(xiang)法:石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)和(he)無定(ding)形(xing)碳(tan)可以(yi)作為人(ren)造金(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原料;金(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)是在(zai)含(han)(han)(han)鐵(tie)(tie)(tie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)環境下形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de),它(ta)能(neng)夠從含(han)(han)(han)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)中(zhong)結晶出來。他(ta)采用了(le)下述方法:在(zai)電爐中(zhong),將(jiang)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)坩堝中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)鐵(tie)(tie)(tie)加熱,使它(ta)熔融,而(er)且使熔融的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)為碳(tan)所(suo)飽和(he)。然后(hou)將(jiang)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)坩堝中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熔融鐵(tie)(tie)(tie)傾入冷水(shui)中(zhong),含(han)(han)(han)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)在(zai)固化時(shi)會(hui)(hui)像水(shui)變(bian)成(cheng)冰時(shi)一樣(yang),發生(sheng)膨脹。而(er)且在(zai)迅速冷卻的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)程中(zhong),總是外(wai)層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)首先固化,等(deng)到(dao)內(nei)部(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)開始變(bian)成(cheng)固體(ti)時(shi),就(jiu)會(hui)(hui)在(zai)金(jin)(jin)屬(shu)內(nei)部(bu)(bu)產生(sheng)很高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)力,在(zai)這種條(tiao)件下,一部(bu)(bu)分碳(tan)就(jiu)會(hui)(hui)結晶生(sheng)成(cheng)黑(hei)(hei)色的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)。利用不同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)酸處理固化的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)塊,除了(le)金(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)以(yi)外(wai),其他(ta)物質都被溶(rong)解,最后(hou)只(zhi)留下黑(hei)(hei)色的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)。

1893年(nian)2月(yue)6日在法國科學院召開了(le)討論這個發現(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)會議(yi),報紙上登載了(le)這一(yi)(yi)消息,這種(zhong)貴重的(de)(de)(de)(de)(de)(de)寶(bao)(bao)石(shi)居然能(neng)夠(gou)用比較(jiao)簡(jian)單的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方法制備出來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)事實很快成(cheng)為一(yi)(yi)件(jian)新(xin)聞(wen),莫(mo)瓦桑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)名字也開始變成(cheng)家(jia)喻戶曉了(le)。然而,莫(mo)瓦桑本人(ren)(ren)在1894,1896和1905年(nian)所做的(de)(de)(de)(de)(de)(de)重復實驗,以及1894—1901年(nian)克(ke)魯克(ke)斯等人(ren)(ren)對莫(mo)瓦桑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)實驗進行(xing)反復驗證(zheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過程中(zhong),毫無例外(wai)地只獲(huo)得(de)了(le)很低產量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)剛(gang)石(shi),他們提(ti)出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)唯一(yi)(yi)能(neng)夠(gou)證(zheng)明(ming)這種(zhong)物質是金(jin)剛(gang)石(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)證(zheng)據乃是它(ta)在氧氣(qi)中(zhong)燃燒時產生二氧化碳(tan)。另外(wai),這種(zhong)人(ren)(ren)造金(jin)剛(gang)石(shi)都是黑色(se)的(de)(de)(de)(de)(de)(de),而且比天然的(de)(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)剛(gang)石(shi)要(yao)小得(de)多,莫(mo)瓦桑制得(de)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)最大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)剛(gang)石(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)直徑只有0.7毫米,所以,盡管他對人(ren)(ren)造金(jin)剛(gang)石(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究一(yi)(yi)直持續到逝世前,具(ju)有寶(bao)(bao)石(shi)特性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)便宜(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)剛(gang)石(shi)也并(bing)未制出。

設計制造電爐

莫瓦(wa)(wa)桑(sang)的(de)(de)另外一種比人(ren)(ren)造(zao)金剛石更(geng)有實際意(yi)義的(de)(de)貢獻是(shi)設計制造(zao)電(dian)爐,使(shi)一般(ban)化(hua)(hua)學(xue)反應能夠(gou)在(zai)2000℃下進行,從而(er)開辟了(le)高溫(wen)化(hua)(hua)學(xue)這(zhe)一新的(de)(de)領域(yu),例如制備(bei)金屬鈦(tai)和使(shi)碳升(sheng)華。碳、硅(gui)、硼在(zai)常溫(wen)下是(shi)一些不活潑的(de)(de)元素,但是(shi)它(ta)們在(zai)高溫(wen)下幾(ji)乎(hu)能夠(gou)與所有的(de)(de)元素發失反應,生成碳化(hua)(hua)物、硅(gui)化(hua)(hua)物、硼化(hua)(hua)物,在(zai)莫瓦(wa)(wa)桑(sang)制出這(zhe)些化(hua)(hua)合物之前,了(le)解(jie)它(ta)們的(de)(de)人(ren)(ren)很少。

研究金屬氫化物

莫瓦桑研究的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)屬氫(qing)(qing)(qing)化(hua)(hua)物也是前人所罕見的(de)(de)。他用氫(qing)(qing)(qing)氣與(yu)相應的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)屬發生反應制(zhi)得了氫(qing)(qing)(qing)化(hua)(hua)鈣、氫(qing)(qing)(qing)化(hua)(hua)鈉(na)、氫(qing)(qing)(qing)化(hua)(hua)鉀、氫(qing)(qing)(qing)化(hua)(hua)銣、氫(qing)(qing)(qing)化(hua)(hua)銫(se),這(zhe)些金(jin)(jin)(jin)屬氫(qing)(qing)(qing)化(hua)(hua)物的(de)(de)性(xing)質與(yu)鹽(yan)相似,所不同的(de)(de)是它們并不導電,而且非(fei)常(chang)活潑,絕大多數暴露在空氣中(zhong)會(hui)立即著火(huo)。

重視實驗室

莫(mo)瓦桑在巴(ba)黎(li)藥學(xue)(xue)院任毒(du)物學(xue)(xue)教授(shou)達十三年(nian)之(zhi)久,1900年(nian)任巴(ba)黎(li)大(da)學(xue)(xue)科學(xue)(xue)學(xue)(xue)院教授(shou)。他(ta)一生主要(yao)從事實(shi)驗(yan)(yan)(yan)工作(zuo),因此(ci)他(ta)的實(shi)驗(yan)(yan)(yan)室(shi)(shi)在當時(shi)是(shi)設備(bei)很齊全的。誰(shui)要(yao)進入他(ta)的實(shi)驗(yan)(yan)(yan)室(shi)(shi)工作(zuo),都(dou)必須(xu)嚴格(ge)遵守他(ta)的規定(ding)。他(ta)的實(shi)驗(yan)(yan)(yan)室(shi)(shi)具有非常(chang)良好的、清潔的環(huan)境,徹(che)底(di)地(di)(di)(di)改變了(le)人們認為化學(xue)(xue)實(shi)驗(yan)(yan)(yan)室(shi)(shi)是(shi)比(bi)較(jiao)臟(zang)的這種(zhong)傳統的偏見(jian)。他(ta)的實(shi)驗(yan)(yan)(yan)室(shi)(shi)的地(di)(di)(di)板(ban)在每星期(qi)六都(dou)要(yao)打(da)蠟,他(ta)每次(ci)走進實(shi)驗(yan)(yan)(yan)室(shi)(shi),首先要(yao)環(huan)視(shi)室(shi)(shi)內,看(kan)(kan)看(kan)(kan)是(shi)否符合他(ta)的要(yao)求。有一次(ci),他(ta)的學(xue)(xue)生斯(si)托克德不小心將幾(ji)滴水滴在實(shi)驗(yan)(yan)(yan)室(shi)(shi)的地(di)(di)(di)板(ban)上,莫(mo)瓦桑發現后,立即提出質問:“是(shi)誰(shui)干(gan)的?”他(ta)還非常(chang)重視(shi)演示(shi)實(shi)驗(yan)(yan)(yan),在講授(shou)無機化學(xue)(xue)課程時(shi),討論到每一個元素的性質,總要(yao)讓他(ta)的助手做幾(ji)個演示(shi)實(shi)驗(yan)(yan)(yan)。

人物評價

莫(mo)瓦(wa)桑一生接受過(guo)許多榮譽(yu),除前面提(ti)到(dao)(dao)過(guo)的(de)之外,他還得(de)到(dao)(dao)過(guo)英國(guo)皇家學(xue)(xue)會頒發給(gei)(gei)他的(de)戴維獎章(zhang);德國(guo)化學(xue)(xue)會頒發給(gei)(gei)他的(de)霍夫曼獎金。他幾(ji)乎是當時所有(you)的(de)著名的(de)科學(xue)(xue)院和化學(xue)(xue)會的(de)成員,但是他卻一直保持謙虛(xu)的(de)態度。

1907年2月(yue)6日(ri),當(dang)莫瓦(wa)桑(sang)從實(shi)(shi)驗(yan)室回到家(jia)里時,得了(le)闌尾炎,手術雖然很成功,但是(shi)他的(de)心臟病卻加劇了(le)。他終(zhong)于認(ren)識(shi)到多年以(yi)來(lai)一直(zhi)沒有關心自己的(de)健康,他不(bu)得不(bu)承認(ren):“氟奪走(zou)了(le)我十(shi)年生(sheng)命”。1907年2月(yue)20日(ri),這位在化學實(shi)(shi)驗(yan)科學上閃爍(shuo)著光(guang)芒(mang)的(de)科學家(jia)被奪走(zou)了(le)寶貴的(de)生(sheng)命。

他的獨子路易·莫(mo)瓦(wa)桑在第(di)一次(ci)世界大戰時死去,其遺產由巴黎藥學(xue)院代為設立了(le)兩種獎金:莫(mo)瓦(wa)桑化學(xue)獎金和路更(亨利·莫(mo)瓦(wa)桑的夫人)藥學(xue)獎金。

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