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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: 亨利·莫瓦桑
  • 外文名: HenriMoissan
  • 出生日期: 1852年9月28日
  • 性別:
  • 國籍: 法(fa)國
  • 去世日期: 1907年2月20日
  • 職業職位: 無機(ji)化學家
  • 主要成就: 1906年諾貝爾(er)化(hua)學(xue)獎
詳細介紹 PROFILE +

主要經歷

求學經歷

亨利(li)(li)·莫(mo)瓦(wa)桑于1852年(nian)9月28日出生在(zai)巴(ba)黎,曾在(zai)市立中學(xue)(xue)(xue)上學(xue)(xue)(xue),后因家境清(qing)寒,中途(tu)輟學(xue)(xue)(xue)。由于喜(xi)愛化(hua)學(xue)(xue)(xue),二十歲時到巴(ba)黎一家藥房學(xue)(xue)(xue)徒,在(zai)實(shi)際工(gong)作中獲(huo)得(de)了許多化(hua)學(xue)(xue)(xue)知識,并且曾經(jing)利(li)(li)用自學(xue)(xue)(xue)的(de)知識救活過一位企圖服砷自盡的(de)人。1872年(nian)他(ta)在(zai)法國自然博物(wu)館館長和(he)工(gong)藝學(xue)(xue)(xue)院(yuan)教授(shou)雷米法的(de)實(shi)驗室(shi)學(xue)(xue)(xue)習化(hua)學(xue)(xue)(xue);1874年(nian)到巴(ba)黎藥學(xue)(xue)(xue)院(yuan)臺赫倫(lun)教授(shou)的(de)實(shi)驗室(shi)工(gong)作,1877年(nian)才獲(huo)得(de)理學(xue)(xue)(xue)士(shi)學(xue)(xue)(xue)位,后來又取得(de)了高(gao)級藥劑師的(de)資格(ge)。

莫(mo)瓦(wa)(wa)桑一開始是研究(jiu)生理化(hua)(hua)學(xue)(xue)的(de)(de),這(zhe)很符(fu)合當(dang)時的(de)(de)潮流(liu),即幾乎所有(you)的(de)(de)化(hua)(hua)學(xue)(xue)家都(dou)在(zai)研究(jiu)有(you)機化(hua)(hua)學(xue)(xue)。1876年(nian)法國(guo)化(hua)(hua)學(xue)(xue)家杜馬法為此發表了感想:“我國(guo)的(de)(de)化(hua)(hua)學(xue)(xue)研究(jiu)領域大部分為有(you)機化(hua)(hua)學(xue)(xue)占領,太缺(que)少(shao)無機化(hua)(hua)學(xue)(xue)的(de)(de)研究(jiu)了。”就在(zai)這(zhe)時,莫(mo)瓦(wa)(wa)桑卻轉而研究(jiu)起無機化(hua)(hua)學(xue)(xue)來。

自燃鐵研究

莫瓦桑的(de)第一項無機化(hua)(hua)(hua)學研(yan)究課(ke)題是自燃(ran)鐵(發火(huo)金屬;打火(huo)石(shi))的(de)研(yan)究。在莫瓦桑之前,德國化(hua)(hua)(hua)學家斯特羅邁耶曾經研(yan)究過自燃(ran)鐵,他認為這種(zhong)能(neng)(neng)夠自燃(ran)的(de)物(wu)質(zhi)不是金屬鐵,而(er)是氧(yang)化(hua)(hua)(hua)亞鐵。莫瓦桑將氧(yang)化(hua)(hua)(hua)亞鐵放在氫(qing)氣(qi)流下加(jia)熱還(huan)原(yuan),制備了自燃(ran)鐵,證(zheng)明(ming)這種(zhong)能(neng)(neng)自燃(ran)的(de)物(wu)質(zhi)不是氧(yang)化(hua)(hua)(hua)亞鐵,而(er)是金屬鐵。

利用電解法制得單質氟

莫瓦桑一(yi)生(sheng)中所獲得(de)(de)的(de)(de)(de)最(zui)大成就(jiu)是利用電解(jie)法制得(de)(de)單質氟,解(jie)決了(le)一(yi)個(ge)非常難的(de)(de)(de)問題(ti)。早在十六(liu)世紀,人們就(jiu)開始利用氟化物了(le),1529年(nian)阿格里柯拉(la)就(jiu)描(miao)述過利用螢石(shi)(shi)(氟化鈣)作為熔礦的(de)(de)(de)熔劑(ji),它(ta)(ta)能(neng)使(shi)礦石(shi)(shi)在熔融時變得(de)(de)更加(jia)容易流(liu)動。1670年(nian),著名的(de)(de)(de)玻(bo)璃加(jia)工工業施萬哈(ha)德家(jia)族發現,利用螢石(shi)(shi)與(yu)硫酸的(de)(de)(de)反應(ying)所產生(sheng)的(de)(de)(de)氣體能(neng)腐蝕(shi)玻(bo)璃,從(cong)而創(chuang)造了(le)一(yi)種(zhong)不用金(jin)剛石(shi)(shi)或其他磨料來刻(ke)蝕(shi)玻(bo)璃的(de)(de)(de)方法,能(neng)在玻(bo)璃上(shang)刻(ke)蝕(shi)出(chu)人物、動物、花卉等圖案。1768年(nian)馬格拉(la)夫德對(dui)螢石(shi)(shi)進行了(le)研(yan)究(jiu),發現它(ta)(ta)與(yu)石(shi)(shi)膏(gao)和重晶石(shi)(shi)不同,指出(chu)了(le)螢石(shi)(shi)并不是一(yi)種(zhong)硫酸鹽。

1771年舍勒在玻璃(li)曲頸甑內(nei)加熱螢石和硫酸的(de)(de)混合(he)物時,發現玻璃(li)的(de)(de)內(nei)壁被腐蝕了(le)。1810年安培法根據氫氟酸的(de)(de)性質,指出其中(zhong)可能含有一(yi)種與(yu)氯相(xiang)似(si)的(de)(de)元素,戴維也得出了(le)同樣的(de)(de)結論。

德(de)國化(hua)學家(jia)許村貝格(ge)認為氫(qing)氟(fu)酸中所含的(de)(de)這種元(yuan)(yuan)素是一切元(yuan)(yuan)素中最活潑的(de)(de),所以要將這種元(yuan)(yuan)素從(cong)它(ta)的(de)(de)化(hua)合物中離(li)析出來將是一件非常困(kun)難(nan)的(de)(de)事情。1813年戴維(wei)曾經(jing)嘗試利用(yong)電(dian)解(jie)氟(fu)化(hua)物的(de)(de)方(fang)法(fa)制取單質氟(fu)。一開(kai)始,他用(yong)金和(he)鉑做容器,但它(ta)們都被腐蝕(shi)了(le)(le)(le)。后來他改用(yong)螢石制成(cheng)的(de)(de)容器進行電(dian)解(jie),腐蝕(shi)的(de)(de)問題雖(sui)然解(jie)決(jue)了(le)(le)(le),但是也得不到氟(fu),后因身患嚴重疾病而(er)停止了(le)(le)(le)實(shi)驗。

接著,喬治·諾克斯和托馬斯·諾克斯弟(di)兄二人(ren)利用(yong)干(gan)燥(zao)的(de)(de)氯(lv)氣處理(li)干(gan)燥(zao)的(de)(de)氟化汞,他們將一片金箔放在玻璃接受器(qi)的(de)(de)頂(ding)部(bu)。實驗結(jie)果(guo)證(zheng)明金變成了氟化金,于是(shi)(shi)他們推斷反應中產生了氟,但是(shi)(shi)他們始終收集不到(dao)單質氟,也就無法確證(zheng)他們已經(jing)制(zhi)得了氟,而且兩人(ren)都嚴重中毒。

繼(ji)諾克(ke)斯兄弟之后(hou),魯耶(ye)特也對制備氟進行了長期的研(yan)究,最(zui)后(hou)竟因中毒太深而(er)獻出了自己的生命(ming)。不(bu)久,法國(guo)化學家尼(ni)克(ke)雷也遭(zao)到了同樣的命(ming)運。

莫瓦桑的(de)老師弗雷(lei)米(mi)也是一位研(yan)究制備氟的(de)化(hua)學家。弗雷(lei)米(mi)曾(ceng)經(jing)(jing)電(dian)解(jie)(jie)熔融的(de)無水(shui)(shui)氟化(hua)鈣、氟化(hua)鉀和氟化(hua)銀,雖然在(zai)陰(yin)極(ji)上(shang)能析出(chu)這(zhe)些金屬,陽極(ji)上(shang)也產生(sheng)了(le)(le)少量氣體,但(dan)是即(ji)使(shi)他(ta)想盡了(le)(le)一切辦法,始終未能收集(ji)到(dao)氟。看(kan)來,在(zai)如此(ci)高的(de)溫度下進行電(dian)解(jie)(jie),產生(sheng)的(de)氟會(hui)(hui)立即(ji)與電(dian)解(jie)(jie)的(de)容器(qi)和電(dian)極(ji)發生(sheng)反(fan)應而消失。他(ta)又試驗(yan)電(dian)解(jie)(jie)無水(shui)(shui)氟化(hua)氫,但(dan)發現它并不(bu)導電(dian),只(zhi)有(you)電(dian)解(jie)(jie)吸(xi)潮的(de)氟化(hua)氫液體時,才會(hui)(hui)有(you)電(dian)流通過,但(dan)是電(dian)解(jie)(jie)的(de)結果(guo)卻(que)只(zhi)能收集(ji)到(dao)氫、氧和臭氧,并未收集(ji)到(dao)氟。看(kan)來,即(ji)使(shi)產生(sheng)了(le)(le)氟,也已經(jing)(jing)與水(shui)(shui)蒸氣發生(sheng)反(fan)應了(le)(le)。

與此同時(shi),英國化學家哥爾英也用電解法分(fen)解氟化氫,但(dan)是(shi)(shi)在(zai)實驗(yan)(yan)時(shi)發生(sheng)了(le)爆炸(zha),顯然是(shi)(shi)產生(sheng)的少(shao)量氟與氫氣發生(sheng)了(le)化學反應。他還試(shi)驗(yan)(yan)過各種(zhong)電極材料,如(ru)碳、金、鈀(ba)、鉑,但(dan)是(shi)(shi)碳電極在(zai)電解時(shi)立即被粉(fen)碎,鉑、金、鈀(ba)也遭受不同程度的腐(fu)蝕。這么多的化學家的努力雖(sui)然都失敗(bai)(bai)了(le),但(dan)是(shi)(shi)他們的心血并沒有白費,而(er)是(shi)(shi)從失敗(bai)(bai)中獲得了(le)許(xu)多教訓和經(jing)驗(yan)(yan),為(wei)后(hou)來制取出氟創(chuang)造了(le)有利的條件。

年輕的(de)(de)(de)莫瓦(wa)桑看到(dao)制(zhi)(zhi)(zhi)備單(dan)質氟(fu)(fu)(fu)這(zhe)(zhe)個研究課題難倒了這(zhe)(zhe)么(me)多的(de)(de)(de)化(hua)學家,不但(dan)沒(mei)有(you)氣(qi)(qi)餒,反(fan)而(er)下(xia)了很大的(de)(de)(de)決心要攻克(ke)這(zhe)(zhe)一難關。戴維曾經預(yu)言過(guo):磷與(yu)氧(yang)之(zhi)間有(you)極大的(de)(de)(de)親和力,如果(guo)在螢(ying)石制(zhi)(zhi)(zhi)成的(de)(de)(de)容器中將(jiang)氧(yang)與(yu)氟(fu)(fu)(fu)化(hua)磷發(fa)生反(fan)應,將(jiang)會獲得單(dan)質氟(fu)(fu)(fu)。但(dan)是戴維本人并未完成這(zhe)(zhe)一實驗(yan),因(yin)為當時他還不知道氟(fu)(fu)(fu)化(hua)磷的(de)(de)(de)制(zhi)(zhi)(zhi)法(fa)。莫瓦(wa)桑用氟(fu)(fu)(fu)化(hua)鉛與(yu)磷化(hua)銅(tong)在一起加熱的(de)(de)(de)方法(fa)制(zhi)(zhi)(zhi)得了氟(fu)(fu)(fu)化(hua)磷PF3,它是一種氣(qi)(qi)體。然后讓氧(yang)氣(qi)(qi)和氟(fu)(fu)(fu)化(hua)磷的(de)(de)(de)混合物通過(guo)電火花,雖然也發(fa)生了爆炸反(fan)應,但(dan)是并沒(mei)有(you)獲得預(yu)期的(de)(de)(de)結果(guo),得到(dao)的(de)(de)(de)不是單(dan)質氟(fu)(fu)(fu),而(er)是氟(fu)(fu)(fu)氧(yang)化(hua)磷POF3。

弗雷米曾(ceng)經(jing)指出電(dian)(dian)解(jie)可(ke)能(neng)是制取單質(zhi)氟(fu)的最(zui)有效的方法,莫瓦(wa)桑認為電(dian)(dian)解(jie)金屬氟(fu)化(hua)物(wu)如(ru)果在(zai)高溫(wen)下進(jin)行,不僅存在(zai)著許多技術上的困(kun)難(nan),而且即(ji)使在(zai)高溫(wen)下生成了氟(fu),它也(ye)會全(quan)部與電(dian)(dian)解(jie)容器(qi)、電(dian)(dian)極(ji)材料發生反應。因此他深信只(zhi)能(neng)采用(yong)低(di)溫(wen)電(dian)(dian)解(jie)的方法,而且要用(yong)非金屬氟(fu)化(hua)物(wu)代替金屬氟(fu)化(hua)物(wu)。

莫瓦桑開始用三(san)氟(fu)(fu)化(hua)砷(shen)進(jin)行(xing)電解,三(san)氟(fu)(fu)化(hua)砷(shen)在室溫(wen)下(xia)(xia)是(shi)一種液(ye)體,為了(le)使(shi)它(ta)導電,他往(wang)三(san)氟(fu)(fu)化(hua)砷(shen)中加入氟(fu)(fu)化(hua)鉀(jia)。但是(shi)電解了(le)一段(duan)時間(jian)以后,就發(fa)現(xian)電流停(ting)止了(le)。經(jing)過檢查,發(fa)現(xian)在陰極(ji)上沉積了(le)一層單(dan)質(zhi)砷(shen),使(shi)導電能(neng)力(li)顯著減弱。后來,莫瓦桑雖然使(shi)用了(le)很強(qiang)的電源,也(ye)沒有制出氟(fu)(fu),而他本人卻因(yin)為砷(shen)中毒,嚴(yan)重地影響(xiang)了(le)健康,不得(de)已(yi)把實驗暫時停(ting)頓(dun)下(xia)(xia)來。

過(guo)(guo)了(le)(le)不久,莫(mo)瓦(wa)桑(sang)的健康狀(zhuang)況有(you)了(le)(le)好(hao)轉,他又開始致力于制(zhi)取單質氟(fu)(fu)(fu)(fu)了(le)(le)。現(xian)在,唯一(yi)的方案(an)只(zhi)有(you)電(dian)(dian)(dian)解氟(fu)(fu)(fu)(fu)化氫(qing)。莫(mo)瓦(wa)桑(sang)按照弗雷(lei)米的方法,在鉑(bo)制(zhi)的曲頸甑中蒸餾氟(fu)(fu)(fu)(fu)氫(qing)酸鉀(jia)KHF2以(yi)制(zhi)取無(wu)水氟(fu)(fu)(fu)(fu)化氫(qing)。他用(yong)(yong)鉑(bo)制(zhi)的U形管做電(dian)(dian)(dian)解容(rong)器;用(yong)(yong)鉑(bo)銥合金(jin)做電(dian)(dian)(dian)極,并用(yong)(yong)氯仿做冷卻劑將無(wu)水氟(fu)(fu)(fu)(fu)化氫(qing)冷卻到-23℃進行(xing)電(dian)(dian)(dian)解。在陰極上產生(sheng)(sheng)了(le)(le)許多氫(qing)氣(qi),但是(shi)在陽極并未產生(sheng)(sheng)氟(fu)(fu)(fu)(fu)。經過(guo)(guo)檢查,發現(xian)裝(zhuang)電(dian)(dian)(dian)極的塞子被(bei)腐(fu)蝕了(le)(le)。莫(mo)瓦(wa)桑(sang)推測(ce),電(dian)(dian)(dian)解時一(yi)定產生(sheng)(sheng)了(le)(le)氟(fu)(fu)(fu)(fu),但是(shi)它(ta)立(li)即與塞子發生(sheng)(sheng)了(le)(le)反(fan)(fan)(fan)應,以(yi)致未能收集到氟(fu)(fu)(fu)(fu)。于是(shi),他改用(yong)(yong)螢石做成的塞子。最后,許多年以(yi)來化學家夢寐以(yi)求的理想終于達(da)到了(le)(le),1886年6月26日莫(mo)瓦(wa)桑(sang)在電(dian)(dian)(dian)解氟(fu)(fu)(fu)(fu)化氫(qing)時,在陽極部分(fen)產生(sheng)(sheng)了(le)(le)一(yi)種氣(qi)體,它(ta)遇(yu)到單質硅能立(li)即著(zhu)火,收集到的氟(fu)(fu)(fu)(fu)與水發生(sheng)(sheng)反(fan)(fan)(fan)應產生(sheng)(sheng)臭氧;與氯化鉀(jia)發生(sheng)(sheng)反(fan)(fan)(fan)應產生(sheng)(sheng)氯氣(qi)。通過(guo)(guo)各(ge)種化學反(fan)(fan)(fan)應,發現(xian)氟(fu)(fu)(fu)(fu)具有(you)驚人的活潑(po)性(xing)。

由(you)于(yu)莫瓦桑不是法(fa)(fa)國科學院(yuan)院(yuan)士,所(suo)以他(ta)的(de)(de)(de)論(lun)文只能請德布雷(lei)代(dai)為申(shen)請,1886年6月28日德布雷(lei)給法(fa)(fa)國科學院(yuan)寫了(le)(le)一(yi)(yi)份簡短的(de)(de)(de)報告,介紹(shao)了(le)(le)莫瓦桑的(de)(de)(de)發現(xian)(xian),并指(zhi)出(chu):嚴格的(de)(de)(de)裁判決不會(hui)(hui)使(shi)莫瓦桑的(de)(de)(de)光輝成就(jiu)(jiu)稍有(you)(you)遜(xun)色。法(fa)(fa)國科學院(yuan)為了(le)(le)確認這一(yi)(yi)發現(xian)(xian)的(de)(de)(de)真實性,指(zhi)定(ding)了(le)(le)一(yi)(yi)個審查(cha)委(wei)員(yuan)會(hui)(hui),委(wei)員(yuan)會(hui)(hui)的(de)(de)(de)成員(yuan)包括貝(bei)特(te)羅(luo)法(fa)(fa)、德布雷(lei)、弗雷(lei)米。當然,莫瓦桑以最細(xi)心的(de)(de)(de)準(zhun)備(bei)工作(zuo)來迎接這一(yi)(yi)次(ci)審查(cha)。但是在委(wei)員(yuan)會(hui)(hui)開(kai)會(hui)(hui)時,他(ta)的(de)(de)(de)那套電(dian)解裝置竟然出(chu)現(xian)(xian)了(le)(le)前(qian)所(suo)未(wei)有(you)(you)的(de)(de)(de)故障,電(dian)解裝置中既(ji)沒(mei)有(you)(you)電(dian)流通過,也(ye)不曾制得一(yi)(yi)點(dian)氟氣。貝(bei)特(te)羅(luo)安慰了(le)(le)這位(wei)年輕(qing)的(de)(de)(de)科學家(jia)以后,這三(san)位(wei)化學界的(de)(de)(de)前(qian)輩就(jiu)(jiu)匆匆地(di)離(li)開(kai)了(le)(le)會(hui)(hui)場。

莫瓦桑(sang)(sang)并不因(yin)此(ci)而灰心,因(yin)為他(ta)已經親手制(zhi)出過氟(fu)(fu),他(ta)對(dui)自(zi)己的(de)(de)(de)發現是深信不疑的(de)(de)(de)。經過幾天的(de)(de)(de)努力,他(ta)終于找(zhao)到了這一(yi)次(ci)實驗(yan)失敗的(de)(de)(de)原因(yin),失誤(wu)發生在純(chun)制(zhi)氟(fu)(fu)化(hua)(hua)氫(qing)的(de)(de)(de)過程。在此(ci)以前的(de)(de)(de)實驗(yan)中(zhong)(zhong),他(ta)蒸餾(liu)過的(de)(de)(de)氟(fu)(fu)化(hua)(hua)氫(qing)中(zhong)(zhong)含有氟(fu)(fu)化(hua)(hua)鉀,殘留的(de)(de)(de)氟(fu)(fu)化(hua)(hua)鉀使氟(fu)(fu)化(hua)(hua)氫(qing)能(neng)夠導電。在這一(yi)次(ci)實驗(yan)中(zhong)(zhong),莫瓦桑(sang)(sang)仔細將無水(shui)氟(fu)(fu)化(hua)(hua)氫(qing)提純(chun)到很高的(de)(de)(de)純(chun)度,其中(zhong)(zhong)不含氟(fu)(fu)化(hua)(hua)鉀,所以不能(neng)導電。在弄清(qing)了原因(yin)之(zhi)后,莫瓦桑(sang)(sang)再一(yi)次(ci)試驗(yan)成功,委員(yuan)會終于確認(ren)了莫瓦桑(sang)(sang)的(de)(de)(de)發現。

受到表彰

為了(le)表(biao)彰莫瓦桑在制(zhi)備氟方面作(zuo)出的突(tu)出的貢獻,法國科(ke)學院發給他(ta)一萬法郎(lang)的拉·卡(ka)澤(ze)獎金,莫瓦桑用這筆錢償還了(le)實驗(yan)的費(fei)用。二十(shi)年(nian)以后(hou),他(ta)又(you)因為在研究氟的制(zhi)備和氟的化合物(wu)上卓有成就而獲得(de)1906年(nian)諾(nuo)貝(bei)爾化學獎。

改進氟的制法

在(zai)(zai)莫(mo)瓦(wa)(wa)桑(sang)離析(xi)出單質(zhi)氟(fu)四(si)個月以后,被任命為巴黎藥學(xue)院(yuan)(yuan)的(de)毒物學(xue)教授,同(tong)時還(huan)建造了一座不大(da)的(de)私(si)人實(shi)驗室(shi)進行科學(xue)研(yan)究。1888年他(ta)被選為法(fa)國(guo)醫(yi)學(xue)科學(xue)院(yuan)(yuan)院(yuan)(yuan)士,1891年被選為法(fa)國(guo)科學(xue)院(yuan)(yuan)院(yuan)(yuan)士。在(zai)(zai)這一段時間內,他(ta)繼續(xu)改進氟(fu)的(de)制(zhi)法(fa),用銅的(de)電解容器(qi)代替價(jia)格昂(ang)貴的(de)鉑制(zhi)的(de)儀器(qi)進行了規模較大(da)的(de)試(shi)驗,每小(xiao)時能(neng)產生5升氟(fu)。使他(ta)有了研(yan)究氟(fu)和氟(fu)化物的(de)條件。他(ta)研(yan)究氟(fu)的(de)提(ti)純,將(jiang)氟(fu)通過氟(fu)化鈉以除去其(qi)中的(de)氟(fu)化氫,后來(lai)又改用液態空氣冷凝后進行分級蒸發(fa)的(de)方(fang)法(fa)來(lai)除去氟(fu)中的(de)雜質(zhi)氟(fu)化氫。對于氟(fu)的(de)性質(zhi)作(zuo)了進一步研(yan)究,莫(mo)瓦(wa)(wa)桑(sang)指出:如果小(xiao)心地(di)將(jiang)其(qi)中的(de)水蒸氣除盡,甚至玻璃(li)也不會與(yu)氟(fu)發(fa)生反應(ying),因此(ci)可以在(zai)(zai)短時間內將(jiang)氟(fu)貯存在(zai)(zai)玻璃(li)瓶(ping)內。

莫瓦桑(sang)是(shi)第一位制備(bei)(bei)出(chu)許多新的(de)(de)(de)(de)(de)氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)化(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)學家,他(ta)(ta)制備(bei)(bei)了(le)氣態(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)代甲烷(wan)、氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)代乙烷(wan)、異(yi)丁基氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)。1890年通過(guo)碳與(yu)(yu)氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應制備(bei)(bei)了(le)許多氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)碳化(hua)(hua)合(he)物(wu),其中最(zui)引人注目的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)四氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)代甲烷(wan)CF4,它(ta)是(shi)利用(yong)氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)與(yu)(yu)甲烷(wan)或氯(lv)仿或四氯(lv)化(hua)(hua)碳的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)制得的(de)(de)(de)(de)(de),沸(fei)點只有-15℃。莫瓦桑(sang)的(de)(de)(de)(de)(de)這項(xiang)工作(zuo),可以說使莫瓦桑(sang)成為(wei)二(er)十世紀合(he)成一系列(lie)作(zuo)為(wei)高效的(de)(de)(de)(de)(de)致冷劑的(de)(de)(de)(de)(de)氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)碳化(hua)(hua)合(he)物(wu)(氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)里(li)昂)的(de)(de)(de)(de)(de)先驅。1900年制備(bei)(bei)了(le)氣態(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)六氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)化(hua)(hua)硫SF6,它(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)學性(xing)質(zhi)與(yu)(yu)氮氣極為(wei)相似,將它(ta)加熱到比較高的(de)(de)(de)(de)(de)溫度也(ye)(ye)不會分解,也(ye)(ye)不與(yu)(yu)熔融的(de)(de)(de)(de)(de)堿(jian)發(fa)生反(fan)應。由于六氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)化(hua)(hua)硫的(de)(de)(de)(de)(de)惰性(xing)和化(hua)(hua)學穩定性(xing),已經(jing)成為(wei)一種優良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)氣體絕緣(yuan)材料。他(ta)(ta)還先后(hou)合(he)成了(le)鉑、堿(jian)土金屬、銥、鎂(mei)的(de)(de)(de)(de)(de)氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)化(hua)(hua)物(wu)以及五氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)化(hua)(hua)碘(dian)IF5和硝酰氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)NO2F。他(ta)(ta)將研究氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)成果編(bian)成了(le)《氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)及其化(hua)(hua)合(he)物(wu)》一書,是(shi)一本(ben)研究氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)及其化(hua)(hua)合(he)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)制備(bei)(bei)和性(xing)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)重要資料。

研究純硼的制備

1891—1892年莫瓦(wa)桑(sang)研(yan)究純(chun)硼(peng)(peng)(peng)的(de)(de)制(zhi)備(bei)。在他之前(qian),還不曾(ceng)有人制(zhi)得過純(chun)度(du)很高的(de)(de)單質(zhi)硼(peng)(peng)(peng),戴維(wei)利用電(dian)解熔融的(de)(de)三氧化(hua)二硼(peng)(peng)(peng)制(zhi)得的(de)(de)棕色的(de)(de)硼(peng)(peng)(peng),以及蓋-呂薩(sa)克、泰納、德維(wei)爾法、維(wei)勒(le)用金(jin)(jin)屬(shu)鉀還原三氧化(hua)二硼(peng)(peng)(peng)制(zhi)得的(de)(de)硼(peng)(peng)(peng)的(de)(de)純(chun)度(du)都不高,唯獨(du)莫瓦(wa)桑(sang)在氫氣氛下用金(jin)(jin)屬(shu)鎂還原三氧化(hua)二硼(peng)(peng)(peng)制(zhi)得了純(chun)度(du)為99%的(de)(de)單質(zhi)硼(peng)(peng)(peng)。

在(zai)(zai)制備純硼(peng)的(de)(de)(de)同時,莫(mo)瓦(wa)(wa)(wa)桑(sang)開始(shi)研(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)一(yi)個科(ke)學(xue)界(jie)普遍感興(xing)趣(qu)的(de)(de)(de)問題(ti)——人(ren)造(zao)金(jin)剛石(shi)(shi)(shi)(shi)。1830年貝采里烏(wu)斯曾(ceng)經對這(zhe)一(yi)研(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)課題(ti)作出(chu)過這(zhe)樣的(de)(de)(de)評(ping)價:認為這(zhe)是(shi)具有和煉金(jin)學(xue)家(jia)一(yi)樣的(de)(de)(de)熱情,但是(shi)可能是(shi)一(yi)種幻想(xiang)的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)。1773年拉(la)瓦(wa)(wa)(wa)錫曾(ceng)經做過這(zhe)樣的(de)(de)(de)試驗:將金(jin)剛石(shi)(shi)(shi)(shi)放(fang)在(zai)(zai)氧氣(qi)中燃燒,反應的(de)(de)(de)生成物中只有二氧化碳(tan),由此證(zheng)明(ming)這(zhe)種寶石(shi)(shi)(shi)(shi)是(shi)由純碳(tan)組成的(de)(de)(de)。在(zai)(zai)拉(la)瓦(wa)(wa)(wa)錫做出(chu)這(zhe)個結論之后的(de)(de)(de)一(yi)百多年的(de)(de)(de)時間內,并(bing)沒(mei)有一(yi)位科(ke)學(xue)家(jia)解決人(ren)造(zao)金(jin)剛石(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)問題(ti)。莫(mo)瓦(wa)(wa)(wa)桑(sang)一(yi)開始(shi)想(xiang)利用氟(fu)代(dai)烴的(de)(de)(de)分解反應以制取金(jin)剛石(shi)(shi)(shi)(shi),結果得到的(de)(de)(de)都是(shi)無定(ding)形碳(tan)。1890年多布里通過對含金(jin)剛石(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)隕(yun)石(shi)(shi)(shi)(shi)和地(di)殼形成過程的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)(jiu)(jiu),指(zhi)出(chu)金(jin)剛石(shi)(shi)(shi)(shi)必須在(zai)(zai)高溫和高壓下(xia)形成,而且從金(jin)剛石(shi)(shi)(shi)(shi)晶體的(de)(de)(de)性質考慮,它們可能是(shi)在(zai)(zai)液體中形成的(de)(de)(de),或者至少是(shi)在(zai)(zai)柔韌的(de)(de)(de)環(huan)境下(xia)形成的(de)(de)(de)。1892年,在(zai)(zai)弗里德爾向法國(guo)科(ke)學(xue)院提出(chu)的(de)(de)(de)報告中,指(zhi)出(chu)了(le)(le)他從美國(guo)亞(ya)利桑(sang)那州(zhou)發現的(de)(de)(de)隕(yun)石(shi)(shi)(shi)(shi)中找到了(le)(le)許多微(wei)細(xi)的(de)(de)(de)金(jin)剛石(shi)(shi)(shi)(shi)。

研究隕石和隕鐵

莫瓦(wa)(wa)桑也研究(jiu)(jiu)了(le)(le)(le)弗里德(de)爾所提到(dao)的(de)隕石(shi)(shi)(shi)(shi)和(he)隕鐵(tie),發現其中除(chu)了(le)(le)(le)含(han)有(you)(you)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)(shi)(shi)以(yi)外,還(huan)(huan)含(han)有(you)(you)石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)和(he)無定(ding)形碳。他還(huan)(huan)研究(jiu)(jiu)了(le)(le)(le)巴(ba)西和(he)南非的(de)含(han)有(you)(you)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)巖石(shi)(shi)(shi)(shi),也發現了(le)(le)(le)石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo),同時還(huan)(huan)發現金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)(shi)(shi)礦物中含(han)有(you)(you)鐵(tie)。通(tong)過這(zhe)些研究(jiu)(jiu),莫瓦(wa)(wa)桑形成(cheng)(cheng)了(le)(le)(le)這(zhe)樣的(de)想(xiang)法:石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)和(he)無定(ding)形碳可以(yi)作為人造金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)原料;金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)(shi)(shi)是在(zai)含(han)鐵(tie)的(de)環境下形成(cheng)(cheng)的(de),它(ta)能夠從(cong)含(han)碳的(de)鐵(tie)中結晶(jing)出來(lai)。他采用(yong)了(le)(le)(le)下述方法:在(zai)電爐中,將石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)坩堝中的(de)金(jin)(jin)屬(shu)鐵(tie)加熱,使(shi)它(ta)熔(rong)融(rong),而(er)且(qie)使(shi)熔(rong)融(rong)的(de)鐵(tie)為碳所飽和(he)。然后將石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)坩堝中的(de)熔(rong)融(rong)鐵(tie)傾入冷(leng)水(shui)中,含(han)碳的(de)鐵(tie)在(zai)固(gu)化(hua)時會像(xiang)水(shui)變(bian)(bian)成(cheng)(cheng)冰時一樣,發生(sheng)膨脹。而(er)且(qie)在(zai)迅速(su)冷(leng)卻(que)的(de)過程中,總是外層的(de)金(jin)(jin)屬(shu)首先(xian)固(gu)化(hua),等到(dao)內部(bu)的(de)金(jin)(jin)屬(shu)開始(shi)變(bian)(bian)成(cheng)(cheng)固(gu)體時,就(jiu)會在(zai)金(jin)(jin)屬(shu)內部(bu)產生(sheng)很高的(de)壓(ya)力,在(zai)這(zhe)種(zhong)條件下,一部(bu)分碳就(jiu)會結晶(jing)生(sheng)成(cheng)(cheng)黑色的(de)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)(shi)(shi)。利用(yong)不同的(de)酸處理固(gu)化(hua)的(de)金(jin)(jin)屬(shu)塊,除(chu)了(le)(le)(le)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)(shi)(shi)以(yi)外,其他物質都被溶解,最后只留(liu)下黑色的(de)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)(shi)(shi)(shi)。

1893年(nian)(nian)2月6日在(zai)(zai)法(fa)國科學院(yuan)召(zhao)開(kai)了(le)討論這(zhe)個發現的(de)(de)(de)(de)(de)會議,報紙上登載了(le)這(zhe)一消息,這(zhe)種貴重(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)寶石居然(ran)能(neng)夠(gou)用比(bi)較簡單的(de)(de)(de)(de)(de)方法(fa)制備(bei)出來的(de)(de)(de)(de)(de)事實(shi)(shi)很(hen)快(kuai)成為一件新聞,莫(mo)瓦桑(sang)(sang)的(de)(de)(de)(de)(de)名字也開(kai)始變成家喻(yu)戶曉(xiao)了(le)。然(ran)而(er),莫(mo)瓦桑(sang)(sang)本人(ren)在(zai)(zai)1894,1896和(he)1905年(nian)(nian)所做的(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)復實(shi)(shi)驗(yan),以及1894—1901年(nian)(nian)克魯克斯等人(ren)對(dui)莫(mo)瓦桑(sang)(sang)的(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)(shi)驗(yan)進行反復驗(yan)證(zheng)的(de)(de)(de)(de)(de)過程中,毫無例外(wai)地只獲得(de)(de)了(le)很(hen)低(di)產(chan)(chan)量的(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石,他們提出的(de)(de)(de)(de)(de)唯一能(neng)夠(gou)證(zheng)明這(zhe)種物質是(shi)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石的(de)(de)(de)(de)(de)證(zheng)據乃是(shi)它在(zai)(zai)氧(yang)氣中燃(ran)燒時產(chan)(chan)生二氧(yang)化碳。另外(wai),這(zhe)種人(ren)造金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石都是(shi)黑色的(de)(de)(de)(de)(de),而(er)且比(bi)天然(ran)的(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石要小得(de)(de)多,莫(mo)瓦桑(sang)(sang)制得(de)(de)的(de)(de)(de)(de)(de)最大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石的(de)(de)(de)(de)(de)直(zhi)徑只有0.7毫米,所以,盡管他對(dui)人(ren)造金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石的(de)(de)(de)(de)(de)研究一直(zhi)持續到逝世前,具(ju)有寶石特性的(de)(de)(de)(de)(de)便宜的(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石也并未制出。

設計制造電爐

莫瓦(wa)桑的(de)另(ling)外一(yi)(yi)種比人(ren)(ren)造金(jin)剛(gang)石更有(you)實際意義的(de)貢獻(xian)是(shi)設計制造電爐,使(shi)一(yi)(yi)般化學反應(ying)能夠在(zai)2000℃下(xia)進(jin)行,從(cong)而(er)開辟了高溫(wen)化學這一(yi)(yi)新的(de)領域(yu),例如制備金(jin)屬鈦和使(shi)碳(tan)(tan)升華(hua)。碳(tan)(tan)、硅、硼在(zai)常(chang)溫(wen)下(xia)是(shi)一(yi)(yi)些(xie)不活潑的(de)元素,但是(shi)它們(men)在(zai)高溫(wen)下(xia)幾乎能夠與所有(you)的(de)元素發失反應(ying),生成碳(tan)(tan)化物、硅化物、硼化物,在(zai)莫瓦(wa)桑制出這些(xie)化合(he)物之(zhi)前(qian),了解它們(men)的(de)人(ren)(ren)很少。

研究金屬氫化物

莫(mo)瓦(wa)桑研究的(de)金屬(shu)氫(qing)化物(wu)也是(shi)(shi)前人所(suo)罕見的(de)。他用氫(qing)氣與相應(ying)的(de)金屬(shu)發(fa)生反應(ying)制得了氫(qing)化鈣、氫(qing)化鈉、氫(qing)化鉀、氫(qing)化銣、氫(qing)化銫(se),這些金屬(shu)氫(qing)化物(wu)的(de)性(xing)質與鹽(yan)相似,所(suo)不(bu)同的(de)是(shi)(shi)它們并不(bu)導電,而且(qie)非常(chang)活潑(po),絕大多數(shu)暴露在空(kong)氣中會(hui)立即著火。

重視實驗室

莫(mo)(mo)瓦桑在(zai)巴(ba)(ba)黎藥(yao)學(xue)院任毒物學(xue)教(jiao)授達十三(san)年之(zhi)久,1900年任巴(ba)(ba)黎大學(xue)科學(xue)學(xue)院教(jiao)授。他(ta)(ta)一生(sheng)主要(yao)(yao)從事實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)工作,因(yin)此他(ta)(ta)的(de)(de)(de)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)室(shi)在(zai)當時是設備很齊全(quan)的(de)(de)(de)。誰要(yao)(yao)進(jin)入他(ta)(ta)的(de)(de)(de)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)室(shi)工作,都(dou)必須嚴格遵(zun)守他(ta)(ta)的(de)(de)(de)規定。他(ta)(ta)的(de)(de)(de)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)室(shi)具有非常(chang)良好的(de)(de)(de)、清潔(jie)的(de)(de)(de)環境,徹(che)底(di)地(di)改(gai)變了(le)人(ren)們認為化學(xue)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)室(shi)是比較臟(zang)的(de)(de)(de)這種(zhong)傳統的(de)(de)(de)偏(pian)見。他(ta)(ta)的(de)(de)(de)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)室(shi)的(de)(de)(de)地(di)板在(zai)每(mei)星期六都(dou)要(yao)(yao)打蠟,他(ta)(ta)每(mei)次(ci)走進(jin)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)室(shi),首先(xian)要(yao)(yao)環視(shi)(shi)室(shi)內,看看是否符合(he)他(ta)(ta)的(de)(de)(de)要(yao)(yao)求(qiu)。有一次(ci),他(ta)(ta)的(de)(de)(de)學(xue)生(sheng)斯托克德不(bu)小心將幾滴水(shui)滴在(zai)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)室(shi)的(de)(de)(de)地(di)板上(shang),莫(mo)(mo)瓦桑發(fa)現后(hou),立(li)即提出質問:“是誰干的(de)(de)(de)?”他(ta)(ta)還非常(chang)重視(shi)(shi)演示(shi)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan),在(zai)講授無機化學(xue)課程(cheng)時,討(tao)論到每(mei)一個(ge)元素的(de)(de)(de)性質,總(zong)要(yao)(yao)讓(rang)他(ta)(ta)的(de)(de)(de)助(zhu)手做幾個(ge)演示(shi)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)。

人物評價

莫瓦桑一生接受過許(xu)多(duo)榮譽,除前面提到過的(de)之外,他還(huan)得到過英國(guo)皇(huang)家學會頒發給他的(de)戴維獎章;德(de)國(guo)化(hua)學會頒發給他的(de)霍夫曼獎金。他幾乎(hu)是當時所有的(de)著名的(de)科學院和化(hua)學會的(de)成員(yuan),但是他卻一直保持謙(qian)虛的(de)態(tai)度(du)。

1907年2月6日,當(dang)莫(mo)瓦桑從實(shi)驗室(shi)回到家里時,得了(le)(le)闌尾炎,手(shou)術雖然很成功(gong),但是他(ta)的(de)(de)心臟(zang)病卻加劇了(le)(le)。他(ta)終于認(ren)識到多年以來(lai)一直沒有關心自己的(de)(de)健康,他(ta)不得不承認(ren):“氟奪(duo)走(zou)了(le)(le)我十(shi)年生(sheng)命”。1907年2月20日,這(zhe)位在化學(xue)實(shi)驗科學(xue)上閃爍(shuo)著光芒的(de)(de)科學(xue)家被奪(duo)走(zou)了(le)(le)寶貴的(de)(de)生(sheng)命。

他的獨(du)子路(lu)易·莫瓦桑在(zai)第一次世界大(da)戰時(shi)死去(qu),其遺產由巴黎(li)藥學院代(dai)為設立了兩(liang)種(zhong)獎(jiang)金(jin):莫瓦桑化學獎(jiang)金(jin)和(he)路(lu)更(亨利(li)·莫瓦桑的夫人)藥學獎(jiang)金(jin)。

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