亨利·莫瓦(wa)桑于1852年(nian)9月(yue)28日出(chu)生在(zai)巴黎,曾在(zai)市(shi)立中(zhong)學(xue)上學(xue),后(hou)因家境(jing)清寒,中(zhong)途輟學(xue)。由于喜(xi)愛化(hua)學(xue),二十歲(sui)時到(dao)巴黎一家藥(yao)房學(xue)徒,在(zai)實(shi)際(ji)工作中(zhong)獲(huo)得(de)(de)了許(xu)多化(hua)學(xue)知識,并且曾經利用自學(xue)的知識救(jiu)活過一位(wei)企圖(tu)服(fu)砷(shen)自盡的人。1872年(nian)他(ta)在(zai)法(fa)國自然博物館館長和工藝(yi)學(xue)院教(jiao)授雷米(mi)法(fa)的實(shi)驗室學(xue)習化(hua)學(xue);1874年(nian)到(dao)巴黎藥(yao)學(xue)院臺赫倫教(jiao)授的實(shi)驗室工作,1877年(nian)才獲(huo)得(de)(de)理學(xue)士學(xue)位(wei),后(hou)來又取得(de)(de)了高級藥(yao)劑師的資格。
莫(mo)瓦桑(sang)一開始是研(yan)究生理化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)的(de),這很符合當時的(de)潮流,即幾(ji)乎所有的(de)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)家都在(zai)研(yan)究有機(ji)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)。1876年法國(guo)(guo)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)家杜馬法為(wei)(wei)此發表了感(gan)想(xiang):“我國(guo)(guo)的(de)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)研(yan)究領域大(da)部分為(wei)(wei)有機(ji)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)占領,太缺少無機(ji)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)的(de)研(yan)究了。”就在(zai)這時,莫(mo)瓦桑(sang)卻轉而研(yan)究起無機(ji)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)來。
莫瓦桑(sang)的第一項無機(ji)化(hua)學研究(jiu)課(ke)題是(shi)(shi)(shi)自(zi)燃(ran)(ran)鐵(tie)(發火金(jin)屬;打火石(shi))的研究(jiu)。在莫瓦桑(sang)之(zhi)前,德國化(hua)學家斯特羅邁耶曾經研究(jiu)過自(zi)燃(ran)(ran)鐵(tie),他認為這種能夠自(zi)燃(ran)(ran)的物質不是(shi)(shi)(shi)金(jin)屬鐵(tie),而是(shi)(shi)(shi)氧(yang)化(hua)亞(ya)鐵(tie)。莫瓦桑(sang)將氧(yang)化(hua)亞(ya)鐵(tie)放在氫氣流下加熱還原(yuan),制(zhi)備了自(zi)燃(ran)(ran)鐵(tie),證明這種能自(zi)燃(ran)(ran)的物質不是(shi)(shi)(shi)氧(yang)化(hua)亞(ya)鐵(tie),而是(shi)(shi)(shi)金(jin)屬鐵(tie)。
莫瓦(wa)桑一生中所獲得的(de)(de)最(zui)大成就是利用電(dian)解(jie)法制得單質氟(fu),解(jie)決了(le)一個非常(chang)難的(de)(de)問(wen)題(ti)。早(zao)在(zai)十六世紀(ji),人(ren)(ren)們(men)就開始利用氟(fu)化(hua)物了(le),1529年(nian)阿格里柯拉就描述過利用螢石(氟(fu)化(hua)鈣(gai))作為熔礦的(de)(de)熔劑,它能(neng)(neng)使礦石在(zai)熔融時變(bian)得更加(jia)容易流動(dong)(dong)。1670年(nian),著名的(de)(de)玻(bo)璃加(jia)工工業施萬哈德家族發現,利用螢石與硫酸的(de)(de)反應所產(chan)生的(de)(de)氣(qi)體能(neng)(neng)腐蝕玻(bo)璃,從(cong)而創造了(le)一種不(bu)用金剛(gang)石或其(qi)他磨料來刻蝕玻(bo)璃的(de)(de)方法,能(neng)(neng)在(zai)玻(bo)璃上(shang)刻蝕出(chu)人(ren)(ren)物、動(dong)(dong)物、花(hua)卉等(deng)圖案。1768年(nian)馬格拉夫德對螢石進行了(le)研究,發現它與石膏和(he)重晶石不(bu)同,指出(chu)了(le)螢石并不(bu)是一種硫酸鹽。
1771年舍勒在玻璃曲(qu)頸甑(zeng)內加熱螢石和硫(liu)酸的(de)混合物時,發(fa)現(xian)玻璃的(de)內壁被(bei)腐蝕了。1810年安(an)培法根據(ju)氫氟(fu)酸的(de)性質,指出其(qi)中可能(neng)含有(you)一種(zhong)與(yu)氯相似的(de)元素,戴(dai)維(wei)也得(de)出了同樣的(de)結論。
德國化(hua)學(xue)家許村貝格認為氫氟(fu)(fu)酸中所含(han)的這種(zhong)元(yuan)(yuan)素是一切(qie)元(yuan)(yuan)素中最活潑(po)的,所以要將(jiang)這種(zhong)元(yuan)(yuan)素從(cong)它(ta)的化(hua)合物(wu)中離析出(chu)來(lai)將(jiang)是一件非(fei)常困難(nan)的事(shi)情。1813年戴維曾經嘗(chang)試(shi)利用(yong)電解氟(fu)(fu)化(hua)物(wu)的方(fang)法制取單質氟(fu)(fu)。一開始,他用(yong)金和鉑做容(rong)器(qi),但它(ta)們(men)都被腐蝕(shi)了。后來(lai)他改用(yong)螢石制成的容(rong)器(qi)進行電解,腐蝕(shi)的問題雖然(ran)解決了,但是也得不(bu)到氟(fu)(fu),后因身患嚴重疾(ji)病(bing)而停止了實驗。
接著(zhu),喬治·諾克(ke)斯和托馬斯·諾克(ke)斯弟(di)兄二人利用(yong)干燥(zao)的(de)氯氣處理干燥(zao)的(de)氟(fu)化汞(gong),他(ta)(ta)們(men)將一片金箔放在玻璃接受器的(de)頂部。實驗結果證明(ming)金變(bian)成了(le)氟(fu)化金,于是他(ta)(ta)們(men)推(tui)斷反應中(zhong)(zhong)產生了(le)氟(fu),但是他(ta)(ta)們(men)始終收集不到單質氟(fu),也(ye)就無法(fa)確證他(ta)(ta)們(men)已經制得了(le)氟(fu),而(er)且兩人都嚴(yan)重(zhong)中(zhong)(zhong)毒。
繼諾(nuo)克斯兄弟之后,魯耶特也(ye)對制(zhi)備(bei)氟進(jin)行(xing)了(le)長期的(de)研究,最后竟(jing)因(yin)中毒(du)太深(shen)而獻出了(le)自己的(de)生命(ming)。不久,法(fa)國化學家尼克雷也(ye)遭到了(le)同樣(yang)的(de)命(ming)運。
莫瓦桑(sang)的老師弗雷(lei)米(mi)也(ye)是一(yi)位研究制備氟(fu)(fu)的化學(xue)家。弗雷(lei)米(mi)曾經(jing)電(dian)(dian)(dian)解(jie)熔融的無水氟(fu)(fu)化鈣(gai)、氟(fu)(fu)化鉀和(he)氟(fu)(fu)化銀,雖(sui)然在(zai)陰(yin)極(ji)上能(neng)析出(chu)這些金屬,陽極(ji)上也(ye)產(chan)生(sheng)了少量氣體,但(dan)是即(ji)使(shi)他(ta)想盡了一(yi)切辦法,始終未能(neng)收集到(dao)氟(fu)(fu)。看(kan)來,在(zai)如此高的溫度下進行電(dian)(dian)(dian)解(jie),產(chan)生(sheng)的氟(fu)(fu)會立即(ji)與(yu)電(dian)(dian)(dian)解(jie)的容(rong)器和(he)電(dian)(dian)(dian)極(ji)發(fa)生(sheng)反應(ying)而消失。他(ta)又試驗電(dian)(dian)(dian)解(jie)無水氟(fu)(fu)化氫,但(dan)發(fa)現它并(bing)不導電(dian)(dian)(dian),只有電(dian)(dian)(dian)解(jie)吸潮(chao)的氟(fu)(fu)化氫液體時,才會有電(dian)(dian)(dian)流(liu)通過,但(dan)是電(dian)(dian)(dian)解(jie)的結果卻只能(neng)收集到(dao)氫、氧(yang)和(he)臭氧(yang),并(bing)未收集到(dao)氟(fu)(fu)。看(kan)來,即(ji)使(shi)產(chan)生(sheng)了氟(fu)(fu),也(ye)已經(jing)與(yu)水蒸氣發(fa)生(sheng)反應(ying)了。
與此同時(shi),英國化(hua)學家哥爾(er)英也用電(dian)解(jie)(jie)法分(fen)解(jie)(jie)氟化(hua)氫(qing),但是在實驗(yan)時(shi)發生了(le)(le)(le)爆炸,顯然是產生的(de)(de)少量(liang)氟與氫(qing)氣發生了(le)(le)(le)化(hua)學反應(ying)。他(ta)還試驗(yan)過各種電(dian)極材料,如碳、金、鈀(ba)、鉑(bo),但是碳電(dian)極在電(dian)解(jie)(jie)時(shi)立即被粉碎,鉑(bo)、金、鈀(ba)也遭受(shou)不(bu)同程度(du)的(de)(de)腐蝕。這么(me)多(duo)(duo)的(de)(de)化(hua)學家的(de)(de)努力(li)雖然都失敗了(le)(le)(le),但是他(ta)們的(de)(de)心血并(bing)沒有(you)白費,而是從(cong)失敗中獲(huo)得了(le)(le)(le)許多(duo)(duo)教訓和經(jing)驗(yan),為后來制取出氟創造(zao)了(le)(le)(le)有(you)利的(de)(de)條件。
年輕的(de)(de)(de)莫(mo)瓦(wa)桑(sang)看到制(zhi)備單(dan)質氟(fu)(fu)這個研(yan)究課題難(nan)倒(dao)了這么多的(de)(de)(de)化(hua)(hua)學家,不(bu)但(dan)沒有氣(qi)餒,反而下了很大的(de)(de)(de)決心(xin)要(yao)攻克(ke)這一難(nan)關。戴(dai)維(wei)曾經預言(yan)過:磷(lin)與氧之間有極大的(de)(de)(de)親和(he)(he)力,如果(guo)在螢石制(zhi)成的(de)(de)(de)容器中將(jiang)氧與氟(fu)(fu)化(hua)(hua)磷(lin)發生(sheng)(sheng)反應,將(jiang)會(hui)獲得單(dan)質氟(fu)(fu)。但(dan)是(shi)戴(dai)維(wei)本(ben)人并未完成這一實驗,因為當時他還不(bu)知道氟(fu)(fu)化(hua)(hua)磷(lin)的(de)(de)(de)制(zhi)法。莫(mo)瓦(wa)桑(sang)用氟(fu)(fu)化(hua)(hua)鉛(qian)與磷(lin)化(hua)(hua)銅(tong)在一起加熱(re)的(de)(de)(de)方法制(zhi)得了氟(fu)(fu)化(hua)(hua)磷(lin)PF3,它(ta)是(shi)一種氣(qi)體。然后(hou)讓氧氣(qi)和(he)(he)氟(fu)(fu)化(hua)(hua)磷(lin)的(de)(de)(de)混合(he)物通過電火(huo)花,雖然也發生(sheng)(sheng)了爆炸反應,但(dan)是(shi)并沒有獲得預期的(de)(de)(de)結果(guo),得到的(de)(de)(de)不(bu)是(shi)單(dan)質氟(fu)(fu),而是(shi)氟(fu)(fu)氧化(hua)(hua)磷(lin)POF3。
弗雷米(mi)曾經(jing)指出電(dian)解可能(neng)(neng)是制取單質氟(fu)(fu)(fu)的(de)(de)最有效的(de)(de)方法(fa),莫瓦桑認為電(dian)解金屬氟(fu)(fu)(fu)化物如果在(zai)高(gao)溫(wen)下(xia)進行,不(bu)僅存在(zai)著許(xu)多技(ji)術上的(de)(de)困難,而且(qie)即使在(zai)高(gao)溫(wen)下(xia)生(sheng)(sheng)成了氟(fu)(fu)(fu),它也會全部與(yu)電(dian)解容器、電(dian)極材料發(fa)生(sheng)(sheng)反應。因此他(ta)深信只能(neng)(neng)采用(yong)低溫(wen)電(dian)解的(de)(de)方法(fa),而且(qie)要用(yong)非金屬氟(fu)(fu)(fu)化物代替金屬氟(fu)(fu)(fu)化物。
莫瓦桑開(kai)始用(yong)三(san)氟(fu)(fu)(fu)化(hua)砷進行電(dian)解,三(san)氟(fu)(fu)(fu)化(hua)砷在(zai)室溫(wen)下是(shi)一種液體(ti),為(wei)了(le)(le)使它導電(dian),他往(wang)三(san)氟(fu)(fu)(fu)化(hua)砷中加入氟(fu)(fu)(fu)化(hua)鉀。但是(shi)電(dian)解了(le)(le)一段(duan)時間以后,就發(fa)現電(dian)流停止了(le)(le)。經過檢查,發(fa)現在(zai)陰極(ji)上沉積了(le)(le)一層(ceng)單質砷,使導電(dian)能(neng)力顯著減弱(ruo)。后來,莫瓦桑雖(sui)然(ran)使用(yong)了(le)(le)很強的電(dian)源,也(ye)沒有制(zhi)出氟(fu)(fu)(fu),而他本人卻因(yin)為(wei)砷中毒,嚴重地影響了(le)(le)健康,不(bu)得(de)已把實(shi)驗(yan)暫時停頓下來。
過(guo)(guo)了(le)(le)不(bu)久,莫(mo)瓦桑(sang)的(de)(de)(de)(de)(de)健康(kang)狀(zhuang)況有了(le)(le)好轉(zhuan),他(ta)又開始(shi)致力(li)于制(zhi)(zhi)取單(dan)(dan)質氟了(le)(le)。現(xian)在,唯一(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)方案只有電(dian)解氟化(hua)(hua)氫(qing)(qing)。莫(mo)瓦桑(sang)按照(zhao)弗(fu)雷米的(de)(de)(de)(de)(de)方法,在鉑(bo)制(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)曲(qu)頸甑中蒸餾(liu)氟氫(qing)(qing)酸鉀KHF2以制(zhi)(zhi)取無水氟化(hua)(hua)氫(qing)(qing)。他(ta)用(yong)鉑(bo)制(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)U形管做(zuo)電(dian)解容器;用(yong)鉑(bo)銥(yi)合金做(zuo)電(dian)極,并(bing)用(yong)氯仿做(zuo)冷卻劑(ji)將(jiang)無水氟化(hua)(hua)氫(qing)(qing)冷卻到(dao)-23℃進(jin)行電(dian)解。在陰(yin)極上產(chan)生(sheng)了(le)(le)許多(duo)氫(qing)(qing)氣,但是(shi)在陽(yang)(yang)極并(bing)未產(chan)生(sheng)氟。經(jing)過(guo)(guo)檢查,發(fa)現(xian)裝電(dian)極的(de)(de)(de)(de)(de)塞子被(bei)腐(fu)蝕了(le)(le)。莫(mo)瓦桑(sang)推測(ce),電(dian)解時一(yi)定產(chan)生(sheng)了(le)(le)氟,但是(shi)它立(li)即(ji)與塞子發(fa)生(sheng)了(le)(le)反應(ying),以致未能收(shou)集(ji)到(dao)氟。于是(shi),他(ta)改用(yong)螢石做(zuo)成的(de)(de)(de)(de)(de)塞子。最后(hou),許多(duo)年(nian)以來化(hua)(hua)學(xue)家夢寐以求的(de)(de)(de)(de)(de)理想終于達到(dao)了(le)(le),1886年(nian)6月26日(ri)莫(mo)瓦桑(sang)在電(dian)解氟化(hua)(hua)氫(qing)(qing)時,在陽(yang)(yang)極部分產(chan)生(sheng)了(le)(le)一(yi)種(zhong)氣體,它遇到(dao)單(dan)(dan)質硅能立(li)即(ji)著火,收(shou)集(ji)到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)氟與水發(fa)生(sheng)反應(ying)產(chan)生(sheng)臭氧;與氯化(hua)(hua)鉀發(fa)生(sheng)反應(ying)產(chan)生(sheng)氯氣。通過(guo)(guo)各種(zhong)化(hua)(hua)學(xue)反應(ying),發(fa)現(xian)氟具有驚(jing)人的(de)(de)(de)(de)(de)活潑性。
由于莫(mo)瓦(wa)桑不(bu)是法(fa)國科(ke)學(xue)院(yuan)院(yuan)士,所以(yi)他的(de)(de)論(lun)文只能請德(de)布雷(lei)代為(wei)申請,1886年(nian)6月28日德(de)布雷(lei)給法(fa)國科(ke)學(xue)院(yuan)寫了(le)一(yi)(yi)(yi)份簡短的(de)(de)報告,介紹了(le)莫(mo)瓦(wa)桑的(de)(de)發(fa)現,并指出:嚴(yan)格(ge)的(de)(de)裁判(pan)決不(bu)會(hui)(hui)(hui)使莫(mo)瓦(wa)桑的(de)(de)光(guang)輝成就稍有(you)(you)遜色。法(fa)國科(ke)學(xue)院(yuan)為(wei)了(le)確認這(zhe)一(yi)(yi)(yi)發(fa)現的(de)(de)真(zhen)實性,指定(ding)了(le)一(yi)(yi)(yi)個審查委員(yuan)會(hui)(hui)(hui),委員(yuan)會(hui)(hui)(hui)的(de)(de)成員(yuan)包括貝(bei)特羅法(fa)、德(de)布雷(lei)、弗(fu)雷(lei)米。當然,莫(mo)瓦(wa)桑以(yi)最細心的(de)(de)準備工作(zuo)來迎接這(zhe)一(yi)(yi)(yi)次審查。但是在委員(yuan)會(hui)(hui)(hui)開會(hui)(hui)(hui)時,他的(de)(de)那套電解裝置(zhi)(zhi)竟然出現了(le)前所未有(you)(you)的(de)(de)故障(zhang),電解裝置(zhi)(zhi)中既沒有(you)(you)電流通(tong)過(guo),也(ye)不(bu)曾制得一(yi)(yi)(yi)點氟氣(qi)。貝(bei)特羅安慰了(le)這(zhe)位年(nian)輕的(de)(de)科(ke)學(xue)家以(yi)后,這(zhe)三位化(hua)學(xue)界的(de)(de)前輩就匆匆地(di)離(li)開了(le)會(hui)(hui)(hui)場。
莫(mo)瓦(wa)(wa)桑(sang)并不(bu)因(yin)此而灰心,因(yin)為(wei)他已經(jing)親手制出過(guo)(guo)氟(fu)(fu),他對(dui)自己的(de)(de)(de)發(fa)現是(shi)深信不(bu)疑(yi)的(de)(de)(de)。經(jing)過(guo)(guo)幾天的(de)(de)(de)努力,他終于找到了這一次(ci)實驗失(shi)敗的(de)(de)(de)原(yuan)因(yin),失(shi)誤發(fa)生(sheng)在(zai)純制氟(fu)(fu)化(hua)(hua)氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)過(guo)(guo)程。在(zai)此以前的(de)(de)(de)實驗中(zhong),他蒸餾過(guo)(guo)的(de)(de)(de)氟(fu)(fu)化(hua)(hua)氫(qing)(qing)中(zhong)含有氟(fu)(fu)化(hua)(hua)鉀(jia),殘留的(de)(de)(de)氟(fu)(fu)化(hua)(hua)鉀(jia)使氟(fu)(fu)化(hua)(hua)氫(qing)(qing)能夠導電(dian)。在(zai)這一次(ci)實驗中(zhong),莫(mo)瓦(wa)(wa)桑(sang)仔(zi)細將無(wu)水氟(fu)(fu)化(hua)(hua)氫(qing)(qing)提純到很高(gao)的(de)(de)(de)純度,其中(zhong)不(bu)含氟(fu)(fu)化(hua)(hua)鉀(jia),所以不(bu)能導電(dian)。在(zai)弄清(qing)了原(yuan)因(yin)之后(hou),莫(mo)瓦(wa)(wa)桑(sang)再一次(ci)試驗成功,委(wei)員(yuan)會(hui)終于確(que)認了莫(mo)瓦(wa)(wa)桑(sang)的(de)(de)(de)發(fa)現。
為(wei)了表彰(zhang)莫瓦桑在制(zhi)備(bei)氟方面作出(chu)的(de)突出(chu)的(de)貢獻,法(fa)國科(ke)學院(yuan)發(fa)給他一萬(wan)法(fa)郎的(de)拉·卡澤獎金(jin),莫瓦桑用這筆錢償還了實驗(yan)的(de)費用。二十年(nian)以后,他又因(yin)為(wei)在研究(jiu)氟的(de)制(zhi)備(bei)和氟的(de)化合物上卓(zhuo)有成就而獲得1906年(nian)諾貝爾(er)化學獎。
在(zai)(zai)莫瓦桑離析出單質(zhi)氟四個(ge)月以后,被(bei)(bei)任命為巴黎(li)藥學(xue)(xue)院(yuan)的(de)(de)(de)(de)毒物學(xue)(xue)教(jiao)授,同時還(huan)建造了一座(zuo)不大(da)的(de)(de)(de)(de)私人(ren)實驗(yan)室進(jin)行科學(xue)(xue)研究(jiu)(jiu)。1888年他被(bei)(bei)選為法(fa)國醫學(xue)(xue)科學(xue)(xue)院(yuan)院(yuan)士,1891年被(bei)(bei)選為法(fa)國科學(xue)(xue)院(yuan)院(yuan)士。在(zai)(zai)這一段(duan)時間內,他繼續改進(jin)氟的(de)(de)(de)(de)制法(fa),用銅的(de)(de)(de)(de)電解容(rong)器(qi)(qi)代替價格昂(ang)貴的(de)(de)(de)(de)鉑制的(de)(de)(de)(de)儀(yi)器(qi)(qi)進(jin)行了規模較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)(de)試驗(yan),每小時能(neng)產生(sheng)5升氟。使(shi)他有(you)了研究(jiu)(jiu)氟和氟化物的(de)(de)(de)(de)條件。他研究(jiu)(jiu)氟的(de)(de)(de)(de)提純,將氟通過氟化鈉(na)以除(chu)去其中的(de)(de)(de)(de)氟化氫(qing),后來又改用液態空氣冷凝后進(jin)行分級(ji)蒸發(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)方法(fa)來除(chu)去氟中的(de)(de)(de)(de)雜質(zhi)氟化氫(qing)。對于氟的(de)(de)(de)(de)性質(zhi)作了進(jin)一步研究(jiu)(jiu),莫瓦桑指出:如果小心地(di)將其中的(de)(de)(de)(de)水蒸氣除(chu)盡,甚至(zhi)玻璃(li)也不會與氟發(fa)(fa)生(sheng)反應,因此可以在(zai)(zai)短時間內將氟貯存(cun)在(zai)(zai)玻璃(li)瓶內。
莫瓦(wa)桑(sang)(sang)(sang)是(shi)第一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)位制(zhi)(zhi)備(bei)出(chu)許(xu)多新的(de)(de)(de)氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)化(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)(de)化(hua)(hua)學家,他制(zhi)(zhi)備(bei)了(le)氣態(tai)的(de)(de)(de)氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)代(dai)(dai)甲烷、氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)代(dai)(dai)乙烷、異丁基氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)。1890年通過碳(tan)與氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)的(de)(de)(de)反(fan)應(ying)制(zhi)(zhi)備(bei)了(le)許(xu)多氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)碳(tan)化(hua)(hua)合物(wu),其中最引人(ren)注目(mu)的(de)(de)(de)是(shi)四(si)氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)代(dai)(dai)甲烷CF4,它(ta)(ta)是(shi)利(li)用氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)與甲烷或氯仿或四(si)氯化(hua)(hua)碳(tan)的(de)(de)(de)作用制(zhi)(zhi)得的(de)(de)(de),沸點只有-15℃。莫瓦(wa)桑(sang)(sang)(sang)的(de)(de)(de)這項(xiang)工作,可以說使莫瓦(wa)桑(sang)(sang)(sang)成(cheng)為二十世紀合成(cheng)一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)系列作為高效的(de)(de)(de)致冷(leng)劑(ji)的(de)(de)(de)氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)碳(tan)化(hua)(hua)合物(wu)(氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)里昂)的(de)(de)(de)先驅。1900年制(zhi)(zhi)備(bei)了(le)氣態(tai)的(de)(de)(de)六氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)化(hua)(hua)硫SF6,它(ta)(ta)的(de)(de)(de)化(hua)(hua)學性質與氮氣極為相(xiang)似(si),將它(ta)(ta)加熱(re)到比較(jiao)高的(de)(de)(de)溫度也不會分解,也不與熔(rong)融的(de)(de)(de)堿(jian)發生反(fan)應(ying)。由于六氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)化(hua)(hua)硫的(de)(de)(de)惰(duo)性和化(hua)(hua)學穩定性,已經成(cheng)為一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)種優良(liang)的(de)(de)(de)氣體絕緣材料。他還先后合成(cheng)了(le)鉑、堿(jian)土(tu)金屬、銥、鎂的(de)(de)(de)氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)化(hua)(hua)物(wu)以及(ji)五氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)化(hua)(hua)碘IF5和硝酰氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)NO2F。他將研究(jiu)氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)的(de)(de)(de)成(cheng)果編(bian)成(cheng)了(le)《氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)及(ji)其化(hua)(hua)合物(wu)》一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)書,是(shi)一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)本研究(jiu)氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)及(ji)其化(hua)(hua)合物(wu)的(de)(de)(de)制(zhi)(zhi)備(bei)和性質的(de)(de)(de)重要資料。
1891—1892年莫瓦桑研究純硼的(de)制備(bei)。在(zai)他之前,還(huan)不(bu)(bu)曾有(you)人制得過純度(du)很高的(de)單質硼,戴維(wei)利用電(dian)解熔融的(de)三(san)氧化二(er)硼制得的(de)棕色的(de)硼,以及蓋(gai)-呂薩克、泰納(na)、德維(wei)爾(er)法、維(wei)勒用金屬(shu)鉀還(huan)原三(san)氧化二(er)硼制得的(de)硼的(de)純度(du)都(dou)不(bu)(bu)高,唯獨(du)莫瓦桑在(zai)氫氣(qi)氛下用金屬(shu)鎂還(huan)原三(san)氧化二(er)硼制得了純度(du)為(wei)99%的(de)單質硼。
在(zai)制備(bei)純硼的(de)(de)(de)同時(shi)(shi),莫瓦桑開始研(yan)(yan)究(jiu)一(yi)(yi)(yi)個科學(xue)界普遍感興趣的(de)(de)(de)問題——人(ren)造(zao)金(jin)剛石(shi)(shi)(shi)。1830年(nian)貝(bei)采里(li)烏斯曾(ceng)經對這(zhe)一(yi)(yi)(yi)研(yan)(yan)究(jiu)課(ke)題作出過這(zhe)樣(yang)的(de)(de)(de)評(ping)價:認為這(zhe)是具有和(he)煉(lian)金(jin)學(xue)家一(yi)(yi)(yi)樣(yang)的(de)(de)(de)熱情,但是可能是一(yi)(yi)(yi)種幻想(xiang)的(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)。1773年(nian)拉瓦錫曾(ceng)經做過這(zhe)樣(yang)的(de)(de)(de)試(shi)驗:將金(jin)剛石(shi)(shi)(shi)放在(zai)氧氣中燃燒,反應的(de)(de)(de)生成(cheng)物(wu)中只(zhi)有二氧化碳,由此證明(ming)這(zhe)種寶石(shi)(shi)(shi)是由純碳組成(cheng)的(de)(de)(de)。在(zai)拉瓦錫做出這(zhe)個結論之(zhi)后的(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)百多年(nian)的(de)(de)(de)時(shi)(shi)間內(nei),并沒有一(yi)(yi)(yi)位(wei)科學(xue)家解(jie)決人(ren)造(zao)金(jin)剛石(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)問題。莫瓦桑一(yi)(yi)(yi)開始想(xiang)利用(yong)氟(fu)代烴的(de)(de)(de)分解(jie)反應以制取金(jin)剛石(shi)(shi)(shi),結果(guo)得到的(de)(de)(de)都是無定(ding)形(xing)(xing)碳。1890年(nian)多布里(li)通過對含金(jin)剛石(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)隕石(shi)(shi)(shi)和(he)地殼形(xing)(xing)成(cheng)過程的(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu),指出金(jin)剛石(shi)(shi)(shi)必須在(zai)高溫和(he)高壓(ya)下(xia)形(xing)(xing)成(cheng),而且從金(jin)剛石(shi)(shi)(shi)晶體的(de)(de)(de)性質考(kao)慮,它們可能是在(zai)液體中形(xing)(xing)成(cheng)的(de)(de)(de),或者至少是在(zai)柔(rou)韌的(de)(de)(de)環(huan)境(jing)下(xia)形(xing)(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)。1892年(nian),在(zai)弗(fu)里(li)德爾向法(fa)國科學(xue)院提出的(de)(de)(de)報告(gao)中,指出了他從美國亞利桑那(nei)州發現的(de)(de)(de)隕石(shi)(shi)(shi)中找到了許(xu)多微(wei)細的(de)(de)(de)金(jin)剛石(shi)(shi)(shi)。
莫瓦(wa)桑也(ye)研(yan)究(jiu)了弗(fu)里德爾所提(ti)到的(de)(de)(de)(de)(de)隕(yun)石(shi)(shi)(shi)(shi)和(he)隕(yun)鐵(tie)(tie),發現(xian)其(qi)中除了含(han)(han)有(you)(you)金剛(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)(shi)(shi)以(yi)外,還含(han)(han)有(you)(you)石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)和(he)無定形(xing)(xing)碳(tan)(tan)(tan)。他還研(yan)究(jiu)了巴西和(he)南(nan)非(fei)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)有(you)(you)金剛(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)巖石(shi)(shi)(shi)(shi),也(ye)發現(xian)了石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo),同時(shi)還發現(xian)金剛(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)(shi)(shi)礦(kuang)物(wu)中含(han)(han)有(you)(you)鐵(tie)(tie)。通(tong)過(guo)這(zhe)(zhe)些研(yan)究(jiu),莫瓦(wa)桑形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)了這(zhe)(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)(de)想法:石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)和(he)無定形(xing)(xing)碳(tan)(tan)(tan)可(ke)以(yi)作為(wei)人(ren)造(zao)金剛(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)原料;金剛(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)(shi)(shi)是(shi)在(zai)(zai)含(han)(han)鐵(tie)(tie)的(de)(de)(de)(de)(de)環境下形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de),它能夠從含(han)(han)碳(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)中結(jie)晶(jing)出來(lai)。他采用了下述方法:在(zai)(zai)電爐(lu)中,將石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)坩堝中的(de)(de)(de)(de)(de)金屬鐵(tie)(tie)加(jia)熱(re),使它熔(rong)融,而(er)且(qie)使熔(rong)融的(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)為(wei)碳(tan)(tan)(tan)所飽(bao)和(he)。然后將石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)坩堝中的(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)融鐵(tie)(tie)傾入冷(leng)水中,含(han)(han)碳(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)在(zai)(zai)固(gu)(gu)化(hua)時(shi)會像(xiang)水變(bian)成(cheng)(cheng)(cheng)冰時(shi)一(yi)(yi)樣,發生(sheng)膨脹。而(er)且(qie)在(zai)(zai)迅速冷(leng)卻的(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)程中,總是(shi)外層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)金屬首先(xian)固(gu)(gu)化(hua),等到內部的(de)(de)(de)(de)(de)金屬開(kai)始變(bian)成(cheng)(cheng)(cheng)固(gu)(gu)體時(shi),就會在(zai)(zai)金屬內部產生(sheng)很高的(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)力,在(zai)(zai)這(zhe)(zhe)種條件下,一(yi)(yi)部分(fen)碳(tan)(tan)(tan)就會結(jie)晶(jing)生(sheng)成(cheng)(cheng)(cheng)黑色的(de)(de)(de)(de)(de)金剛(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)(shi)(shi)。利(li)用不同的(de)(de)(de)(de)(de)酸處(chu)理固(gu)(gu)化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)金屬塊,除了金剛(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)(shi)(shi)以(yi)外,其(qi)他物(wu)質(zhi)都被溶解(jie),最后只留下黑色的(de)(de)(de)(de)(de)金剛(gang)(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)(shi)(shi)。
1893年(nian)2月6日在(zai)法國科學院召開(kai)了討論這(zhe)個發現的(de)(de)(de)(de)會(hui)議,報紙上登載(zai)了這(zhe)一(yi)消息,這(zhe)種貴重的(de)(de)(de)(de)寶石(shi)(shi)(shi)居然(ran)能夠用比較簡(jian)單的(de)(de)(de)(de)方法制(zhi)備出來的(de)(de)(de)(de)事實很快(kuai)成為一(yi)件新聞,莫(mo)(mo)瓦(wa)(wa)桑(sang)(sang)(sang)的(de)(de)(de)(de)名字也(ye)開(kai)始變(bian)成家喻(yu)戶曉了。然(ran)而(er),莫(mo)(mo)瓦(wa)(wa)桑(sang)(sang)(sang)本人在(zai)1894,1896和1905年(nian)所做(zuo)的(de)(de)(de)(de)重復實驗,以(yi)及1894—1901年(nian)克魯克斯等人對莫(mo)(mo)瓦(wa)(wa)桑(sang)(sang)(sang)的(de)(de)(de)(de)實驗進行反復驗證的(de)(de)(de)(de)過程(cheng)中,毫(hao)無例(li)外(wai)地(di)只獲得了很低產(chan)量(liang)的(de)(de)(de)(de)金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi),他(ta)們提出的(de)(de)(de)(de)唯一(yi)能夠證明(ming)這(zhe)種物質是金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)證據乃(nai)是它在(zai)氧(yang)氣中燃燒時產(chan)生二氧(yang)化碳。另外(wai),這(zhe)種人造金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)都是黑色的(de)(de)(de)(de),而(er)且(qie)比天然(ran)的(de)(de)(de)(de)金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)要小(xiao)得多,莫(mo)(mo)瓦(wa)(wa)桑(sang)(sang)(sang)制(zhi)得的(de)(de)(de)(de)最(zui)大的(de)(de)(de)(de)金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)直徑只有0.7毫(hao)米,所以(yi),盡管他(ta)對人造金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)研究一(yi)直持續到逝世前,具(ju)有寶石(shi)(shi)(shi)特(te)性的(de)(de)(de)(de)便宜的(de)(de)(de)(de)金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)(shi)也(ye)并未制(zhi)出。
莫瓦桑(sang)的(de)(de)另(ling)外一(yi)種(zhong)比人(ren)造(zao)金(jin)剛石更(geng)有實(shi)際意義的(de)(de)貢獻是(shi)設計制(zhi)造(zao)電(dian)爐,使一(yi)般化(hua)學反(fan)應(ying)能夠在(zai)2000℃下進行,從而開辟了高(gao)(gao)溫化(hua)學這(zhe)一(yi)新的(de)(de)領域,例如(ru)制(zhi)備金(jin)屬鈦和使碳升華。碳、硅、硼在(zai)常溫下是(shi)一(yi)些不(bu)活潑(po)的(de)(de)元(yuan)素,但是(shi)它(ta)們(men)在(zai)高(gao)(gao)溫下幾(ji)乎(hu)能夠與所有的(de)(de)元(yuan)素發失反(fan)應(ying),生成碳化(hua)物、硅化(hua)物、硼化(hua)物,在(zai)莫瓦桑(sang)制(zhi)出這(zhe)些化(hua)合物之前,了解它(ta)們(men)的(de)(de)人(ren)很少(shao)。
莫瓦桑研究的金屬氫化(hua)物也(ye)是(shi)前人所(suo)(suo)罕(han)見的。他用氫氣與相應的金屬發生反(fan)應制得了(le)氫化(hua)鈣(gai)、氫化(hua)鈉、氫化(hua)鉀、氫化(hua)銣(ru)、氫化(hua)銫,這些金屬氫化(hua)物的性質與鹽相似,所(suo)(suo)不(bu)同的是(shi)它們并不(bu)導電,而(er)且非常活潑,絕大多數暴露(lu)在空氣中(zhong)會立即(ji)著火。
莫(mo)瓦(wa)桑(sang)在(zai)巴黎藥學(xue)院(yuan)(yuan)任毒物學(xue)教授(shou)達十三年之久(jiu),1900年任巴黎大學(xue)科學(xue)學(xue)院(yuan)(yuan)教授(shou)。他(ta)(ta)一(yi)生主要(yao)(yao)從事實(shi)驗工(gong)作,因此他(ta)(ta)的(de)實(shi)驗室(shi)(shi)(shi)(shi)在(zai)當時(shi)是設備很齊全的(de)。誰(shui)要(yao)(yao)進入他(ta)(ta)的(de)實(shi)驗室(shi)(shi)(shi)(shi)工(gong)作,都必須嚴(yan)格(ge)遵守他(ta)(ta)的(de)規(gui)定。他(ta)(ta)的(de)實(shi)驗室(shi)(shi)(shi)(shi)具(ju)有非(fei)(fei)常良好的(de)、清潔的(de)環境,徹底地改變了人們(men)認為化(hua)(hua)學(xue)實(shi)驗室(shi)(shi)(shi)(shi)是比較臟的(de)這(zhe)種傳統的(de)偏見。他(ta)(ta)的(de)實(shi)驗室(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)地板在(zai)每(mei)星期六都要(yao)(yao)打蠟,他(ta)(ta)每(mei)次走進實(shi)驗室(shi)(shi)(shi)(shi),首(shou)先要(yao)(yao)環視室(shi)(shi)(shi)(shi)內,看(kan)看(kan)是否符合他(ta)(ta)的(de)要(yao)(yao)求。有一(yi)次,他(ta)(ta)的(de)學(xue)生斯托克德不小(xiao)心(xin)將幾滴(di)水滴(di)在(zai)實(shi)驗室(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)地板上,莫(mo)瓦(wa)桑(sang)發(fa)現后(hou),立即提出質(zhi)問:“是誰(shui)干(gan)的(de)?”他(ta)(ta)還非(fei)(fei)常重視演示(shi)實(shi)驗,在(zai)講授(shou)無(wu)機化(hua)(hua)學(xue)課程時(shi),討論(lun)到(dao)每(mei)一(yi)個(ge)元素的(de)性(xing)質(zhi),總(zong)要(yao)(yao)讓他(ta)(ta)的(de)助手做幾個(ge)演示(shi)實(shi)驗。
莫瓦(wa)桑一生接受過(guo)許多(duo)榮譽,除前面(mian)提到過(guo)的之外,他(ta)(ta)還(huan)得到過(guo)英國皇家學(xue)(xue)會(hui)(hui)頒(ban)(ban)發給他(ta)(ta)的戴(dai)維獎章;德國化學(xue)(xue)會(hui)(hui)頒(ban)(ban)發給他(ta)(ta)的霍夫曼獎金。他(ta)(ta)幾(ji)乎(hu)是當時所(suo)有的著名的科學(xue)(xue)院(yuan)和化學(xue)(xue)會(hui)(hui)的成員,但是他(ta)(ta)卻(que)一直保持謙虛的態(tai)度(du)。
1907年2月6日(ri),當莫瓦桑從實驗(yan)室回(hui)到(dao)家(jia)里(li)時,得了(le)(le)闌尾炎,手術雖然很成功(gong),但(dan)是他的心臟病卻加劇了(le)(le)。他終于認(ren)識到(dao)多年以來(lai)一(yi)直沒有關心自己(ji)的健康,他不得不承認(ren):“氟奪走了(le)(le)我(wo)十年生命”。1907年2月20日(ri),這位在化學(xue)(xue)實驗(yan)科(ke)學(xue)(xue)上閃(shan)爍著光芒的科(ke)學(xue)(xue)家(jia)被奪走了(le)(le)寶貴的生命。
他的(de)(de)獨子路易(yi)·莫(mo)瓦(wa)(wa)桑(sang)在第一次世界大戰時死去,其遺產由巴黎藥學院代為設立了兩種獎(jiang)金(jin):莫(mo)瓦(wa)(wa)桑(sang)化學獎(jiang)金(jin)和路更(亨利·莫(mo)瓦(wa)(wa)桑(sang)的(de)(de)夫人(ren))藥學獎(jiang)金(jin)。