化学研究材料范文

化学研究材料范文化学研究材料范文 人工合成尿素的首创者维勒作者 admin 不详录入 admin更新时间xx 12 2312 49 18点击数449 字体 friedrch wohler1800一1882弗里德里希 维勒1800年7月31日生于德国莱茵河 岸上的埃施耳亥姆 这个地方在法兰克福市附近 他是德国著名的有机化学家 弗里德里希 维勒的父亲是当地有名气的医生 为人性格内向 性 情沉着而稳重 他特别喜欢自己的儿子 非常关心他的成长 为了把他培育成才 父亲处处严格要求 细心指导孩子 少年时代的维勒喜欢诗歌 美术 还特别爱好收藏矿物标本 中学时代 在各门自然科学中 他最喜欢化学 尤其对化学实验感 兴趣 在他居住的房间里 床下胡乱地堆放着许多木箱 里面盛满了各种 各样的岩石 矿石和矿物标本 地上到处可见形形色色的矿物晶体 屋角里摆放着一堆堆的实验仪 器 有玻璃瓶 量筒 烧瓶 烧杯 有打破的曲颈瓶以及钢质研体 等等 他的宿舍简直成了一问实验室和贮藏室 这引起了父亲的极大不满 医生要求自己的儿子学好每一门功课 不得偏废 为此 父子俩常发生口角 有一次 被激怒了的父亲 竟没收了儿子的 实验化学 一书 维勒对此很伤心 他被迫跑去找父亲的好朋友布赫医生 布赫医生早年也曾对化学发生过极大兴趣 在他那里 一直存放着 许多著名学者编著的化学教科书和一些专著 还有不少柏林 伦敦 斯德哥尔摩科学院的期刊杂志 维勒寻求到了布赫的支持 他不倦地阅读着这些珍贵的化学资料 还经常同布赫医生讨论一些他们感兴趣的化学 在他的头脑里 知 识天天地积累起来了 维勒的这种旺盛的求知欲又重新激起了布赫对化学的浓厚兴趣 他们成了志同道合的忘年交 在各方面布赫都给了维勒以宝贵的支 持和帮助 这位医生还很注意启发维勒的思想 经常对他说 如果想要成为科 学家 你就应当具备许多知识 要什么都知道 因此 这段友 好交往 对维勒中学阶段的学习起了良好作用 他更加勤奋地钻研 各门功课 1820年 他以优异的成绩从中学毕业了 按照全家人的意见 维勒选择了学医 1820年秋天 20岁的维勒进入了马堡的医科大学 他喜欢上大学 在学校里他一心一意地攻读所有的功课 但他只要回到宿舍 就又专心地搞起化学实验来 天天如此 这好像成了他的一种痹好 不做做实验就广告位不能安稳地入睡 晚上 维勒总是埋头于那些烧瓶和烧杯之间 似乎忘记了世上的一 切 他的第一项科学研究 正是在那问简陋的大学生宿舍里成功的 他最早研究的是不溶于水的硫氰酸银和硫氰酸汞的性质问题 有一次 当他把硫氰酸按溶液与硝酸汞溶液混和时 得到了硫氰酸 汞的白色沉淀 经过过滤 他把沉淀物放在一边 让它自然地干燥着 自己就躺下 去睡觉 但他脑子里还总想着实验的事 无论如何也不能人睡 于是干脆爬起来 重新点燃蜡烛 接着做实验 他将一部分硫氰酸汞放在瓦片上 让它靠近壁炉里熊熊燃烧的炭火 不一会儿 瓦片被烧热了 上面的白色粉未开始嘛啪作响 并逐渐 在瓦片上分散开来 维勒高兴极了 他兴致勃勃地注视着所发生的一切现象 响声停止后 他取了一点白色粉未 蘸上点水 用手把它揉搓成一 根白色的长条 放在瓦片上干燥片刻 然后给瓦片的一端涌烈加热 于是 重新又听到僻僻啪啪的声音 白色的长条受热后开始剧烈地 膨胀着 形成了一个大气泡 那气泡像球一样飞快地向另一端滚去 待反应停止后 剩下了一块不能流动的黄色物质 如此壮观与罕见的分解现象 使维勒非常兴奋 他激动得又度过了一个不眠之夜 经过几个月的深入研究 他在自己的第一篇科学论文中 详细地描 述了这个现象 由布赫医生推荐 这篇论文发表在 吉尔伯特年鉴 上 该文发表后 立即引起了瑞典化学家贝采里乌斯的重视 他在撰写 年度述评 中 以十分赞许的口吻对维勒的论文给予了 肯定的评价 这一成果增强了这个青年学生的信心 为了继续深造 他决定到海 德堡去 维勒要拜著名化学家列奥波德 格美林 生理学家蒂德曼教授为师 1822年秋天 维勒到了海德堡 首先在蒂德曼教授指导下从事实验 工作 准备将来当医生 同时 他还可以在格美林的实验室里工作 那里的实验条件较好 所需的物品应有尽有 维勒继续着手研究氰酸及其盐类 同时还得同帝德曼教授一道工作 头绪繁多的研究项目 使他的全部时间安排得满满的 然而 这个青年人 硬是坚持了下来 取得了丰硕的成果 维勒在化学方面取得的成果 表现出他卓越的研究才能和在化学上 的较深造诣 深得格美林和蒂德曼教授欣赏 他们和他结下了深厚 的友情 根据蒂德曼教授的建议 他又着手研究一个极为重要的生理学课题 即研究动物有机体尿液中排泄出来的各种物质 维勒用狗作实验 也对自己进行实验 他从尿中分离出了纯净的尿 素 这是一种易溶于水的无色晶体 维勒对它进行了全面分析 查明了该物质的一些重要性质 经过实验 他还得知在人们的一日三餐中 哪些食物能够引起尿中 尿素含量的增加 这些实验结果 使帝德曼教授感到十分满意 1823年9月2日 维勒通过 毕业考试 他获得了外科医学博士学位 但他并没有为此而兴高彩烈 因为这将意味着他就要离开格美林的 化学实验室 告别这位良师益友 格美林了解到这位年轻人的心情 于是就推荐他到瑞典著名学者贝 采里乌斯那里去学习与工作 当年冬天维勒就到了斯德哥尔摩 在这位卓越化学家的私人实验里 开始工作了 此时的贝采里乌斯正在研究氟 硅和硼的化合物 在这里 维勒熟练地掌握了分析和制取各种元素的不少新方法 同时 他还继续研究氰酸 一年的留学时间转眼就过去了 1824年9月订日告别了贝采里乌斯 维勒回到家乡法兰克福 回家后的第二天 他重又来到布赫医生家里 同过去一样 他们几 乎每天都在一起热烈地讨论着有关化学问题 维勒重新把自己的住所变成了实验室 在继续研究氰酸的同时 他利用实验过程中的空闲时间 把贝采里 乌斯主编的 年度述评 译成了德文 当时 维勒正埋头研究制取氰酸铵的最简便的方法 他首先让氰酸和氨气这两种无机物进行反应 结果使他感到意外 生成物不是氰酸铵 而是草酸 他多次重复这一实验 结果仍然一样 于是改用氰酸与氨水进行复分解反应 企图制得氰酸铵 结果他注 意到 形成了草酸及一种肯定不是氰酸铵的自色结晶物 他分析了这种白色物质 证明它确实不是氰酸铵 园为它与苛性钾反应 并不放出氨 它与酸反应 也不能产生氰酸 因此 维勒肯定 他发现了一种与氰酸铵不同的新物质 那么 这白色晶体究竟是什么呢 限于当时的实验条件 他自己还 证明不了 他渴望有一个条件较好的实验室 为此 他毅然受聘到柏林工艺学 校去任教 尽管那里的工资待遇不高 居住条件较差 但他满意那里有一个设 备齐全的实验室 到1828年为止 他一直在这里工作 使用了当时最先进的实验分析 方法 证实了他早在四年前在家乡发现过的白色晶状物质正是尿素 他还发现 用氯化铵与氰酸银或以氨水与氰酸铅反应 都能得到 比较纯净的尿素 维勒感到无比兴奋 经过自己三凹年的艰苦工作 他终于实现了由无机物来人工合成尿素的设想 他把这一成果写成论文 题为 论尿素的人工制成 9发表在1828年 物理学和化学年鉴 第12卷上 这篇论文引起了化学界的一次震动 日为在18世纪至19世纪初 生物学和有机化学领域中普遍流行着一 种生命力论 它认为有机物只能依靠一种生命力在动植物有机体内产生在生产上 和实验室里 人们只能合成无机物质 不能合成有机物质 尤其是 由无机物合成有机物更不可能 贝采里乌斯曾认为 许多化学定律对有机物不起作用 因此 维勒的成就在公诸于世后 立即产生了巨大反响 不少人为 之欢呼 纷纷祝贺 但同时也遭到了许多人的反对 贝采里乌斯最初听到这个消息时 幽默地讽刺说 能不能在实验室 造出一个孩子来 人工合成尿素 不仅为维勒本人赢得了荣誉 这一发现在化学史上 也具有重大意义 首先 人工合成尿素又一次提供了同分异构现象的早期事例 成为 有机结构理论的实验证明 其次 这一发现强烈地冲击了形而上学 的生命力论 为辩证唯物主义自然观的诞生提供了科学依据 它填补了生命力论制造的无机物同有机物之间的鸿沟 恩格斯曾指出 维勒合成尿素 扫除了所谓有机物的神秘性的残余 第三 人工合成尿素在化学史上开创了一个新兴的研究领域 尽管这一发现最初仅限于孤立的个别事例 而且在生命力论者看来 尿素不是真正的有机物 只是动物机体的排泄物并易于分解成氨和 二氧化碳 只是一种联系有机吻和无机物的过渡产物 真正的有机 物决不能人工合成 但维勒提出的有机合成的新概念 促使了以后关于乙酸 脂肪 糖 类物质等一系列有机合成的成功 因此可以说 维勒开创了一个有机合成的新时代 维勒是一位化学教育家 忆为人类培育了许多化学良才 他的学生中有不少人后来成了著名 的教授 工程师和化学工艺师 弗里德里希 维勒 最终成为世界上赫赫有名的伟大化学家 他一 生中取得了科学研究的累累硕果 但同时 他也有过重大失误 他曾因一时疏漏而失去了发现化学元素钒的机会 当时维勒正在斯德哥尔摩随贝采里乌斯从事研究工作 教授曾指定 他分析墨西哥出产的黄铅矿石 在分析化验过程中 维勒曾发现过j种特殊的沉淀物 当对他认为这 可能是铬的化合物 来去深究其真实面目 过后这一现象又被他的 同学瑟夫斯特姆发现 后者却抓住这个现象不放 经过反复实验研究 终于发现那沉淀物 是一种含有新元素的物质 这种元素就是钒 维勒得知后 在感到震惊的同时 思想上也很苦闷 内疚和失望 为此 他受到了恩师贝采翌乌斯及时的鼓励和教导 重新振作了起 来 但这件事仍然令他终生难忘 他还常常以此为训去教育他的学 生及子女 维勒的这一经历 成为后辈科学工作者的一面镜子 他的实践表明 在科学面前 不能有半点疏忽和粗心大意 对任何新现象 新问题 都不能单凭经验去作主观的猜测 要善于进行全面的客观的观察与实验古思维要敏捷 注意捕捉科学 实践中的一切机遇 1882年9月23日 弗里德里希 维勒因病医治无效 逝世于哥廷根 这无疑是化学事业发展中的一大损失 至今 每当人们提到尿素的人工合成时 都会很自然地想起维勒的 名字 1800年7月31日生于法兰克福附近的埃舍斯亥姆 1823年毕业于马尔堡大学 同年进入斯德哥尔摩贝采尼乌斯的实验 室当助手 在那里他掌握了分析和制取各种元素及化合物的新方法 1836年任戈丁根大学化学教授 1854年成为英国皇家学会会员 1822 1823年 维勒研究了氰酸盐 并在盖 吕萨克主编的 化学年刊 上发表有关论文 而李比希也在同期的 化学年刊 上发表他研究 雷酸盐的分析结果 结果表明 这两类盐的成份完全一致 但性质却不同 后来证实它们 互为同分异构体 这个颇有意思的事情 使维勒和李比希两位化学大师开始了良好的 合作关系 并结下终身友谊 1824 1828年 维勒首先用无机物人工合成了有机物尿素 这是他在化学上所作的最杰出的贡献 1824年 维勒在研究氰跟氨水作用时 发现 形成了草酸及一种肯 定不是氰酸铵的白色结晶物 在以后的叫年中 他又作了一系列实验 证明该白色结晶物就是尿 素 并分别用不同的无机物 通过不同的途径合成了有机物尿素 1828年 维勒在 论尿素的人工制成 一文中指出上述白色结晶物 尿素 最好用氯化铵溶液分解氰酸银或用氨水分解氰酸铅的方法获 得 他宣告尿素的人工合成 这是特别值得注意的事实 因为它提供了 一个由无机物制成有机物而且确实是所谓动物体上的实物的例证 维勒开创的有机物的无机合成 打破了无机物和有机物之间的绝对 界限 解放了人们的思想 动摇了当时盛行一时的 生命力 论的 基础 为有机合成开拓了道路 1531 1832年 维勒应李比希邀请共同研究苦杏仁油一类有机物 并在183 2年发表的 关于安息香酸基的研究 一文中提出 基团论 的思想 在苦杏仁油 安息香酸 安息香酰氯 安息香酰氨等一系列化合物 中存在着一个共同的 基 安息香基 即苯甲酰基 在一系列化学反应中 这个 基 的组成 保持不变 而这类稳定的 基 是有机化合物的基础 此外 维勒还发现硅烷 硅氯仿 分析大量的矿物 从碳化钙制取 乙炔 制备多种稀有金属的化合物 研究醌 氢醌 醌氢醌等 1882年9月23日 维勒在戈丁根逝世 他一生著有 无机化学原理 有机化学概论 无机化学概 论 等 曾获得许多勋章和奖章 哈伯法合成氨的发明者哈伯Fritz Haber1868一1934翻阅诺贝尔化学奖的记录 就能看到1916一1917年 没有颁奖 因为这期间 欧洲正经历着第一次世界大战 1918年颁 了奖 化学奖授予德国化学家哈伯 这引起了科学家的议论 英法等国的一些科学家公开地表示反对 他们认为 哈伯没有资格获得这一荣誉 这究竟是为什么 随着农业的发展 对氮肥的需求量在迅速增长 在19世纪以前 农业上所需氮肥的主要有机物的副产品 如粪类 种子饼及绿肥 1809年在智利发现了一个很大的硝酸钠矿产地 并很快被开采 一方面由于这一矿藏有限 另一方面 军事工业生产炸药也需要大 量的硝石 因此解决氮肥必须另辟途径 一些有远见的化学家指出考虑到将来的粮食问题 为了使子孙后代 免于饥饿 我们必须寄希望于科学家能实现大气固氮 因此将空气中丰富的氮固定下来并转化为可被利用的形式 在20世 纪初成为一项受到众多科学家注目和关切的重大课题 哈伯就是从事合成氨的工艺条件试验和理论研究的化学家之一 利用氮 氢为原料合成氨的工业化生产曾是一个较难的课题 从第 一次实验室研制到工业化投产 约经历了150年的时间 1795年有人试图在常压下进行氨合成 后来又有人在50个大气压下 试验 结果都失败了 19世纪下半叶 物理化学的巨大进展 使人们认识到由氮 氢合成 氨的反应是可逆的 增加压力将使反应推向生成氨的方向提高温度 会将反应移向相反的方向 然而温度过低又使反应速度过小 催化 剂对反应将产生重要影响 这实际上就为合成氨的试验提供了理论指导 当时物理化学的权威 德国的能斯特就明确指出氮和氢在高压条件 下是能够合成氨的 并提供了一些实验数据 法国化学家勒夏特里第一个试图进行高压合成氨的实验 但是由于 氮氢混和气中混进了氧气 引起了爆炸 使他放弃了这一危险的实 验 在物理化学研究领域有很好基础的哈伯决心攻克这一令人生畏的难 题 哈怕首先进行一系列实验 探索合成氨的最佳物理化学条件 在实验中他所取得的某些数据与能斯特的有所不同 他并不盲从权 威 而是依靠实验来检验 终于证实了能斯特的计算是错误的 在一位英国的学生洛森诺的协助下 哈伯成功地设计出一套适于高 压实验的装置和合成氨的工艺流程 这流程是在炽热的焦炭上方吹 人水蒸汽 可以获得几乎等体积的一氧化碳和氢气的混和气体 其中的一氧化碳在催化剂的作用下 进一步与水蒸汽反应 得到二 氧化碳和氢气 然后将混和气体在一定压力下溶于水 二氧化碳被吸收 就制得了 较纯净的氢气 同样将水蒸汽与适量的空气混和通过红热的炭 空气中的氧和碳便 生成一氧化碳和二氧化碳而被吸收除掉 从而得到了所需要的氮气 氮气和氢气的混和气体在高温高压的条件下及催化剂的作用下合成 氨 但什么样的高温和高压条件为最佳 以什么样的催化剂为最好 这 还必须花大力气进行探索 以楔而不舍的精神 经过不断的实验和计算 哈伯终于在1909年取 得了鼓舞人心的成果 这就是在600C的高温 200个大气压和锇为催化剂的条件下 能得到 产率约为8 的合成氨 8 的转化率不算高 当然会影响生产的经济效益 哈怕知道合成氨反应不可能达到象硫酸生产那么高的转化率 在硫 酸生产中二氧化硫氧化反应的转化率几乎接近于100 怎么办 哈伯认为若能使反应气体在高压下循环加工 并从这个循 环中不断地把反应生成的氨分离出来 则这个工艺过程是可行的 于是他成功地设计了原料气的循环工艺 这就是合成氨的哈怕法 走出实验室 进行工业化生产 仍将要付出艰辛的劳动 哈伯将他设计的工艺流程申请了专利后 把它交给了德国当时最大 的化工企业 巴登苯胺和纯碱制造公司 这个公司原先计划采用以电弧法生产氧化氮 然后合成氨的生产方 法 两相比较 公司立即取消了原先的计划 组织了以化工专家波施 为首的工程技术人员将哈伯的设计付诸实施 首先 根据哈怕的工艺流程 他们找到了较合理的方法 生产出大 量廉价的原料氮气 氢气 通过试验 他们认识到锇虽然是非常好的催化剂 但是它难于加工 因为它与空气接触时 易转变为挥发性的四氧化物 另外这种稀 有金属在世界上的储量极少 哈怕建议的第二种催化剂是铀 铀不仅很贵 而且对痕量的氧和水都很敏感 为了寻找高效稳定的催化剂 两年问 他们进行了多达6500次试验 测试了2500种不同的配方 最后选定了含铅镁促进剂的铁催化剂 开发适用的高压设备也是工艺的关键 当时能受得住200个大气压的低碳钢 却害怕氢气的脱碳腐蚀 波施想了许多办法 最后决定在低碳钢的反应管子里加一层熟铁的 村里 熟铁虽没有强度 却不怕氢气的腐蚀 这样总算解决了难题 哈伯的合成氨的设想终于在1913年得以实现 一个日产30吨的合成 氨工厂建成并投产 从此合成氨成为化学工业中发展较快 十分活跃的一个部分 合成氨生产方法的创立不仅开辟了获取固定氮的途径 更重要的是 这一生产工艺的实现对整个化学工艺的发展产生了重大的影响 合成氨的研究正确的理论指导 反过来合成氨生产工艺的研试又推 动了科学理论的发展 鉴于合成氨工业生产的实现和它的研究对化学理论发展的推动 决 定把诺贝尔化学奖授予哈伯是正确的 哈伯接受此奖也是当之无愧的 一些英 法科学家认为哈伯没有资格获取诺贝尔奖 原因何在 有 人曾认为 假若没有合成氨工业的建立 德国就没有足够的军火储 备 军方就不敢贸然发动第一次世界大战 有了合成氨工业 就可以将氨氧化为硝酸盐以保证火药的生产 否 则仅依靠智利的硝石 火药就无法保证 当然某些科学的发明创造被用于非正义的战争 科学家是没有直接 责任的 英 法科学界对哈伯的指责更多地集中在哈伯在第一次世界大战中 的表现 1906年哈伯成为卡尔斯鲁厄大学的化学教授 1911年改任在柏林近 郊的威廉物理化学及电化学研究所所长 同时兼任柏林大学教授 1914年世界大战爆发 民族沙文主义所煽起的盲目的爱国热情将哈 伯深深地卷入故争的漩涡 他所领导的实验室成了为战争服务的重要军事机构哈伯承担了战争 所需的材料的供应和研制工作 特别在研制战争毒气方面 他曾错误地认为 毒气进攻乃是一种结束战争 缩短战争时间的好 办法 从而担任了大战中德国施行毒气战的科学负责人 根据哈怕的建议 1915年1月德军把装盛氯气的钢瓶放在阵地前沿施 放 借助风力把氯气吹向敌阵 第一次野外试验获得成功 该年4月22日在德军发动的伊普雷战役中 在6公里宽的前沿阵地上 在5分钟内德军施放了180吨氯气 约一人高的黄绿色毒气借着凤 势沿地面冲向英法阵地 氯气比重较空气大 故沉在下层 沿着地 面移动 进入战壕并滞留下来 这股毒浪使英法军队感到鼻腔 咽喉的痛 随后有些人窒息而死 这样英法士兵被吓得惊慌失措 四散奔逃 据估计 英法军队约有15000人中毒 这是军事史上第一次大规模使用杀伤性毒剂的现代化学战的开始 此后 交战的双方都使用毒气 而且毒气的品种有了新的发展 毒气所造成的伤亡 连德国当局都没有估计到 然而使用毒气 进行化学战 在欧洲各国遭到人民的一致遣责 科学家们更是指责这种不人道的行径 鉴于这一点 英 法等国科学家理所当然地反对授予哈伯诺贝尔化 学奖 哈伯也因此在精神上受到很大的震动 战争结束不久 他害怕被当 作战犯而逃到乡下约半年 1919年第一次世界大战以德国失败而告终