高中生物科学家小故事化学家李比希

化学家李比希尤斯图斯·冯·李比希（JustusvonLiebig，1803-1873年），德国化学家，化学教化家。他最重要的贡献在于农业和生物化学，创立了有机化学，因此被称为“有机化学之父”。作为高校教授，他独创了现代面对试验室的教学方法，

被誉为历史上最宏大的化学教化家之一。他发觉了氮对于植物养分的重要性，因此也被称为“肥料工业之父”。1803年5月12日，李比希生于德国的达姆斯塔特，父亲是一个染料制造商，家中有很多化学药品。小小的李比希常常自己动手做化学试验，他对试验和视察有着深厚的爱好。后来他把父亲店铺后边的厨房改造成自己的试验室，自己在阁楼上偷偷做雷酸盐的试验。有一次他在做雷酸汞的试验时引起了爆炸，振动了整个楼房，屋顶的一角也被炸毁了，但他本人没有受伤。对于这件事，李比希的父亲并没有责怪他，反而说他有胆识、有追求精神。每当李比希回忆往事时，他都深有感受他说：童年的化学试验，激发了他的想象力和对化学的酷爱。晚年已经功成名就的李比希，作为贵族常常出入皇宫，由于他生平多次炸毁试验室的名声，多次受邀给贵族们表演爆炸试验。据说有好几次，李比希没有限制好化学制剂的计量，把王妃和亲王的脸都炸伤了（没有证据表明，闻名化学家是否因为不情愿表演而有意炸伤别人）。甚至还有一次，受邀参与贵族舞会的李比希，由于时间仓促，拿起试验室的煤焦油充当鞋油，当时的贵族哪见过这阵仗，干脆捂着鼻子集体劝退，舞会也因此泡汤。1820年，李比希不远千里到波恩求学，他的第一个老师是卡斯特纳。后来，李比希又转到埃尔兰根高校学习，并于1822年获博士学位，博士论文的题目是《论雷酸汞的成分》。获博士学位以后，他又到法国巴黎接着深造。经洪堡特教授举荐，他进入了盖-吕萨克试验室进行探讨工作。在两年的探讨中，在探究各种有机化合物的同时，他系统地探讨了雷酸盐。找到了防止雷酸盐爆炸的填充剂，发觉用烘焙过的苦土（MgO）与雷酸盐相混和，可以特别有效地防止雷酸盐爆炸。李比希向科学院报告了他的探讨成果。当时，会议主持人洪堡特教授对李比希说：“您的探讨不仅本身具有重要意义，更重要的是这一成果使人们感到，您是一位有杰出才能的人。”图1李比希的导师吕萨克法国高校学风严谨，对科学试验的规范性极为重视，导师吕萨克也是言传身教，他对李比希的影响是极其正直、严谨、科学的看法以及生活作风，这一切对李比希产生了一生的影响。在吕萨克试验室，李比希又起先搞起了雷酸盐试验，但这一次不再是瞎捣鼓摔炮、炸药什么的，而是对这些雷酸盐进行精密分析。吕萨克对这位来自德国邦联的年轻学子大加赞许。李比希也在1823年的一次法国科学院的学术活动相识了德国邦联的学术泰斗洪堡。由于李比希的精彩表现以及洪堡的举荐，李比希被吕萨克汲取到自己的私人试验室，就这样，李比希的业务实力得到了进一步的提升。在吕萨克的私人试验室，他驾驭了多种困难的化学分析方法，并且学会了系统设计、整体把握，将一种学问往高深精处发展探讨。在法国，李比希还相识了同样来自德国邦联的另一位宏大化学家——贝采里乌斯的“忤逆”弟子维勒。他俩自此结成了长达四十几年的友情，共同为德国的化学事业做出贡献。1824年，李比希回到德国，担当了吉森高校编外教授，两年以后升为正式教授，当时他年仅23岁。李比希在化学上建树极多，除雷酸盐的探讨成果之外，1829年发觉了马尿酸，接着合成了氯醛和氯仿，1832年和维勒鉴定出苯乙酰基，1834年提出乙醇、乙醚等都可视为乙基的化合物，并命名了乙基（-C2H5）。1838年，李比希还给“基”下了如下的定义：（1）有机化学中的“基”是一系列化合物中不变的部分。（2）“基”在化合物中，可被元素置换。（3）置换“基”的元素，可以被其他元素所取代。李比希认为，一个原子团满意以上三个条件中的两条就可以称为“基”。从今，有机化学中“基”的概念就确定了。1837年，李比还提出了有关多元酸的理论，开展了对有机酸的探讨，说明白酸和氢的内在联系。1839年，李比希探讨了“发酵”和“腐败”问题，对“发酵”和“腐败”做了理论说明。同时，他还探讨了尿酸的衍生物、生物碱、氨基酸、胱胺、肌酸等多种有机化合物的结构和性质。1840年，李比希起先探讨生物化学和农业化学。他用试验方法证明白，植物生长须要碳酸、氨、氧化镁、磷、硝酸以及钾、钠和铁的化合物等无机物；人和动物的排泄物只有转变为碳酸、氨和硝酸等才能被植物汲取。他还提出土地肥力丢失的主要缘由是植物消耗了土壤中生命所必需的钠、钙、磷等矿物成分。在农业化学方面，李比希提出了植物矿质养分学说、归还律学说和最小养分定律三高校说。其中植物矿质养分学说认为，土壤中的矿物质是一切绿色植物的唯一养料，并指出植物生长须要氮、磷、钾等基本元素，这奠定了农业化学的基础。归还律学说认为，只要用矿质肥料将植物汲取的矿质养分归还给土壤，就能保住土壤的肥力。最小养分定律认为，植物产量的凹凸确定于最小的养分因子。同时，他提出了N、P、K三种元素对植物的生长至关重要。人们依据李比希的植物矿质养分学说，创立了化肥工业，从而发展了化学农业，极大提升了农业的产量。19世纪中叶世界化肥工业起先起步。1841年英国劳斯独创过磷酸钙，从处理自然磷酸钙而得。1854年，英国首先生产出磷肥。1861年，德国首次开采出钾盐，用于农业生产。1864年，法国威尔建议运用人造肥料。1906年，挪威伊德罗独创硝酸肥。1908年，德国化学家弗里茨哈伯独创了合成氨技术。1910年，巴斯夫建立了世界上第一座和担当合成氨工厂。1913年进一步建成世界上第一座合成氨工业化工厂。李比希对化学教学一贯尽心竭力，1824年回国后，他发觉德国的化学教化远远落后于法国，很多德国高校没有化学教授，化学课都是由医学博士讲授。化学试验教学的条件就更差了，全国只有汤姆逊设立的一处试验室，一些闻名化学家的试验室都是私人性质的，只能接受一两名学生做专题探讨。为了变更这种状况，李比希加强了对试验室建设和化学教学法的探讨，使化学教学真正具备了试验科学的特色。他的努力得到了校方和国家的支持，经过两年努力，他在吉森高校建立了一个完善的试验教学系统，试验室可以同时容纳22名学生做试验，教室可以供120人听讲，讲台的两侧有各种试验设备和仪器，可以便利地为听讲人做各种演示试验。图2李比希在吉森高校建立的试验室李比希建立的试验室后来被称为“李比希试验室”，由于这一试验室培育出一大批第一流的化学人才，所以成了全世界化学化工工作者注目和憧憬的地方。李比希试验室科研和教学的风格，很快传遍了全世界。图3李比希设计的燃烧装置（将有机物和CuO混合后放在最左端的燃烧架上进行充分燃烧，在b管中放入CaCl2汲取H2O，d中放入KOH汲取CO2，试验结束，测定d中的增加重量便可获知CO2的量）为了发展化学教学，李比希还采纳新的体系编制了化学教学大纲。他认为，化学不仅是一门试验科学，同时干脆关系到国家的命运和人民的生活。所以他认为：“学习化学的真正中心，不在于讲课，而在于实际工作。”他要求他的学生既会定性分析，又会定量分析，然后自行制备各种有机化合物。这样就可以培育出较强的实际工作实力。李比希一生为化学事业培育了一大批第一流的化学家，俄国的齐宁、法国的日拉尔、英国的威廉姆逊、德国的霍夫曼、凯库勒，此外象富兰克兰、武兹等都是李比希的学生。李比希一生获得过很多荣誉，1860年被选为巴伐利亚科学院院长，还曾被选为德国、法国、英国、俄国、瑞典等国家科学院的院士或名誉院士。1873年4月18日，李比希因感冒逝于德国的慕尼黑。1.关于发酵理论之争17世纪后期，荷兰商人列文虎克用显微镜视察酿制啤酒时沉淀下来的酵母，发觉它是由很多球形或卵球形小颗粒组成。随着显微镜制造技术的提高，接连有法国科学家拉图尔、德国生物学家施旺等发觉啤酒酵母，并且视察到它们有细胞结构，能出芽生殖。他们通过视察发觉，酒精发酵与酵母菌增殖总是相伴而生，因此认为酒精发酵可能是由酵母菌细胞的生命活动引起的。为此施旺还为这种微生物取名为“糖真菌”，于是争辩一方的观点就此形成，此观点被人们称为“生命说”。19世纪，人们在化学领域中关于无机物和有机物关系的探讨方面取得巨大进展，维勒在试验室中合成尿素，科尔比第一个完全在体外合成有机物。这些成就使得化学家有信念说明发生在生物体内的一些变更。他们发觉发酵过程中总有两类物质：一类是可发酵物质（如淀粉、蛋白质等），另一类是与蛋白质类似的含氮有机物。而且发酵过程投入的原料（反应物）和发酵产物之间存在明确的对应关系，这使得化学家坚信发酵就是化学变更过程。因而争辩的另一方观点也正式形成，被称为“化学说”。两排相互独立，由此绽开了一场长达50年之久的学术争辩。双方争辩过程和主要观点如下：2.“错误之柜”在闻名化学家巴拉发觉元素溴的前四年（1822年），李比希曾收到一瓶棕红色的液体，这是一位德国商人给他的，据说是海藻灰的滤液。商人希望李比希能分析说明这瓶液体的成分。以当时李比希的试验设备和试验技术，完全有条件从这瓶液体中发觉新元素溴。但是，李比希没有做仔细的化学分析，只用肉眼看了看，就匆忙断定，瓶中之物是“氯化碘”然后就把这瓶液体放在柜子里，一放就是四年。1826年8月14日，法国化学家巴拉宣布，发觉了新元素溴，这种元素性质介于氯和碘之间，这一发觉，震惊了化学界。李比希看到了巴拉的报告以后，忽然想起四年前他放到柜子里的那瓶“氯化碘”，他抓紧翻箱倒柜，找出了那瓶棕色液体，仔细地进行了化学分析，分析结果使他激烈又痛心。原来，那瓶棕色液体不含有氯，也不含有碘，更不是他揣测的“氯化碘”，其成分正是巴拉发觉的新元素溴。假如四年前李比希实行严格的科学看法，仔细分析那瓶棕色液体，那么发觉元素溴的不是巴拉，而将是李比希。一个重大的科学发觉，李比希失之交臂，他后悔极了，恨自己马虎大意，恨自己进行了大半辈子的化学探讨，却缺乏严格的科学看法。他为了警诫自己，特殊把那瓶棕色液体放在原来的柜子里，并把柜子搬到大厅中，在上面贴上一个工整的字条：“错误之柜”。李比希用“错误之柜”警示自己，教化学生。李比希逝世后，学术界对他特别怀念。人们把吉森高校李比希工作过的地方，改为李比希纪念馆，把李比希看成有机化学、生物化学和农业化学的开路人。李比希是19世纪最闻名和最有成果的化学家，对无机化学、有机化学、生物化学、农业化学都做出了卓越的贡献。他独创和改进了有机分析的方法，精确地分析过大量的有机化合物，合成过氯仿（CHCl3）、三氯乙醛（CCl3CHO）和多种有机酸，他还曾与他人合作，提出了化合物基团的概念以及多元酸的理论。1840年李比希发表了他最重要的关于农业化学的书，开创了农业化