登陆注册
6369300000019

第19章 化学大发明(7)

诺贝尔全名是阿尔弗雷德·贝恩哈德·诺贝尔,瑞典人,1833年10月21日生于瑞典首都斯德哥尔摩,在他父母幸存的4个儿子中排行第三。诺贝尔出生后不久,1837年父亲破产,出走芬兰谋生,几年后移居俄国,在彼得堡从事制造机器、铁件和军工设备。1842年10月母亲携带孩子们从瑞典到俄国和父亲共同生活。诺贝尔到俄国前因体弱只接受了1年正规教育,到俄国后他和他的兄弟接受瑞典和俄国私人教师的教育,其中有俄国化学家齐宁(H.H.Зинин,1812~1880)。

1850年,诺贝尔16岁,到德国、法国、意大利和北美学习两年,成为一位通晓多国语言和爱好化学的青年人。诺贝尔回到俄国后,这个国家卷入对抗英、法的克里米亚(Crimea)战争(1853~1856)。他的父亲忙于制造大量军用物资,包括水雷,他和他的两个哥哥也在工厂里工作,获得不少实践经验。当时使用的炸药仍是黑火药,齐宁提出改用硝化甘油。这是1847年意大利化学家索布雷罗(A.Sobrero,1812~1888)首先用硝酸和硫酸作用于甘油而制得的一种易爆物质,受到震动、热、摩擦或机械作用都可能发生爆炸。于是,诺贝尔一家开始了硝化甘油的研究和制造。

战后俄国政府取消了和工厂签订的合同,他的父亲再次宣告破产,1859年回到瑞典,正如离开瑞典时一样穷困。诺贝尔和他的两个哥哥留在俄国挽救他们家庭的企业。在这期间,诺贝尔获得了关于气量计、水表和气压计的发明专利,激发了他作为一个发明家的兴趣。

1863年,诺贝尔回到瑞典。他和他父亲获得一笔贷款,重新开始制造硝化甘油的研究。就在这一年,诺贝尔发明了他的第一件划时代的发明——诺贝尔专利发火件。这种发火件的初始构造是将液体的硝化甘油装在一个金属管或其他密封的管中,再在其中放入一个装有普通火药的小木管,从小木管的盖子上引进一根导火线,使硝化甘油的爆炸由小木管中火药爆炸的冲击波引起,而不是依靠直接点燃。这个原理是爆炸科学的一大进展,创造了控制硝化甘油起爆的方法。1865年他将装黑火药的小木管改换成装雷酸汞[Hg(CNO)2]的金属管。因此,诺贝尔专利发火件又称诺贝尔雷管,简称雷管。

雷酸汞是一种起爆药,是1799年首先由英国化学家霍华德(E.C.Howard,1774~1816)将硝酸、乙醇(酒精)和汞共热而制得。

1864年诺贝尔和他的父亲在斯德哥尔摩郊区赫伦内堡(Heleneborg)建立了一座制造硝化甘油的实验室。这年9月3日实验室发生爆炸,死5人,其中有他的弟弟。他当时不在场,得以幸免。

实验室爆炸和弟弟被炸身亡没有吓倒诺贝尔。他把实验仪器设备搬到一艘远离城市、停泊在湖心的驳船上进行实验。1865年世界上第一座生产硝化甘油的工厂在斯德哥尔摩附近一个隔离区温特维肯(Vinterviken)建成投产,诺贝尔身兼厂长、工程师、会计员、推销员……接着在德国汉堡(Hamburg)附近的克鲁梅尔(Krümmel)建成另一座生产工厂。

硝化甘油被装在锡制罐或玻璃坛中,用木条板包装后运输。但是,硝化甘油在贮存和运输过程中还是存在易爆炸的危险。一艘装运硝化甘油的轮船在从汉堡驶往智利的途中,在大西洋遇到大风浪,由于颠簸发生爆炸而沉没;在德国,一家工厂在搬运时因冲撞而爆炸,整个工厂和附近民房变成一片废墟;在美国,一列火车被炸毁。针对这些事件,搬运工人拒绝搬运,瑞典政府和其他一些国家政府下令禁止生产和运输诺贝尔的炸药。

困难和挫折没有使诺贝尔屈服,他顽强地进行试验,努力克服遇到的障碍。1867年的一天,诺贝尔注意到一个装有硝化甘油的罐子在卸货时破裂,漏出的硝化甘油被硅藻土吸收,形成固体物,爆炸力比纯硝化甘油低,但是安全。硅藻土是微小海洋生物遗体的多孔含硅骨骼,当时用作装运硝化甘油坛罐的衬垫,以防震动。诺贝尔几经试验后,确定采用3份硝化甘油和1份硅藻土混合,制成粉末状固体,具有纯硝化甘油75%的爆炸力,却免除了可怕的易爆危险。诺贝尔借用希腊文dynamis(力量)一词命名它为代拿买(dynamite)炸药,又称黄色炸药。

代拿买炸药在1867年在瑞典和英国取得专利,1868年在美国取得专利。它被用来筑路、开凿运河、开掘油井和矿山,在开挖希腊科林斯(Corinth)运河中,在清理流经罗马尼亚与南斯拉夫之间多瑙河的铁门(Iron Gate)峡谷中,在修筑瑞士圣哥达(St.Gotthard)的铁路线中,都显示出威力。

诺贝尔继续从事炸药生产的研究。1875年一天,他在一次试验中划破了手指,随手用火棉胶涂敷,形成一层具有弹性的膜以保护伤口。他一夜伤口疼痛难眠,却受到启发,将火棉与硝化甘油制成具有弹性的爆胶(blasting gelatin)。一种典型的配方是8%(质量分数)火棉和92%(质量分数)硝化甘油。这种炸药既有硝化甘油那样大的爆炸力,又有黄色炸药那样的安全性。

火棉又称硝化纤维素或硝化棉,是德国化学家舍恩拜因在1846年将硝酸和硫酸作用于棉花首先制得。棉花中含有大量纤维素,火棉和硝化甘油一样易爆炸,不安全。直到1865年英国化学家艾贝尔(F.A.Abel,1827~1902)发现火棉的不安定性是由于其中含硝酸的数量不同所引起,提出了改进的办法,先将火棉在碱水中洗涤,然后干燥成型。这样制得的火棉安定性好,比较疏松,可用作炸药,但不能直接装弹。火棉胶是火棉在酒精和乙醚(一种易挥发、易燃和令人麻醉的无色液体)中的溶液。当溶液中的溶剂挥发后形成弹性膜,曾用于制造照相胶卷等。它的英文名称是collodion,译成柯罗酊,来自希腊文kolla(胶)。

到1887年,诺贝尔又在等量火棉和硝化甘油中加入10%(质量分数)樟脑制成巴里斯特(ballistie)炸药。这一名称来自欧洲古代的弩炮(ballista)。这种炸药爆炸力适中,燃烧无烟,稳定安全,又称硝化甘油无烟火药。

诺贝尔还将硝酸铵加入代拿买炸药中,制成铵代拿买(ammondynamite)炸药;还将硝酸铵加入爆胶中,制成铵胶代拿买(ammongelatin-dynamite)炸药。

诺贝尔的炸药工厂遍布英、德、法、意、俄、美等十几个国家,赢得一笔巨大财富。他还从事人造丝、橡胶、皮革、熔化矾土、制造宝石、改良电池和电话等的研究,很难计算他究竟获得过多少专利,在清理他个人资产中至少有355项专利在不同国家中获得批准。他还在俄国巴库(Бaky)油田大量投资,占有大额股份,增加了他的财富。他为业务奔走,往来于德国、法国、意大利之间,没有私人秘书、律师,往往亲自回复来信。他被玩笑地称为欧洲最富有的流浪汉。他终生未曾结婚。

1888年,诺贝尔居住在法国巴黎,一天读到报纸上刊出他死亡的讣告,讣告里提到死者曾发明用于战争的炸药,导致很多人死亡。他意识到,这是把他的哥哥路德维·诺贝尔(LudvigNobel)的逝世和他本人搞混了。于是,他反省了自己发明硝化甘油炸药的动机是用于开发矿山,造福人类,却事与愿违,遂使他萌发了建立促进世界和平的奖励基金。

诺贝尔晚年患心脏病、心绞痛,1896年12月10日在意大利圣雷莫(San Remo)他的别墅里因脑溢血逝世,享年63岁。在这之前,他于1895年11月27日夜在巴黎写下遗嘱,将他价值3 300万瑞典法郎(约合920万美元)的全部财产作为基金,以每年的利息作奖金(约20万美元),分为5等份,分给每年在物理学、化学、生理学和医学、文学、和平5个领域内作出卓越贡献的人。诺贝尔逝世5年后,1901年12月10日——诺贝尔逝世周年纪念日在瑞典首都斯德哥尔摩和挪威首都奥斯陆举行了第一次诺贝尔奖的颁奖仪式。诺贝尔生前,瑞典和挪威曾是一个联合王国。

瑞典科学院负责颁发物理学和化学奖;斯德哥尔摩皇家卡罗林医学研究所(Royal CarolineInstitute)负责颁发生理学和医学奖;瑞典学士院负责颁发文学奖;挪威议会选出五人委员会负责颁发和平奖;诺贝尔财团负责财产管理和支付奖金。并规定每项奖不得由4人以上分享奖金。

从1968年开始,又新设经济学奖。此奖是为纪念瑞典银行300周年而设的,每年由瑞典银行支付一定奖金,提供给诺贝尔财团,由瑞典科学院负责颁发,通常称诺贝尔经济学奖。

诺贝尔奖包括一枚金质奖章、奖状和一笔巨额奖金。奖章正面是诺贝尔半身雕塑像,用罗马字标出他的生死年月日;反面因奖的种类不同而异,物理学和化学奖奖章的反面刻有埃及神话中私生育与繁殖的女神伊西斯(Isis)像,圣母手持财富和科学智慧的号角,轻启女神的面纱。

奖金金额每年不等,总的趋势是逐年增加,近年来已达到或超过100万美元。

物理学和化学奖以及生理学和医学奖在每年10月由负责机构确定受奖人;12月8日举行受奖演讲,每位获奖者报告自己的成果和业绩;12月9日开欢迎会,由诺贝尔财团主持,在斯德哥尔摩一所交易所大厦举行;12月10日举行颁奖仪式,由瑞典国王颁发金质奖章和奖状,在斯德哥尔摩音乐厅举行;12月11日颁发奖金并举行晚宴。和平奖颁发仪式在挪威奥斯陆举行。

诺贝尔奖从1901年开始,1916和1917年因第一次世界大战以及1940~1942年因第二次世界大战中断未授奖。迄今已103年,有500多人次获奖。

诺贝尔奖在推动世界文明进步方面有很大贡献,但在和平奖、文学奖方面有时受到政治因素的影响。物理学、化学、生理学和医学奖方面虽经严肃慎重审定,但也有个别失误。例如,1917年英国人巴克拉(C.Barkla,1877~1944)因发现J射线获得物理学奖,但这种射线并不存在;又如1926年丹麦人菲比格(J.Fibiger,1867~1928)因研究一种癌症获生理学和医学奖,而这种癌症完全是假定的。

塑料的发明与应用

随着19世纪的结束,化学家们研究了原子,掌握了原子在分子内部的排列情况,并且懂得了如何制造新的分子,以合成并不天然存在于自然界的新物质,如各种染料、药物,以及合金和塑料。

早在19世纪中叶,硝酸纤维制品就已经出现。1865年英国发明家帕豪斯生产了一种由硝酸纤维、酒精、樟脑、蓖麻油等材料混合而成的,并在一定温度和压力下能熔化的物质,称为假象牙。美国人海厄特又使用硝酸纤维和樟脑制出改良的产品,于1872年命名为赛璐珞,用来制作照相底片、梳子等,很受人们欢迎。由于赛璐珞具有易燃的特点,因此导致科学家仍然在做着寻找其他新型材料的努力。

最早的合成塑料——酚醛塑料是具有比利时血统的美国化学家贝克兰发明的。他于1909年宣布,用苯酚和甲醛经缩聚反应合成酚醛树脂,再添加木粉等填料即可制得这一新型材料。酚醛塑料于1910年开始生产。酚醛树脂可塑性强,加入木粉能显著提高机械强度,加入云母粉能提高电绝缘性能,加入石棉粉能增加耐热性。由于具备上述优良性能,酚醛塑料常被用于制作各种电器制品,故又称为电木。其制品色深不透明,坚硬不怕水烫,在火焰中不易燃烧,所以又是制造许多日用品的绝好材料。酚醛树脂还可用来充当胶粘剂和层压剂。第一次世界大战以后,因苯酚不再被用作制造炸药的原料,所以酚醛塑料制品开始大量问世。但是由于苯酚主要来源于煤焦油,产量上仍受很大限制。塑料的发明,使现代生活中的物质材料随之不可避免地发生了改变。贝克兰的这项发明,也使他率先让人类开始进入塑料——化合物时代。

受到贝克兰发明的鼓舞,世界各地的科学家们加倍努力,以发明更多的“奇异的有意义的物质”。1912年科学家又发现氯乙烯能聚合,但聚合的材料无法加工。直到1928年人们才采用氯乙烯与醋酸乙烯共聚,得到具有一定塑性的聚氯乙烯塑料,并从1935年起在美国、德国等国家陆续投入工业生产。1932年科学家们又发现加入磷酸酯、甲酸酯或氯化石蜡、樟脑等增塑剂可进一步改善聚氯乙烯塑料的可塑性。1937年英国卜内门公司就是应用磷酸酯增塑剂生产聚氯乙烯塑料的著名代表。聚氯乙烯塑料具有高度的耐腐蚀性、绝缘性和一定的机械强度,在工业生产中可用作耐腐蚀的设备制造材料,如阀门、管件等。在日常生活中也可用于制作鞋底、皮包、雨衣和包装材料等。到了20世纪50年代,聚合工艺有所改进,成本也降低了,使得聚氯乙烯塑料制品的生产更加大众化。聚氯乙烯材料受热软化,冷却变硬,可多次重复利用,是最常见的热塑性塑料之一。它的产量长期在塑料品种中高居首位,直到1966年后才退到第二位。

德国和美国分别在1930年、1934年发现了聚苯乙烯。这是一种类似玻璃、质地极脆的热塑性塑料。苯乙烯曾是生产丁苯橡胶的原料,二战后,由于苯乙烯转为民用,才使得聚苯乙烯的研究有了很大发展。聚苯乙烯具有良好的绝缘性能,可用来制造电视、雷达等所需的高频绝缘部件。它成型方便,着色鲜艳,也适于制作漂亮的日用品。

1938年科学家们发现四氟乙烯也能聚合,得到有机氟塑料。它特别能耐化学腐蚀,除熔融的碱金属之外,不同任何其他化学药品发生反应,即使在王水中煮沸也不会发生变化。它在200℃时还能继续保持稳定,直到温度很高时才会软化,因此被认为是一种高级材料,号称“塑料王”。

同类推荐
  • 青少年应该知道的废物利用

    青少年应该知道的废物利用

    本书着重介绍了有色金属、水、废纸、固体废弃物等的循环再利用,通过阅读本书,让青少年掌握如何变废为宝、如何节能环保,如何爱护大自然,能增强青少年的科学环保意识。
  • 智商乐园(智商总动员)

    智商乐园(智商总动员)

    智商总动员系列丛书让你在开心中学习,在学习中益智,在益智中快乐,永远是老师、学生和家长的共同追求。本系列丛书是一片快乐的阅读天地,童趣但不幼稚,启智却不教条,它能让你开心一刻,思考一回。在开心中学习,在学习中益智,在益智中快乐,永远是老师、学生和家长的共同追求。翻开《智商总动员》——轻轻松松让你踏上寓学于乐的智慧之旅!
  • 哦!我最喜欢的科普故事

    哦!我最喜欢的科普故事

    《小学生快乐阅读书架:哦!我最喜欢的科普故事》由王佳琪主编,共分8章,分别为天文篇、地理篇、数学篇、物理篇、化学篇、生物篇、医学篇、建筑篇,是为小学生量身打造的科普读物,编者精心选取了小学生感兴趣的科普故事。 《小学生快乐阅读书架:哦!我最喜欢的科普故事》以启发小学生自主性、创造性思维方式为目的,从杰出科学家的故事到重大的科学发现,引导小学生在读书的过程中开动脑筋、思考问题。从而提高小学生的思维能力,增加小学生对科学的兴趣。
  • 喜马拉雅狂想

    喜马拉雅狂想

    本书围绕第四纪末次冰期结束以来,从晚更新世进入全新世,亦即冰后期,具有2500余年为周期的全球性递变,已为世界有关科学界公认。基于这一背景,就寒带、温带、热带地区将发生的灾变和应对措施展开科学幻想——主人公穿越时空帷幕,寻求通过打通喜马拉雅山墙来解决这一灾变环境,情节生动曲折,内容丰厚扎实,故事性强且极富警示意义。
  • 欧阳小小和她的五(1)班死党(第一季):全民理财

    欧阳小小和她的五(1)班死党(第一季):全民理财

    本系列原创儿童小说以细腻的笔法,细致地刻画了以欧阳小小为主角的五年级(一)班的小学生,在特殊的年龄,花蕾般的时代,他们的心底里的深藏着的小秘密和他们的多彩的校园生活,以及愉快的成长故事。《五(一)班.COM》系列原创儿童小说生动的描写今天的小学校园和小学生的学习、社会生活。展现了当代小学生健康、快乐的成长经历和多姿多彩的生活画卷。
热门推荐
  • 超级商店

    超级商店

    从小便怀有将军王候梦的高扬经还经历了一场史上最屌的穿越,成为了一名七维空间中一个商店的商人,我有神器附体,九条命任性死,我有最大的野心,我不想当领主,当王候,乃至当一方帝国的帝皇,我要的是统一世界,征服百族,我有最猎艳的目光,我不是娶几百上千个老婆的种马,但是我喜欢的人也必定是人间绝色,我拥有梦想,我要我的事迹成为千古名传,流芳百世。这是一部异界的军事战争玄幻小说,经营,谋划,算计,崛起,对决,虐心,绝恋,热血……这一切,都将为伟大的读者们,一一呈现。
  • 一梦千年:队长很腹黑

    一梦千年:队长很腹黑

    秦情做了一个真实又虚幻的梦,梦醒之后秦情开始脱变,练功法,当神医,突闻大哥噩耗!秦情励志去完成大哥的遗愿,去当兵,而且励志要当最好的女兵,遇男主,两人针锋相对,不知怎滴就争在了一起,遇情敌,遥看秦情如何斗渣女。
  • 妖灵的召唤

    妖灵的召唤

    一个平凡的大学生,意外的得到了特殊的能力,将会遇见什么?由山的灵气形成的山精,修行几百年的蛇妖,邪恶霸道的尸妖……平凡的人生将会改变……
  • 全职太子妃

    全职太子妃

    他霸气,他野蛮,他粗鲁,他脾气如暴风雨,他像街头卖肉的屠夫,但是在她面前,拥有显赫家世的他,却只钟情于她一人。有一天他突然对她说,陪我睡一晚吧?“我会爱你到银河系消失。”他宠溺地抚摸着她的头发,清澈如秋水的眼神中饱含温柔,“直到地球毁灭了以后,我仍爱你爱得不知天高地厚……”(本书是绝宠甜文,大家可放心收藏啊!)
  • 福妻驾到

    福妻驾到

    现代饭店彪悍老板娘魂穿古代。不分是非的极品婆婆?三年未归生死不明的丈夫?心狠手辣的阴毒亲戚?贪婪而好色的地主老财?吃上顿没下顿的贫困宭境?不怕不怕,神仙相助,一技在手,天下我有!且看现代张悦娘,如何身带福气玩转古代,开面馆、收小弟、左纳财富,右傍美男,共绘幸福生活大好蓝图!!!!快本新书《天媒地聘》已经上架开始销售,只要3.99元即可将整本书抱回家,你还等什么哪,赶紧点击下面的直通车,享受乐乐精心为您准备的美食盛宴吧!)
  • 疯狂的历史

    疯狂的历史

    富阳精神病院,十三个精神患者,十三个离奇惊悚诡异的故事!看似毫无关联的故事,却一步步将主治医生推上混乱的精神世界。医院禁止的神秘阁楼日渐行为怪异的同事富阳医院,究竟隐藏着什么样的秘密?十三个精神患者,又究竟是谁?
  • 雄兵破敌

    雄兵破敌

    尔虞我诈的世界该如何?金戈铁马还是醉卧温柔乡?
  • 盛世暖婚

    盛世暖婚

    老公大人的壁咚,期待么?邪魅总裁的霸吻,想要么?失恋买醉的妹子,一怒之下滚了高冷总裁……醒来发现事儿大了!正拔腿要跑,他以帅的让人想哭的动作甩下一千万,条件是——嫁给我。钱好赚,身可赔,反正也不是第一回!她没节操的……同意了!可,傲娇腹黑美男子这莫名盛宠,蚀骨温柔,妥妥的把她搞晕头转向了。说好的交易呢?假戏真做还变本加厉额外奉送无限附加值,为嘛为嘛?“老公,为什么是我?”他邪魅双眸将她望穿,“老婆,别动脑了,晚上适合体力劳动……”唔……老公太邪恶,体力又很好。性福和幸福每天少不鸟喽!咔咔咔!
  • 做人做事做生意做推销

    做人做事做生意做推销

    时代发展,竞争加剧,物欲横流的社会,商场如战场,怎样在这个战场中拥有自己的一席之地?本书教你如何在生意场上游刃有余,稳步发展,步步为营。
  • 宇文子忧词传

    宇文子忧词传

    该作品主要写一个男子经过一段恋爱失败后,完全颓废,经过朋友,家人对他的付出从中感悟,再一次打起精神,树立目标,却不幸的只能考入专科学院,经受多次打击的他再次振作,在学校里表现优异很快又进入了第二段恋爱,但同样失败,又带给他有一些新的感悟,不同的是,这一次他完全靠自己去突破了感情的挫伤。人是不断成长,当年经历多了,自然会强大许多。