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第22章 维勒的发现之旅

弗里德里希·维勒,19世纪德国著名化学家,人工合成尿素的首创者。

弗里德里希·维勒出生于德国梅因河畔法兰克福附近的埃希海姆村。他的祖父是黑森选帝侯的马舍长,他的父亲在法兰克福担任宫廷职务,学识渊博能力突出,且热心社会公益事业。他的母亲是一位中学校长的女儿,对幼年维勒施以良好的教育。维勒七八岁时由父亲启蒙教他读写、绘画,不久入普通小学,又自学了拉丁文、法文、音乐。

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间实验室和贮藏室。这引起了父亲的极大不满,父亲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。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,知识一天天地积累起来了。

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。

20岁时,维勒以优异的成绩从中学毕业了。按照全家人的意见,他选择了学医并进马堡的医科大学攻读。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嗜好,不做做实验就不能安稳地入睡。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,正是在那间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合时,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,无论如何也不能入睡。于是他干脆爬起来,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,上面的白色粉末开始噼啪作响,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,他取了一点白色粉末,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,然后给瓦片的一端猛烈加热。于是,重新又听到噼噼啪啪的声音,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。

23岁时,维勒通过毕业考试,获得了外科医学博士学位。他的导师格美林推荐他到瑞典著名学者贝采里乌斯那里去学习与工作。

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,告别了贝采里乌斯,维勒回到家乡法兰克福。

回家后维勒继续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,结果使他感到意外的是,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“白色结晶物”。他分析了这种白色物质,证明它确实不是氰酸铵。因为它与苛性钾反应,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。

到维勒28岁为止,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》,发表在1828年《物理学和化学年鉴》第12卷上。这篇论文立即产生了巨大反响,不少人为之欢呼、祝贺。

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。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。

然而,28岁以后,维勒因病未能将褐铅矿的分析进行到底,以致与“钒”的发现失之交臂。19世纪30年代,钒被发现。维勒写信给贝采里乌斯,倾诉他的苦闷——让他的同学臾夫司昌抢先发现了钒,而他早在3年前就将获得的钒样品寄给了老师。

住在斯德哥尔摩的贝采里乌斯,接到维勒的信,不由想起维勒怎样辉煌地合成尿素这一惊世壮举。贝采里乌斯给维勒回了封信:

“亲爱的维勒,今天我寄给您一份样品,这是新发现的钒元素。顺便,我给您讲个故事吧。从前,在北方住着一位女神,她很美,又非常勤劳,她叫凡娜迪斯。一天,有个小伙子向她求爱,只敲了一阵门,就不再敲了。凡娜迪斯未起来开门,想试试小伙子有无耐心,过了许久,女神来到窗口,望着匆匆而去的小伙子,惊奇地发现他就是维勒。女神不免小声埋怨:‘啊,是淘气包维勒呀!好呀,让他白跑一趟也应该,谁叫他缺乏耐心呢?’又过了几天,另一位小伙子来敲门,不但敲得坚决,还干脆有力,有股不达目的不罢休的韧劲。女神感动了,站起来为他开门,热情地邀他进屋。小伙子长得真帅,很有礼貌,和凡娜迪斯一见钟情。相识不久,两人结婚了,生下个活泼的小男孩,起名叫元素钒。您知道小伙子是谁,他就是您的同学臾夫司昌。亲爱的维勒,顺便告诉您,上次带来的样品,不是钒,实际上是氧化钒。”贝采里乌斯又安慰维勒,“您合成尿素,比发现10种新元素还要高超得多。”

82岁时,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。

维勒的科学实践表明,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,都不能单凭经验去做主观的猜测。要善于进行全面的、客观的观察与实验中思维要敏捷,注意捕捉科学实践中的一切机遇。

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