有机物的基石——碳
碳是人类接触到的最早的元素之一，也是人类利用得最早的元素之一。自从人类在地球上出现以后，就和碳有了接触。由于闪电使木材燃烧后残留下来木炭，动物被烧死以后，便会剩下骨碳，人类在学会了怎样引火以后，碳就成为人类永久的“伙伴”了，所以碳是古代就已经知道的元素。
在生命世界里，碳占有特殊重要的地位，是生命世界的栋梁之材，没有碳，就没有生命。
碳是一种非金属元素，位于元素周期表的第二周期IVA族。它的化学符号是C，原子序数6，相对原子质量12.011。元素名来源拉丁文，意思是“炭”。碳是自然界中分布很广的元素之一，在地壳中的含量约0.027%。碳单质通常是无臭无味的固体。单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构，外观、密度、熔点等各自不同。
常温下单质碳的化学性质比较稳定，不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂；不同高温下与氧反应，生成二氧化碳或一氧化碳；在卤素中只有氟能与单质碳直接反应；在加热下，单质碳较易被酸氧化；在高温下，碳还能与许多金属反应，生成金属碳化物。
在大气里，二氧化碳气体算是次要的成分，只占大气总重量的0.03％。但其中碳的重量仍多达2万亿吨。主要由含碳物质燃烧和动物的新陈代谢过程产生。这是一笔巨大的财富。它为生命提供了基本的材料。在国民经济各个部门，二氧化碳有着十分广泛的用途。其主要用途是作化工原料、制冷剂、惰性介质、溶剂、压力源，同时，二氧化碳在食品方面也有广泛的用途。二氧化碳的温室效应还为生命提供了适宜的温度环境。
二氧化碳有个特殊性质：在太阳光通过大气层的时候，它吸收波长13～17微米的红外线。这如同给地球罩上一层硕大无比的塑料薄膜，留住温暖的红外线，不让它散失掉，使地球成为昼夜温差不太悬殊的温室。
二氧化碳是绿色植物进行光合作用的主要原料。绿色植物通过光合作用，将大气里二氧化碳变成纤维素、淀粉和蛋白质，为动物和人类提供了食物。
现在动植物机体里，碳的含量大约有7000亿吨。这些碳组成植物的根、茎、叶和动物的骨肉、血液。
古代动植物的遗体由于地壳运动而变成了煤炭、石油和天然气，为我们留下了亿万吨的燃料。
碳的单质以两种结晶状态存在于自然界——金刚石和石墨。煤的大部分是无定形碳；它是史前地质时代有机物质的分解产物，生物体死亡后被深埋在地下，经过数千年乃至上万年的复杂的物理和化学的变化而形成，所以常常含有碳和氢、氮、氧等元素的煤是一种复杂的化合物。煤的年代愈久，这些氢、氮、氧元素的含量愈少。白煤是地质上最古的煤，原来与碳化合的其他元素绝大部分已经失去。这种煤含碳量在90％以上，并含有少量的氢与微量的氮元素，燃烧时只产生很短的火焰，因此，只有少量的气体发生。
金刚石和石墨是碳的两种同素异形体。无定形碳实质上是微小的石墨晶体。1772年，拉瓦锡等法国化学家用聚光镜把日光聚焦在金刚石上，金刚石很快燃烧起来，化为青烟而消失。通过研究，他们证明金刚石燃烧后的气体是二氧化碳。
1797年，英国化学家坦南特证明金刚石和石墨相同，都是纯粹的碳。
1799年，法国化学家摩尔沃在隔绝空气的条件下，把金刚石加热得到了石墨。可是，直到1955年，美国科学家们才首次把石墨转变为金刚石。这最终证明金刚石和石墨是可以互相转变的碳的同素异形体。
甲烷（CH4）是天然气的主要组分，是最简单的碳氢化合物。石油是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃所组成的碳氢化合物。碳元素存在较多的是矿物界，主要形式为碳酸盐，例如石灰石（CaCO3）。碳更是生物界的必要成分。没有一种有机体在它的各种结构的部分不含有碳的化合物，除了上述之外，随科技发展，人们已经研究过的碳的化合物已超过600万种，远远超过其他所有元素化合物的总数。
人们掌握了碳的性质以及许多有机物的结构之后，合成出众多的原来依赖自然资源提供的碳的化合物。从最简单的甲醇、酒精、醋酸、福尔马林，到复杂些的维生素C、葡萄糖、靛蓝染料、紫罗兰香酮，一直到合成生命的基石——各种氨基酸、核苷酸和显示生命活力的简单的蛋白质、核糖核酸。不仅如此，自然界里从未有过的各式各样的碳的化合物，人类也制造出来了。
死亡元素——氟
1886年，法国著名化学家莫瓦桑制取了单质氟（F2）。1906年，瑞典诺贝尔基金会授予莫瓦桑诺贝尔化学奖，把相当10万法郎的奖金授予莫瓦桑，以表彰他发明了莫氏电炉和在制取氟方面所做出的杰出贡献。同年12月，许多莫瓦桑的学生和朋友在巴黎大学的会议厅里隆重举行庆祝大会，庆祝莫瓦桑制取单质氟20周年。会上，54岁的莫瓦桑在演讲的最后说：“我们不能停留在已经取得的成绩上面，在达到一个目标之后，我们应该不停顿地向另一个目标前进。一个人应当永远为自己树立一个奋斗目标，只有这样做，才会感到自己是一个真正的人，只有这样，他才能不断前进。”在科学的事业上，莫瓦桑曾取得过重大的成就，是一代科学巨匠。然而，他成才的道路却十分坎坷，经历过许多困难。
一、药店学徒
“救救我！救救我吧！”一个中年男子双手按着腹部，吃力地摇晃着步子向巴黎的一家药房走来，刚到药店的门口他就无力地倒下了。他大口地喘着气，冷汗顺着面颊流下来，额头青筋暴起，痛苦的表情十分吓人。
街上的行人很快围了上来，药房的人也都放下手中的工作，出门看看发生了什么事情。老药剂师蹲下身，轻声地问道：“你怎么了，哪儿不舒服？”
“哎呀！肚子……痛……我……我误食了砒霜，中毒了。救救我吧！”倒在地上的中年男子有气无力地说着。
老药剂师望着蓝天，用手在胸前画了个“十”字，他看了一眼在地下抽搐的中毒者，“晚了，晚了。早一点来，或许……现在这个时候，已经不行了，谁也无能为力了。”老药剂师擦擦头上渗出的汗珠，脸色苍白，呆呆地站在一边。
“让我来看一看，也许还有救。”一个年轻人从人群中挤出来。他就是刚刚到药房来做学徒的莫瓦桑，人们都把目光集中到莫瓦桑身上。他难道有起死回生的本事吗？莫瓦桑转身走进药房，来到药橱前，先取下了一瓶吐酒石，这是能够引起呕吐的药品。然后又取下几瓶药，量好了药量，配制在一起，然后把药给中毒的人服下。服药后，中毒者的症状逐渐减轻，经过连续几天的治疗，一个眼看就要死亡的人得救了。这件事很快就传遍整个巴黎。
二、百折不挠
关于氟的认识要追溯到16世纪，那时候的人们就开始利用氟化物了。1529年就有人利用萤石（氟化钙）作为熔矿的熔剂，它能使矿石在熔融时变得更加容易流动。1670年，一些玻璃加工工业发现，利用萤石与硫酸的反应所产生的气体能腐蚀玻璃，从而创造了一种不用金刚石或其他磨料来刻蚀玻璃的方法，能在玻璃上刻蚀出人物、动物、花卉等图案。1768年，马格拉夫德对萤石进行了研究，发现它与石膏和重晶石不同，指出了萤石并不是一种硫酸盐。
1771年，舍勒在玻璃曲颈甑内加热萤石和硫酸的混合物时，发现玻璃的内壁被腐蚀了。1810年，安培法根据氢氟酸的性质，指出其中可能含有一种与氯相似的元素。戴维也得出了同样的结论。1813年，戴维曾经尝试利用电解氟化物的方法制取单质氟。试验的最初他用金和铂做反应容器，但容器被腐蚀了。后来他改用萤石容器腐蚀的问题虽然解决了，但是没有制取到氟，后因身体原因而停止了实验。
1836年，爱尔兰科学院的诺克斯兄弟，利用干燥的氯气处理干燥的氟化汞，他们将一片金箔放在玻璃接收器的顶部。实验结果证明金变成了氟化金，于是他们推断反应中产生了氟，但是他们始终收集不到单质氟，也就无法确证他们已经制得了氟，而哥哥中毒死了，弟弟进了医院。此外，还有比利时的鲁那特、法国的危克雷，都在做这类实验时中毒死了。著名的化学家盖·吕萨克也差点送了命。
莫瓦桑的老师弗雷米也曾试图制备单质氟。弗雷米用电解熔融的无水氟化钙、氟化钾和氟化银，虽然在阴极上能析出这些金属，阳极上也产生了少量气体，但是始终未能收集到氟。他又试验电解无水氟化氢，但发现它并不导电，只有电解吸潮的氟化氢液体时，才会有电流通过，但是电解的结果却只能收集到氢、氧和臭氧，并未收集到氟。
1885年，莫瓦桑开始制备氟。开始，他想用氟化磷和纯氧气试验。当时化学元素周期律才发现十几年，人们还根本不了解氟和氧的化学式，所以他的实验有一定的盲目性。因此莫瓦桑不但没有成功，还烧坏了两个昂贵的白金管。他连续做很多次实验都失败了，但他没有气馁。
莫瓦桑凭借丰富的化学知识，经多方面考虑认为电解法是制备单质氟的最好方法。他反复思考着。莫瓦桑设想用下式获得氟的单质：AsF3As＋F2PF3P＋F2为此，必须首先获得氟化砷（AsF3）或氟化磷（PF3），然后再用电解的方法制取氟。莫瓦桑首先制出有毒的氟化砷和氟化磷，在其中加入少量的氟化钾（KF），研磨均匀，安装好电解装置，接通直流电。开始，反应顺利，阳极上有气泡出现，但过了一段时间，阳极上覆盖上了一层砷或磷，慢慢地反应就停止了。经过检查，发现在阴极上沉积了一层单质砷，使导电能力显著减弱。后来，莫瓦桑虽然使用了很强的电源，也没有制出氟，而他本人却因为砷中毒，严重地影响了健康，不得已把实验暂时停顿下来。
过了一段时间，莫瓦桑的健康状况有了好转，他又开始致力于制取单质氟了。他利用电解氟化氢终于在1886年6月26日，在阳极制取出一种气体，它遇到单质硅能立即着火，收集到的氟与水发生反应产生臭氧；与氯化钾发生反应产生氯气。通过各种化学反应，发现氟具有惊人的活泼性。这曾经让多少化学家望而却步的“死亡元素”——氟，终于被莫瓦桑制服了。
三、专家鉴定会
因为莫瓦桑不是法国科学院院士，所以他的论文只能请人代为申请，1886年6月28日德布雷给法国科学院写了一份报告，介绍了莫瓦桑的发现，法国科学院为了确认这一发现的真实性，指定了一个三人组成的审查委员会，对他的实验进行鉴定。莫瓦桑经过准备，在专家面前重做他的实验。但是在委员会开会时，他的那套电解装置竟然出现了前所未有的故障，电解装置中既没有电流通过，也不曾制得一点氟气。一位委员安慰了这位年轻的科学家以后，这三位化学界的前辈就匆匆地离开了会场。
瓦桑并不因此而灰心，因为他已经亲手制出过氟，他对自己的发现是深信不疑的。经过检查他发现，原因很简单，只不过是由于氟化钾加得太少了以致U形管不导电，所以没有氟产生。在弄清了原因之后，莫瓦桑再一次试验成功，委员会终于确认了莫瓦桑的发现。
20年以后，他又因为在研究氟的制取和氟的化合物上卓有成就而获得1906年诺贝尔化学奖。
1891~1892年，莫瓦桑研究纯硼的制取。在他之前，还不曾有人制得过纯度很高的单质硼，戴维利用电解熔融的三氧化二硼制得的棕色的硼，以及盖·吕萨克、泰纳、德维尔法、维勒用金属钾还原三氧化二硼制得的硼的纯度都不高，唯独莫瓦桑在氢气下用金属镁还原三氧化二硼制得了纯度为99％的单质硼。
1907年2月6日，当莫瓦桑从实验室回到家里时，得了阑尾炎，手术虽然很成功，但是他的心脏病却更严重了。他终于认识到多年以来一直没有关心自己的健康，他不得不承认“氟夺走了我十年生命”。1907年2月20日，这位在化学实验科学上闪烁着光芒的科学家失去了宝贵的生命。不久，他的妻子路更也因哀伤过度去世了。他们的独生子叫路易他把父母的遗产20万法郎，全部献给巴黎大学作为奖学金，一个叫莫瓦桑化学奖，用以纪念他的父亲；另一个叫路更药学奖，用以纪念他的母亲。
莫瓦桑一生硕果累累，他曾发明了莫氏电炉。这种电炉可以简单而迅速地熔炼各种金属，使一般化学反应能够在2000℃下进行，从而开辟了高温化学这一新的领域，例如制取金属钛和使碳升华。他自己用它制出了铀、钨、钒、铬、钛、铝等十几种金属。莫瓦桑研究的金属氢化物也是前人所罕见的。他用氢气与相应的金属发生反应制得了氢化钙、氢化钠、氢化钾、氢化铷、氢化铯，这些金属氢化物的性质与盐相似，所不同的是它们并不导电，而且非常活泼，绝大多数暴露在空气中会立即着火。
此外，莫瓦桑在实验室中用他的电炉自己制作了铝制烹调器，而他的妻子路更成为世界上第一个使用铝制烹调器的人。他也是世界上第一个制造人造金刚石的化学家。他品格高雅，爱好诗歌、音乐和绘画，他的卧室中挂满了各种名画。
莫瓦桑获得过很多荣誉，他曾被聘为好几所大学的名誉教授，俄国还授予他科学院名誉院士的称号。他著作有《氟及其化合物》《电炉》等。
