正文 第10章 近世代數理論的形成(4)(3 / 3)

揭開氬元素的神秘麵紗

瑞利(1842~1919)是英國物理學家和化學家。在化學方麵,瑞利的重大貢獻是發現氬。1892年瑞利進行氮氣密度的測定,他測定出從空氣中製取的氮氣的密度數值是1.2572克/升,而從氨製取的氮氣密度是1.2508克/升,兩者不一致。最初,瑞利認為不一致的原因可能有4種:(1)由空氣製得的氮氣還含有微量的氧氣;(2)由氨製得的氮氣中混雜有微量的氫氣;(3)由空氣製得的氮氣中可能含有與臭氧類似的N3分子;(4)由氨製得的氮氣中可能已有若幹分子分解,因而使氣體密度降低。

經過分析,他認為第1種假設是不可能的,因為氧氣和氮氣的密度相差較小,氮氣中必須混雜有相當數量的氧氣,其密度才會有千分之五的差異。瑞利又用實驗證明,由氨製得的氮氣中不含氫氣。其他兩種可能也不存在。這時,瑞利隻好將這一實驗事實刊登在1892年9月28日的《自然》周刊上,征求解釋。拉姆齊看到這個消息後,欣然與瑞利合作。1894年他們用化學方法將空氣中的氮氣、氧氣、二氧化碳和水蒸氣除盡後,發現容器中總留下一個小氣泡,最後用光譜分析確證,這是一種新的化學元素氬。為此,瑞利獲1904年諾貝爾物理學獎。

有機化學的興起

由於16世紀時蒸餾技術就已經相當完善,所以在18世紀已經用蒸餾手段分離、提取到了一些相對較純的有機化合物。18世紀中葉以後,尤其以瑞典化學家合勒的工作成果最為卓著。他從天然有機產物中用鈣鹽沉澱法提純、製取了草酸、蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、乳酸、尿酸、粘蛋白酸等;又通過化學反應製取到了草酸、甘油和酯類。其他化學家又製取到了一係列烴類化合物和酯類、醚類化合物。19世紀的前20年中,有些化合物的分離、提取工作又有了長足進展,例如,眾多的糖類、有機堿類化合物被離析了出來。總之,大量純淨有機化合物的取得為有機化學學科的建立準備了條件。

1813年,法國化學家謝弗勒爾探明脂肪皂化反應的機理,判明脂肪是脂肪酸與甘油的結合物。這一研究的重大意義在於使化學家們了解到,研究天然產物的組成、性質,就必須把它們的各個組分以原始的形式離析出來。為此,必須利用一些惰性溶劑把有機化合物加以解剖、分割。

有機化合物元素的認識之路

有機化合物元素分析是認識有機化合物的入門。這項工作的開創者可以認為是拉瓦錫,因為他最早理解、掌握了氧的性質。此後,道爾頓、泰納爾、貝采利烏斯等對有機化合物中碳、氫的分析方法都有所改進。1810~1815年間,蓋一呂薩克和泰納爾先後選用氯酸鉀和氧化銅為氧化劑來分解有機化合物,得到了第一批較準確的有機物元素分析數據。他們被爾為克氏燒瓶的長頸燒瓶。的方法後來又得到貝采利烏斯的改進,但由於他未能正確地確定有機物的分子量,因此未能得到正確的化學式。1830年,德國化學家李比希對碳氫分析又作了重大改革,用氯化鈣吸收水蒸氣,苛性鉀吸收CO2,他設計的儀器很快被推廣。

1833年法國化學家杜馬首創以CUO為氧化劑的有機氮測定法,但直到1883年丹麥化學家克達爾發明了用硫酸消化把有機氮轉變為遊離氨的測氮法,才得到了令人滿意的結果。有機元素分析的建立為確定有機物化學式創造了條件。

有機合成的誕生和“生命力說”的崩潰

19世紀前期,關於有機化合物的生成問題曾普遍流傳著“生命力說”,該學說認為有機化合物與無機物不同,它的生成是靠動植物的生命體,所以人們隻能使有機物轉變為其他有機物,而無法從單質元素出發合成有機物。1828年,德國化學家偉勒由氰酸銨製得了尿素,後來又用氯化銨分解氫氰酸或氰酸鉛也得到尿素。這一發現大大動搖了生命力說。

1844年,德國化學家科爾貝用木炭、硫黃、氯水及水為原料,居然最後合成了乙酸。隨後,化學家們又合成了葡萄糖、檸檬酸、琥珀酸、蘋果酸;1856年,法國化學家貝特洛在高溫下合成了甲烷和乙烯;1861年,俄國化學家布特列洛夫用多聚甲醛與石灰水作用,合成了糖類。於是生命力說逐漸被擯棄,無機化合物與有機化合物之間的鴻溝大部分被填平。這些成就鼓舞了化學家對有機合成化學的研究。