第三章學生化學發明啟迪1(3 / 3)

火棉又稱硝化纖維素或硝化棉,是德國化學家舍恩拜因在1846年將硝酸和硫酸作用於棉花首先製得。棉花中含有大量纖維素,火棉和硝化甘油一樣易爆炸,不安全。直到1865年英國化學家艾貝爾(F.A.Abel,1827~1902)發現火棉的不安定性是由於其中含硝酸的數量不同所引起,提出了改進的辦法,先將火棉在堿水中洗滌,然後幹燥成型。這樣製得的火棉安定性好,比較疏鬆,可用作炸藥,但不能直接裝彈。火棉膠是火棉在酒精和乙醚(一種易揮發、易燃和令人麻醉的無色液體)中的溶液。當溶液中的溶劑揮發後形成彈性膜,曾用於製造照相膠卷等。它的英文名稱是collodion,譯成柯羅酊,來自希臘文kolla(膠)。

到1887年,諾貝爾又在等量火棉和硝化甘油中加入10%(質量分數)樟腦製成巴裏斯特(ballistie)炸藥。這一名稱來自歐洲古代的弩炮(ballista)。這種炸藥爆炸力適中,燃燒無煙,穩定安全,又稱硝化甘油無煙火藥。

諾貝爾還將硝酸銨加入代拿買炸藥中,製成銨代拿買(ammondynamite)炸藥;還將硝酸銨加入爆膠中,製成銨膠代拿買(ammongelatin-dynamite)炸藥。

諾貝爾的炸藥工廠遍布英、德、法、意、俄、美等十幾個國家,贏得一筆巨大財富。他還從事人造絲、橡膠、皮革、熔化礬土、製造寶石、改良電池和電話等的研究,很難計算他究竟獲得過多少專利,在清理他個人資產中至少有355項專利在不同國家中獲得批準。他還在俄國巴庫(Бaky)油田大量投資,占有大額股份,增加了他的財富。他為業務奔走,往來於德國、法國、意大利之間,沒有私人秘書、律師,往往親自回複來信。他被玩笑地稱為歐洲最富有的流浪漢。他終生未曾結婚。

1888年,諾貝爾居住在法國巴黎,一天讀到報紙上刊出他死亡的訃告,訃告裏提到死者曾發明用於戰爭的炸藥,導致很多人死亡。他意識到,這是把他的哥哥路德維·諾貝爾(LudvigNobel)的逝世和他本人搞混了。於是,他反省了自己發明硝化甘油炸藥的動機是用於開發礦山,造福人類,卻事與願違,遂使他萌發了建立促進世界和平的獎勵基金。

諾貝爾晚年患心髒病、心絞痛,1896年12月10日在意大利聖雷莫(SanRemo)他的別墅裏因腦溢血逝世,享年63歲。在這之前,他於1895年11月27日夜在巴黎寫下遺囑,將他價值3300萬瑞典法郎(約合920萬美元)的全部財產作為基金,以每年的利息作獎金(約20萬美元),分為5等份,分給每年在物理學、化學、生理學和醫學、文學、和平5個領域內作出卓越貢獻的人。諾貝爾逝世5年後,1901年12月10日——諾貝爾逝世周年紀念日在瑞典首都斯德哥爾摩和挪威首都奧斯陸舉行了第一次諾貝爾獎的頒獎儀式。諾貝爾生前,瑞典和挪威曾是一個聯合王國。

瑞典科學院負責頒發物理學和化學獎;斯德哥爾摩皇家卡羅林醫學研究所(RoyalCarolineInstitute)負責頒發生理學和醫學獎;瑞典學士院負責頒發文學獎;挪威議會選出五人委員會負責頒發和平獎;諾貝爾財團負責財產管理和支付獎金。並規定每項獎不得由4人以上分享獎金。

從1968年開始,又新設經濟學獎。此獎是為紀念瑞典銀行300周年而設的,每年由瑞典銀行支付一定獎金,提供給諾貝爾財團,由瑞典科學院負責頒發,通常稱諾貝爾經濟學獎。

諾貝爾獎包括一枚金質獎章、獎狀和一筆巨額獎金。獎章正麵是諾貝爾半身雕塑像,用羅馬字標出他的生死年月日;反麵因獎的種類不同而異,物理學和化學獎獎章的反麵刻有埃及神話中私生育與繁殖的女神伊西斯(Isis)像,聖母手持財富和科學智慧的號角,輕啟女神的麵紗。

獎金金額每年不等,總的趨勢是逐年增加,近年來已達到或超過100萬美元。

物理學和化學獎以及生理學和醫學獎在每年10月由負責機構確定受獎人;12月8日舉行受獎演講,每位獲獎者報告自己的成果和業績;12月9日開歡迎會,由諾貝爾財團主持,在斯德哥爾摩一所交易所大廈舉行;12月10日舉行頒獎儀式,由瑞典國王頒發金質獎章和獎狀,在斯德哥爾摩音樂廳舉行;12月11日頒發獎金並舉行晚宴。和平獎頒發儀式在挪威奧斯陸舉行。

諾貝爾獎從1901年開始,1916和1917年因第一次世界大戰以及1940~1942年因第二次世界大戰中斷未授獎。迄今已103年,有500多人次獲獎。

諾貝爾獎在推動世界文明進步方麵有很大貢獻,但在和平獎、文學獎方麵有時受到政治因素的影響。物理學、化學、生理學和醫學獎方麵雖經嚴肅慎重審定,但也有個別失誤。例如,1917年英國人巴克拉(C.Barkla,1877~1944)因發現J射線獲得物理學獎,但這種射線並不存在;又如1926年丹麥人菲比格(J.Fibiger,1867~1928)因研究一種癌症獲生理學和醫學獎,而這種癌症完全是假定的。

4.塑料的發明與應用

隨著19世紀的結束,化學家們研究了原子,掌握了原子在分子內部的排列情況,並且懂得了如何製造新的分子,以合成並不天然存在於自然界的新物質,如各種染料、藥物,以及合金和塑料。

早在19世紀中葉,硝酸纖維製品就已經出現。1865年英國發明家帕豪斯生產了一種由硝酸纖維、酒精、樟腦、蓖麻油等材料混合而成的,並在一定溫度和壓力下能熔化的物質,稱為假象牙。美國人海厄特又使用硝酸纖維和樟腦製出改良的產品,於1872年命名為賽璐珞,用來製作照相底片、梳子等,很受人們歡迎。由於賽璐珞具有易燃的特點,因此導致科學家仍然在做著尋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時血統的美國化學家貝克蘭發明的。他於1909年宣布,用苯酚和甲醛經縮聚反應合成酚醛樹脂,再添加木粉等填料即可製得這一新型材料。酚醛塑料於1910年開始生產。酚醛樹脂可塑性強,加入木粉能顯著提高機械強度,加入雲母粉能提高電絕緣性能,加入石棉粉能增加耐熱性。由於具備上述優良性能,酚醛塑料常被用於製作各種電器製品,故又稱為電木。其製品色深不透明,堅硬不怕水燙,在火焰中不易燃燒,所以又是製造許多日用品的絕好材料。酚醛樹脂還可用來充當膠粘劑和層壓劑。第一次世界大戰以後,因苯酚不再被用作製造炸藥的原料,所以酚醛塑料製品開始大量問世。但是由於苯酚主要來源於煤焦油,產量上仍受很大限製。塑料的發明,使現代生活中的物質材料隨之不可避免地發生了改變。貝克蘭的這項發明,也使他率先讓人類開始進入塑料——化合物時代。

受到貝克蘭發明的鼓舞,世界各地的科學家們加倍努力,以發明更多的“奇異的有意義的物質”。1912年科學家又發現氯乙烯能聚合,但聚合的材料無法加工。直到1928年人們才采用氯乙烯與醋酸乙烯共聚,得到具有一定塑性的聚氯乙烯塑料,並從1935年起在美國、德國等國家陸續投入工業生產。1932年科學家們又發現加入磷酸酯、甲酸酯或氯化石蠟、樟腦等增塑劑可進一步改善聚氯乙烯塑料的可塑性。1937年英國卜內門公司就是應用磷酸酯增塑劑生產聚氯乙烯塑料的著名代表。聚氯乙烯塑料具有高度的耐腐蝕性、絕緣性和一定的機械強度,在工業生產中可用作耐腐蝕的設備製造材料,如閥門、管件等。在日常生活中也可用於製作鞋底、皮包、雨衣和包裝材料等。到了20世紀50年代,聚合工藝有所改進,成本也降低了,使得聚氯乙烯塑料製品的生產更加大眾化。聚氯乙烯材料受熱軟化,冷卻變硬,可多次重複利用,是最常見的熱塑性塑料之一。它的產量長期在塑料品種中高居首位,直到1966年後才退到第二位。

德國和美國分別在1930年、1934年發現了聚苯乙烯。這是一種類似玻璃、質地極脆的熱塑性塑料。苯乙烯曾是生產丁苯橡膠的原料,二戰後,由於苯乙烯轉為民用,才使得聚苯乙烯的研究有了很大發展。聚苯乙烯具有良好的絕緣性能,可用來製造電視、雷達等所需的高頻絕緣部件。它成型方便,著色鮮豔,也適於製作漂亮的日用品。

1938年科學家們發現四氟乙烯也能聚合,得到有機氟塑料。它特別能耐化學腐蝕,除熔融的堿金屬之外,不同任何其他化學藥品發生反應,即使在王水中煮沸也不會發生變化。它在200℃時還能繼續保持穩定,直到溫度很高時才會軟化,因此被認為是一種高級材料,號稱“塑料王”。

現如今,投入工業生產的塑料有幾百個品種,常用的也有60多種。其中有一些塑料經過特別的加工還會具有特殊的功用。如泡沫塑料就是在製品成型時,用機械或化學的方法使其內部產生微孔得到的。將塑料薄膜滾壓在棉布上,就可以得到人造革。有些合成樹脂還可製作萬能膠,並能代替油漆使用。20世紀70年代由於新興科學技術的需求,研製具有特殊性能的塑料已成為重要的發展方向。各國都在充分地利用國內自然資源,大力發展塑料生產。1970年全世界的塑料生產總量為3000萬噸,到1976年就增加至4572萬噸。目前在美國,有27%的塑料被用作建築和結構材料,25%用作包裝材料,醫用塑料也占41%,其餘則用於交通運輸、電子電器、家具、儀器零件製造等。

總之,塑料作為一種很有前途的新型材料,將在21世紀裏發揮更大的作用。