正文 第十一章 徐家父子與化學的奇緣(2 / 3)

化學界的“福爾摩斯”

諾貝爾是瑞典的化學家,在年輕的時候,他就在父親開辦的工廠中,開始了對炸藥的研究。

一天晚上,天氣異常悶熱。研究所的助理員漢森,突然在值班室被炸死了。

諾貝爾匆忙趕到現場,看見漢森的辦公室裏有許多炸碎的厚玻璃片和一塊直徑約15厘米的石頭。

再看漢森,隻見他躺在床上,臉上、胸口都紮進了不少玻璃片,滿床是血。地板上還有一個直徑很大的被震碎的玻璃瓶底,瓶蓋上拴著幾根打著結的鋼琴弦。

諾貝爾走進室內,撿起一塊碎片,放在鼻子上嗅了嗅,聞到一股酒精的味道。

諾貝爾想了想:這就怪了,現場沒有具備爆炸危險的硝化甘油,沒有舊式的火藥,沒有燃燒過的痕跡,這爆炸又是從何而起的呢?

走到書架旁,諾貝爾發現書架是濕漉漉的,還在淌水。

諾貝爾就想,這爆炸的玻璃瓶中,一定裝滿了水,但水也不該爆炸呀!

諾貝爾更加感到迷惑不解。

他聯想到與漢森同時值班的還有一個夜班警衛,便把這個青年人叫到跟前。

青年警衛見到諾貝爾,膽怯地說道:“是這樣的,諾貝爾先生,在9點鍾左右,漢森的同事艾肯先生在加完班回家的時候,說要請我去吃夜點。我想反正漢森先生值班,我出去一會兒沒關係,便跟他到村裏的一家飯店裏去了。”

諾貝爾問他道:“你有沒有聽到爆炸的聲音?”

“沒有,絕對沒有。我和艾肯分手回到廠裏,已經午夜了,才發覺值班室裏的玻璃像是震壞了,我大吃一驚,請原諒……”

年輕的警衛感到擅離職守所造成後果的嚴重性,禁不住哭了起來。

艾肯是所裏研究液態硝化甘油冷凍的技術員。諾貝爾聽完警衛的敘述,立即感到此案可能與艾肯有關。

原來,艾肯和漢森都愛著研究所裏的一位漂亮的姑娘,他們兩個是情敵。聯想到這,再結合艾肯研究有關的冷凍試驗,諾貝爾更加感到與艾肯有關。

“凶犯肯定就是艾肯,他是借這次爆炸事件來掩蓋他消滅情敵的真相。”

於是,諾貝爾找到艾肯。在他入情入理的分析麵前,艾肯無法抵賴,隻得承認了自己犯罪的全部經過。

事情的經過是這樣的:艾肯和漢森同時愛著一個姑娘,為了消滅自己的情敵,艾肯早就開始蓄謀殺害漢森。他利用冷凍方麵的知識,在一個厚厚的玻璃瓶中放滿了水,密封後放在化學實驗用的玻璃大口瓶中,再在密封的玻璃四周放滿了幹冰和酒精。大口瓶蓋上蓋子,蓋子上又壓了一塊大的石頭,並且用鋼琴弦牢牢地將石頭紮緊在瓶蓋上。在輪到漢森值夜班時,他偷偷地把玻璃瓶放在值班室內的書架上。幹冰和酒精摻和在一起,溫度能降到-80℃,密封的玻璃瓶就會爆炸,連同實驗用的大玻璃瓶的碎片,能像炸彈一樣地飛出來傷人。漢森已經睡熟,警衛又被自己拉走,消滅情敵的目的就這樣達到了。戴維智鬥公爵1813年,陽光明媚的一天。

化學大師戴維帶著助手法拉第到歐洲去旅行。一路上,他們遊山玩水,談論有關化學的新發現,甚是高興。

這一日,他們在羅馬的托斯康納住下,準備收集一些土壤樣品。

住下後不久,他們便開始采集土壤樣品,一天下來,收集到很多寶貴的標本。回到房間時,他們還愛不釋手地擺弄著。

這時,房屋的主人———托斯康納公爵走了進來,他看到房間裏又是泥土,又是石頭,髒兮兮的,很不高興。

戴維和法拉第隻顧研究、談論屋裏的泥土,沒有注意公爵的表情。末了,他們還興衝衝地向公爵介紹有關土壤的科學知識。

聽到科學知識,公爵一臉蔑視的表情,冷嘲熱諷地說:“科學知識嘛,是個閃光的字眼,說起來好聽,但有什麼用呢?我沒有你們那麼多的知識,生活得不是也很好嗎?”

“可是,科學知識在默默地為你服務,沒有科學知識,你的生活會黯然失色,麵目全非。”法拉第反駁道。

“什麼?會黯然失色?”公爵哈哈大笑起來。

笑完,他又進一步詆毀道:“知識就是說在嘴上、寫在紙上的東西,空來空去,還抵不上我們一個仆人有用。”

言畢,公爵傲慢地走了。

“真是一個無知的家夥!每天享受著科學知識給他帶來的幸福,反過來又看不起科學知識,糟蹋科學知識。”

“我會教訓他一下,讓他知道知識的力量。”戴維說,口氣裏帶著一種受侮辱的感覺。

不久後的一個下午,機會終於來了。

這天剛吃過午飯,公爵閑來無事,便到戴維住的門口。看著這個可惡的家夥,戴維計上心頭。

他走到公爵跟前,大談化學知識,當說到碳元素時,戴維滔滔不絕地“吹”噓道:“鬆軟的石墨和最堅硬的金剛石沒什麼兩樣,都是純淨的碳構成的。”

聽了戴維的話,公爵鼻孔裏哼了兩聲,他覺得這純粹是胡說八道。

看著公爵的樣子,戴維突然指著公爵手上的鑽石戒指說:“先生,就是你手上戴的那顆美麗的鑽石戒指也是純淨的碳構成的,與煤、木炭中的碳沒什麼不同,隻不過碳原子排列不同罷了。”

“我的鑽石戒指也是碳?年輕人,不是開玩笑吧?”公爵說著,抬起手腕,看看閃閃發光的戒指,似乎感到不可思議。

“先生,你不懂,確實是由碳構成的。”法拉第在旁邊幫腔。

公爵賭氣地從手指上取下鑽石戒指,遞給戴維道:“你說這是碳,請把它燒掉吧!我要看一看你們說的話到底是不是真的!”

“公爵先生,還是不燒吧,這顆鑽石值很大一筆錢,燒了你會後悔莫及的。”戴維“反唇相譏”地說道。

公爵終於被激怒了,隻聽他大聲地說:“我說燒就燒!”

看著公爵的表情,戴維暗暗發笑,他吩咐法拉第說:“你去拿一個3倍數的放大鏡,準備好焙燒工具,讓事實來說服公爵大人。”

沒過多久,一切準備妥當。

隻見鑽石戒指被放進小箱,用火加熱。戴維舉起手中的放大鏡,對準焦距,讓一束用透鏡聚焦的強烈陽光直射在光彩奪目的鑽石上。1秒鍾……2秒鍾……,戒指很快就融化了,鑽石卻一點變化都沒有。

看到這,公爵“笑眯眯”地挖苦戴維道:“手舉酸了沒有呀?”

戴維似乎沒有聽清楚公爵的話,依然舉著放大鏡。

10秒鍾,20秒鍾……漸漸地,公爵的臉色由紅變紫再變白。

隻見那顆光華奪目的鑽石,越來越粗糙,越來越小,最後竟如同魔術一般逐漸地消失了。

“奇怪!真是奇怪!我的鑽石竟然無聲無息地蒸發了!”

“公爵先生,你的鑽石不是蒸發,而是燃燒掉了!”戴維糾正說:“請你記住,鑽石是純碳的!”

公爵想想一顆價值連城的鑽石,就這樣消失了,不覺兩眼一黑,一下子暈倒在地上。

戴維和法拉第禁不住自豪地笑了。

煉丹士葛洪煉丹術在我國發展得比較早,在公元前三四世紀的戰國時期,就出現了關於方士和求“不死之藥”的記載。秦始皇曾派遣徐福帶著幾百個童男童女到蓬萊求仙人賜不死之藥。漢武帝招攬眾多方士,講求長生不老之術。煉丹的風氣在封建統治階級的扶助下盛行起來。魏晉南北朝,方士演變成符水治病的道士,他們把先秦的道家創始人老子認作始祖,從此道教成為我國封建社會中的主要宗教之一,與儒、佛並行於世。

煉丹的人把一些礦物放在密封的鼎裏,用火來燒煉。礦物在高溫高壓下就會發生化學變化,產生出新的物質來。但是在煉丹的過程中,人們發現了一些物質變化的規律,這就形成了現代化學的先聲。

葛洪字稚川,號抱樸子,東晉丹陽句容人。出生在一個沒落的貴族家庭,祖父在三國時代曾是吳國的大官。在他13歲那年,父親病亡,家境也隨之惡劣。葛洪從小就有一種強烈的求知欲,沒有書,就到處向別人借書來讀,無錢買筆墨,就拿木炭在地上練寫字。從16歲讀儒家的《孝經》

《論語》等書開始,廣泛地閱讀了許多書,從經書、史書到雜文,凡能借到的書都認真地讀了。後來他還學習了“望氣”、“卜卦”之類。葛洪經過長期的刻苦自學終於成為一個學識淵博的人。據《晉書》中的“葛洪傳”

介紹,葛洪“博聞深洽、江左絕倫;著述篇章人富於班馬”。這就是說,葛洪的學問很豐富,在江南是無人可比的,他的著作比班固和司馬遷的著作還多。《晉書》裏列舉他的著作有《抱樸子》內篇116篇,碑誄詩賦100卷,移檄章表30卷,“神仙”、“良吏”、“隱逸”、“集異”傳各10卷,五經史漢百家之言方使雜事310卷,“金匱藥方”100卷,“肘後要急方”4卷。一個人有這麼多的著作,抄述了310卷書,可以想象他是很勤奮的。

西晉末葉,統治階級內部爭權奪利,“八王之亂”、“蠻族叛亂”,戰爭接連不斷,社會生產力受到嚴重破壞,階級鬥爭異常尖銳,農民起義也風起雲湧。生活在這種形勢下,葛洪和一些地主階級一樣,從現實的失望中,轉而求援於上帝,投身於神仙方士之術。葛洪把老莊之學充分地演化為神仙方士之術,他的思想實質上是內神仙外儒術。他的煉丹理論正是從這一思想出發的。他認為一切物質都是可以變得的,而在誠心的要求和適當的條件下,人們可以變得仙丹和黃金。根據這一理論,葛洪在收集、研究各種藥方,為民治病的同時,進行了大量的煉丹實驗。

從這些煉丹的實驗中,葛洪熟悉了許多無機物質的組成和一些比較簡單的化學反應。我們僅從《抱樸子內篇》裏,可以發現葛洪已具備下列的化學知識:(1)他說:“丹砂燒之成水銀,積變又還成丹砂”,丹砂即硫化汞,加熱即分解而得到汞。汞與硫黃化合又生成黑色的硫化汞,再在密閉容器中調節溫度,便升華為赤紅色的結晶硫化汞。也就是說葛洪在煉製水銀的過程中,發現了化學反應的可逆性,他指出,對丹砂(硫化汞)加熱,可以煉出水銀,而水銀和硫黃化合,又能變成丹砂。

(2)“以曾青塗鐵,鐵赤色如銅”,曾青大概指含硫酸銅的膽礬,以曾青塗鐵即以鐵和硫酸銅的溶液起作用,鐵取代了硫酸銅裏的銅,故表麵附有一層紅色的銅。因為采用塗敷的方法,所以硫酸銅隻在鐵表麵發生作用,葛洪進而說:“外變而內不化”。可見對於這一金屬置換反應,葛洪是做了仔細觀察的。

(3)“鉛性白也,而赤之以為丹,丹性赤也,而白之以為鉛。”這是說鉛可以變為鉛白,即堿式碳酸鉛,鉛白又可以變成赤色的鉛丹,即四氧化鉛;鉛丹則可以變回為鉛白,最後回複為鉛。這是一個很明顯的化學反應過程。

(4)“取雌黃、雄黃,僥下,其中銅鑄以為器複之……百日此器皆生赤乳,長數分。”也就是說雌黃(三硫化二砷)和雄黃(五硫化二砷)加熱後均能升華。葛洪這段話就是對它們升華反映的描述。

在當時,葛洪能有這樣豐富的化學知識是難能可貴的,他是我國煉丹術發展中承前啟後的人物。他那富於鼓動性的文筆,替煉丹術做了宣傳,他對煉丹方法的具體著述對後來的煉丹家影響很大。

“國寶”侯德榜19世紀60年代,比利時人索爾維研究出了氨堿法即索爾維製堿法,是以食鹽、氨、二氧化碳為原料的製堿法,該法實現了堿的連續化生產,並使食鹽利用率得到提高,從而使純堿價格大大降低,並且產品質量純淨,故被稱純堿。由於采取了嚴密的保密措施,外人對此新技術一無所知。不料這一秘密竟被一個中國人運用智慧摸索出來了,這個人就是侯德榜。

侯德榜,生於福建閩侯農村。他在青年時就顯露出過人的智慧,在清華留學預備學堂高等科學習時,以10門課獲得滿分1000分的成績畢業。

這無論在過去還是現在都是廣大學生望塵莫及的,因此被稱為“國寶”。

侯德榜誌向遠大,學識淵博,畢業於美國麻省理工學院化工專業,獲學士學位。正如他所說:“要當一名稱職的化學工程師,至少要對機、電、建築內行。”畢業後他曾在美國水泥、硫酸、染料、電化等工廠實習,同時繼續深造,並先後獲得美國哥倫比亞大學製革碩士學位和博士學位。

侯德榜學成歸國後,出任範旭東創辦的永利堿業公司的技師長,也就是總工程師。

要創業首先需要實幹的精神。他脫下了白領西服,換上了藍布工作服和膠鞋,身先士卒,同工人們一起操作。哪裏出現問題,他就出現在哪裏,經常幹得渾身汗臭,衣服中散發出酸味、氨味。他這種埋頭苦幹的作風贏得了工人們、甚至外國技師的讚賞和欽佩。在他的帶領下,技師、工人們團結一心,為建成中國自己的堿廠而奮戰。從整個工藝流程設計,到土建施工,到設備安裝,他都事必親躬,嚴格把關。他成天穿著工作服,在工地上解決著一個個技術難題。

工廠終於全部建成,隻等試運行了。工藝設計是否合理?設備安裝是否正確?最權威的判定,就是能不能出堿!整個流水線分為化鹽、燒灰、吸氨、碳化、烤堿、蒸氨、動力7個部分,安裝好的設備,靜靜等著他的號令。這時的侯德榜,心情十分激動。因為他現在使用的基本原理,是“氨堿法”的基本原理。

侯德榜深知,試運行不會一帆風順。果然開機不久,30多米高的蒸氨塔發出巨大響聲,並開始搖晃起來。侯德榜立即采取應急措施並著手處理,直到半夜,才排除故障。不料,後來幹燥鍋又出了問題,濕熱的堿在裏麵結成“大鍋巴”,怎麼也弄不下來。幹燥鍋結疤了,渾圓的鐵鍋在高溫下停止了轉動,時間長了後果是很嚴重的。技師們都急得團團轉,這時候侯德榜果斷地拿起玉米棒子粗的大鐵杆往下捅,累得他雙眼直冒金星,汗水濕透了工裝。不久他覺得單靠力氣難於解決這一技術問題,經過大家商量,他們采用加幹堿的辦法終於使鍋底上的堿疤脫水掉下來,總算克服了困難。就這樣問題不斷出,又不斷解決,有的調整,有的重新設計,有的改建,漸漸地,整個設備運轉趨於正常了!

1924年,堿終於出來了!但人們一看,心又涼了半截!原本應該是白色的堿卻變成了暗紅色。問題又擺到侯德榜麵前。經化驗,堿的成分很正常,就是滲進了一些氧化鐵。氧化鐵!這是怎麼回事?侯德榜把原料及設備的每道工序都仔細想了一遍,又在腦子裏與外國化工廠的情況一一作了對比。在錯綜複雜的因素中,他一下抓住了問題的實質:氧化鐵是設備、管道被腐蝕後脫落滲入的。但如何防腐?他想到國外用的是煉焦廠的粗氨液做原料,這其中含有硫化銨,硫化銨與鐵接觸會在表麵形成硫化鐵保護層,而我們使用的氨液中無硫啊!對,在原料中加點硫化鈉!隨後他們以少量硫化鈉和鐵塔接觸,致使鐵塔內表麵結成一層硫化鐵保護膜,再生產時純堿變成純白色了。

雪白的純堿終於生產出來了!索爾維的技術壟斷,由中國人打破了。

1926年,中國人生產的紅三角牌純堿,在美國費城萬國博覽會上獲得了金獎。

一袋袋的純堿是中華民族的驕傲,它象征著中國人民的誌氣和智慧,被譽為中國近代工業進步的象征。

摸索到索爾維製堿法的奧秘,本可以高價出售其專利而大發其財,但是,侯德榜主張把這一奧秘公布於眾,讓世界各國人民共享這一科技成果。為此侯德榜繼續努力工作,把製堿法的全部技術和自己的實踐經驗寫成專著《製堿》在美國以英文出版。一個有骨氣的中國人就是這樣披露了索爾維製堿法的奧秘。在永利堿廠投入正常運行後,一次,侯德榜得到一個消息:德國人發明了一種新的製堿方法,它能使食鹽的轉化率高達95%,比蘇爾維法一下提高了20%,而且它不會排出氯化鈣這種廢物,卻能生產出一種化肥———氯化銨。這時的侯德榜已是一個非常成熟的化工專家了,他就不信新的方法搞不出來!因為從理論上說,新方法並不神秘,關鍵是搞出新的生產工藝。這不僅是理論問題,更重要的是實踐,而在實踐中搞創新,正是侯德榜的拿手戲。於是他下定決心,一定要和同事們一齊把新工藝搞出來!

為了實現這一設計,在抗日戰爭的艱苦環境中,在侯德榜的嚴格指導下,經過了500多次循環試驗,分析了2000多個樣品後,才把具體工藝流程定了下來,這個新工藝使食鹽利用率從70%提高到96%,也使原來無用的氯化鈣轉化成化肥氯化銨,解決了氯化鈣占地毀田、汙染環境的難題。

這種方法把世界製堿技術水平推向了一個新高度,贏得了國際化工界的極高評價。1943年,中國化學工程師學會一致同意將這一新的聯合製堿法命名為“侯氏製堿法”。

侯德榜將畢生精力都用在科技工作和科學研究上,他常用“勤能補拙”勉勵青年人,他有極強的民族自尊心和自信心,他的名言是“難道黃頭發綠眼睛的人能搞出來,我們黑頭發黑眼睛的人就辦不到嗎?”侯德榜成為了中華民族的驕傲。

吳蘊初的“調味品”