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亨利·莫瓦桑
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莫瓦桑多年來最感興趣的課題是制取單質氟,研究了幾乎全部有關氟及化合物的著作。他想通過三氟化磷制取單質氟氣,但沒有成功。采用電解法從劇毒的三氟化砷電解氟的想法又因氟化砷不導電而告失敗。多次失敗的打擊并沒有擊垮他的意志,雖然實驗室條件太差,他曾3次中毒,但他仍然毫不氣餒,終于用電解法從加入氟化鉀的氟化氫液體中得到單質氟。1892年和1893年,他又連續先后發明了高溫電爐——莫氏爐和人造金剛石。
  • 中文名: 亨利·莫瓦(wa)桑
  • 外文名: HenriMoissan
  • 出生日期: 1852年9月28日
  • 性別:
  • 國籍: 法國
  • 去世日期: 1907年(nian)2月20日
  • 職業職位: 無(wu)機(ji)化學家(jia)
  • 主要成就: 1906年諾貝爾化學獎
詳細介紹 PROFILE +

主要經歷

求學經歷

亨(heng)利·莫瓦桑于1852年(nian)(nian)9月(yue)28日出生在(zai)(zai)巴黎,曾(ceng)在(zai)(zai)市立(li)中學(xue)(xue)(xue)上學(xue)(xue)(xue),后因家境清寒,中途輟學(xue)(xue)(xue)。由(you)于喜(xi)愛化(hua)學(xue)(xue)(xue),二十(shi)歲時到(dao)巴黎一家藥(yao)房學(xue)(xue)(xue)徒,在(zai)(zai)實(shi)(shi)際工作中獲(huo)(huo)得了(le)許多化(hua)學(xue)(xue)(xue)知(zhi)識,并且曾(ceng)經利用自學(xue)(xue)(xue)的(de)知(zhi)識救活過(guo)一位企圖服砷自盡的(de)人(ren)。1872年(nian)(nian)他在(zai)(zai)法(fa)國(guo)自然博物館館長和工藝學(xue)(xue)(xue)院(yuan)教授(shou)(shou)雷(lei)米法(fa)的(de)實(shi)(shi)驗(yan)室學(xue)(xue)(xue)習(xi)化(hua)學(xue)(xue)(xue);1874年(nian)(nian)到(dao)巴黎藥(yao)學(xue)(xue)(xue)院(yuan)臺赫(he)倫教授(shou)(shou)的(de)實(shi)(shi)驗(yan)室工作,1877年(nian)(nian)才獲(huo)(huo)得理學(xue)(xue)(xue)士學(xue)(xue)(xue)位,后來(lai)又取得了(le)高級藥(yao)劑(ji)師的(de)資格。

莫瓦(wa)桑一開始是研究(jiu)(jiu)(jiu)生(sheng)理化(hua)學的(de)(de),這很符合當時的(de)(de)潮流,即幾(ji)乎所有(you)(you)的(de)(de)化(hua)學家都在研究(jiu)(jiu)(jiu)有(you)(you)機化(hua)學。1876年法(fa)國(guo)化(hua)學家杜馬法(fa)為此發表了(le)感想(xiang):“我國(guo)的(de)(de)化(hua)學研究(jiu)(jiu)(jiu)領域大(da)部(bu)分(fen)為有(you)(you)機化(hua)學占領,太缺少無機化(hua)學的(de)(de)研究(jiu)(jiu)(jiu)了(le)。”就在這時,莫瓦(wa)桑卻轉(zhuan)而研究(jiu)(jiu)(jiu)起(qi)無機化(hua)學來。

自燃鐵研究

莫(mo)瓦桑的(de)第一(yi)項無機(ji)化(hua)學(xue)研(yan)究課題是(shi)自(zi)(zi)燃(ran)(ran)鐵(tie)(發火(huo)金屬;打(da)火(huo)石)的(de)研(yan)究。在莫(mo)瓦桑之前,德國化(hua)學(xue)家斯(si)特羅邁耶曾經研(yan)究過自(zi)(zi)燃(ran)(ran)鐵(tie),他(ta)認為(wei)這(zhe)種(zhong)能夠自(zi)(zi)燃(ran)(ran)的(de)物質不是(shi)金屬鐵(tie),而(er)是(shi)氧化(hua)亞(ya)鐵(tie)。莫(mo)瓦桑將氧化(hua)亞(ya)鐵(tie)放在氫氣流(liu)下加熱(re)還原,制備(bei)了自(zi)(zi)燃(ran)(ran)鐵(tie),證(zheng)明(ming)這(zhe)種(zhong)能自(zi)(zi)燃(ran)(ran)的(de)物質不是(shi)氧化(hua)亞(ya)鐵(tie),而(er)是(shi)金屬鐵(tie)。

利用電解法制得單質氟

莫瓦桑(sang)一生中所獲得的(de)(de)最大成就(jiu)是利用(yong)(yong)電解法(fa)(fa)制(zhi)得單質氟,解決(jue)了一個非常難(nan)的(de)(de)問題。早在十(shi)六(liu)世紀,人們就(jiu)開始(shi)利用(yong)(yong)氟化(hua)物(wu)(wu)了,1529年阿格(ge)里(li)柯拉就(jiu)描述過利用(yong)(yong)螢(ying)石(shi)(shi)(氟化(hua)鈣)作為熔(rong)礦的(de)(de)熔(rong)劑,它能(neng)使礦石(shi)(shi)在熔(rong)融時變得更(geng)加容易(yi)流動(dong)。1670年,著名(ming)的(de)(de)玻璃(li)加工(gong)工(gong)業施(shi)萬哈(ha)德(de)家族發(fa)現(xian),利用(yong)(yong)螢(ying)石(shi)(shi)與硫酸(suan)的(de)(de)反應(ying)所產(chan)生的(de)(de)氣體能(neng)腐(fu)蝕(shi)玻璃(li),從而創造了一種不用(yong)(yong)金剛石(shi)(shi)或其他(ta)磨料(liao)來刻蝕(shi)玻璃(li)的(de)(de)方(fang)法(fa)(fa),能(neng)在玻璃(li)上刻蝕(shi)出(chu)人物(wu)(wu)、動(dong)物(wu)(wu)、花卉等圖案。1768年馬格(ge)拉夫德(de)對(dui)螢(ying)石(shi)(shi)進行了研究(jiu),發(fa)現(xian)它與石(shi)(shi)膏(gao)和重晶石(shi)(shi)不同,指出(chu)了螢(ying)石(shi)(shi)并(bing)不是一種硫酸(suan)鹽。

1771年(nian)舍勒在(zai)玻璃曲頸甑內加熱(re)螢石(shi)和硫酸的混合物時,發(fa)現玻璃的內壁被腐蝕了。1810年(nian)安培法根據(ju)氫氟(fu)酸的性質,指(zhi)出其中可能含(han)有一種與(yu)氯相(xiang)似的元(yuan)素,戴維也(ye)得出了同樣(yang)的結論。

德國化學(xue)家許村貝格認為氫(qing)氟酸中所(suo)含的(de)(de)這種(zhong)元(yuan)素(su)是(shi)一切元(yuan)素(su)中最(zui)活(huo)潑的(de)(de),所(suo)以要(yao)將這種(zhong)元(yuan)素(su)從它的(de)(de)化合物中離(li)析出來將是(shi)一件非常困(kun)難(nan)的(de)(de)事情。1813年戴維(wei)曾經(jing)嘗(chang)試(shi)利用電(dian)(dian)解氟化物的(de)(de)方法制(zhi)取單質(zhi)氟。一開始,他用金和(he)鉑做容器,但它們(men)都被腐蝕了(le)。后(hou)來他改用螢(ying)石(shi)制(zhi)成的(de)(de)容器進行電(dian)(dian)解,腐蝕的(de)(de)問(wen)題雖然解決了(le),但是(shi)也得不到氟,后(hou)因身患(huan)嚴重疾病而停止了(le)實驗。

接(jie)著,喬治·諾克(ke)(ke)斯(si)(si)和托馬斯(si)(si)·諾克(ke)(ke)斯(si)(si)弟(di)兄二(er)人利用干燥的(de)氯氣處理(li)干燥的(de)氟(fu)化(hua)汞,他(ta)(ta)們(men)將一片金(jin)箔放(fang)在玻(bo)璃接(jie)受(shou)器(qi)的(de)頂部。實驗結果證明金(jin)變成了氟(fu)化(hua)金(jin),于(yu)是他(ta)(ta)們(men)推斷(duan)反應中產(chan)生了氟(fu),但是他(ta)(ta)們(men)始終收集不到單質氟(fu),也就無(wu)法(fa)確證他(ta)(ta)們(men)已(yi)經制得了氟(fu),而且兩(liang)人都(dou)嚴重中毒。

繼諾克斯(si)兄弟之后(hou),魯耶特(te)也(ye)對制備(bei)氟(fu)進行(xing)了長期(qi)的(de)研(yan)究,最后(hou)竟因中毒太深而獻出了自己的(de)生命。不(bu)久(jiu),法國化學家(jia)尼克雷也(ye)遭到了同樣的(de)命運。

莫瓦桑(sang)的(de)(de)(de)老師弗雷米也(ye)(ye)是一位研究制備氟(fu)(fu)的(de)(de)(de)化(hua)學家。弗雷米曾經(jing)電(dian)解(jie)熔融的(de)(de)(de)無水氟(fu)(fu)化(hua)鈣(gai)、氟(fu)(fu)化(hua)鉀和(he)(he)氟(fu)(fu)化(hua)銀,雖然在陰極(ji)(ji)上能析(xi)出這些金屬,陽極(ji)(ji)上也(ye)(ye)產(chan)生了(le)少量氣體,但是即使(shi)他想盡了(le)一切辦(ban)法,始(shi)終未能收集(ji)到氟(fu)(fu)。看來(lai),在如此(ci)高的(de)(de)(de)溫度下進行電(dian)解(jie),產(chan)生的(de)(de)(de)氟(fu)(fu)會立即與電(dian)解(jie)的(de)(de)(de)容器和(he)(he)電(dian)極(ji)(ji)發(fa)生反應而消失。他又試驗電(dian)解(jie)無水氟(fu)(fu)化(hua)氫(qing),但發(fa)現它并(bing)不(bu)導電(dian),只有(you)電(dian)解(jie)吸(xi)潮的(de)(de)(de)氟(fu)(fu)化(hua)氫(qing)液體時,才會有(you)電(dian)流通(tong)過,但是電(dian)解(jie)的(de)(de)(de)結果卻只能收集(ji)到氫(qing)、氧和(he)(he)臭氧,并(bing)未收集(ji)到氟(fu)(fu)。看來(lai),即使(shi)產(chan)生了(le)氟(fu)(fu),也(ye)(ye)已(yi)經(jing)與水蒸(zheng)氣發(fa)生反應了(le)。

與此(ci)同(tong)時,英國(guo)化學(xue)家哥爾英也用電解(jie)法分(fen)解(jie)氟化氫,但(dan)是在實驗(yan)時發(fa)生(sheng)(sheng)了(le)(le)爆炸(zha),顯然(ran)是產生(sheng)(sheng)的(de)(de)少量氟與氫氣發(fa)生(sheng)(sheng)了(le)(le)化學(xue)反應。他還試驗(yan)過各種電極材(cai)料,如碳(tan)、金(jin)、鈀、鉑,但(dan)是碳(tan)電極在電解(jie)時立即被粉碎,鉑、金(jin)、鈀也遭受不(bu)同(tong)程度(du)的(de)(de)腐蝕。這么多的(de)(de)化學(xue)家的(de)(de)努(nu)力雖然(ran)都(dou)失敗了(le)(le),但(dan)是他們的(de)(de)心血并沒有白費,而是從失敗中獲得(de)了(le)(le)許多教訓(xun)和經(jing)驗(yan),為后來制取出氟創造了(le)(le)有利(li)的(de)(de)條件。

年輕的(de)(de)莫瓦桑看到(dao)制(zhi)備單質(zhi)氟(fu)這(zhe)個研究課題難倒了(le)這(zhe)么多的(de)(de)化學(xue)家,不(bu)(bu)但(dan)沒有氣餒,反(fan)而下(xia)了(le)很大的(de)(de)決心要攻克這(zhe)一難關。戴(dai)維曾(ceng)經預(yu)言(yan)過(guo)(guo):磷(lin)(lin)與(yu)氧(yang)(yang)之(zhi)間有極大的(de)(de)親和力,如果(guo)在螢石制(zhi)成(cheng)的(de)(de)容(rong)器中將(jiang)氧(yang)(yang)與(yu)氟(fu)化磷(lin)(lin)發生反(fan)應(ying),將(jiang)會獲(huo)得(de)(de)單質(zhi)氟(fu)。但(dan)是(shi)戴(dai)維本人(ren)并未完成(cheng)這(zhe)一實驗,因(yin)為當時他還不(bu)(bu)知道氟(fu)化磷(lin)(lin)的(de)(de)制(zhi)法。莫瓦桑用氟(fu)化鉛與(yu)磷(lin)(lin)化銅在一起加(jia)熱(re)的(de)(de)方法制(zhi)得(de)(de)了(le)氟(fu)化磷(lin)(lin)PF3,它是(shi)一種氣體。然(ran)后讓氧(yang)(yang)氣和氟(fu)化磷(lin)(lin)的(de)(de)混(hun)合物(wu)通(tong)過(guo)(guo)電火花,雖然(ran)也發生了(le)爆炸反(fan)應(ying),但(dan)是(shi)并沒有獲(huo)得(de)(de)預(yu)期的(de)(de)結果(guo),得(de)(de)到(dao)的(de)(de)不(bu)(bu)是(shi)單質(zhi)氟(fu),而是(shi)氟(fu)氧(yang)(yang)化磷(lin)(lin)POF3。

弗(fu)雷米(mi)曾經指出電(dian)(dian)解可能是制取(qu)單(dan)質氟(fu)的(de)最有(you)效的(de)方(fang)法,莫(mo)瓦桑認(ren)為(wei)電(dian)(dian)解金(jin)屬(shu)氟(fu)化物(wu)(wu)如果在(zai)高溫下進行,不(bu)僅存在(zai)著許多技(ji)術上的(de)困(kun)難,而且(qie)即使在(zai)高溫下生成(cheng)了氟(fu),它也會全部與電(dian)(dian)解容(rong)器、電(dian)(dian)極材料發生反應。因(yin)此他深信只能采用(yong)低溫電(dian)(dian)解的(de)方(fang)法,而且(qie)要用(yong)非金(jin)屬(shu)氟(fu)化物(wu)(wu)代替(ti)金(jin)屬(shu)氟(fu)化物(wu)(wu)。

莫(mo)瓦(wa)桑開始(shi)用三氟(fu)(fu)化(hua)砷(shen)進行電(dian)解,三氟(fu)(fu)化(hua)砷(shen)在(zai)室溫下是(shi)一(yi)種液體,為了(le)(le)使它導(dao)(dao)電(dian),他(ta)往三氟(fu)(fu)化(hua)砷(shen)中(zhong)加入氟(fu)(fu)化(hua)鉀。但是(shi)電(dian)解了(le)(le)一(yi)段時間以(yi)后(hou)(hou),就發現電(dian)流(liu)停止了(le)(le)。經過檢查,發現在(zai)陰極上沉積了(le)(le)一(yi)層單質砷(shen),使導(dao)(dao)電(dian)能力顯著減弱。后(hou)(hou)來(lai),莫(mo)瓦(wa)桑雖然(ran)使用了(le)(le)很強的電(dian)源,也(ye)沒有(you)制出(chu)氟(fu)(fu),而他(ta)本(ben)人卻因為砷(shen)中(zhong)毒,嚴(yan)重(zhong)地(di)影響了(le)(le)健康,不得(de)已把實驗暫時停頓下來(lai)。

過了(le)不久,莫(mo)(mo)瓦(wa)(wa)(wa)桑(sang)的(de)健康(kang)狀(zhuang)況有了(le)好轉,他(ta)又開(kai)始致力于(yu)制(zhi)取單質氟(fu)(fu)了(le)。現在(zai),唯一(yi)的(de)方案只有電(dian)(dian)解(jie)氟(fu)(fu)化氫(qing)。莫(mo)(mo)瓦(wa)(wa)(wa)桑(sang)按照弗(fu)雷米(mi)的(de)方法,在(zai)鉑制(zhi)的(de)曲(qu)頸甑(zeng)中蒸(zheng)餾氟(fu)(fu)氫(qing)酸鉀KHF2以(yi)制(zhi)取無(wu)水(shui)氟(fu)(fu)化氫(qing)。他(ta)用(yong)鉑制(zhi)的(de)U形管做電(dian)(dian)解(jie)容(rong)器(qi);用(yong)鉑銥合金做電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji),并(bing)(bing)用(yong)氯(lv)(lv)(lv)仿做冷(leng)(leng)卻(que)劑(ji)將無(wu)水(shui)氟(fu)(fu)化氫(qing)冷(leng)(leng)卻(que)到(dao)(dao)(dao)-23℃進行電(dian)(dian)解(jie)。在(zai)陰極(ji)(ji)(ji)上產(chan)(chan)(chan)生(sheng)了(le)許多氫(qing)氣(qi),但是在(zai)陽極(ji)(ji)(ji)并(bing)(bing)未產(chan)(chan)(chan)生(sheng)氟(fu)(fu)。經(jing)過檢(jian)查(cha),發(fa)(fa)現裝電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)的(de)塞(sai)(sai)子(zi)被腐蝕了(le)。莫(mo)(mo)瓦(wa)(wa)(wa)桑(sang)推測,電(dian)(dian)解(jie)時(shi)一(yi)定產(chan)(chan)(chan)生(sheng)了(le)氟(fu)(fu),但是它(ta)立(li)(li)即與(yu)塞(sai)(sai)子(zi)發(fa)(fa)生(sheng)了(le)反應(ying),以(yi)致未能(neng)收集(ji)到(dao)(dao)(dao)氟(fu)(fu)。于(yu)是,他(ta)改(gai)用(yong)螢石做成的(de)塞(sai)(sai)子(zi)。最后,許多年以(yi)來化學家夢寐以(yi)求的(de)理想終于(yu)達(da)到(dao)(dao)(dao)了(le),1886年6月26日莫(mo)(mo)瓦(wa)(wa)(wa)桑(sang)在(zai)電(dian)(dian)解(jie)氟(fu)(fu)化氫(qing)時(shi),在(zai)陽極(ji)(ji)(ji)部分產(chan)(chan)(chan)生(sheng)了(le)一(yi)種氣(qi)體,它(ta)遇(yu)到(dao)(dao)(dao)單質硅能(neng)立(li)(li)即著火,收集(ji)到(dao)(dao)(dao)的(de)氟(fu)(fu)與(yu)水(shui)發(fa)(fa)生(sheng)反應(ying)產(chan)(chan)(chan)生(sheng)臭(chou)氧;與(yu)氯(lv)(lv)(lv)化鉀發(fa)(fa)生(sheng)反應(ying)產(chan)(chan)(chan)生(sheng)氯(lv)(lv)(lv)氣(qi)。通過各(ge)種化學反應(ying),發(fa)(fa)現氟(fu)(fu)具有驚人(ren)的(de)活潑(po)性。

由(you)于莫瓦桑(sang)不(bu)是法國(guo)(guo)科學(xue)(xue)院(yuan)(yuan)院(yuan)(yuan)士,所以(yi)他(ta)的(de)(de)論文只能(neng)請德(de)布(bu)(bu)雷(lei)(lei)代為(wei)申(shen)請,1886年6月28日德(de)布(bu)(bu)雷(lei)(lei)給法國(guo)(guo)科學(xue)(xue)院(yuan)(yuan)寫了(le)(le)一(yi)(yi)份簡(jian)短的(de)(de)報告,介紹了(le)(le)莫瓦桑(sang)的(de)(de)發(fa)現,并指(zhi)出:嚴格的(de)(de)裁判決(jue)不(bu)會使莫瓦桑(sang)的(de)(de)光(guang)輝成就稍(shao)有遜色(se)。法國(guo)(guo)科學(xue)(xue)院(yuan)(yuan)為(wei)了(le)(le)確認這(zhe)(zhe)一(yi)(yi)發(fa)現的(de)(de)真實性,指(zhi)定了(le)(le)一(yi)(yi)個審(shen)查委(wei)(wei)員(yuan)會,委(wei)(wei)員(yuan)會的(de)(de)成員(yuan)包括貝特羅(luo)法、德(de)布(bu)(bu)雷(lei)(lei)、弗雷(lei)(lei)米。當然,莫瓦桑(sang)以(yi)最細心的(de)(de)準備(bei)工作(zuo)來(lai)迎接這(zhe)(zhe)一(yi)(yi)次審(shen)查。但是在委(wei)(wei)員(yuan)會開會時,他(ta)的(de)(de)那套(tao)電解裝置竟然出現了(le)(le)前所未有的(de)(de)故障,電解裝置中既(ji)沒(mei)有電流通(tong)過,也不(bu)曾制(zhi)得一(yi)(yi)點氟氣。貝特羅(luo)安慰了(le)(le)這(zhe)(zhe)位(wei)年輕的(de)(de)科學(xue)(xue)家以(yi)后,這(zhe)(zhe)三(san)位(wei)化學(xue)(xue)界的(de)(de)前輩就匆(cong)(cong)匆(cong)(cong)地離開了(le)(le)會場。

莫(mo)瓦桑(sang)(sang)并不因此而灰(hui)心,因為他(ta)已經(jing)親手制出過氟(fu),他(ta)對自(zi)己(ji)的(de)發現(xian)是深信不疑的(de)。經(jing)過幾天的(de)努(nu)力,他(ta)終于找(zhao)到了(le)這一(yi)次(ci)實驗(yan)(yan)失(shi)敗(bai)的(de)原(yuan)因,失(shi)誤發生在(zai)純制氟(fu)化(hua)(hua)氫的(de)過程。在(zai)此以前的(de)實驗(yan)(yan)中(zhong),他(ta)蒸餾過的(de)氟(fu)化(hua)(hua)氫中(zhong)含有氟(fu)化(hua)(hua)鉀(jia)(jia)(jia),殘留(liu)的(de)氟(fu)化(hua)(hua)鉀(jia)(jia)(jia)使氟(fu)化(hua)(hua)氫能夠導電。在(zai)這一(yi)次(ci)實驗(yan)(yan)中(zhong),莫(mo)瓦桑(sang)(sang)仔(zi)細將無水氟(fu)化(hua)(hua)氫提純到很(hen)高的(de)純度,其中(zhong)不含氟(fu)化(hua)(hua)鉀(jia)(jia)(jia),所(suo)以不能導電。在(zai)弄(nong)清了(le)原(yuan)因之后,莫(mo)瓦桑(sang)(sang)再一(yi)次(ci)試驗(yan)(yan)成功,委(wei)員(yuan)會終于確認了(le)莫(mo)瓦桑(sang)(sang)的(de)發現(xian)。

受到表彰

為(wei)了表彰莫瓦桑在(zai)(zai)制備(bei)氟(fu)方面作出(chu)的突出(chu)的貢獻,法(fa)國(guo)科學院發給他(ta)(ta)一萬法(fa)郎的拉(la)·卡澤獎金,莫瓦桑用這筆錢償還了實驗的費用。二十年(nian)以后,他(ta)(ta)又因為(wei)在(zai)(zai)研究氟(fu)的制備(bei)和(he)氟(fu)的化合物上卓有(you)成就而獲(huo)得1906年(nian)諾貝爾化學獎。

改進氟的制法

在(zai)莫瓦(wa)桑離析出單質(zhi)氟(fu)四個月以后,被任命為(wei)巴黎藥學(xue)(xue)院的(de)(de)毒物(wu)學(xue)(xue)教授,同(tong)時還建(jian)造了(le)一座(zuo)不大(da)的(de)(de)私(si)人實(shi)驗室進(jin)行科學(xue)(xue)研究(jiu)。1888年(nian)他(ta)被選為(wei)法國醫(yi)學(xue)(xue)科學(xue)(xue)院院士(shi),1891年(nian)被選為(wei)法國科學(xue)(xue)院院士(shi)。在(zai)這(zhe)一段時間內(nei),他(ta)繼(ji)續改(gai)進(jin)氟(fu)的(de)(de)制法,用銅的(de)(de)電解容器代替價格昂貴的(de)(de)鉑制的(de)(de)儀器進(jin)行了(le)規模較大(da)的(de)(de)試驗,每小時能產生(sheng)5升氟(fu)。使他(ta)有了(le)研究(jiu)氟(fu)和氟(fu)化物(wu)的(de)(de)條件。他(ta)研究(jiu)氟(fu)的(de)(de)提純,將氟(fu)通過氟(fu)化鈉(na)以除去其(qi)中的(de)(de)氟(fu)化氫,后來又改(gai)用液態空氣冷凝后進(jin)行分級蒸發的(de)(de)方法來除去氟(fu)中的(de)(de)雜質(zhi)氟(fu)化氫。對于氟(fu)的(de)(de)性(xing)質(zhi)作了(le)進(jin)一步研究(jiu),莫瓦(wa)桑指出:如果小心(xin)地將其(qi)中的(de)(de)水蒸氣除盡,甚至玻璃也不會與氟(fu)發生(sheng)反應,因此可以在(zai)短時間內(nei)將氟(fu)貯存(cun)在(zai)玻璃瓶內(nei)。

莫瓦桑(sang)(sang)是(shi)第一(yi)(yi)位制(zhi)備出許(xu)(xu)多新的(de)(de)(de)氟(fu)(fu)化(hua)物的(de)(de)(de)化(hua)學(xue)家(jia),他(ta)制(zhi)備了(le)氣態的(de)(de)(de)氟(fu)(fu)代甲(jia)(jia)烷、氟(fu)(fu)代乙烷、異丁基氟(fu)(fu)。1890年(nian)(nian)通過碳(tan)與(yu)氟(fu)(fu)的(de)(de)(de)反(fan)應制(zhi)備了(le)許(xu)(xu)多氟(fu)(fu)碳(tan)化(hua)合(he)物,其中最(zui)引人(ren)注目的(de)(de)(de)是(shi)四氟(fu)(fu)代甲(jia)(jia)烷CF4,它(ta)(ta)是(shi)利用氟(fu)(fu)與(yu)甲(jia)(jia)烷或氯仿或四氯化(hua)碳(tan)的(de)(de)(de)作用制(zhi)得的(de)(de)(de),沸(fei)點只有-15℃。莫瓦桑(sang)(sang)的(de)(de)(de)這項工作,可以說使莫瓦桑(sang)(sang)成(cheng)為(wei)(wei)二(er)十世(shi)紀合(he)成(cheng)一(yi)(yi)系列作為(wei)(wei)高效(xiao)的(de)(de)(de)致冷劑的(de)(de)(de)氟(fu)(fu)碳(tan)化(hua)合(he)物(氟(fu)(fu)里(li)昂(ang))的(de)(de)(de)先驅。1900年(nian)(nian)制(zhi)備了(le)氣態的(de)(de)(de)六氟(fu)(fu)化(hua)硫SF6,它(ta)(ta)的(de)(de)(de)化(hua)學(xue)性質與(yu)氮氣極為(wei)(wei)相似,將它(ta)(ta)加(jia)熱到比較高的(de)(de)(de)溫度也(ye)不會分解,也(ye)不與(yu)熔(rong)融的(de)(de)(de)堿發生反(fan)應。由于六氟(fu)(fu)化(hua)硫的(de)(de)(de)惰性和化(hua)學(xue)穩定(ding)性,已經成(cheng)為(wei)(wei)一(yi)(yi)種優良的(de)(de)(de)氣體絕緣材料。他(ta)還先后合(he)成(cheng)了(le)鉑、堿土(tu)金屬、銥、鎂的(de)(de)(de)氟(fu)(fu)化(hua)物以及五(wu)氟(fu)(fu)化(hua)碘(dian)IF5和硝酰氟(fu)(fu)NO2F。他(ta)將研(yan)(yan)究氟(fu)(fu)的(de)(de)(de)成(cheng)果編成(cheng)了(le)《氟(fu)(fu)及其化(hua)合(he)物》一(yi)(yi)書,是(shi)一(yi)(yi)本(ben)研(yan)(yan)究氟(fu)(fu)及其化(hua)合(he)物的(de)(de)(de)制(zhi)備和性質的(de)(de)(de)重要資料。

研究純硼的制備

1891—1892年莫瓦(wa)(wa)桑研究純(chun)硼(peng)(peng)(peng)的(de)(de)制(zhi)備。在他之前,還(huan)(huan)不曾(ceng)有人(ren)制(zhi)得過純(chun)度(du)很高的(de)(de)單(dan)質(zhi)硼(peng)(peng)(peng),戴維(wei)利用電解(jie)熔融的(de)(de)三(san)氧化二(er)硼(peng)(peng)(peng)制(zhi)得的(de)(de)棕色的(de)(de)硼(peng)(peng)(peng),以及蓋-呂(lv)薩克、泰納、德維(wei)爾法、維(wei)勒用金屬鉀還(huan)(huan)原三(san)氧化二(er)硼(peng)(peng)(peng)制(zhi)得的(de)(de)硼(peng)(peng)(peng)的(de)(de)純(chun)度(du)都不高,唯獨莫瓦(wa)(wa)桑在氫氣(qi)氛下用金屬鎂還(huan)(huan)原三(san)氧化二(er)硼(peng)(peng)(peng)制(zhi)得了純(chun)度(du)為99%的(de)(de)單(dan)質(zhi)硼(peng)(peng)(peng)。

在制備純(chun)硼(peng)的(de)同時,莫(mo)瓦(wa)(wa)(wa)(wa)桑(sang)開始研究一(yi)(yi)(yi)(yi)個科學(xue)界普(pu)遍感(gan)興趣的(de)問題——人造金剛(gang)(gang)石(shi)。1830年(nian)(nian)貝(bei)采里烏斯曾(ceng)經對這一(yi)(yi)(yi)(yi)研究課題作出過(guo)這樣的(de)評價:認為這是(shi)(shi)具有和(he)煉(lian)金學(xue)家一(yi)(yi)(yi)(yi)樣的(de)熱情,但是(shi)(shi)可能是(shi)(shi)一(yi)(yi)(yi)(yi)種幻(huan)想(xiang)的(de)研究。1773年(nian)(nian)拉瓦(wa)(wa)(wa)(wa)錫曾(ceng)經做(zuo)過(guo)這樣的(de)試驗:將(jiang)金剛(gang)(gang)石(shi)放在氧(yang)氣中(zhong)燃燒,反(fan)應的(de)生成(cheng)物中(zhong)只有二氧(yang)化碳(tan),由此證明這種寶石(shi)是(shi)(shi)由純(chun)碳(tan)組(zu)成(cheng)的(de)。在拉瓦(wa)(wa)(wa)(wa)錫做(zuo)出這個結論(lun)之后的(de)一(yi)(yi)(yi)(yi)百多年(nian)(nian)的(de)時間內,并沒有一(yi)(yi)(yi)(yi)位科學(xue)家解決人造金剛(gang)(gang)石(shi)的(de)問題。莫(mo)瓦(wa)(wa)(wa)(wa)桑(sang)一(yi)(yi)(yi)(yi)開始想(xiang)利用氟代烴的(de)分(fen)解反(fan)應以制取金剛(gang)(gang)石(shi),結果(guo)得(de)到(dao)(dao)的(de)都是(shi)(shi)無定形碳(tan)。1890年(nian)(nian)多布(bu)里通過(guo)對含金剛(gang)(gang)石(shi)的(de)隕(yun)石(shi)和(he)地(di)殼形成(cheng)過(guo)程(cheng)的(de)研究,指(zhi)出金剛(gang)(gang)石(shi)必(bi)須在高溫和(he)高壓下形成(cheng),而(er)且(qie)從(cong)金剛(gang)(gang)石(shi)晶體的(de)性質考慮,它(ta)們可能是(shi)(shi)在液(ye)體中(zhong)形成(cheng)的(de),或者至少(shao)是(shi)(shi)在柔韌的(de)環境下形成(cheng)的(de)。1892年(nian)(nian),在弗里德爾向法國(guo)科學(xue)院提出的(de)報(bao)告(gao)中(zhong),指(zhi)出了他從(cong)美國(guo)亞(ya)利桑(sang)那州發現(xian)的(de)隕(yun)石(shi)中(zhong)找(zhao)到(dao)(dao)了許多微細的(de)金剛(gang)(gang)石(shi)。

研究隕石和隕鐵

莫瓦桑(sang)也研究了(le)弗里(li)德(de)爾(er)所提到(dao)的(de)(de)(de)隕石(shi)(shi)(shi)和(he)(he)(he)隕鐵(tie)(tie)(tie),發(fa)(fa)現(xian)(xian)其(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)除了(le)含(han)有(you)金(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)(shi)以(yi)外(wai),還(huan)含(han)有(you)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)和(he)(he)(he)無定形碳(tan)。他(ta)(ta)還(huan)研究了(le)巴西和(he)(he)(he)南(nan)非的(de)(de)(de)含(han)有(you)金(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)巖(yan)石(shi)(shi)(shi),也發(fa)(fa)現(xian)(xian)了(le)石(shi)(shi)(shi)墨(mo),同(tong)時(shi)(shi)還(huan)發(fa)(fa)現(xian)(xian)金(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)(shi)礦物中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)含(han)有(you)鐵(tie)(tie)(tie)。通過這些(xie)研究,莫瓦桑(sang)形成(cheng)(cheng)了(le)這樣的(de)(de)(de)想法:石(shi)(shi)(shi)墨(mo)和(he)(he)(he)無定形碳(tan)可(ke)以(yi)作為(wei)人(ren)造金(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)原料;金(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)(shi)是(shi)(shi)在(zai)(zai)(zai)含(han)鐵(tie)(tie)(tie)的(de)(de)(de)環境下形成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de),它(ta)能(neng)夠從含(han)碳(tan)的(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)結晶出(chu)來。他(ta)(ta)采用了(le)下述方法:在(zai)(zai)(zai)電(dian)爐中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong),將石(shi)(shi)(shi)墨(mo)坩堝(guo)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)鐵(tie)(tie)(tie)加熱,使它(ta)熔融(rong),而且使熔融(rong)的(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)為(wei)碳(tan)所飽和(he)(he)(he)。然后(hou)將石(shi)(shi)(shi)墨(mo)坩堝(guo)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)熔融(rong)鐵(tie)(tie)(tie)傾入冷水中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong),含(han)碳(tan)的(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)在(zai)(zai)(zai)固化(hua)時(shi)(shi)會像水變(bian)成(cheng)(cheng)冰時(shi)(shi)一(yi)樣,發(fa)(fa)生膨(peng)脹。而且在(zai)(zai)(zai)迅速冷卻的(de)(de)(de)過程中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong),總是(shi)(shi)外(wai)層(ceng)的(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)首先固化(hua),等到(dao)內部(bu)的(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)開始變(bian)成(cheng)(cheng)固體時(shi)(shi),就會在(zai)(zai)(zai)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)內部(bu)產生很高的(de)(de)(de)壓力,在(zai)(zai)(zai)這種條件下,一(yi)部(bu)分碳(tan)就會結晶生成(cheng)(cheng)黑色的(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)(shi)。利(li)用不同(tong)的(de)(de)(de)酸(suan)處理固化(hua)的(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)塊,除了(le)金(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)(shi)以(yi)外(wai),其(qi)他(ta)(ta)物質都(dou)被溶解,最后(hou)只留下黑色的(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)(shi)。

1893年2月6日在法國(guo)科學院(yuan)召(zhao)開(kai)(kai)了討論這(zhe)(zhe)個發(fa)現的(de)(de)(de)(de)(de)會議,報紙(zhi)上登(deng)載了這(zhe)(zhe)一(yi)消息,這(zhe)(zhe)種貴重(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)寶石居然能(neng)夠用比較簡單的(de)(de)(de)(de)(de)方法制備出來的(de)(de)(de)(de)(de)事(shi)實(shi)很快成為一(yi)件(jian)新聞,莫(mo)瓦(wa)桑的(de)(de)(de)(de)(de)名字也開(kai)(kai)始(shi)變成家(jia)喻戶曉了。然而(er),莫(mo)瓦(wa)桑本(ben)人在1894,1896和1905年所做的(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)復實(shi)驗(yan),以及1894—1901年克魯克斯(si)等人對莫(mo)瓦(wa)桑的(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)驗(yan)進行反復驗(yan)證(zheng)的(de)(de)(de)(de)(de)過程中,毫無例外地只獲得了很低產量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)金剛(gang)(gang)石,他(ta)們提出的(de)(de)(de)(de)(de)唯一(yi)能(neng)夠證(zheng)明這(zhe)(zhe)種物質是(shi)金剛(gang)(gang)石的(de)(de)(de)(de)(de)證(zheng)據乃(nai)是(shi)它在氧氣中燃燒時產生(sheng)二氧化碳。另外,這(zhe)(zhe)種人造金剛(gang)(gang)石都是(shi)黑色(se)的(de)(de)(de)(de)(de),而(er)且(qie)比天然的(de)(de)(de)(de)(de)金剛(gang)(gang)石要小得多,莫(mo)瓦(wa)桑制得的(de)(de)(de)(de)(de)最大的(de)(de)(de)(de)(de)金剛(gang)(gang)石的(de)(de)(de)(de)(de)直(zhi)徑(jing)只有(you)0.7毫米,所以,盡管他(ta)對人造金剛(gang)(gang)石的(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)一(yi)直(zhi)持(chi)續到逝世前,具有(you)寶石特性的(de)(de)(de)(de)(de)便宜的(de)(de)(de)(de)(de)金剛(gang)(gang)石也并(bing)未制出。

設計制造電爐

莫瓦(wa)桑的(de)另(ling)外一(yi)種比人造金(jin)剛石更(geng)有實際意(yi)義的(de)貢獻是設計制(zhi)造電爐,使(shi)一(yi)般化(hua)學反應能夠(gou)在2000℃下進行(xing),從而開辟了(le)高溫(wen)化(hua)學這一(yi)新的(de)領(ling)域(yu),例如制(zhi)備金(jin)屬(shu)鈦和使(shi)碳升華。碳、硅、硼(peng)在常溫(wen)下是一(yi)些(xie)不活(huo)潑的(de)元素,但是它們在高溫(wen)下幾乎能夠(gou)與所有的(de)元素發失反應,生成碳化(hua)物(wu)、硅化(hua)物(wu)、硼(peng)化(hua)物(wu),在莫瓦(wa)桑制(zhi)出這些(xie)化(hua)合物(wu)之前,了(le)解它們的(de)人很(hen)少。

研究金屬氫化物

莫瓦桑研究的金屬氫(qing)化(hua)(hua)物也(ye)是(shi)前人所(suo)罕見的。他(ta)用氫(qing)氣與相(xiang)應(ying)的金屬發生反(fan)應(ying)制(zhi)得(de)了氫(qing)化(hua)(hua)鈣、氫(qing)化(hua)(hua)鈉、氫(qing)化(hua)(hua)鉀、氫(qing)化(hua)(hua)銣、氫(qing)化(hua)(hua)銫,這些金屬氫(qing)化(hua)(hua)物的性質(zhi)與鹽相(xiang)似,所(suo)不同的是(shi)它們并(bing)不導電,而且非常活潑,絕大多數暴(bao)露在空氣中會立即著火。

重視實驗室

莫瓦桑在巴(ba)黎藥學(xue)院(yuan)任毒物(wu)學(xue)教(jiao)授達十三年之久,1900年任巴(ba)黎大(da)學(xue)科學(xue)學(xue)院(yuan)教(jiao)授。他(ta)(ta)(ta)一(yi)生(sheng)主(zhu)要(yao)從事實(shi)(shi)驗(yan)工作,因此他(ta)(ta)(ta)的(de)(de)實(shi)(shi)驗(yan)室(shi)(shi)(shi)在當時是(shi)設備很齊(qi)全的(de)(de)。誰(shui)要(yao)進入他(ta)(ta)(ta)的(de)(de)實(shi)(shi)驗(yan)室(shi)(shi)(shi)工作,都必須嚴格(ge)遵守他(ta)(ta)(ta)的(de)(de)規定。他(ta)(ta)(ta)的(de)(de)實(shi)(shi)驗(yan)室(shi)(shi)(shi)具有非常良(liang)好的(de)(de)、清潔的(de)(de)環(huan)境,徹底地(di)改變了人們認為化學(xue)實(shi)(shi)驗(yan)室(shi)(shi)(shi)是(shi)比較臟的(de)(de)這(zhe)種傳統的(de)(de)偏見。他(ta)(ta)(ta)的(de)(de)實(shi)(shi)驗(yan)室(shi)(shi)(shi)的(de)(de)地(di)板在每星期(qi)六都要(yao)打蠟,他(ta)(ta)(ta)每次(ci)走(zou)進實(shi)(shi)驗(yan)室(shi)(shi)(shi),首先(xian)要(yao)環(huan)視(shi)(shi)室(shi)(shi)(shi)內(nei),看(kan)看(kan)是(shi)否(fou)符合他(ta)(ta)(ta)的(de)(de)要(yao)求。有一(yi)次(ci),他(ta)(ta)(ta)的(de)(de)學(xue)生(sheng)斯托(tuo)克德不小心將幾滴水滴在實(shi)(shi)驗(yan)室(shi)(shi)(shi)的(de)(de)地(di)板上,莫瓦桑發(fa)現(xian)后,立即提出質問:“是(shi)誰(shui)干的(de)(de)?”他(ta)(ta)(ta)還非常重視(shi)(shi)演(yan)示(shi)(shi)實(shi)(shi)驗(yan),在講授無機化學(xue)課程時,討論到每一(yi)個元素(su)的(de)(de)性質,總(zong)要(yao)讓他(ta)(ta)(ta)的(de)(de)助手做(zuo)幾個演(yan)示(shi)(shi)實(shi)(shi)驗(yan)。

人物評價

莫瓦桑一生接受過許(xu)多榮譽,除前面提到過的之外(wai),他(ta)還得到過英國皇(huang)家學(xue)會(hui)頒發(fa)給他(ta)的戴維獎章;德國化學(xue)會(hui)頒發(fa)給他(ta)的霍夫曼獎金。他(ta)幾乎是(shi)當時所有的著名的科(ke)學(xue)院和化學(xue)會(hui)的成員,但是(shi)他(ta)卻(que)一直(zhi)保持謙虛的態度。

1907年(nian)(nian)2月(yue)6日(ri),當莫(mo)瓦桑從實驗(yan)室回到家里(li)時,得(de)了闌(lan)尾炎,手術(shu)雖然很成(cheng)功,但是他(ta)的(de)心臟病(bing)卻加劇(ju)了。他(ta)終于認(ren)識(shi)到多年(nian)(nian)以來一直沒有關心自己(ji)的(de)健(jian)康,他(ta)不得(de)不承認(ren):“氟奪(duo)走了我(wo)十年(nian)(nian)生(sheng)命(ming)”。1907年(nian)(nian)2月(yue)20日(ri),這位在化學(xue)(xue)實驗(yan)科學(xue)(xue)上閃爍著光芒(mang)的(de)科學(xue)(xue)家被(bei)奪(duo)走了寶貴的(de)生(sheng)命(ming)。

他(ta)的(de)獨子路易·莫瓦桑在(zai)第一(yi)次世界大(da)戰時死去,其遺產由巴黎藥(yao)學院代(dai)為設(she)立(li)了(le)兩種獎金:莫瓦桑化學獎金和路更(geng)(亨利·莫瓦桑的(de)夫人)藥(yao)學獎金。

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