小瑞典_大化学_谈瑞典对近代化学贡献

1、小瑞典_大化学_谈瑞典对近代化学贡献 学家就发现了 19 种 ,学家就发现了 19 种 ,这不能不说是一种奇迹 。能发现这么多种元素与瑞典崇尚矿物研究和定量分析的 传统是密不可分的 ,也应了一句古话 ,叫“久攻必有 所得”。1735 年 ,瑞典人布兰特 (brandt g , 1694 1768) 用木炭还原辉钴矿制得金属钴 ,成为继德国的布兰 德 (brand h) 发现磷元素后的第一人 ,从此揭开了元 素大发现的新纪元 。1751 年 ,瑞典人克朗斯塔特 ( cronstedt a f ,17221765) 用木炭还原红镍矿 (尼客尔铜) 制得金属镍 。1774 年 ,瑞典人甘恩 ( ga

2、hn j g ,17451818) 将 软锰矿与油脂 、炭粉放在一起焙烧制得金属锰 。瑞典人舍勒 ( scheele k w , 1742 1786) 是氧气 的最早发现者 。1773 年他用两种方法制得较纯净的氧气 。一种方法是将硝酸钾 、硝酸镁 、碳酸盐 、碳 酸汞 、氧化汞加热 ; 另一种方法是将黑锰矿 ( 二氧化 锰) 与 浓 硫 酸 共 热 。这 比 英 国 化 学 家 普 利 斯 特 利( prriestley j ) 发现氧气早一年 。1774 年舍勒用软锰矿与浓盐酸共热制得氯气 ,1810 年英国化学家戴维 (davy j ) 确认氯是一种化学 元素 。1778 年 舍 勒 用

3、 硝 酸 分 解 辉 钼 矿 , 发 现 钼 酸 。1782 年瑞典化学家埃尔姆 ( hjelm p j , 1746 1813)把钼酸和用亚麻子油调和的木炭密闭灼烧 ,制得金 属钼 。1803 年 ,瑞典的贝采里乌斯 (berzelius j j , 17791848) 与德国的克拉克普罗特 ( klaproth m h) 、瑞 典的希辛格 ( hisinger w ,17661852) 从铈硅石中分 离出氧化铈 ,并将这种元素命名为 cerium ( 即铈) ,几十年后由美国的希尔德布兰德 ( hilldebrand w f) 和 诺顿 (norton t h) 用电解法制得金属铈 。18

4、18 年 ,贝采里乌斯从硫酸厂铅室底部的红色 粘性沉淀物中发现元素硒 。1823 年 ,贝采里乌斯用金属钾还原氟硅酸钾制得单质硅 。同年他将金属钾与氟锆酸钾的混合物放 在铁管中 ,将管口密闭 ,然后放在坩埚中加热 ,反应 完毕后 ,放置冷却 ,最后将管中的黑色粉末倾入蒸馏 水中得到了金属锆的粉末 。1828 年 ,贝采里乌斯将金属钾和氟钍酸钾的混合物放在玻璃管中加热 ,制得金属钍 ,几经周折之后 终于真正发现了这个元素 。1817 年 ,瑞典人阿尔费德森 (arfvedson j a ,17921841) 分析攸桃岛的透锂长石 ,发现元素锂 。1830 年 ,瑞典人塞夫斯特伦 ( sefstr

5、?m n g ,1787小瑞典 , 大化学谈瑞典对近代化学的贡献邓玉良( 中国人民武装警察部队学院基础部 ,河北 廊坊 065000)提到近代化学的发展历程 ,人们自然会想到诸如英 、法 、德等西方强国做出的巨大贡献 。其实 ,地 处斯堪的纳维亚半岛的北欧小国瑞典对近代化学的发展也功不可没 。在 18 、19 世纪这里曾涌现出众多 化学家 ,长时间执化学界之牛耳 ,还诞生了世人瞩目的诺贝尔奖 ,为近代化学的发展做出了不可磨灭的 贡献 。回顾瑞典近代化学的繁荣之路 ,我们可以了解 近代化学艰苦的发展历程 ,领略大师们艰辛的研究工作 ,还可以从中得到许多启示 。1 定量分析化学的发祥地分析科学的产

6、生最早可追溯到炼金术时期 ,而 定量分析化学的产生则起源于对矿物的分析 ,特别是瑞典化学家贝格曼 (bergman t o ,17351784) 的工作 。18 世纪的化学家逐渐抛弃了长期以来形成的 抽象思维 ,开始重视用实验来检验各种假说 。分析化学成为获取一切化学数据的基础 ,制定分析化学系统成为当时的迫切要求 。当时瑞典的矿物学家和 化学家一直很关注矿物的研究和分析 。瑞典的克朗斯塔特在分析中首先使用了吹管 ,此后吹管分析作 为一种干法分析法得到了广泛应用 。贝格曼对化学分析的研究更是享有盛名 ,他不仅率先采用湿法定性分析 ,还为湿法分析矿物制定了详细步骤 ,从用碳 酸钾融化矿物直到用无

7、机酸处理矿物 ,阐述了关于 试剂和系统定量分析的学说 。今天的分析化学中依 然还保留有他所倡导的反应 。此后化学家们又对定 量分析的方法进行了一系列改进 。新分析法的应用 取得 了 巨 大 成 功 , 许 多 新 元 素 相 继 被 发 现 , 如 钴 (1742) 、镍 (1750) 、铂 (1735) 、锰 (1774) 、氯 (1774) 、碲 (1782) 、钛 (1789) 、铀 (1789) 、锆 (1789) 、铬 (1797) 、铈 (1803) 等 ,这些元素的发现都应归功于定量分析化 学方法的采用 。2 元素发现的多产国在地图上 , 瑞典只是北欧的一 个 小 国 , 地 少

8、 人 稀 ,但其科学事业十分发达 ,在近代化学发展过程中第 11 期化学世界703 第 11 期化学世界703 1845) 用酸液溶解铁时 ,在残渣中发现元素钒 。1839 年 ,瑞典人莫桑德尔 (mosander c g ,17971858) 从铈土中分析出氧化镧 ,1843 年 ,他用氨水中 和硝酸钇的酸性溶液 ,分别沉淀出氧化铽和氧化铒 。1879 年 ,瑞典人尼尔森 (nilson l f ,18401899)分析黑希金矿时发现元素钪 。1879 年 ,瑞典人克利夫 ( cleve p t ,18401905)从不纯的氧化铒中分离出氧化钬和氧化铥 。3 小镇乙特比的荣耀用地名命名的元素

9、很多 ,其中最著名的莫过于 瑞 典 首 都 斯 德 哥 尔 摩 附 近 的 一 个 名 叫 乙 特 比( ytterby) 的 小 镇 了 。从 这 里 发 现 的 一 种 黑 色 矿 石(后称为加多林矿) 中先后分离出钇 、铒 、铽 、镱 、钪 、 钬 、铥 、镝共八种元素 ,其中钇 ( yttrium) 、铒 ( erbium) 、 铽 (terbium) 、镱 (ytterbium) 的元素名称都源出该镇的 名字 ytterby 。4 来自瑞典的化学大师4. 1贝采里乌斯 贝采里乌斯在化学上取得的成就是多方面的 ,他先后发现了四种元素 。19 世纪初 ,贝采里乌斯花了十多年时间做了两千多

10、个分析实验 ,提出很多实 例 ,确定了各种化合物由精确的元素组成 ,支持了法 国化学家普鲁斯特 ( proust j l) 30 多年前提出的定比 定律 ,使化学界不再怀疑这一定律的正确性 ,也使道 尔顿的原子论有了坚实的基础 。后来贝采里乌斯致力于研究原子量的工作 ,将一些原子量列成表 ,这也 是历史上第一张相当正确的原子量表 。在研究原子 量的工作中 ,贝采里乌斯感到讲述元素的全名甚为 繁琐 ,而用道尔顿 (dalton j ) 创立的元素符号 ( 圆圈 加上其它各种记号组成的符号) 又难以描画 、誊写和记忆 。1813 年 ,贝采里乌斯建议采用元素拉丁名称 的第一个字母 (或再加上名称中

11、的另一个字母) 作为 元素符号 ;在表示化合物的组成时 ,若分子中同类原 子的数目超过一个时 ,可在相应字母的右上角 (现在 左下角) 用数字表示个数 。该系统被采用至今 ,成为不可或缺的世界性化学语言 。贝采里乌斯还创立了电化学说 ,认为盐是由酸(实际是酸酐 , 当时如此称呼) 与碱组成的化合物 。在当时己发现的元素中 ,他认为氧的电负性最大 ,钾 的电正性最大 ,并列出了各元素的电化序 ,对人们认识元素及其化合物的性质和化学反应的规律起了一 定的作用 。另外 ,贝采里乌斯还发明了定量滤纸 ,并 首次以化学性质为依据 ,对矿物进行了分类 (之前的 分类都是以物理性质为依据) 。贝采里乌斯在化

12、学的各个分支学科上都有建树 。他第一个提出“催化剂”概念 ,第一个提出“同分异构体”现象 ,他建议采用的“基”、“聚合体”、“同素 异形体”、“卤素”、“蛋白质”等 , 至今仍得到广泛应 用 。贝采里乌斯对化学发展的贡献巨大 。他不仅在学科理论建设和实验工作上卓有成效 ,还是第一个 真正认识到化学是一门实验科学这个简朴真理的化 学家 ,而且他特别注重学术交流 、科学著述和青年人 才的培养 。他的实验室里先后走出了许多著名的化 学家 ,如阿尔费德森 j a 、塞夫斯特伦 n c 、维勒 f 、 罗塞兄弟 、米希尔里希 e、马格努斯 h g、莫桑德尔c g 等等 。4. 2 阿伦尼乌斯阿伦尼乌斯

13、(arrhenius s ,18591927) 是另一个 来自瑞典的化学大师 。他的主要贡献是首创了具有革命性意义的电离学说 ,很好地解释了酸 、碱 、盐溶 液的蒸气压降低 、沸点升高 、凝固点下降的数值所出 现的“反常情况”,解释了酸 、碱的强度问题 。这一理 论后来证明是化学史上罕见的卓有成效的概括性理 论 。阿伦尼乌斯也因此荣获 1903 年诺贝尔化学奖 。阿伦尼乌斯的另一重要贡献是研究了温度对反 应速率的影响 ,提出了著名的阿伦尼乌斯公式 (定量 规律) ,第一个提出了“活化能”。另外 ,他研究过引起动物和人体中毒的各种毒 素 、毒素的结构以及毒素与抗毒素相互作用的机理 。而研究物理化

14、学在生命过程中的应用使他成为现代 分子生物学先驱者之一 。他曾预言太阳最重要的能 源来自原子的合成反应 (即现在的聚变反应) 。1896 年 ,他研究空气中二氧化碳对地壳温度的影响 ,是较 早研究二氧化碳温室效应的科学家 。阿伦尼乌斯的电离理论 、活化能概念和定量公 式在化学与物理学之间架起一座新的桥梁 ,为物理 化学的发展开创了新局面 ,推动了整个化学学科的 进步 。瑞典著名化学家克利夫 et 教授认为贝采里 乌斯和阿伦尼乌斯都是瑞典的骄傲 ,他在纪念贝采里乌斯的演讲会上说道 “: 从贝采里乌斯肩上卸下的 斗篷 ,现在已经由阿伦尼乌斯披上了 。”5 炸药大王诺贝尔与诺贝尔奖1847 年 ,意

15、大利化学家索伯雷罗 a 发明了烈性 炸药 硝化甘油 。它爆炸力很强 ,但敏感率极高 ,不易控制 ,非常危险 。用像硝化甘油这样的破坏力 强大无比的炸药替代成千上万人的笨重体力劳动来 开山筑路 、挖掘运河是诺贝尔 (nobel a ,18331896) 早年的理想 。1859 年 , 诺贝尔开始制造硝化甘油 , 但不断的爆炸事故炸毁了他的工厂 ,使他的兄弟死704 化学世界x 年于非命 ,也无法使硝化甘油具有任何商业价值 ,瑞典政府还下令不准他重建该厂 。1866 年一次偶然的机会 ,704 化学世界x 年于非命 ,也无法使硝化甘油具有任何商业价值 ,瑞典政府还下令不准他重建该厂 。1866 年

16、一次偶然的机会 ,诺贝尔发现用硅藻土 吸收硝化甘油可大大降低硝化甘油的敏感度 ,而且 用硅藻土吸收后的硝化甘油必须采用雷管才能引爆 ,引爆后仍能保持其原有的爆炸力 。这种炸药很 快获得英 、法 、德等国的专利权 ,被广泛用于开矿 、筑 路等工程中 。长达 9 英里的阿尔卑斯山隧洞 ,就是 用这种炸药炸通的 。诺贝尔不仅是一个炸药大王 ,还是一个名副其实的大发明家 ,他在化学和炸药方面还有许多发明 ,仅在英国他获得的专利权就达 120 多项 。诺贝尔靠制造炸药和经营油井发了大财 。他倾心于发明创造 ,献身于科技发展 ,忙于繁重的企业管 理和事业上的拼搏 ,以致终生未娶 。临死前 ,他留下一条遗嘱

17、 ,将其遗产的一部分共 920 万美元作为基 金 ,以其利息分设物理 、化学 、生物或医学 、文学 、和 平事 业 五 种 奖 金 ( 1968 年 增 设 经 济 学 奖 金 ) 。从1901 年起 ,每年在诺贝尔的逝世日 12 月 10 日颁发 。今天 ,诺贝尔科学奖已经成为科学界至高无上的荣誉和科学成就的最高标志 ,并在社会领域中扮演着 重要的角色 。人们经常把一个国家拥有的诺贝尔科 学奖获得者的数目 ,用来作为比较这个国家在科学 上的地位的普遍尺度 ,以及这个国家科学政策成败 得失的标志 。它已不只是一般意义上的科学共同体对科学家及其贡献的承认 ,还代表着各个国家的实 力和形象 ,具有

18、突出的多方面的象征意义 。6 瑞典化学的后继者在经历了辉煌的 18 、19 世纪之后 ,瑞典的化学 并未就此沉寂 。除了每年一度各项诺贝尔奖的评选和颁发吸引全球的注目外 ,瑞典的化学家们还用他 们辛勤的工作赢得了很多声誉 。在诺贝尔化学奖颁 发的一百多年里 ,共有 4 位瑞典化学家金榜题名 。阿伦尼乌斯因提出电离学说荣获 1903 年诺贝尔化学奖 。斯维德伯格 ( svedbergy t ,18841971) 因发明并 应用 超 高 速 离 心 机 研 究 蛋 白 质 和 分 散 体 系 荣 获1926 年诺贝尔化学奖 。他发明的离心机转速高达 每分钟 12 万转 ,产生的离心力达 50 万倍

19、重力 。他发展和改进了胶体粒子的提纯和分析技术 ,在识别 和物理鉴定生物化学分子方面也做出了贡献 。奥伊勒2凯尔平 ( euler2chelpin h ,18731964) 阐 明了糖发酵过程和酶的作用 ,揭示了辅酶的存在及 其作用机理 ,并因此荣获 1929 年诺贝尔化学奖 。梯塞留斯 ( tiselius a w k) 发明的电泳分析法是 蛋白质化学上的一个重大突破 ,不仅为探索蛋白质 所含离子基因数准备了工具 ,也为测量复杂的天然 化合物提供了手段 。他的另一重大贡献是对吸附分 析的研究 ,在茨维特研究的基础上他提出了许多吸附分析的方法 ,并运用这些方法对含各种氨基酸 、肽 类或碳水化合物等的混合物进行了分析 ,获得了许 多精致的分析成果 。1948 年他荣获诺贝尔化学奖 。19511955 年间他曾担任国际纯粹与应用化学联合 会理事长 。参考文献 :1 英 柏廷顿 j r 著 ,胡作玄译 . 化学简史 m .西师范大学出版社 ,2003.桂林 :广23凌永乐 . 化学元素的发现 m . 北京 :科学出版社 ,2001.郭保章 ,董德沛. 化学史简明教程 m . 北京 : 北京师范 大学出版社 ,1985. 美 阿