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第13章 化学家的故事(13)

奥斯特瓦尔德的贡献是多方面的。他担任莱比锡大学教授期间,对瑞典化学家阿列纽斯弱电解质的理论进行了深入的研究,并且有所发展。他还从很多方面研究了催化过程,顺利地完成了命名氨氧化提取氧化氨的研究工作,为氨的合成创造了条件。这一成就使他得到世界科学界的高度评价,成为举世闻名的物理化学家。

由于他在物理化学方面作出重要贡献,于1909年获得诺贝尔化学奖。

爱因斯坦曾经说过,“兴趣是最好的老师”,奥斯特瓦尔德小时候对化学的探索正说明了这一点。为什么有些事情我们总是做不好?静下心想一想,是我们真的做不好,还是从内心中就不想做?分析化学的“麦加”

里查兹,美国著名的化学家。他一生在化学发展中的主要贡献是重新精确测量了原子量。由于这项工作,他荣获了1914年诺贝尔化学奖。他是获得这种荣誉的第一位美国化学家,因而被人们尊称为物理和分析化学的“麦加”。

19世纪80年代末,里查兹从哈佛大学毕业。他来到哈佛大学化学教授库克所领导的实验室从事化学研究。

里查兹的第一个任务是精确测量原子量。首先他精确地测定出氢和氧的原子量比例为1∶15.96。后又致力于几种金属元素原子量的测定。他从不同地方得到的铜,它们具有完全相同的原子量,说明各地的铜都具有相同的性质。他又测定了镭和镍的原子量。1904年,通过他和他的学生对卤化银的反复测定,证明银的原子量是107.87。接着,里查兹领导着一个小组开始重新测定一些主要元素的原子量,例如氮、氯、钠、钾等25种元素。里查兹的工作使那些已公认的原子量得到了有意义的修正,这在化学史上具有重要意义。

里查兹在化学研究中的第二个重要贡献是他第一个用化学实验的事实验证了英国化学家索迪提出来的同位素概念。

到20世纪初英国化学家索迪提出了同位素假说,即存在有原子量和放射性不同但其物理化学性质完全一样的化学元素变种。接着索迪又提出了放射性元素蜕变的位移法则。当时唯一能验证这些假说的方法是化学分析。精于原子量测定技术的里查兹决定从事这项研究。根据位移规则推论,三个放射系列的最终产物都是铅,各系列的铅的原子量究竟相同与否?为了验证同位素假说和位移规则的正确性,就应该精密测定不同来源铅的原子量。里查兹仔细测定了不同来源的放射性矿中铅的原子量。他测得普通铅的原子量为207.21;由最纯的镭蜕变最后生成的铅,其原子量为206.08;钍矿中的铅,其原子量为208;澳大利亚混合铅的原子量为206.34。这些数值与蜕变假说的计算值极为符合,这就证实了蜕变假说的科学性,同时也确证了同位素的存在。

由于理查兹渊博的知识,出众的实验技巧,他被人们尊称为物理和分析化学的“麦加”,这个称呼充分说明了他是一位非常出色的化学家。

正是因为精密的思维方式和严谨的求知态度,里查兹才可以精确测量原子量。在生活中也一样,我们应该保持严谨求实的态度。

失聪化学家席格蒙迪

理查德·席格蒙迪,德国化学家,他毕生致力于胶体化学研究上及发明了超显微镜,1925年,获得诺贝尔化学奖。

理查德·席格蒙迪,出生于19世纪70年代的奥地利维也纳。他的视力非常好,一般人在强烈的阳光下,才能看见空气里有悬浮尘埃,可他不在阳光下,也能看得十分清楚。他家是一个爱好音乐的家庭。父母期望自己的孩子都能成为音乐家,可席格蒙迪的弟兄们虽然个个有着超乎常人的视觉,听觉却完全不行。这一点使做父母的很失望。

席格蒙迪过了16岁之后,听力显得更差了。如果人们说话的声音不够高,他就可能完全听不见。这是他生理上的一大缺陷,但这种缺陷对他却有着莫大的益处。每当他用功沉思时,尽管人们在他的旁边高声说笑,他也会置若罔闻,一点也不受影响。

席格蒙迪从小就养成了良好的习惯,干什么事都很认真,从不马虎了事,衣服上哪怕有一点污渍,他也不会放过,非脱下来洗掉不可。至于学习,那就更加刻苦认真了。他把看书学习看得比吃饭睡觉还重要。16岁时他就进入大学学习,他是维也纳大学当时最年轻的学生,对化学分析有着浓厚的兴趣。他特别善于观察,有时他的实验结果,比教授们做得还要准确。

33岁时,他远赴德国东部的耶拿城,担任丘德·吉诺森玻璃厂的化验员工作。正是在这里,他发现了黄金以极细的颗粒分散在水中所形成的所谓“胶状金”,能够制造光泽像红宝石一样的玻璃。这一秘密就是由金属演变为很细的溶胶状态的缘故。

溶胶就是一种分散体系。其实在自然界中及工业生产中,常常遇到一种或几种物质分散在另一种物质中的分散体系。譬如不同矿物分散在岩石中生成各种矿石;空气分散在泥土中使土壤松软;颜料分散在油中成油漆或油墨等都是分散体系。而固体以极微细的颗粒(大小约在几百万分之一米)分散在液体中的分散体系,就称为溶胶。

席格蒙迪深入地研究了这些溶胶的性质,他还发现,可以用电解的方法来分散或提取这些金属的细微碎粒。

席格蒙迪所进行得如此精密的实验,引起了一些专家的注意。首先对这一研究感兴趣的是耶拿城蔡斯工厂的化学家H·西登托夫。当时蔡斯是全球闻名的德国工业机构,有世界第一流的化验室设备。由于西登托夫的保荐,蔡斯当局不惜拨出一笔庞大的专款供他使用。

席格蒙迪所研究的胶体化学,跟我们日常生活有着密切的联系。比如面团、乳汁、油漆、土壤等,都属胶体范围。

但是怎样能够直接观察胶体微粒,长期以来一直是人们感兴趣的课题。经过一段时间的专心研究,席格蒙迪终于研制出一台极精细的超显微镜。利用这台超显微镜,人们可以观察到直径只有一亿分之一米的任何细粒的形状。这种显微镜制造成功后,所有烟雾、泡沫、薄膜、溶胶细粒的情况,人们都可以观察得一清二楚,科学界对此十分重视。贝仑用席格蒙迪所发明的仪器做了如下试验:他把一定大小的藤黄小球悬浮在水中,结果发现由于受到地心引力的作用,形成了沉降平衡,并由此可以求得自然科学中的一个重要常数——阿佛伽德罗常数。后来,席格蒙迪又用实验证明,溶液的色泽和溶液的量有关。接着他又以电解的方法阐明了怎样保护胶体使它稳定,以及怎样破坏胶体,使它凝结沉淀出来。这样一来,他就解决了生物化学、细菌学、土壤物理学上许许多多原来解决不了的难题。这时,他虽然在学术上成功了,可是他两耳的听力却更加变坏,而近乎聋了。

席格蒙迪对自己一生的治学之道,有过如下的总结:他认为真正聪明的人,应懂得如何充分运用自己的特长,而竭力避免自己的短处。

43岁那年他离开耶拿,前往哥丁根大学担任无机化学教授,在这里执教达20年之久。其间他除了讲学外,就从事科学研究。由于他身体上有着先天的缺陷,好静而不好动,晚年他显得衰老了,视力也差得多了。1929年他因病去世,终年64岁。

就在他逝世的前四年,因为他毕生在胶体化学研究上有卓越贡献及发明了超显微镜,而荣获了1925年度的诺贝尔化学奖。

据席格蒙迪的学生们说,在他的谈吐里,从来没有用过“大概”这一类的字眼。他不说模棱两可的话,也从不做似是而非的表示。他认为研究科学应该是就是,非就非。他常告诫后辈:“在科学里没有差不多,我希望你们无论做什么实验,答案至少要求到小数点后面的第三位数。”“不学无术,盲从一生,这比判无期徒刑还要痛苦。因为无期徒刑者,终生囚于狱中,还知道他要死于狱中;而不学无术者,至死还不知其所以然。人和禽兽的不同,在于人有知识和特长,否则活了一辈子也是糊里糊涂。”席格蒙迪关于治学的精辟论述至今仍在鼓舞着人们。

美丽的千手观音的舞蹈和席格蒙迪的故事有异曲同工的妙处。它们的成功都是努力刻苦,扬长避短的结果。我们每一个人都有缺点和错误,也有的人有先天上的残缺。即使身有残缺,只要发挥自己的优点,就会抓住成功的机遇。

镭的“母亲”居里夫人

居里夫人是原子能时代的开创者之一,是第一个荣获诺贝尔科学奖的女科学家,也是第一个两次荣获诺贝尔科学奖的科学家。

居里夫人,波兰人,出生于华沙,父亲是中学校长,妈妈也是中学教员。他们一共有五个孩子,居里夫人最小。爸爸妈妈给她起了个名字叫玛丽·斯可罗多夫斯卡。波兰人喜欢用爱称,所以,小时候,全家都亲热地喊她:玛丽!

居里夫人的童年是很不幸的。妈妈得了非常严重的肺病,因为怕传染给小女儿,从来没有亲过她一下,是大姐姐代替母亲照顾她长大的。在居里夫人还不满10岁的时候,大姐和妈妈就都病死了。从此,居里夫人更没人来照顾了。爸爸斯可罗多夫斯基性格耿直,有强烈的爱国心。

当时,波兰早已被俄国、德国、奥地利三国瓜分了,华沙处在沙皇亚历山大二世的残暴统治之下。居里夫人的爸爸由于不肯做沙皇的驯顺“臣民”,被降职降薪,受到特务们的监视。外国统治者的残酷压迫,使斯可罗多夫斯基先生十分愤懑。这个教书先生本来就不会管理家务,妻子死后,他带着4个十几岁的儿女过日子,生活中充满了艰辛。居里夫人在这样的环境里长大,从小就磨炼了非常坚强的性格和培养了独立生活的能力。

她像父亲一样,热爱自己的祖国。那时候,俄属波兰成了沙俄的一个省,广大人民十分痛恨侵略者的头子沙皇亚历山大二世,就在这个暴君被刺杀、沙俄政府强迫全体波兰人哀悼的时候,居里夫人却高兴极了。她竟敢在教室里,和一个女同学热烈地欢呼着:“万岁!万岁!”,并且激动地围着课桌跳起舞来。

居里夫人学习非常勤奋刻苦,她从上小学开始,每门功课都考第一。居里夫人从小就非常喜欢各种实验仪器,那些精巧的玻璃瓶,五颜六色的药水,在她幼小的心灵里激起了层层浪花。后来,她又读了许多有趣的自然科学书籍,更使她充满了幻想。她是多么渴望到科学世界去探索,去揭开大自然的一个又一个秘密!居里夫人急切地盼望着能够早日去上大学。

24岁时,在父亲和姐姐的帮助下,居里夫人来到巴黎大学理学院,开始了她盼望多年的大学生活。她决心学到真本领,因而学习非常勤奋用功。

开学以后,居里夫人因为强烈的求知欲望,所以学习非常刻苦,她全神贯注地听每一堂课,做每一道题。她最喜欢听李普曼教授的课,并且在他的指导下做实验。保罗·阿佩尔教授的课,也引起了她极大的兴趣。这位学者,知识渊博,想象力丰富,好像整个宇宙都握在他的手心里一样。他在讲天体物理的时候说:“我拿起太阳来,再把它扔出去……”居里夫人听得都入迷了,她那浅灰色的眼睛里,闪动着兴奋的光芒。她想:为什么有人会觉得学习科学枯燥无味呢?还有什么能比掌握支配宇宙的规律更吸引人?能比发现宇宙的不变定律有更大的乐趣呢?……

为了节省时间和集中精力,也为了省下乘马车的费用,入学4个月后,居里夫人迁入学校附近一住房的阁楼居住。这阁楼没有火,没有灯,没有水,只在屋顶上开了一个小天窗,依靠它屋里才有一点光明。一个月仅有40卢布的她,对这种居住条件已很满足。为了节省灯油和取暖费,天一黑,她就跑到附近的“圣日内维埃尔图书馆”去,那里成了居里夫人的“幸福收容所”。图书馆里有明亮的煤气灯,也很暖和,她每天坐在那张长方形的大桌子前面,认真读书,一直到晚上10点图书馆关了门才走。回到小阁楼以后,她经常学习到深夜两点,实在困极了,才上床睡觉。冬天,屋里冷得很,冻得睡不着,把所有的衣服都盖在身上,还是不顶用,她就提起一把木椅子压在被子上,天真地幻想从重量中求得一丝温暖!

她一心扑在学习上,清贫艰苦的生活日益削弱她的体质,然而丰富的知识使她心灵日趋充实。她的学习成绩使同学们羡慕,使教授们惊异。每个学期考试,居里夫人都名列前茅。入学后两年,也就是1893年,她充满信心地参加了物理学学士学位考试,在30名应试者当中,她得了第一名。第二年,她又以第二名的优异成绩,考取了数学学士学位。

居里夫人的勤勉、好学和聪慧,使她赢得了李普曼教授的器重。在荣获物理学硕士学位后,她来到了李普曼教授的实验室,开始了她的科研活动。就在这里,她结识了年轻的物理学家皮埃尔·居里。

皮埃尔·居里生于巴黎一个医生的家庭。幼年时,因为他具有独特的富于想象的性格,他父亲没有把他送进学校,而是在家里自行施教。这种因材施教使皮埃尔16岁通过了中学的毕业考试,18岁通过了大学毕业考试并获得了理科硕士学位。19岁被聘任为巴黎大学理学院德山教授的助手。21岁发现了电解质晶体的压电效应。24岁时被任命为新成立的巴黎市理化学校的实验室主任。当他与居里夫人相识时,他已是一位有作为的物理学家了。

由于志趣相投、相互敬慕,居里夫人和皮埃尔之间的友谊发展成爱情,组成一个志同道合、和睦相亲的幸福家庭。

1896年法国物理学家贝克勒尔发现铀和铀的化合物具有一种特殊的本领,它能自动地、连续地放出一种眼睛看不见的射线。这种射线既和一般光线不同,能透过黑纸使照相底片感光,使气体电离;也和不久前伦琴发现的X射线不同,在没有高真空气体放电管和外加高电压的条件下,却能从铀和铀盐中自动发生。这一发现引起居里夫妇的极大兴趣,这是一个极好的研究领域。在一间原来用作贮藏室的闭塞潮湿的房子里,居里夫人利用极其简单的装置,开始向这个新领域进军。仅仅几个星期,她便取得可喜的成果。她证明铀射线的强度是和物质中的含铀量成比例,而和铀存在的状态(指单质状态或化合状态),以及外界条件(指压力、温度以及是否照光或放置在电场、磁场之中等等)并没有什么关系。

在研究过程中,她还给自己提出了许多问题:有什么根据可以认为铀是唯一能发出这种射线的化学元素?为什么别的元素不能有同样的力量?贝克勒尔发现铀里面有这种射线,会不会是偶然的?为什么人们不到别的地方去找找看呢?

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