化學家的傳奇故事-1990 8月7日,侯漢白玉半身像在南京化工公司落成,以紀念這位為世界純堿工業發展做出巨大貢獻、為中國贏得巨大榮譽的著名化學家。
蘇打蘇打,化學名為碳酸鈉,俗稱蘇打。它是壹種重要的化工產品,廣泛用於制造玻璃、肥皂、紙漿、洗滌劑和提煉石油。
純堿可以在自然界存在,但純度低,產地分散,遠遠不能滿足社會的需求。
1862年,比利時蘇爾第壹個用化學方法制造純堿。他使用的制造純堿的主要原料是鹽和石灰石。制造純堿的基本方法是:先用氨水飽和濃鹽溶液,然後石灰石煆燒產生的二氧化碳與上述氨化飽和鹵水反應生成碳酸氫銨。碳酸氫銨進壹步與鹽反應,得到碳酸氫鈉和副產品氯化銨。碳酸氫鈉溶解度低。過濾分離後得到純堿,加熱後釋放出二氧化碳。二氧化碳可以重復利用。氯化銨可與石灰乳反應生成氯化鈣和氨,收集後循環使用。
這種工藝被稱為蘇爾維工藝,壟斷了世界純堿工業70多年。該方法的優點是:反應產生的二氧化碳和氨氣可循環使用,工藝簡單,原料易得。但它也有兩個致命的缺點:壹是鹽的利用率太低,只有70%左右;二是氯化銨與石灰乳反應生成的大量氯化鈣用處不大,無法處理,甚至造成環境汙染。當時,雖然許多國家的化學家試圖改進這種方法,但都失敗了。
1921年10年,侯帶著發展祖國化學工業的雄心從美國歸來,首先在塘沽建了堿廠。當時可以想象國際資本集團壟斷制堿技術,想發展自己的民族制堿工業。侯排除各種阻力,深入田間地頭,親自實踐,鉆探開發制堿技術,不斷解決設備和技術上的難題。最後在1924建了壹個堿廠。該廠每天生產180噸純堿。塘沽堿廠的建成,突破了蘇爾維集團在技術上的國際壟斷,在經營上擊敗了樸內門公司的排擠。這個工廠制造的?紅三角?春繭,1925,榮獲費城世博會金獎,為祖國爭光。更重要的是,通過建立中國純堿廠,侯實現了對純堿生產技術的完全掌握和掌握,為創新純堿生產技術奠定了基礎。他還在1932年發表了專著《制堿》,第壹次完整地介紹了蘇爾維的制堿方法。這本以中華民族為傲的書,立即在全世界化工界引起轟動,被世人視為第壹部純堿生產專著。
科學技術沒有止境,社會和生產的需求也在不斷為科學技術的前進開辟道路。抗日戰爭爆發後,天津淪陷。1938年,侯負責在中國大陸四川省王通橋建立壹家新的純堿廠。
但是塘沽堿廠用的原料是海鹽,而在四川建廠需要井鹽。井鹽鹵水濃度低,成分略有差異,不適合再次使用蘇爾維法。此外,蘇爾維法生產的大量氯化鈣只能作為廢物堆放,這就迫使侯去探索新的途徑。這時德國發明了壹種茶安純堿的生產方法。雖然技術並不成熟,但可以利用純堿生產的廢液生產副產品氨化銨,這對侯是壹個很大的啟發。侯也曾赴德洽談購買專利事宜,但廠家不允許實地考察,購買專利的條件極其苛刻,於是侯下定決心走創新之路。
為了改革蘇威純堿工藝,創造自己的新工藝,侯克服種種困難,在香港建立了實驗室。通過500多次測試,分析測試了2000多個樣本。針對蘇威純堿工藝的缺點,構思設計了新的生產工藝。為了實現這個規律,形成生產力,他還在紐約和上海做了讓步?島?進行了中試,最終在1940順利完成了制堿新工藝的所有創新。
侯創造的新制堿法是將制堿與合成氨合二為壹,即通常所說的聯產減產。該方法既保留了蘇爾維法的優點,又克服了其缺點,使制堿法更加完善。他的主要貢獻是碳酸氫鈉結晶過濾後,在剩余的含氯化銨母液中加鹽代替石灰乳。這樣,由於溶液中加入了大量的氯離子,氯化銨會沈澱出來,剩余的鈉離子可以重復前面的反應生成純堿。這樣,只要不斷向母液中加鹽,就可以同時得到純堿和氯化銨(肥料)。用這種方法生產純堿,不僅原鹽利用率達到96%以上,而且整個生產可以連續進行;此外,它還具有節約石灰、設備簡單等壹系列優點。
由於侯在制造純堿方面的突出貢獻,他發明的這種方法被世界化學工業協會命名為1941?侯氏純堿工藝?,並得到了國內外化學界的廣泛贊譽和高度評價。
?侯氏純堿工藝?這是壹項以中國人的名字命名的發明。在我們國家,被帝國主義欺負,被別人罵?東亞病夫?那時,壹個中國人的名字就能在世界科學的舞臺上大放異彩,把世界蘇打科學的歷史推向壹個新的階段,充分顯示了中華民族的智慧和力量。
化學家的傳奇故事第二部卡爾?肖勒馬1834年9月30日出生於德國黑森林達姆施塔特的壹個手工業工人家庭。父親約翰是個貧窮的木匠,母親洛特是個簡樸的家庭主婦。他們有九個孩子,卡爾是最大的。1850年,卡爾在本市壹所職業學校接受教育,但在1853年,他回到家人身邊,輟學了。他非常喜歡化學,於是來到壹家藥店當學徒。因為他勤奮好學,很快就成了藥劑師的得力助手。1856年,他來到海德堡的壹家藥店做配藥助理。在海德堡大學,著名的化學家本森正在作化學講座,小盡力去聽本森的演講。本森精湛的實驗演示和生動的報告讓小拉伊瑪更加向往化學,從此下定決心。做壹名化學家。
1859年,他只靠自己攢下的錢維持生活,進入了由著名化學家尤斯圖斯·馮·李比希主持的吉森大學化學系。這是當時全世界年輕化學家向往的聖地。因為缺少學費,小拉伊瑪只上了壹個學期就輟學了。幸運的是,在這學期,由於他的努力,他完成了作為實驗基礎的分析化學課程。通過學習和訓練,他基本掌握了化學實驗的技能。同時,在這壹學期中,他還聽了著名化學史家Copp教授的化學史課程,初步培養了他對科學史的興趣。輟學和失業並沒有影響小拉伊瑪對化學科學的追求。這時,恰巧英國曼徹斯特歐文斯學院的化學教授羅斯科想要壹名私人實驗助理。當小拉伊瑪聽到這個消息後,他立即趕往遠離祖國的英國,來到了英國的這個工業城市。經過努力,他終於成為羅斯科的實驗助手。他在這裏很滿意。壹方面可以繼續學習化學的相關課程,另壹方面可以進行更多的、獨立的化學實驗。從此,小拉伊瑪終於實現了他的夙願,踏入了化學研究的大門。他壹邊自學,壹邊學習,很快就取得了很多成績。
1871年當選為英國皇家學會會員,1874年成為歐文斯學院首位有機化學教授。他在英國生活了30多年,直到1892年去世。
塑料的發展可以追溯到19年中期。當時,為了滿足英國蓬勃發展的紡織業的需要。化學家將不同的化學物質混合在壹起,希望能制成漂白劑和染料。化學家們特別喜歡煤焦油,這是壹種凝結在以天然氣為燃料的工廠煙囪中的凝乳狀廢物。
倫敦皇家化學研究所的實驗室助理威廉·亨利·鉑金是進行這項實驗的人員之壹。有壹天,鉑擦灑在實驗臺上的化學試劑時,發現抹布被染成了當時罕見的淡紫色。這個偶然的發現讓鉑金進入了印染行業,並最終成為了百萬富翁。
雖然鉑的發現不是塑料,但這壹偶然發現意義重大,因為它表明通過控制天然有機物質可以獲得人造化合物。制造商已經意識到許多天然材料,如木材、琥珀、橡膠、玻璃等。要麽太缺乏,要麽太貴,要麽不夠靈活,無法大規模生產。合成材料是壹種理想的替代品,它不僅能在熱和壓力下改變形狀,而且能在冷卻後保持形狀。
倫敦塑料歷史學會的創始人科林·威廉姆森說:當時,人們面臨著尋找壹種便宜且易於更換的替代品。?
繼鉑之後,另壹位英國人亞歷山大·帕克斯(Alexander Parks)將氯仿與蓖麻油混合,得到了壹種與動物鹿角壹樣堅硬的物質,這就是第壹種人造塑料。帕克斯希望用這種人造塑料來代替因種植、收獲和加工成本而無法廣泛使用的橡膠。
來自紐約的鐵匠約翰·衛斯理·海·埃特嘗試用人造材料代替象牙制作臺球。雖然他沒有解決這個問題,但他發現,將樟腦與壹定量的溶劑混合,可以得到壹種加熱後可以改變形狀的材料。海特稱這種材料為賽璐珞。這種新型塑料具有機器和非技術工人大規模生產的特點。它為電影業帶來了壹種堅固而富有彈性的透明材料,可以將圖像投射到墻上。
Celuluo也推動了家庭唱片行業的大發展,最終取代了早期的圓柱形唱片。後來的塑料可以用來制作黑膠唱片和盒式磁帶;最後,光盤是由聚碳酸酯制成的。
賽璐珞使攝影成為壹種市場廣闊的活動。在喬治·海斯曼斯發明賽璐珞之前,攝影是壹項既費錢又乏味的愛好,因為攝影師必須自己沖洗膠卷。Hysmans想出了壹個新主意:客戶將完成的膠片送到他的商店,他為客戶沖洗膠片。賽璐珞是第壹種可以制成薄片並卷起來放入相機的透明材料。
大約就在這個時候,海斯曼遇到了壹位年輕的比利時移民利奧·貝克蘭德。貝克蘭發現了壹種對光特別敏感的印刷紙。Hysmans以75萬美元(相當於今天的250萬美元)的高價買下了貝克蘭的發明。有了錢,貝克蘭建了壹個實驗室。並在1907發明了酚醛塑料。
這種新材料取得了巨大的成功。酚醛塑料制成的產品包括電話、絕緣電纜、按鈕、飛機螺旋槳和質量優良的臺球。
派克鋼筆公司用酚醛塑料制造各種自來水筆。為了證明酚醛塑料的牢固性,公司做了公開演示,把筆從高樓上扔了下去。《時代》雜誌用封面文章介紹了酚醛塑料的發明者和這種技術。使用材料成千上萬次?
幾年後,杜邦的實驗室也意外取得了另壹項突破:它制造了尼龍,壹種叫做人造絲的產品。1930年,在杜邦公司實驗室工作的科學家華萊士·卡羅瑟斯(Wallace carothers)將壹根加熱的玻璃棒浸入壹種長分子有機化合物中,得到了壹種非常有彈性的材料。雖然早期尼龍制成的衣服在熨鬥的高溫下會融化,但它的發明者卡羅瑟斯繼續他的研究。大約八年後,杜邦公司推出了尼龍。
尼龍已廣泛應用於該領域。降落傘和鞋帶都是尼龍做的。但是女性對尼龍的熱情使用者。1940年5月5日,美國女性搶購了500萬雙杜邦生產的尼龍襪。尼龍襪供不應求,壹些商人開始用絲襪冒充尼龍襪。
但是尼龍的成功故事卻有壹個悲慘的結局:它的發明者卡羅瑟斯服用氰化物自殺。《塑料》的作者史蒂文·芬尼切爾說?看了卡羅瑟斯的日記,我得到的印象是,卡羅瑟斯對自己發明的材料被用來生產女性的襪子感到非常沮喪。他是壹個學者,這讓他覺得難以忍受。?他認為人們會認為他的主要成就是發明了壹種?普通商業產品?。
而杜邦則陶醉於其產品廣受人們喜愛的事實。戰爭期間,英國人發現了塑料在軍事領域的許多用途。這個發現也是偶然的。皇家化學工業公司實驗室的科學家在壹次不相關的實驗中,在試管底部發現了壹種白色蠟狀沈積物。經過測試,發現這種材料是壹種優良的絕緣材料。它的特性與玻璃不同,雷達波可以穿過它。科學家稱之為聚乙烯,用它來建造雷達站的遮蔽物,以應對風雨,使雷達在雨霧天氣條件下仍能捕捉到敵機。
塑料歷史學會的威廉姆森說?有兩個因素推動了塑料的發明。壹個因素是賺錢的欲望,另壹個因素是戰爭。?然而,是接下來的幾十年讓塑料真正成為了芬尼切爾所說的?合成材料世紀?的象征。20世紀50年代,出現了由塑料制成的食品容器、水壺和肥皂盒等家用產品。充氣椅出現於20世紀60年代,70年代,環保人士指出塑料不能自行降解。人們對塑料制品的熱情下降了。
但到了八九十年代,由於汽車和電腦制造業對塑料的巨大需求,塑料的地位進壹步鞏固。不可能否認這種無處不在的普通物質。五十年前,全世界每年只能生產幾萬噸塑料;今天,世界塑料年產量超過6543.8億噸。美國塑料的年產量超過鋼、鋁和銅的總和。