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创立诺贝尔奖的化学家

时间:2022-10-04 来源: 浏览:

创立诺贝尔奖的化学家

郝说化学学习
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诺贝尔这一名字在世界上几乎是家喻户晓,这不仅因为诺贝尔在化学化工发展史上作出了杰出的贡献,更重要的是他为了促进科学的发展而设置了诺贝尔科学奖。获奖科学家得到的不仅仅是奖金,还有全世界的瞩目。但是实际上,诺贝尔是一个姓氏,而大名鼎鼎的诺贝尔指的是阿尔弗里德·诺贝尔(Alfred Bernhard Nobel)。

一、诺贝尔的家庭

诺贝尔于1833年10月21日出生在瑞典首都斯德哥尔摩。他的父亲伊曼纽尔·诺贝尔是一位颇有才干的机械师、发明家。母亲是以发现淋巴管而成为著名的瑞典博物学家——鲁德贝克的后裔。就在小诺贝尔出世的前一年,一场火灾烧毁了他家,他家生活完全陷入穷困潦倒的境地,靠借债度日。后来为躲避债主上门,他的父亲伊曼纽尔只好出去谋生,先到芬兰,后到俄国。

在俄国期间,伊曼纽尔的一些发明受到欢迎,经济状况开始好转。1840~1859年伊曼纽尔·诺贝尔在圣彼得堡从事大规模水雷生产,这些水雷及其他武器曾用于克里米亚战争。1853年5月,沙皇尼古拉一世为了表彰伊曼纽尔·诺贝尔的功绩,破例授予他勋章。

诺贝尔有两个哥哥,在诺贝尔的幼年,诺贝尔的两个哥哥就象安徒生童话里那个卖火柴的小女孩一样,也站在街头巷尾卖过火柴,以便赚钱帮助维持家庭生计。1843年,他10岁时,弟弟耶米尔诞生。

诺贝尔一生献身于科学事业,终身未娶,没有子女。但是他能从朋友的关怀中获得温暖,能从事业的追求中获得欢乐。

二、没有学历的诺贝尔

许多人可能猜想像诺贝尔这样的大发明家,必定有很高的学历。其实不然。诺贝尔出生时就纤弱多病。由于健康不佳,他的童年没有象别的孩童那样调皮、活泼和欢快,当别的孩童们在一起玩耍时,他只能充当一个旁观者。童年生活的这一遭遇使得他的性格比较孤僻、内向。到了8岁他才上学,只读了一年。这是他受过的唯一的学校教育。

诺贝尔一家于1842年离开斯德哥尔摩同当时正在圣彼得堡的父亲团聚。在俄国由于语言不通,诺贝尔和两个哥哥无法进入当地学校学校,只好在家里请一个瑞典教师指导他们学习俄、英、法、德等语言。体质虚弱的诺贝尔学习特别勤奋。1843年,由于诺贝尔的二哥要回瑞典,兄弟三人只好停止了学业。诺贝尔来到他父亲开办的工厂当助手。他细心地观察和认真地思索,生活本身成为他的大学。

为了扩展诺贝尔的视野,1850年开始诺贝俄日进行旅行学习。在以后的两年中,他先后去过德国、法国、意大利和美国。由于他善于观察、认真学习,知识迅速积累。当他返回俄国时,他已成长为一位精通德、英、法及俄语的学者,以及受过科学训练的化学家。旅行学习结束后,诺贝尔投入到他父亲创办的工厂工作。在这里他不仅增添了许多实用的工艺技术,还熟悉了工厂的生产和管理。

1856年,克里米亚战争的结束,诺贝尔父亲的军械厂再次陷入不景气。伊曼纽尔于1859年带着妻子和诺贝尔的弟弟返回瑞典,留下三个儿子在俄国管理工厂。诺贝尔的二个哥哥致力于企业的复兴,而诺贝尔则全力投入发明创造。他在两年多的时间完成了三项发明,气体计量仪、液体计量仪、改良型的液体压力计。没有学历的诺贝尔,正是通过刻苦、持久的自学,逐步成长为一位科学家和发明家。

三、改进硝化甘油

19世纪下半叶,欧洲许多国家正处于工业革命的高潮,矿山开发、河道挖掘、铁路修建及隧道的开凿都需要大量炸药。在诺贝尔之前,中国的黑色火药早已传到欧洲。意大利科学家苏伯莱罗在1847年发明硝化甘油,但是硝化甘油特别敏感,容易爆炸,制造、存放和运输都很危险。所以在发明以后的十几年间,并没有人把它当炸药用。

诺贝尔看中了硝化甘油的巨大价值,于是冒着极大的风险研究它。诺贝尔首先仔细研究了硝化甘油的性质和制法,明确地认识到要硝化甘油变为实用炸药,一是要寻找一种适合的方法,点燃炸药。二是在不减弱其爆炸力的前提下,将硝化甘油变成一种尽可能安全的形式。

过去,人们是用点燃导火索的办法来引起黑色火药爆炸的,但是这种办法却不能使硝化甘油发生爆炸。1862年的五六月间,诺贝尔完成了一项重要实验。在一个密封的小玻璃管内装满硝化甘油,然后把这个玻璃管放入一个里面装满黑色火药的密封金属管内;引燃黑色炸药后,发生了比等量的黑色火药更剧烈的爆炸。这个实验使诺贝尔认识到:在密封容器内,少量的黑色火药先爆炸,可以引起分隔开的硝化甘油完全爆炸。到了1863年年底,诺贝尔终于发明了使硝化甘油爆炸的有效方法,这就是诺贝尔专利雷管。

初获成功之后,接着来的,是巨大的挫折。1864年9月3日,试验中硝化甘油发生了爆炸,他们的实验室被炸成一片废墟,诺贝尔的五位助手,包括他的幼弟埃米尔都被当场夺去了生命。诺贝尔因当时不在实验室而幸免于难。这个事故发生以后,周围居民十分恐慌,纷纷要求政府当局封闭这一实验室。诺贝尔只好把设备转移到斯德哥尔摩附近的马拉伦湖,在一只船在湖面的船上进行实验。

最早诺贝尔用黑火药引爆硝化甘油,这项发明人们称之为“诺贝尔引燃器”。1865年,他发明了雷汞雷管,雷酸汞对震动非常敏感,受到冲击或摩擦能立即引起爆炸。这一发明可以说是爆炸科学中一次重大突破。

但是强烈的振动也会引起硝化甘油发生爆炸,这种性质就成为硝化甘油运输的隐患。比如美国旧金山在运输硝化甘油时发生大爆炸,整列火车被炸得粉身碎骨。德国一家工厂因搬运时发生碰撞,爆炸把工厂以及附近得民房变成废墟。“欧罗巴”号海轮,在大西洋上遇到大风颠簸,引起硝化甘油爆炸,船沉人亡。针对上述一系列惨状,很多政府先后下令禁止运输诺贝尔的炸药,诺贝尔再次面临考验。

面对这种艰难的局面,诺贝尔没有灰心,他深信完全有可能解决硝化甘油不稳定的问题。在一次偶然的机会,他发现硝化甘油可以被干燥的硅藻土所吸附,这种混合物可以安全运输。在试验过程中,他发现硝化甘油被干燥的硅藻土所吸附以后的混合物运输时很安全,而后又经过反复研究,不断改进,终于研制出了运输安全,性能可靠的黄色——硅藻土。这物质不仅化学性质稳定,而且具有较大的吸收力,将它与硝化甘油按1:3混和,就得到被称为黄色炸药的安全炸药。

为了消除人们对硝化甘油炸药的怀疑和恐惧,1867年7月14日,诺贝尔在英国的一座矿山做了一次对比实验:他先把一箱安全炸药放在一堆木柴上,点燃木柴,结果,这箱炸药没有爆炸;他再把一箱安全炸药从大约20米高的山崖上扔下去,结果,这箱炸药也没有爆炸;然后,他在石洞、铁桶和钻孔中装入安全炸药,用雷管引爆,结果,都爆炸了。这次实验,获得了完全的成功,给参观的人留下了深刻的印象;诺贝尔的安全炸药,确实是安全的。

诺贝尔依次解决了硝化甘油的制造,引爆和运输难题,从而使得硝化甘油成为一种广泛使用的炸药。从此,人们结束了手工作坊生产黑色火药的时代,进入了安全炸药的大工业生产阶段。

四、新型炸药的发明

黄色炸药成功以后,诺贝尔的研究仍在继续。他认为黄色炸药虽然解决了安全运输的问题,但是不活跃的硅藻土降低了硝化甘油的爆炸力。正是由于这种原因,有的地方,仍然冒险使用硝化甘油做炸药。怎样找到兼有硝化甘油的爆炸力,又有安全炸药的安全性能的新炸药,一时成为许多发明家努力寻求的目标。这一回,又是诺贝尔首先获得了成功。

硝酸纤维素,是用纤维素同硝酸和硫酸的混合酸互相作用制成的,是一种很容易着火的东西。因为硝酸和硫酸的混合比例不同,作用的时间长短不同,生成的硝酸纤维素的含氮量有高有低。硝酸纤维素也可以做成一种炸药,能否将它与硝化甘油混合起来呢?诺贝尔试着把硝化甘油和硝酸纤维素混合起来,制成炸药,一直不能成功。

1875年的一天,诺贝尔在试验中不慎割破了手。他顺手用一种含氮量比较低的硝酸纤维素敷住了伤口。那天晚上,因为伤口疼痛,不能入睡,他躺在床上琢磨如何才能使硝酸纤维素同硝化甘油混合。诺贝尔从敷料能够吸收血液这件事得到了启发,忽然想到能不能用含氮量较低的硝酸纤维素,来同硝化甘油混合呢?他忘记了手指的疼痛,跑到实验室,一个人做起实验来了。他把大约一份火棉溶解到九份的硝化甘油,得到一种爆炸力很强的胶状物——炸胶。

这种新型胶质炸药不仅有高度的爆炸力,还很安全,既可以在热滚子间辗转,也可以在热气下压制成条绳状。这样的性能显然是令人满意的。胶质炸药的发明在科学技术界引起了重视,实践证明它是一种兼有安全可靠、爆炸力强的新式炸药。

1887年,诺贝尔把少量的樟脑,加到硝化甘油和硝酸纤维素炸胶中,发明了他命名为C89的无烟火药。无烟火药比黑色火药的爆炸力大得多,而且爆炸时燃烧充分,烟雾很少,所以人们称它为无烟火药。直到今天,在军事工业中普遍使用的火药,都属于这一类型。

五、科技企业家

诺贝尔认为:只有在生产上取得实际效果的发明,才是有用的。他开创了科学研究成果迅速地应用于生产的先例。1863年,诺贝尔发明了硝化甘油引爆剂。当年秋天,他就在自己家里的实验室,开始制造硝化甘油和引爆剂;1865年,就在斯德哥尔摩郊外,建起了第一座硝化甘油工厂。1866年,诺贝尔制成了安全炸药,第二年就投入了生产。

作为一个化学家,诺贝尔的主要兴趣似乎在应用化学方面。他的许多发明创造实际上都是将前人或别人的研究成果,进一步转化为实用产品或技术。翻阅诺贝尔的专利发明目录,可以看到他的发明绝大部分都是直接应用于生产、生活的实用化工技术。

诺贝尔的发明兴趣不限于炸药,他有丰富的想像力。更有千方百计把这些想像付诸于现实的不屈不挠的毅力。为此他还研究过合成橡胶、人造丝、做过改进唱片、电话、电池、电灯零件的实验,还试图合成宝石。尽管这些研究相比之下,成绩不是很大,但是他那勇于探索的精神为后人留下了深刻的印象。

不同于一般的科学家,兴建企业也花费了诺贝尔不少的心血。当硝化甘油炸药研制成功后,他立即组织了几场大胆的示范表演,以取得企业对硝化甘油炸药的信任。为了发展他的企业,他不知疲倦地四处奔走,表演爆炸程序,邮寄散发详细的使用说明书,从而使硝化甘油等新型炸药在许多企业大显身手。诺贝尔公司发展到19世纪80年代,已成为世界性的企业,它的几百座工厂或公司分布在瑞典、德国、挪威、苏格兰、英格兰及其殖民地、法国、美国、芬兰、西班牙、瑞士、意大利、奥地利等20多个国家。仅从这一点,就可以看出诺贝尔不仅是一位杰出的科学发明家,还是一个熟练的、有很强组织能力的企业家。

诺贝尔的299种发明专利中有129种发明是关于炸药的,所以诺贝尔被称为炸药大王。诺贝尔通过制造炸药积累大量财富,在全世界都有炸药制造业的股份,加上他在俄国巴库油田的产权,因此诺贝尔拥有巨大财富。

六、伟大的宿愿

与许多富豪不一样,诺贝尔一贯轻视金钱和财产。当他母亲去世时,他将母亲留给他的遗产全部捐献给瑞典的慈善事业,仅留下慈母的照片作为纪念、他曾经说:“金钱这种东西,只要能够解决个人的生活就行,若是过多了,它会成为遏制人类才能的祸害。对于有儿女的人,如果除去留给必需的教育费用外,再传给很多的财产,我认为那是错误的,这样只能鼓励懒惰,使他不能发展个人的独立生活能力和才干。”

诺贝尔本质上是一位和平主义者,希望他发明的破坏性炸药有助于消灭战争,但他对人类和国家的看法是悲观主义的。

1895年11月27日,诺贝尔立下遗嘱,将其留下的全部可变换为现金的财产,建立一种基金;基金的利息每年以奖金的形式,分配给那些在前一年里曾赋予人类最大利益的人,诺贝尔奖因此产生。

1896年12月10日,诺贝尔由于心脏病碎然暴发而与世长辞,终年63岁。他火化后的骨灰安放在斯德哥尔摩的郊外。

从1901年开始,诺贝尔奖金在每年诺贝尔逝世时间12月10日下午四点半颁发,其中包括物理学奖、化学奖、生理学或医学奖、文学奖与和平奖。1968年,瑞典国家银行在成立300周年之际,捐出大额资金给诺贝尔基金会,增设 瑞典国家银行纪念诺贝尔经济科学奖 ,并于1969年首次颁发,用于表彰在经济学领域做出杰出贡献的人,习惯上称这个奖项为诺贝尔经济学奖。

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