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莫瓦桑:点石成金的传奇

时间:2023-07-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:在投票表决时,10名委员中有5名投莫瓦桑的票,有4票投给门捷列夫,还有1票弃权。结果莫瓦桑以一票的优势而获奖。此后,人们热心研究把石墨转化为金刚石的方法,谁能获得这个“点石成金”的“秘方”呢?人造金刚石的成功使本来因研制氟和高温电炉而著名的莫瓦桑,更加名噪一时。1906年瑞典诺贝尔基金会宣布,把相当于10万法郎的奖金授给莫瓦桑。这离莫瓦桑宣称制成金刚石已有62年了,莫瓦桑逝世也近半个世纪了。

莫瓦桑:点石成金的传奇

在评选1906年度诺贝尔化学奖时,法国化学家享利·莫瓦桑成了候选人。而另一个候选人便是以建立元素周期律出名的科学家门捷列夫。在投票表决时,10名委员中有5名投莫瓦桑的票,有4票投给门捷列夫,还有1票弃权。结果莫瓦桑以一票的优势而获奖。1907年门捷列夫和莫瓦桑都相继逝世了。可是门捷列夫失掉了再被评选的可能,这不能不说是诺贝尔颁奖历史上的一大遗憾!

莫瓦桑(1852~1907)曾“制伏”了最活泼的非金属而又毒性非常大的元素氟,还发明了高温电炉以熔炼钨、钛、钼和钒等高熔点金属,因此成为著名的科学家。

1792年,经法国科学家拉瓦锡用实验证明了金刚石和石墨是碳的同素异形体,这才弄清楚金刚石是由纯净的碳组成的。丹麦著名的物理学家奥斯特电流流过导线,并在与导线相垂直的平面内发现磁场,谓之电流磁效应,反过来,人们还梦想着从磁作用产生电的效应。简单地说,这是“电生磁”和“磁生电”两种互逆的效应。在人造金刚石也有类似的“效应”梦想之前,1799年,法国化学家摩尔沃把一颗金刚石转变为石墨。人们“动用”逆向思维,试想,能把石墨转化成金刚石吗?此后,人们热心研究把石墨转化为金刚石的方法,谁能获得这个“点石成金”的“秘方”呢?

莫瓦桑先利用他发明的高温电炉制取了碳化硅和碳化钙,这是否能实现“点石成金”呢?他先试验制取氟碳化合物,再除去氟以制出金刚石,但未成功。他又设想利用高温电炉,当铁化成铁液时,把碳投入铁液中,而后把渗有碳的铁液倒入冷水中,借助铁的急剧收缩时所产生的压力,迫使铁中的碳原子能有序地排列成正四面体的大晶体。再用稀酸溶去铁,就可得到金刚石。这个设想似乎可行,他和助手一次一次地试验。1893年2月6日,当他和助手用酸溶去铁后,在石墨残留物中,出现了一颗0.7毫米大小的晶体!经检测,这颗晶体真是金刚石。他终于得到了梦寐以求的“希望之星”。他们还将这颗金刚石命名为“摄政王”。

人造金刚石的成功使本来因研制氟和高温电炉而著名的莫瓦桑,更加名噪一时。1906年瑞典诺贝尔基金会宣布,把相当于10万法郎的奖金授给莫瓦桑。这是“为了表彰他在制备元素氟方面所做出的杰出贡献,还表彰他发明的莫氏电炉”,在颁奖词中对人造金刚石的事也加以赞扬。(www.xing528.com)

其实,莫瓦桑“成功”的人造金刚石试验只进行了一次,他本人没再进行第二次,却浸沉在“成功”的美誉之中。在莫瓦桑去世后,“人造”的真相才被揭露出来。据说,由于助手对无休止的试验感到厌烦,他便悄悄地把一颗天然金刚石混迹到实验中去了。虽然不能说莫瓦桑有意骗人,但莫瓦桑并没有重复进行试验。应该说,诺贝尔奖授奖者的眼睛是明亮的,他们并没有为金刚石的商业价值所迷惑,更看重莫瓦桑在化学实验上的成就。

从理论上说,对于金刚石的正四面体晶体结构和石墨的层状结构,这在1910~1920年才有所认识。要把石墨转变为金刚石包含许多因素。1938年,科学家根据热力学理论研究石墨—金刚石的转化过程。

1946年,诺贝尔物理奖颁给美国科学家布里奇曼(1882~1961)。颁奖原因是他开发出极高压的技术,在高压物理领域内所做出的一些重要发现。至此,人造金刚石已具备了可能性。1955年,美国通用电气公司专门制造了高温高压静电设备。美国科学家霍尔等人在1650摄氏度和95 000个大气压下,制成了金刚石。他们进行了各种理化检测,确证制成物为金刚石,从而开创了工业规模生产人造金刚石磨料的先河。这是人类历史上第一次合成人造金刚石。这离莫瓦桑宣称制成金刚石已有62年了,莫瓦桑逝世也近半个世纪了。可知莫瓦桑的试验是在高温下,以铁水急剧冷却收缩所获得的压力,顶多只有几千个大气压,这可能实现从石墨到金刚石的转化吗?

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