莫瓦桑:点石成金之殇

作者:小草来源:蝌蚪五线谱发布时间:2019-02-13

经过无数次的反复探索,莫瓦桑的实验室里终于爆发出的欢呼声:成功了!

金刚石俗称“金刚钻”,也就是我们常说的钻石,它是自然界中最坚硬的物质。晶莹透明、硬度第一的金刚石,特别惹人喜爱。在大自然中,金刚石以极少的矿藏量深埋在地底下。储量如此稀缺,当然远远满足不了社会对它的巨大需求。

金刚石

金刚石(网络图)

人类虽然在五千年前就从自然界获取了金刚石,但一直不知道它是由什么元素构成的。直到1704年,英国科学家牛顿才证明了金刚石具有可燃性。以后又经法国科学家拉瓦锡、英国科学家腾南脱,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。1799年,法国化学家摩尔沃把一颗金刚石转变为石墨。这激发了人们的逆向思维,能不能把石墨转化成金刚石呢?自此以后,科学家们对于怎样把石墨转化为金刚石,表现了极大的兴趣。莫瓦桑就是其中一位。

早在发明人造金刚石之前,莫瓦桑已经是法国一位颇负盛名的化学家了。1886年,莫瓦桑首先制取了单质氟。6年后,他又发明了高温电炉。莫瓦桑利用高温电炉制取了碳化硅和碳化钙,这促使他向极富诱惑力的“点石成金”术跃跃一试。

作为化学家,莫瓦桑心里最清楚:“点石成金”谈何容易。但是他还是决定把这个研究进行下去。前人的研究成果已经让莫瓦桑知道金刚石是纯碳物质。至于它是如何形成的,在这方面研究的成果很少,只有德布雷曾提出金刚石是在高温高压下形成的。紧接着莫瓦桑想到,要人工制造金刚石,得有可供加工的原材料。选什么材料才合适呢?还从未有人作过这方面的尝试,看来,一切要靠自己摸索了。

莫瓦桑(网络图)

他先试验制取氟碳化合物,再除去氟制取金刚石,但没有成功。有一回,有机化学家和矿物学家查理·弗里德尔在法国科学院作了一个关于陨石研究的报告,莫瓦桑也参加了。在报告中,查理·弗里德尔说:“陨石实际上是大铁块,它里面含有极多的金刚石晶体。”

听到这儿,莫瓦桑猛地想到:石墨矿中也常混有极微量的金刚石晶体,那么,在陨石和石墨矿的形成过程中,是否可以产生金刚石晶体呢?想到这里,莫瓦桑头脑中出现了制取人造金刚石的设想:金刚石的主要成分是碳,陨石里含有大量金刚石,而陨石的主要成分是铁。如果把程序倒过去,把铁熔化,加进碳,使碳处在高温高压状态下,是不是能生成金刚石呢?历史上第一次人工制取金刚石的实验开始了。莫瓦桑利用他的高温电炉,把铁化成铁水,再把碳投入熔融的铁水中,然后把渗有碳的熔融铁倒入冷水中,借助铁的急剧冷却收缩时所产生的压力,迫使内中的碳原子能有序地排列成正四面体的大晶体。最后用稀酸溶去铁,就可拿到金刚石晶体。

莫瓦桑和他的助手一次又一次地进行着这个实验。1893年2月6日,他终于看到了他梦寐以求的“希望之星”。当他和助手用酸溶去铁后,在石墨残留物中,竟有颗0.7mm的晶体闪闪发光!经检测这颗晶体真是金刚石。

“人造金刚石成功了!”欣喜若狂的莫瓦桑一再向报界宣传他的重大科研成果。这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。

莫瓦桑在做实验

莫瓦桑在做实验(网络图)

照理说,故事说到这里就已经完美结束了。可是,历史总是这么富有戏剧性。后来,经查明,那次成功的人造金刚石试验,是由于莫瓦桑生前的助手对反复无休止的试验感到厌烦,但又无法劝阻他不再做了,迫于无奈便俏俏的把实验室中的一颗天然金刚石混迹到实验中去。

到头来,莫瓦桑的人造金刚石,仍然是“希望之星”。对这件事,当然不能说莫瓦桑有意作伪骗人。但是,成功的科学实验的第一特征是可重现性。然而,莫瓦桑“成功”的人造金刚石试验,只做了一次,他本人再也没做第二次,但却陶醉在盛名之中,却不能不说是科学家不应有的过失了。

半个世纪后,来到了1955年,美国科学家霍尔等在1650℃和95000个大气压下,合成了金刚石。并在类似的条件下重复多次亦获成功,产品经各种物理的、化学的检测,确证为金刚石。这是人类历史上第一次合成人造金刚石成功,然而,这已是莫瓦桑宣称“成功”的62年以后的事了。

————————————————————

简介:亨 利·莫瓦桑(法语:Henri Moissan,1852年9月28日~1907年2月20日),法国化学家,获得1906年诺贝尔化学奖。莫瓦桑长期从事无机化学的研究,他在不良的实 验室条件下,首次成功地离析了元素氟;深入研究氟化物和金属氢化物的性质;1892年他发明了电炉,将实验室化学反应的温度成功地提高到2000摄氏度。

名言:们不能停留在已经取得的成绩上面,在达到一个目标之后,我们应该不停顿地向另一个目标前进。一个人,应当永远为自己树立一个奋斗目标,只有这样做,才会感到自己是一个真正的人,只有这样,他才能不断前进。

扫码加蝌蚪五线谱微信