維勒:他打臉貝采里烏斯,開闢有機化學,發現同分異構,卻與釩失之交臂|化學大咖誕辰317周年快樂
弗里德里希·維勒
試劑、燒杯、曲頸甑,他的四周寂靜下來,一顆實驗的心完全沉沒。白衣少年,除了熱愛一無所有,但也要橫下心與父親爭奪命運。
靜,能寒窗苦讀;動,能化生萬物。六十載春秋風華,四十年瀝血著書,他的一生彷彿一部化學大綱。
遙望蒼穹,他是最亮的星。
醫科生的命,化學黨的心
維勒的父親是當地小有名氣的醫生,他固執地希望兒子學醫(要知道,即使是現在外科醫生的收入也是不菲的)。然而維勒從小就偏愛化學, 中學時通讀哈金的《實驗化學》,偷偷拿走父親藥房里的化學藥品,開始了實驗狗的道路(霧)。
然而硫燃燒時嗆人的煙味終究還是被父親逮著了,父親認為他不務正業,沒收了他的《實驗化學》。
所幸維勒遇到了布赫醫生,「孩子,這些化學書,你愛看哪一本,你就拿走。」布赫醫生十分幫助、支持小維勒的化學之路,讓他21歲便發表了第一篇論文。
但在父親的威迫下,維勒前往馬爾堡大學學醫,但對化學痴心不改。他的宿舍簡直就是一間實驗室。
地上到處可見形形色色的礦物晶體,屋角里擺放著一堆堆的實驗儀器,有玻璃瓶、量筒、燒瓶、燒杯,有打破的曲頸瓶以及鋼質研體等等。
良馬有幸遇伯樂 才子適逢遇知音
原來都是套路........
於是維勒便在格麥林(Gmelin)的實驗室里,開心地走上一條不歸路。實驗室里先進齊全的設備與名師指導,讓維勒突飛猛進,每年都能發表一篇論文(給跪了_(:зゝ∠)_)。
有心栽花花不開,無心插柳柳成蔭
1824年,維勒打算製備氰酸銨。他在氰酸中倒入氨水後,用火慢慢加熱,想把溶液蒸干,得到氰酸銨結晶。不過,蒸發過程實在太慢了。維勒一邊加熱,一邊忙著把從瑞典帶回來的化學文獻譯成德文。(維勒:請叫我多面手~)
臨睡前他停止了加熱,清晨醒來一看得到的是針狀晶體——和以前他製備的氰酸銨晶體完全不一樣啊!
而且氰酸銨中加入氫氧化鉀溶液,加熱以後,會放出氨氣,聞到氨氣的臭味,可這種針狀晶體卻沒有類似現象。
奇怪,這是一種什麼樣的「氰酸銨」呢?
他經過仔細研究發現所得到的竟然是尿素!尿素存在於許多動物的尿液中。一個成年人每天大約排出30克尿素,而維勒製得的尿素,與尿中的尿素一模一樣。
尿素的製備,說明了有機物是可以由無機物製備的,打開了有機化學的大門!
當時的化學界被活力論統治著。
活力論(又稱生命力論)認為有機物是生命過程的產物,所以有機物只能在生物體內受到一種神秘的生命「活力」的作用才能產生。在實驗室里,人們只能合成無機物質,不能合成有機物質,更不可能由無機物合成有機物。
維勒由無機物(氰酸、氨水)合成有機物尿素,無疑動搖了生命力論的根基。著名化學家貝采里烏斯最初聽到這個消息時,諷刺地說:「那你能不能在實驗室造出一個孩子來」(再神的dalao,也有犯錯的時候)。
維勒的製備激發了無數後來人,乙酸、酒石酸等有機物紛紛由無機物製備出來,活力論徹底完蛋,有機化學迎來新時代。
同分異構,化學裡的「多胞胎」
維勒測定了氰酸銀的組成,發現與化學家李比希測定的雷酸銀的元素組成與元素含量完全相同,兩種性質不同的物質怎麼可能組成完全相同呢?
受此影響,後來人們發現這種情況不僅僅局限於雷酸銀與氰酸銀,化學世界裡還有很多這樣的「雙胞胎」甚至「三胞胎」、「多胞胎」。
人們給它們取了個名字,叫「同分異構體」,意思是如果一些化合物具有相同的化學式,但結構和性質都不相同,那麼它們互相稱對方為同分異構體——相同的分子式、不同的結構。
黃金千萬,不如純鋁幾兩
1827年,維勒將金屬鉀與氯化鋁共熱後的生成物倒入水中,得到了銀灰色的鋁粉。但當時鋁的價格比黃金還要昂貴,被譽為「來自黏土的白銀」(黏土含有氧化鋁)。
圖:虛榮的拿破崙三世使用鋁製餐具宴請賓客
當法國化學家德維爾製得了金屬鋁後,人們曾用這種當時非常稀罕的「貴金屬」鑄成獎章,獎章的一面鑄著拿破崙第三的肖像,另一面則鑄著維勒的名字和「1827」字樣。
敲開凡娜迪斯女神之門
圖:絢麗多彩的釩化合物
維勒曾一時疏忽未能將褐鉛礦的分析進行到底,以致錯過了發現金屬「釩」的機會。維勒因此寫信給老師貝采里烏斯,傾訴自己的苦悶。回信頗有意思,摘要如下:
(註:由於釩的化合物具有絢麗的顏色,發現者以希臘神話中美麗女神凡娜迪斯(Vanadis)的名字命名為釩(Vanadium))
親愛的維勒,
今天我寄給您一份樣品,這是新發現的釩元素。順便,我給您講個故事吧。
從前,在北方住著一位女神,她很美,又非常勤勞,她叫凡娜迪斯(Vanads)。
一天,有個小夥子向她求愛,只敲了一陣門,就不再敲了。凡娜迪斯未起來開門,想試試小夥子有無耐心。
過了許久,女神來到窗口,望著匆匆而去的小夥子,驚奇地發現他就是維勒。不免小聲埋怨:「啊,是淘氣包維勒呀!好呀,讓他白跑一趟也應該,誰叫他缺乏耐心呢。」
又過了幾天,另一位小夥子來敲門,不但敲得堅決,還乾脆有力,有股不達目的不罷休的韌勁。
圖:也許就像謝耳朵這樣執著吧hhhh
女神感動了,站起來為他開門,熱情地邀他進屋。小夥子長得真帥,很有禮貌,和凡娜迪斯一見鍾情。
相識不久,兩人結婚了,生下個活潑的小男孩,起名叫元素釩(Vanadium)。您知道小夥子是誰么,他就是您的同學塞夫斯特瑞姆。
你的老師 貝采里烏斯
好基友就是——我寫的論文給你發
「以我倆的名義發表的某些小文章,其實是我們當中的一個人完成的,這是贈給另一個人的絕妙小禮物。我想這就可以使你了解我倆之間的相互關係了。」
「如果李比希不在的話,我恐怕連一半的工作都難以完成。」 ——維勒這麼形容他們的友誼「當一個人需要幫助的時候,另一個人則早已作好了準備,我們兩個人猶如一個人似的。」 ——李比希與維勒一起做實驗後的感想
維勒與李比希,彷彿恩格斯與馬克思,不過奇怪的是,他們的性情可謂一個天南一個地北。
李比希性情急躁、勇猛好鬥,維勒溫厚謙虛、從不爭執;李比希是富於幻想、擅於理論思考的浪漫型,維勒是思維謹慎、擅長實驗的古典型。
鬼知道他們為啥成為44年的好基友。二人合作譜寫了化學史上精彩的二重奏,為有機化學、無機化學做出了卓越貢獻。
1882年7月31日,是維勒的82歲誕辰。許多知名人士都趕來祝賀。維勒幽默地說「諸位慶賀我的生日,未免太性急了點。等我活到90歲,到那時才來祝賀不算晚。」
然而就在他講過這話之後不到兩個月,與世長辭。後人說「他的一生無日不在化學之中度過——不是學化學,就是教化學,或者研究化學!」
圖:德國發行了紀念維勒和尿素合成實驗的郵票,郵票上面的圓球和短棒結構模擬了尿素的化學結構
今天,是維勒誕辰317周年。他發表過化學論文270多篇,獲得世界各國給予的榮譽紀念達317種,在化學的多個領域開疆擴土,貢獻卓著。
而他要求他的墓碑只能是一塊刻著名字的石頭,不準刻任何頭銜。
雲山蒼蒼,江水泱泱,先生之風,山高水長!
在此表示深深的敬意!
化學君
回顧維勒的一生,猶如一顆耀眼的明珠,在科學的天空中永放光彩。
無機化學領域,他的研究從常見的氧、氮、磷到稀少的鉭、鉑、鈀等30多種元素的近百種物質,霍夫曼評價道「若羅列開來,真成了一部化學大綱了」。
有機化學領域,他和李比希共同發現了苯甲酸基團,研究了有機化學的基團反應,後又發現扁桃苷、氫醌等。分析化學領域同樣豐富多彩。
他培養了幾代英才——科爾貝(Kolbe)、費爾希(Fitting)、徐布諾(Huebner)、拜爾斯坦(Beilstein)等,哪個不是化學大家?
「細推化學即是樂,不用浮名絆此生」,便是對維勒最好的詮釋了吧。
維勒教授的《論尿素的人工合成》中文譯稿,想看的可在百度雲下載:
https://pan.baidu.com/s/1mibYtba
參考資料:
劉景清, 丁鄭南, 趙元芳. 維勒教授的生平和業績[J]. 化學通報, 1999(3).
何法信, 畢思瑋. 化學史上的雙子星座李比希與維勒[J]. 化學通報, 2000, 63(8):000060-64.
維基百科-Friedrich W?hler
文首詩歌借鑒了歷屆感動中國人物頒獎詞
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文|釩高 編輯|釩高
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