貝采利烏斯是瑞典著名的化學家。有一天傍晚,妻子準備了酒菜宴請親友,祝賀他的生日。貝采利烏斯沉浸在實驗中,把這件事全忘了。直到瑪麗亞把他從實驗室拉出來,他才恍然大悟,匆忙地趕回家。一進屋,客人們紛紛舉杯向他祝賀,他顧不上洗手就接過一杯蜜桃酒一飲而盡。當他自己斟滿第二杯酒干杯時,卻皺起眉頭問妻子:“你怎么把醋拿給我喝?”妻子和客人都愣住了,從瓶里倒出一杯來大家品嘗,沒錯,確實是蜜桃酒!
貝采利烏斯隨手把自己倒的那杯酒遞過去,瑪麗亞喝了一口,酸得吐了出來,也說:“甜酒怎么一下子變成酸醋了?”客人們紛紛湊近來,猜測著這“神杯”發(fā)生的怪事。后來,貝采利烏斯發(fā)現,原來酒杯里有少量粉末,再瞧瞧自己的手,沾滿了鉑黑,這是在實驗室研磨白金時給沾上的。原來,把酒變成酸醋的魔力是來源于白金粉末,是它使乙醇(酒精)和空氣中的氧氣起化學作用,生成了醋酸。
在這之后,貝采利烏斯經過長期觀察研究,終于在1836年提出了“催化”這個科學概念。什么叫催化劑呢?1895年,德國化學家奧斯特瓦爾德給催化劑和催化作用下了個科學的定義:一種在化學反應前后,本身的質量和化學性質都不變,只是改變化學反應速度的物質,叫做“催化劑”。在化學反應中催化劑的特殊作用叫做“催化作用”。“催化作用”在希臘語里的意思是“解去束縛”。
另外還有件事,發(fā)生在咱們中國。1972年,美國總統(tǒng)尼克松訪華時,周總理帶他參觀京西的一個化工廠,當時天氣比較陰郁。大家正鄰近廠門口時,突然發(fā)現廠區(qū)的天空上冒出一條“黃龍”,是工廠冒出的濃煙由于天氣原因沒能往高空排出。周總理很生氣,事后把廠長叫到辦公室里來,嚴厲地告訴他,半年內一定要解決這個嚴重污染環(huán)境的問題,否則下崗!
半年后,“黃龍”還真被消滅了。方法僅僅是讓黃煙通過一種含碘的活性炭。原來,發(fā)電廠冒出的煙呈棕黃色是因為高硫煤在燃燒時放出大量的二氧化硫。在含碘的活性炭作用下,二氧化硫會迅速變成三氧化硫,而三氧化硫很容易溶于水變成重要工業(yè)原料——硫酸。這樣一來,除消滅了“黃龍”之外,還可將硫酸與磷灰石作用生產過磷酸鈣肥料。在這項技術中,充當“催化劑”角色的神奇物質是含碘的活性炭。
從20世紀初開始,催化劑這個魔術師成為人們不可缺少的得力“助手”。化學家們用催化劑創(chuàng)造出將空氣中的氮和氫氣合成氨的奇跡,并實現了合成氨工業(yè)化。1926年,人們利用催化劑將一氧化碳加氫成功地合成了人造液體燃料。以后又用催化劑合成了甲醛、乙醛、染料、橡膠等高分子聚合物。一切新的聚合物,都是新發(fā)現的催化劑作用下的產物。
原來速度非常慢的化學反應,在催化劑的作用下,速度可提高10倍。例如,在常溫常壓下把氫氣和氧氣擺在一起,即使是過一萬年也不能化合成水,但在金屬鉑的“催促”下,不用百分之一秒的時間,它們就變成了水。過去,不少化學反應需在高溫高壓下才能進行。如今,在催化劑的作用下,可以大大降低反應溫度和壓力,節(jié)省大量能源。
催化劑的確是一種很奇妙的物質,它能提高我們所希望的化學反應的速度,抑制不希望的反應發(fā)生,而且自身在反應過程中不被消耗,因此催化劑對于化學工業(yè)中的技術生產過程顯得舉足輕重。現在,90%以上的化學產品在其生產過程中要涉及一種催化劑。在許多物質的轉化過程中,它們簡直到了出神入化的地步,創(chuàng)造了一個又一個奇跡。
編輯/梁宇清