莫瓦桑的化學人生

未九

在一些人的主觀世界里，化學家喜歡走極端，套著一件實驗室白大褂帶著面罩，穿梭在實驗室的火焰和爆炸聲中。浮夸的化學實驗遮住了化學家作為一個科學家的正經模樣。然而在漫長的化學歷史中，確實有一段瘋狂的日子和一些瘋狂的人。1906年諾貝爾化學獎得主亨利·莫瓦桑就是這樣一位化學家，他在制備單質氟的過程中，因為長期接觸氟化砷而中毒，不得不暫時中止了實驗。1907年莫瓦桑死于心臟病，臨終前他承認，氟奪走了他十年的生命。

1852年，亨利·莫瓦桑出生在法國西南部的一個貧困的鐵路職工家庭，12歲時，舉家遷往巴黎附近的摩城（Meaux）。莫瓦桑在摩城讀到了中學，這里是莫瓦桑的化學啟蒙地，在這里他遇見了他的化學啟蒙老師。

莫瓦桑對化學的熱愛從中學時代就顯現出來，除了化學，他幾乎沒有學其他，離開學校時，甚至沒有拿到畢業證書。中學畢業后，莫瓦桑在一家藥店當學徒，藥店的工作讓莫瓦桑接觸到了更多的化學知識。然而學徒卻不是他想要的人生。于是，莫瓦桑決定返回學校研習化學。1872年莫瓦桑聽聞化學家艾得蒙·弗雷米的實驗室招工，便去應試。面試中，弗雷米對莫瓦桑的回答非常滿意，當場就錄用了他。1874年，莫瓦桑轉入巴黎藥學院臺赫倫教授的實驗室。1877年，莫瓦桑取得了自然科學學士的學位。

獲得學士學位后，莫瓦桑繼續在巴黎藥學院從事研究工作，其研究課題是自然鐵，他經過實驗驗證了自然鐵是高度分散的金屬鐵，否定了此前德國化學家提出的自然鐵是氧化亞鐵的理論，由于莫瓦桑在這一領域的出色表現，1879年他被任命為巴黎藥學院實驗室主任，不久后獲得巴黎大學授予的博士學位。

即便如此，莫瓦桑的薪水仍舊少得可憐。他不得不私下經營一家私人實驗室來補貼微薄的收入。對于莫瓦桑來說，擁有了屬于自己的實驗室，幾乎等于擁有了世界。在這里，他可以做自己想做的任何實驗，只要他敢。不用懷疑莫瓦桑的勇氣，需要擔心的是實驗室的生意。莫瓦桑自己的實驗成功了，可他的實驗室卻倒閉了。不過后來事情有了轉機，他成為了富有的藥劑師家的女婿。經濟上有了保障，莫瓦桑終于能全心投入他的化學事業——分離氟元素。

氟的發現

早在16世紀，人們就開始利用氟化物了，1529年，阿格里·克拉就描述過利用螢石（氟化鈣）作為熔礦的熔劑，它能使礦石在熔融的狀態下更加容易流動。1810年，法國化學家安培第一次提出氟這種元素的存在。他與漢弗萊·戴維提出了一種氟化鹽形成所必不可少且難以捉摸的元素。他們想用電解的方式將這種元素分解出來，然而實驗腐蝕了他的鉑金容器，這讓戴維十分興奮。雖然還不知道到底發生了什么，但他可以斷定這一定是一個非常棒的化學反應。消息很快傳了出去，招來了大批科學家的躍躍欲試，而大多數都是飛蛾撲火，一些甚至丟了性命。

制備單質氟成了莫瓦桑心頭的一件大事。他首先嘗試用氟化磷與氧氣反應制備氟氣單質，但是實驗得到的是氟氧化磷。隨后莫瓦桑開始尋找低溫條件下處于液態的氟化合物，以進行低溫電解實驗制備氟氣。他首先嘗試了氟化砷，氟化砷室溫下是一種液體，為了提高電導率，莫瓦桑向氟化砷中加入了氟化鉀，但是反應過程中沉積在陰極的單質砷阻礙了電流的傳導。因為長期接觸氟化砷，莫瓦桑中毒了，實驗一度中止。

經過一段時間的身體調養恢復后，莫瓦桑再度投入氟的制備中。這一次他選擇零下50℃的液化氟化氫作為電解液，在螢石質地的反應容器中用鉑銥合金的電極進行電解，終于成功。

“莫桑石”的發現

金剛石作為一種稀有的礦石，以極少的礦藏量深埋在地底下。它是自然界中最硬的一種礦石。儲量如此稀缺的金剛石，遠遠滿足不了社會對它的需求。正是這種需求促使了人造金剛石的出現。

1893年，法國科學院宣布了一條振奮人心的消息：“化學家莫瓦桑研制出了人造金剛石！” 消息一出，立即轟動世界，有人稱他為“世界富翁”。金剛石也被稱為“莫桑石”。

隨后，這一爆炸性的特大喜訊傳遍法國，傳遍全世界。莫瓦桑一下成為了新聞媒介的焦點，成為人們心目中巨額財富的生產者，在法國，甚至有人稱他為“世界富翁”。

然而，研制金剛石本不在莫瓦桑的化學研究計劃之中。

莫瓦桑的實驗室進行的一項化學實驗中需要一種鑲有金剛石的器具。某天早上，莫瓦桑來到實驗室，做好實驗前的準備工作。這時，各項儀器都準備好了，卻找不到那鑲有金剛石的昂貴器具。助手發現門有被撬過的痕跡，實驗室被小偷光顧了，鑲有金剛石的器具被偷了。這樁偷竊案使莫瓦桑萌生了一個念頭：“天然金剛石如此稀少而昂貴，如果能人工制造金剛石，該有多好！”

莫瓦桑心里明白要想人造金剛石，首先要弄清楚金剛石的主要成分并了解它是怎樣形成的。經過一番查閱，莫瓦桑了解到金剛石的主要成分是碳。而關于金剛石形成的研究資料卻非常少，只有德布雷（莫瓦桑在巴黎藥學院的導師）曾提出金剛石是在高溫高壓下形成的。

有一回莫瓦桑參加了有機化學家和礦物學家查理·弗里德爾在法國科學院作的一個關于隕石研究的報告。查理·弗里德爾說：“隕石實際上是大鐵塊，它里面含有極多的金剛石晶體。” 聽到這兒，莫瓦桑猛地想到：石墨礦中也常混有極微量的金剛石晶體，那么，在隕石和石墨礦的形成過程中，有可能也會產生金剛石。

回到實驗室后，莫瓦桑把自己的想法一一跟助手們解釋，最終提出了一個計劃：“把程序倒過去，把鐵熔化，加進碳，使碳處在高溫高壓狀態下，看能不能生成金剛石？” 沒有先例，沒有經驗，更沒有別人的指點，實驗當然也沒有一次成功。然而，經過無數次的反復探索，莫瓦桑的實驗室里終于誕生了人類歷史上第一粒人造金剛石！

莫瓦桑一生獲得的榮譽絕不僅在氟和人造金剛石。1892年他發明了電爐，將實驗室化學反應的溫度成功地提高到2000℃。他還曾經獲得英國皇家學會的戴維獎、法國科學院的拉·卡澤獎、德國化學會頒發的霍夫曼獎。

1906年莫瓦桑獲得了他一生中最重要的獎項——諾貝爾化學獎。遺憾的是，第二年他就病逝了。由于其獨子死于第一次世界大戰，莫瓦桑的遺產由巴黎藥學院設立了兩個獎學金，以莫瓦桑夫婦的名字分別命名為莫瓦桑化學獎和路更藥學獎。