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弗里德里希·维勒是谁?一生有何作为?

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  维勒于1800年7月31日出生于莱茵河畔法兰克福附近埃斯欣姆的一个医生家庭。他的父亲在当地颇有名望,父亲希望他长大以后,能够光大这个家庭的医学传统,成为一代名医。当他还在上中小学的时候,父亲就不断给他灌输这种思想。

  要当医生,就得了解药物。而要了解药物,不懂得化学是不行的。所以,在课程之余,维勒还有意识地翻阅了一些化学书籍。阅读的结果,他的兴趣发生了转移,深深地喜欢上了化学这门学科。上中学时,在完成了老师布置的学习任务之后,他还常常在家里偷偷地按照化学书上的叙述做实验。化学实验给他带来了无比的愉快,他不再企盼着长大后去当名医,而是希望有朝一日能够从事化学研究。

  20岁那年,维勒中学毕业,该上大学了。这时的维勒,已经不是过去那个又高又瘦、长着一副大耳朵、看上去快乐无比、滑稽淘气的孩子,而是一个身材颀长、举止文雅的青年了。这年秋天,他考上了马尔堡大学。在选择大学专业的时候,他不愿惹父亲生气,于是就按父亲的意愿,选择了学医。

  在大学里,维勒的生活紧张而又充实。在认真学好医学专业的同时,他对于自己心爱的化学实验仍然不能忘怀。他尽量科学安排时间,所有的功课都在白天完成,以此来保证他的医学专业的学习质量,而晚上的时间则留给自己。一到晚上,他一回到自己的住所,就满怀激情地投入化学实验。他几乎天天都要把做实验用的那些瓶瓶罐罐摆弄一番。哪天没做实验,他就睡不踏实。房东喜欢把房间打扫得干干净净,整顿得有条有理,在那样的环境里,他倒觉得不自在。

  正是因为有了这样的钻研精神,没用多久,他就在化学研究方面有所收获了。上大学二年级时,他发表了第一篇化学研究方面的论文,刊登在《吉尔伯特年鉴》上。文章虽然不长,但很有新意,因此得到了欧洲“化学巨人”——瑞典著名化学家贝采利乌斯的肯定。初试牛刀就得到了名家的赏识,这更加坚定了维勒选择化学趼究作为终身事业的决心。他虽然仍在医学专业学习,但他已经吧自己的心交给了化学。

  不久,他转学进入海德堡大学。海德堡大学有一位叫做列奥波德·格美林的教授,是德国著名化学家,被誉为“海德堡的贝采利乌斯”。维勒就是冲着他,慕名而去的。当然,在海德堡大学,他的专业仍然是医学。

  不料,当他找到格美林教授,表达了自己愿意跟着他听课的愿望时,格美林教授却表示反对。教授对他说:“维勒先生,您现在掌握的化学知识,已经超越了我讲课的范围。您没必要再浪费时间,听这些对您来说已经过时了的东西。”

  维勒以为格美林教授在婉言谢绝他,觉得很失望。可格美林教授接下去的话却让他喜出望外。格美林教授说:“您要来听我的课,我是不会同意的。可是如果您愿意来我的实验室工作,那我会感到很愉快。我相信您会在我的实验室里做出新的、更有意义的成果。”

  到格美林教授的实验室里做实验,这是他连想也不敢想的事情。他没有任何犹豫,就一口答应了。从那以后,他就成了格美林教授实验室的常客。

  没想到,海德堡大学另一位知名学者蒂德曼教授对此有了意见。蒂德曼教授是著名的医学家,他对维勒的才华也很欣赏。他觉得,维勒如果不好好读医学,就太可惜了。他不愿意医学界失去这位后起之秀,他想亲自指导维勒攀登医学科学高峰。

  两位名师争徒,这真出乎维勒意料。能得到他们中的任何一位的指导,对一般学生来说都是天大的好事,可维勒一下子得到了两个人的垂青,这怎能不让他受宠若惊?他尊重、景仰蒂德曼教授,可他也不愿意改变自己的选择,这可怎么办呢?他把自己的真实想法告诉了两位导师,两位导师协商的结果,决定采取折中方案,让他研究生理学中的化学问题。就这样,维勒在这两位大师的指引下,以一种独特的方式,走上了化学研究道路。

  根据蒂德曼教授的建议,维勒选择尿素作为自己的研究对象。尿素是有机体新陈代谢排泄出来的废物中第一重要的化学物质,研究尿素对于当时的生理学有一定的学术价值。正因为这样,蒂德曼教授才把这项课题交给了维勒。

  按照蒂德曼教授教给的方法,维勒经过刻苦钻研,终于在1823年,从动物尿和人尿中分离出了尿素。接着,他又在格美林教授的指导下,对尿素的化学成分做了全面分析。格美林教授的分析方法非常先进,维勒运用这种方法,精确地测定了尿素中氮、氢、氧和碳的成分,得到了一批数据,并由此查明了尿素的一些重要性质以及它在动物体内的生理作用。他的工作做得非常好,正是由于这项研究,维勒年仅23岁就获得了海德堡大学的医学博士学位。

  获得博士学位以后,维勒来到瑞典的斯德哥尔摩大学贝采利乌斯实验室,为他仰慕已久的贝采利乌斯做助手,跟随这位“化学巨人”一道从事研究工作。在那里,他进一步充实了自己,学到了更为先进的实验和分析方法。而且,他还与贝采利乌斯成了莫逆之交。在日后的岁月里,两人的学术观点时有不同,但他们的友谊却一直保持了下来。

  在斯德哥尔摩待了一年以后,1825年,他又回到了自己的祖国,在柏林化学和矿物学校当了一名化学教师。在这所学校,他的薪金很低。本来他可以在其他学校得到更高的薪金,但他认为工作环境和研究条件比工资更重要。他看中的是该校的化学实验室。正因为这样,他才愉快地接受了柏林化学和矿物学校校长的聘请。

  在学校里,维勒一方面负担繁重的教学任务,一方面尽量利用业余时间搞科研。他的兴趣一开始是在无机化学上,在不长的时间之内,他就做出了一系列令人瞩目的成就。他研究出了分离金属铝和铍的方法,还发现了碳化钙,指出碳化钙能迅速与水反应生成可燃性气体乙炔。他还差一点就成了世界上钒的第一位发现者。

  在博士毕业后的最初几年里,维勒取得了丰硕的成果。不过,与他接下去的工作相比,上述成果就显得次要多了。

  那时,他一直在关注氰酸和氰酸盐的研究。氰酸和氰酸盐都含有氰酸根,氰酸根是一种在性质上与氯离子很相近的酸根,它能与氢原子结合,生成氢氰酸。氢氰酸在与强碱反应时,可以生成相应的盐。根据这一性质,维勒用氢氰酸与有关氢氧化物进行反应,制得了不同的氰化物,并对这些氰化物的性质做了较长一段时间的研究。

  一天,维勒在查阅杂志时,读到了德国化学家尤斯图斯·李比希的一篇文章,从中知道李比希正在进行与自己相似的研究。于是,他立即给李比希去信,建立了工作联系。从那以后,两人成了同一课题的竞赛者,最终还成了好朋友。

  维勒在那篇文章中发现,李比希在研究中也得到了自己所制得的那种氰化物,可是他对那种物质性质的描述却与自己所知大不相同。李比希描述说,他制得的那种氰化物具有猛烈的爆炸性能,甚至在合成过程进行之中,稍有不慎也会引起爆炸。而维勒所得到的同一种氰化物却非常稳定,根本不会爆炸。为什么会是这样的呢?同一种物质,不可能出现如此截然相反的性质。答案只能是他们中的一个人出了错误,这个人如果不是李比希,那就是维勒。

  为了证明自己是正确的,两个人都在艰苦地工作着。维勒在探讨这个问题的过程中,制备出了氰酸氨这种物质。他将氨溶液与氰酸混合,然后加热蒸发。根据化学原理,氨是碱性的,它与氰酸这种酸起反应,得到的应该是氰酸氨这种盐。

  维勒得到的氰酸氨是一种不透明的晶体。按常规,得到了这种晶体之后,应该对其性质进行分析。分析的方法之一是将其与氢氧化钾在一起加热。从性质上来说,当氰酸氨与氢氧化钾在一起加热时,钾离子置换出了氰酸氨中的氨根,氨根与氢氧根结合,生成氢氧化氨,就是我们平常所说的氨水。这样,混合液中应该出现氨的气味。可无论他如何做实验,溶液中始终没有出现氨的气味。再换用其他方法,该晶体同样没有出现氨的反应,也没有出现氰酸的反应。

  既然没有出现预期的反应,那就说明加热后的晶体已经不是氰酸氨了。不是氰酸氨,那它是什么呢?要判定它是什么物质,方法只有一个,就是测定它的成分,再与已知物质相比较,通过比较做出判断。

  于是,在接下去的日子里,他一遍又一遍地重复氨溶液与氰酸的反应过程,分析那个本应称做“氰酸氨”的晶体的成分。通过实验,数据越来越精确,氮、氢、氧以及碳的百分比含量,已经确凿无疑。望着最后的结果,他十分惊讶,因为这组数据与他做博士论文时对尿素的分析所得完全一致。也就是说,他用人工合成的方法,从无机物中制得了尿素。

  用人工方法合成了尿素,这一结果使维勒非常吃惊。按传统观点,只有活组织才能形成尿素,可现在他却用无机物把它制造出来,而且仅仅是加了一下热。

  为了证实自己的发现,维勒将这个实验重复做了许多次,每次都得到了相同的结果。经过一再验证,他终于肯定,自己确实制造出了尿素。1828年,他把自己的研究成果写成了一篇总结性的论文:《论尿素的人工生产》,公布于世。与此同时,他还把这一发现写信告诉了自己的老师贝采里乌斯和朋友李比希,请他们对自己的工作进行评价。他觉得,贝采里乌斯未必会同意他的观点,但他,需要听取贝采里乌斯的意见。

  贝采里乌斯的反对是有原因的。当时,有机化学还处于概念不清的阶段,很多人认为有机物就是专指动植物组织。18世纪末生物学界广泛流行的活力论,对有机物的研究也带来了某种神秘色彩。贝采里乌斯深受这种观点影响,他还对之做了系统表述。他认为,化学物质分为两类,一类是无机物,与生命无关;另一类是有机物,它来源于有生命的组织,含有生命力。无机化学的定律并不全都适合于有机物。贝采里乌斯相信在制成有机物时需要“生命力”,而“生命力”在实验室里是不可能找到的,因此化学家不可能在没有生命组织的帮助下,从无机物合成有机物。这就是说,在有机化学和无机化学之间横亘着一条鸿沟,它们是不可逾越的。

  贝采里乌斯的观点在当时很有代表性,维勒在海德堡大学的导师格美林教授就是这一观点的忠实拥护者。

  但是这一鸿沟现在被维勒打破了。他居然在实验室里人工合成了尿素。贝采里乌斯一开始不相信这一事实。可许多化学家都重复了维勒的实验,得到了相同的结果。于是贝采里乌斯又觉得,氰酸氨本身也许就是有机物,那么用它来制得尿素不能说明什么问题;或者尿素并不是真正的有机物,那么用氰酸氨制得尿素也说明不了什么。总而言之,用氰酸氨制造出尿素来,不能说明有机物与无机物的鸿沟已被打破。

  李比希则对维勒的工作评价很高。他与维勒之间关于氰化物的那段公案已经了结。贝采里乌斯与法国著名化学家盖-吕萨克都已证明,李比希和维勒得到的物质分子式是相同的,但其性质确实不同。贝采里乌斯把这种具有相同分子式的不同化合物称为同分异构体。这一概念表明,相同原子的不同排列会导致不同的化学性质。结构化学就是在这一概念引导下发展出来的。由此可见,他与维勒的这场科学竞赛,导致了结构化学的诞生。因此,这场比赛,两人都是赢家。但李比希没有想到的是,在这场竞赛中,维勒竟然意外地人工合成了尿素,摘了一个大苹果。

  不过李比希并不嫉妒,他对维勒的成就表示衷心的祝贺。同时,他也及时调整了自己的科研方向,把注意力转到了有机物的人工合成方面。在随后的岁月里,他与维勒密切合作,从事有机化肥的研究。两人的合作,使得德国在这个领域里遥遥领先于世界其他各国。李比希也因为在有机合成方面的卓越成就,而成为德国有机化学学科的带头人。

  维勒的工作还大大鼓舞了其他化学家。在他的启发下,很多化学家开始转而从事有机合成实验。1845年,德国化学家科尔贝人工合成了有机物醋酸,接着人们又合成了葡萄酸、柠檬酸、苹果酸等有机酸;1854年,法国化学家贝特罗人工合成了油脂类物质;1861年,俄国化学家布特列洛夫人工合成了糖类物质……正是在这样一系列的进展中,贝采里乌斯等人逐渐放弃了自己的“生命力”学说,承认有机物可以在实验室里被人工合成出来。有机物与尤机物之间的鸿沟就这样慢慢地被填平了。

  人工合成尿素的工作,使得维勒在德国化学界的地位大大提高。1836年,哥廷根大学的化学教授斯特罗迈耶去世之后,维勒被任命去接替他遗留下来的空缺。这一任命是从包括李比希在内的许多候选人中选出来的。不过,他跟李比希之间的友谊并未因此而受到影响。

  1854年,维勒被选为英国伦敦皇家学会会员,1872年获得该会的科普利奖。他还是法国科学院的院士,并担任过哥廷根化学研究所所长、汉诺威药房的监察主任等重要职务。1882年9月23日,他在哥廷根与世长辞。就在他去世之前,他所开创的有机化学的人工合成方向,已经发展成了浩浩荡荡的化学研究的新洪流。对此,人们永远铭记着他的功绩。

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