合成氨、化學武器和哈伯

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在化學發(fā)展史上,有一位化學家,雖早已長眠地下,卻曾給世入留下過關于他的功過是非的激烈爭論。他就是本世紀初世界聞名的德國物理化學家、合成氨的發(fā)明者弗里茨•哈伯(FritzHaber)。

  

  贊揚哈伯的人說:他是天使,為人類帶來豐收和喜悅,是用空氣制造面包的圣人;詛咒他的人說:他是魔鬼,給人類帶來災難、痛苦和死亡,針鋒相對、截然不同的評價,同指一人而言,令人愕然;哈伯的功過是非究竟如何,且看這位化學家一生所走過的輝煌而又坎坷的道路。

  

 。保福叮改辏保苍拢谷展錾谖骼镂鱽喌牟祭姿箘冢ìF(xiàn)為波蘭的弗羅茨瓦夫),父親是知識豐富又善經(jīng)營的猶太染料商人,耳聞目睹,家庭環(huán)境的熏陶使他從小和化學有緣。哈伯天資聰穎,好學好問好動手,小小年紀就掌握了不少化學知識,他曾先后到柏林、海德堡、蘇黎世求學,做過著名化學家霍夫曼和本生的學生。大學畢業(yè)后在耶拿大學一度從事有機化學研究,撰寫過轟動化學界的論文,哈伯19歲就破格被德國皇家工業(yè)大學授于博士學位,1896年在卡爾斯魯厄工業(yè)大學當講師,1901年哈伯和美麗賢慧的克拉克小組結為伉儷。1906年起哈伯任物理化學和電化學教授。

  

  19世紀末化肥工業(yè)的出現(xiàn)和發(fā)展推動了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。隨著世界人口增長對糧食的需求也日趨增大,再加上工業(yè)發(fā)展和軍事上的迫切需要,使人工固氮在本世紀初成了世界性的重大研究課題。僅管不少化學家耗費了相當大的精力,但仍未掌握一種較理想的人工固氮方法。

  

 。保梗埃的旯懊绹疾,回國后也采用高壓放電固氮,實驗歷時一年效果不盡人意。后來從法國化學家用高溫、高壓合成氨發(fā)生爆炸的消息中獲得啟示,他也毅然采用該法進行試驗,表現(xiàn)了他的果斷和勇氣。在歷經(jīng)無數(shù)次失敗后,1909年7月2日哈伯在實驗室采用600℃、200個大氣壓和用金屬鐵作催化劑的條件下,人工固氮成功,平衡后氨的濃度達到6%,首次取得突破,當年德國巴登苯胺純堿公司總經(jīng)理、工業(yè)化學家博施(CarlBosch),參觀了哈伯的實驗室,確認他的方法成功、有效,決定擴大進行中間試驗。此后哈伯提出了原料氣循環(huán)使用的合理建議;博施也解決了從水煤氣中獲得氫氣的問題。1910年建成新工藝流程的中試工廠。該公司的研究人員在化學家米塔斯(Mitas)的主持下,用2500種不同的催化劑經(jīng)上萬次試驗,終于研制成功含有鉀、鋁氧化物作助催化劑的價廉易得的高效鐵催化劑。1911年巴登公司在德國奧堡建成世界第一座日產(chǎn)30噸合成氨的工廠。人稱這種合成氨方法為“哈伯-博施法”,這是具有世界意義的人工固氮技術的重大成就。是化工生產(chǎn)實現(xiàn)高溫、高壓、催化反應的第一個里程碑。合成氨的原料來自空氣、煤和水,因此是最經(jīng)濟的人工固氮法,從而結束了人類完全依靠天然氮肥的歷史,給世界農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來了福音;為工業(yè)生產(chǎn)、軍工需要的大量硝酸、炸藥解決了原料問題)在化工生產(chǎn)上推動了高溫、高壓、催化劑等一系列的技術進步。合成氨的成功也為德國節(jié)省了巨額經(jīng)費支出,哈伯、博施也一舉成名。

  

  作為合成氨工業(yè)的奠基人,哈伯也深受當時德國統(tǒng)治者的青睞,他數(shù)次被德皇威廉二世召見,委以重任。1911年他擔任了威廉皇家物理化學和電化學研究所所長兼柏林大學教授。1914年第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)時,哈伯參與設計的多家合成氨工廠已在德國建成。當時唯有德國掌握壟斷了合成氨技術,這也促成了德皇威廉二世的開戰(zhàn)決心。威廉認為只要能源源不斷地生產(chǎn)出氨和硝酸,德國的糧食和炸藥供應就有保證:再全力阻擾敵國獲得智利硝石就可以制限對方,德國就能獲勝。外國首腦和軍事專家也曾預測:由于含氨化合物的短缺,大戰(zhàn)將在一年之內(nèi)結束。不料德國合成氨的成功使其含氮化合物自給有余,從而延長了一次大戰(zhàn)的時間,哈伯的成功也給平民百姓帶來了災難、戰(zhàn)爭和死亡,這大概是他料想不到的。

  

  一次大戰(zhàn)爆發(fā)后德皇為了征服歐洲,要哈伯全力為他研制最新式的化學武器,哈伯又兼任了化學兵工廠廠長,首先研制出軍用毒氣氯氣罐。大戰(zhàn)時,德法兩軍在比利時伊普雷地區(qū)反復爭奪,對峙不下,德軍為了改變不利勢態(tài),統(tǒng)帥部采用了哈伯的建議,從而揭開了世界第一次化學戰(zhàn)的帷幕。

  

 。保梗保的辏丛拢玻比找归g,德軍在長達6千米的戰(zhàn)線上秘密安放了數(shù)以千計的氯氣罐。第二天下午五時,德軍借助有利的風速以突襲的方式將180噸氯氣吹放至法軍陣地。剎那間在68千米寬的正面形成2米高的黃色氣體幕墻滾滾向前推進,縱深到達10-15公里,對手毫無防范,致使5千多人死亡,一萬五千多人中毒致傷,伊普雷一役哈伯受到德皇嘉獎,也遭到各國科學家的強烈譴責。他卻被所謂的“愛國主義”所惑,繼續(xù)為德國統(tǒng)治者效勞,當年又研制出新毒氣光氣,同年12月9日又在伊普雷戰(zhàn)線使用,從此以后西方各國競相研制,使用化學武器,一發(fā)而不可收拾。化學武器在一次大戰(zhàn)中造成近130萬人的傷亡,占大戰(zhàn)傷亡總人數(shù)4.6%,在歷史上留下了極不光彩的一頁,哈伯則成了制造化學武器的鼻祖,人類的罪人。哈伯夫人克拉克曾經(jīng)在科學事業(yè)上一心一意支持丈夫,面對血腥的現(xiàn)實她也竭力反對哈伯的行為,她一再勸阻哈伯研制新毒氣芥子氣,但毫無效果。她絕望了,1915年克拉克夫人自殺身亡,希能最后喚醒哈伯的良知,他卻執(zhí)迷不悟,繼續(xù)為德皇賣命。歷史是公正的,她無情地嘲弄了哈伯的“愛國主義”,德國最終還是成了戰(zhàn)敗國。

  

 。保梗保改耆鸬浠始铱茖W院因哈伯在合成氨發(fā)明上的杰出貢獻,決定授于他諾貝爾化學獎,因哈伯在研制化學武器上給人類帶來災難的行為,使世界許多科學家提出異議,對此哈伯也辯解。最后終因其對人類的特殊貢獻而獲此殊榮,

  

 。保梗常衬晗L乩丈吓_,4月31日希特勒命令哈伯辭退由他主持的柏林物理化學研究所所內(nèi)全部猶太工作人頁,哈伯抗爭說:“我根據(jù)智力、知識、品格而不是血統(tǒng)選擇科研人員”,自己也毅然提出辭職。終于他也被稱為“猶太人哈伯”列入驅逐之列,研究所也隨之解體。由于法西斯的迫害,包括愛因斯但在內(nèi)的許多著名猶太科學家相繼離開德國。不久哈伯也受劍橋大學邀請前往講學,以訪問學者身份流亡英國,并在劍橋的卡文迪許實驗室工作。1934年他應邀擔任巴勒斯坦著名反法西斯猶太人組織的西夫高級研究所所長。1934年1月29日他在去意大利的途中,因心臟病發(fā)作在瑞士的巴塞爾逝世,終年66歲,就地安葬在巴塞爾公基。哈伯去世的消息,當時德國法西斯當局居然不作報道,還阻撓國內(nèi)有關人士舉行吊唁追悼活動。

  

  回顧化學發(fā)展過程,化學史上每一個重大的化學成就都是在一定的社會背景條件下產(chǎn)生,合成氨的成功和實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)也不例外,它和當時德國軍事上需要的刺激和推動密切有關。一項重大的科技發(fā)明歷來就是一把鋒利的雙刃劍,在給人類帶來福音和實惠的同時,也帶來了不幸和災難,合成氨的發(fā)明同樣如此。生活在那個時代的哈伯,作為一位科學家是無法左右德國政治的,相反卻要被統(tǒng)治者所驅使和利用,他在研制化學武器上的行為也是可以理解的,何況是在所謂“愛國主義”的感召之下,為此哈伯本人也付出了沉重的代價。金無赤足,人無完人,對政治家尚且如此,何況是科學家?晚年哈伯面對德國法西斯的種種暴行,在身受其害的現(xiàn)實下也有所醒悟,最終也成了反法西斯戰(zhàn)線中的一員。

  

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