摘要:於是,莫瓦桑就和助手開始了一次又一次、一次又一次的製取人造金剛石的實驗。他首先設計了第一種實驗方案:由於莫瓦桑是氟方面的專家,他想先利用單質氟與石墨反應,使之轉變爲氟碳化物,然後再利用一定的方法除去氟,觀察這樣是否可以得到金剛石。

一顆鑽石“奪走”了門捷列夫的諾貝爾獎?其中深藏的驚天祕密比“奪獎”更精彩

門捷列夫(圖源:wikipedia)當時瑞典皇家科學會中有10名委員具有投票資格,其中有4人投給了門捷列夫,1人棄權,而其餘5人則投給了另外一名候選人。

學過化學的人都知道,元素週期表對於化學這門學科的重要意義。應該說,沒有元素週期表就不會有現代化學的今天;沒有元素週期表,化學就不可能成爲自然科學中的一門支柱學科;沒有元素週期表,化學仍然是前人經驗的總結,缺少系統性和理論性。既然元素週期表對於化學有如此重要的作用,那麼對於編制週期表做出過決定性貢獻的門捷列夫理應獲得化學界的最高榮譽,究竟是誰“奪走”了屬於門捷列夫的諾貝爾獎呢?

1906年,諾貝爾化學獎的評選工作已經來到了最後的關鍵階段,有兩位化學家成爲了最終的候選人。

其中一位便是因爲編制了元素週期表而名震歐洲科學界的俄羅斯化學家門捷列夫。當時瑞典皇家科學會中有10名委員具有投票資格,其中有4人投給了門捷列夫,1人棄權,而其餘5人則投給了另外一名候選人。

門捷列夫遺憾地與1906年諾貝爾化學獎失之交臂。更爲令人遺憾的是,1907年門捷列夫就因病逝世了,不知道這與上一年憾失諾貝爾獎有沒有關係,他失掉了再次被評選的可能,這不能不說是諾貝爾獎歷史上一次重大遺憾。

究竟是誰擊敗了當時化學界的一代宗師——門捷列夫?他又有着什麼更爲驚人的貢獻?

他就是法國化學家莫瓦桑。

一顆鑽石“奪走”了門捷列夫的諾貝爾獎?其中深藏的驚天祕密比“奪獎”更精彩

莫瓦桑(圖源:nobelprize.org)

莫瓦桑也是一名多產的化學家,他的一生對科學的貢獻不計其數,他憑藉着多項重大發現和發明而名震歐洲。

其中有三項發現最爲令人稱道。

他用電解法制取了世界上最活潑且毒性很大的非金屬單質——氟。單質氟的製取過程充滿了艱辛,歷經70餘年,無數科學家爲之付出了辛勤的血汗,有些科學家甚至爲之獻出了生命,最終這座元素的高峯被莫瓦桑征服,但他也付出了慘痛的代價,他經常在進行實驗的過程中因中毒而被迫中斷,身體剛恢復一點,又重新地投入到製取氟的工作中來。正是這種頑強而近乎於偏執的精神,才使得他征服了整個自然界中“最不聽話”的元素,使得人們可以一窺單質氟的真面目。

他曾經對友人說過,單質氟至少奪走了他10年的生命;

他發明了“莫式電爐”,並熔鍊了鎢、鈦、鉬、釩等高熔點金屬;

莫瓦桑最引以爲自豪的“創舉”——用石墨製得了世界上第一顆人造金剛石。

“點石成金”的遊戲讓無數科學家着迷

今天就來說一說莫瓦桑製取人造金剛石的過程,這裏面的故事曲折離奇,讓人驚歎不已。

首先向大家隆重介紹金剛石,又名鑽石,它因爲晶瑩剔透、堅硬無比而被人們所喜愛、追捧。它是高貴、純潔、永恆的象徵,常被用來作爲愛情的信物。但是鑽石還有個同胞兄弟——石墨,大家可能就不是很熟悉了。雖然它們都是由碳元素組成的單質,但是外觀上那就是一個天上一個地下。石墨灰不溜秋、黯淡無光,而鑽石光彩奪目、熠熠生輝。它們倆放在一起,你根本無法想到它們的組成元素竟然是一樣的。

一顆鑽石“奪走”了門捷列夫的諾貝爾獎?其中深藏的驚天祕密比“奪獎”更精彩

左:鑽石(圖源:pixabay.com);右:石墨(圖源:wikipedia)

1772年,被譽爲“近代化學之父”的拉瓦錫對鑽石產生了興趣。他用盡自己畢生的積蓄買了一塊鑽石,對它進行研究。他把鑽石放置於高溫中加熱至火紅,發現鑽石燃燒了,化成了一縷青煙消失了,這讓他非常震驚和心痛,花了畢生積蓄的鑽石就這麼沒了,能不心痛嗎?

後來,陸續有科學家們進行了相關研究,發現金剛石之所以在高溫下燃燒,就是因爲它是由碳元素構成的單質,燃燒變成了二氧化碳氣體從而消失的。科學家們還證明了金剛石和石墨都屬於碳單質,只是結構不同。

1799年,法國化學家摩爾沃也是用盡了畢生的積蓄買了一塊鑽石,準備送給他的未婚妻。就在他準備將鑽石送給至愛之時,可能是無意中翻到了之前拉瓦錫的關於鑽石可以燃燒的文獻,讓他一下子產生了興趣。他想到,如果鑽石在空氣中加熱至高溫可以燃燒,那麼把鑽石放在真空中加強熱會怎麼樣呢?

這樣的問題在他的腦海裏總是揮之不去,最後他決定用這塊花了他畢生積蓄的鑽石來進行實驗,一探究竟。經過一番準備之後,實驗正式開始了。當反應足夠長時間之後,摩爾沃打開反應裝置,驚訝的發現金剛石並沒有消失,但是轉變成了石墨。這樣的結果真得讓摩爾沃哭笑不得,花了畢生積蓄的鑽石就這麼被他變成了一文不值的石墨,這個試驗的成本還真是太高了啊!但是當摩爾沃將這樣的實驗結果對外界公佈之後,整個歐洲都沸騰了。

既然金剛石在真空中加強熱可以轉變爲石墨,那麼就意味着石墨也應該可以在一定條件下轉變成金剛石啊!用一文不值的石墨製取價值連城的金剛石,這將產生多大的利潤?真的是做夢都會笑醒啊!

一顆直徑0.7毫米的鑽石讓莫瓦桑登上科學之巔

衆多科學家立刻投身到這場“點石成金”的遊戲之中,莫瓦桑就是其中著名的一位。他首先設計了第一種實驗方案:由於莫瓦桑是氟方面的專家,他想先利用單質氟與石墨反應,使之轉變爲氟碳化物,然後再利用一定的方法除去氟,觀察這樣是否可以得到金剛石。很快這種實驗方案就被否定了,這種方法根本無法制得金剛石。

莫瓦桑很快又設計了第二種實驗方案:他首先用自己發明的“莫式電爐”將鐵融化爲鐵水,再將石墨投入熔融的鐵水之中。然後將摻有碳的鐵水倒入冷水之中,讓之急速冷卻。他想借助於鐵急速冷卻收縮時產生的巨大壓力,迫使碳原子有序排列成金剛石的晶體結構,然後再用酸溶去鐵,就可以製得金剛石了。莫瓦桑對自己的這個方案非常有信心,他將這種方案稱之爲“完美方案”。

於是,莫瓦桑就和助手開始了一次又一次、一次又一次的製取人造金剛石的實驗。他們不斷地失敗,然後不斷改變條件,再進行不斷地重做,莫瓦桑這種近乎於偏執的性格支撐着他一遍又一遍的實驗。皇天不負有心人,1893年的一天,莫瓦桑與助手又一次的完成了他們早已重複多遍的實驗。此時的他們早已失去了剛開始進行實驗時的那種激動焦灼的心情,他們的內心波瀾不驚,這次的實驗看上去和以往也沒有什麼太大的不同。可就在他們小心翼翼的清理着實驗留下的暗黑色殘渣時,眼尖的助手突然發出了怪叫,原來在這些暗黑色的物質中有一個亮晶晶的東西在閃閃發光——一顆直徑0.7mm的鑽石,一顆真正意義上的人造鑽石。

莫瓦桑流下了激動的淚水,多少個日夜的苦苦思索和等待,在這一刻都變得非同尋常。他立刻將實驗成果彙報給了法國科學院。由於莫瓦桑是成名已久的著名科學家,法國科學院在沒有再次驗證的情況下直接向外界宣佈這個令人振奮的消息——法國化學家莫瓦桑研製出了人造金剛石。

歐洲沸騰了,各大科研機構以及鑽石經銷商紛紛擁向莫瓦桑的住所,想第一時間購得相關資料,但是莫瓦桑卻是祕而不宣。當時所有的人都相信在不久的將來莫瓦桑一定可以成爲世界首富,因爲他掌握了“點石成金”的祕密。令人意想不到的是,莫瓦桑對金錢並不感興趣,當他製成了人造金剛石之後,並沒有大量生產,而是立刻轉向了其他科學研究。

1906年,莫瓦桑憑藉着自己在科學領域多項驚人的發現,成功擊敗門捷列夫,登上了科學之巔——獲得了諾貝爾化學獎。

一顆鑽石“奪走”了門捷列夫的諾貝爾獎?其中深藏的驚天祕密比“奪獎”更精彩

諾貝爾獎章圖源:pixabay.com

真相大白之後,一切都像是上天開的一個玩笑

第二年也就是1907年,莫瓦桑和門捷列夫相繼離世。讓人沒想到的是,之後的故事更加精彩、耐人尋味。歐洲的很多科研機構和鑽石經銷商們在莫瓦桑生前沒辦法得到他們想要的祕密,在莫瓦桑死後就找到了他的遺孀,想購買莫瓦桑的研究手稿。最後某些商人高價購得了莫瓦桑關於人造金剛石的實驗記錄。他們如獲至寶,立刻展開研究,進行實驗,希望在短時間內製得大量金剛石,妄想一夜暴富。

但是讓人始料未及的是,無論這些人怎麼進行實驗就是得不到他們想要的金剛石,實驗沒有一次成功,即使連一點點金剛石的影子都看不到。這些商人們憤怒了,他們感覺自己被欺騙了,肯定是莫瓦桑的遺孀沒有將真正的原稿賣給他們。於是,這些人紛紛找到莫瓦桑的遺孀討要說法,要求她公佈莫瓦桑真正的實驗方案。但是莫瓦桑的遺孀也感到非常委屈,她明明就是把手稿原封不動的給了那些人,實驗沒有成功怎麼能怪她呢?

最後她被逼得實在沒有辦法了,只得去找以前和莫瓦桑一起進行實驗的助手,希望他能找到那些人實驗未成功的原因。

令所有人沒有想到的是,莫瓦桑的助手向他們講了一個驚天祕密。原來,由於莫瓦桑堅信自己設計的第二種製取金剛石的方案是“完美方案”,他就和助手開始了一次又一次的實驗,但毫無例外的都失敗了。助手就勸他放棄這個實驗,很可能方案在理論上就是錯誤的。但偏執的莫瓦桑根本不理睬助手的建議,只是催促他繼續改變條件,繼續進行實驗。助手的耐心在這一遍又一遍的失敗中被消磨殆盡,他覺得這簡直就是浪費時間,而莫瓦桑看上去好像不達目的是不會罷手的。就在這痛苦的反覆折磨之後,助手毅然決定拿出自己畢生的積蓄買了一顆很小的金剛石。

在1893年又一次失敗的實驗之後,趁莫瓦桑不注意,助手將他買的那顆小鑽石扔到了反應容器之中,然後就有了我們之前所提到的那些故事。真想大白了,原來莫瓦桑根本沒有製得人造金剛石,這一切都像是上天和他開的一個玩笑。

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