從地球早期生命的起源，到如今的現代生活，化學一直伴隨着我們。在生命誕生之初，一些有機小分子在特殊的條件下發生化學反應，生成了生物大分子，最終形成了原始的蛋白質、核酸、細胞膜……

現在，我們的實驗室、廚房、工廠，乃至我們的身體裏，都時時刻刻發生着各種化學或生物化學反應。

回顧歷史，你還會發現，很多化學反應影響着我們的生活，有的甚至爆炸性地改變了我們的生活方式，推動了整個人類文明的發展。

下面，我們就來了解3個改變人類命運的反應。

發酵

喫是人類最基本的需求，許多美味的誕生，都少不了生物化學反應的加持。

在衆多的生物化學反應中，發酵是歷史悠久、影響深遠的。發酵技術的出現，促進了人類向農業社會的轉變。

我們現在常喫的很多發酵食品，都有很悠久的歷史。幾千年前人類就學會了釀酒，考古發現，在距今6800—4800年以前的我國三星堆文化遺址中，發現了大量陶器和青銅器酒器。

在龍山文化時期的墓葬中，更是有大量的酒器被出土。前兩年，以色列考古人員在一批出土的5000年前古代陶器中發現了休眠數千年的釀酒酵母菌落。

以色列科學家在考古現場發現的裝有古代啤酒殘渣的陶器

據記載，我國在周朝時期就知道利用魚、肉生產醬；至少在孔子時期就已經懂得醃製臘肉。公元前二千年初期的烏爾第三王朝的蘇美楔形文本中也發現了奶酪的最早文字證據。

不過，儘管人類很早就懂得利用發酵製作美食我們真正知道發酵的原理卻是在100多年前。

19世紀，法國生物學家路易斯·巴斯德（Louis Pasteur，微生物學之父）成功發現了發酵反應的原理，他證明每一種發酵作用都是由於某類微生物的代謝，而後他還發明瞭有名的“巴氏殺菌法”。

發酵其實是一類生物氧化反應，人們利用某些微生物的生長培養和化學變化，產生特定的代謝產物。

發酵有多種類型，就拿我們常喫的醬油來說，就是以大豆、小麥粉、麩皮等爲原料，在黴菌（如米麴菌、黑麴菌）、酵母菌（如魯氏酵母菌）、細菌（如乳酸菌）的參與下，在合適的溫度下發生生化反應和食品褐變作用，從而產生多種高級醇、酯、有機酸、穀氨酸等。

現代發酵技術在傳統發酵技術的基礎上有了很大的發展，現代發酵技術不僅可以控制發酵過程，還會嚴格遵循微生物生長規律，並常引入一些高科技生物技術如細胞融合、分子結構工程和DNA重組等，所用的微生物種類也更多，包括細菌、酵母、真菌及放線菌等。

在食品領域，發酵技術的應用，不僅給人類帶來了各種自然中不存在美味，在沒有冰箱的古代，發酵還幫助人類保存食物，解決糧食短缺時期的喫飯問題。另外，發酵在淨化水源、提供營養等方面也有很大的貢獻。

在農業領域，人們利用微生物把糞便中的物質分解成植物可吸收的小分子物質，給植物施肥，從而提高糧食產量。

除了食品行業、農業（如堆肥），醫藥和化妝品等領域都會用到發酵技術。

青黴素等抗生素的生產也會用到發酵技術

哈伯-博世反應

1905年，德國的兩個化學家弗裏茨哈伯（FritzHaber）和卡爾博世（Carl Bosch）發明了用氮氣合成氨的方法。他們利用氫和空氣中的氮在高溫高壓的條件下進行催化，最終在600攝氏度、200個大氣壓的條件下，大規模地合成了氨。

之所以需要高溫高壓的條件是因爲氮分子中氮-氮三鍵非常穩定，很難在溫和條件下直接解離氮分子。另外，催化劑的加入改變了反應歷程，降低了反應的活化能，從而大大提高了反應速率。

哈伯-博世法反應原理

哈伯-博世催化氮氣合成氨解離機制

哈伯-博世制氨法的出現，開啓了工業合成氨的時代，使人類擺脫了對天然氮肥的依賴，而工業合成氮肥在農業上廣泛的應用，又使得糧食增產，從而養活了地球上更多的人。

正如歐盟專家馬克蘇頓所說，“如果沒有工業氮肥的話，全世界一半以上的人都得餓死”。

哈伯-博世制氨法的影響之大，爲弗麗茨·哈伯贏得了1918年的諾貝爾化學獎，博世也於1931年因發明與發展了化學高壓技術獲得了諾貝爾獎。

不過，在100多年後倡導可持續發展的今天，哈伯-博世制氨法因工藝過程中需消耗大量的天然氣，併產生大量的碳而受到詬病，現在，科學家們正在尋找着可替代哈伯-博世制氨法的更加環保的化學工藝。

弗裏茨哈伯（左）和卡爾博世（右）

齊格勒-納塔（Ziegler-Natta）催化劑

有人說，離開聚烯烴產品（也就是常見的塑料、合成橡膠等製品），現代社會將難以維繫，我們已經無法想象沒有塑料的生活。

現在，聚烯烴產品遍佈在我們生活的方方面面，它們在日用雜品、包裝、農業、電子電氣、機械等方面都有非常廣泛的用途。而這些產品的生產，得益於一種化學催化劑——齊格勒-納塔（Ziegler-Natta）催化劑。

齊格勒-納塔催化劑是由德國化學家卡爾·齊格勒（Karl Ziegler）和意大利化學家居里奧·納塔（Giulio Natta）共同發明的。

在齊格勒-納塔催化劑作用下生成聚乙烯

反應過程大概是：四氯化鈦先與有機鋁作用，被還原成三氯化鈦，接着三氯化鈦被烷基化得到氯化烷基鈦，烯烴絡合在鈦原子的空位，逐步聚合成長鏈。

齊格勒-納塔催化劑應用於聚乙烯的生產，得到了支鏈很少的高密度聚乙烯。隨後，齊格勒-納塔催化劑又被應用於聚丙烯的生產，得到了高聚合度、高規整度的聚丙烯。

齊格勒-納塔催化劑的出現使得聚烯烴產品生產工業化，極大地推動了經濟的發展，促進全球經濟的繁榮。同時，聚烯烴產品的出現也使得人類大大減少了木材、玻璃等材料的使用，而這，對環境的正面影響是巨大的。

卡爾·齊格勒（左）和居里奧·納塔（右）

發明齊格勒-納塔催化劑的卡爾·齊格勒和居里奧·納塔也因此獲得了1963年的諾貝爾化學獎。

其實，在化學發展的歷史長河中，還有許許多多的化學反應（比如我們都知道的燃燒反應、美拉德反應），這些化學反應共同改變了我們的生活，使人類社會發展成現在的樣子。這些化學反應值得銘記，發明這些化學反應背後偉大的化學家們更值得銘記。