亨利·莫瓦桑(1906年诺贝尔化学奖得主)
| 出生 | 1852年9月28日 法国巴黎 |
|---|---|
| 逝世 | 1907年2月20日(54岁) 法国巴黎 |
| 国籍 | 法国 |
| 身份 | 化学家 |
| 获奖年份 | 1906年 |
| 奖项类别 | 诺贝尔化学奖 |
| 获奖理由 | "因研究并分离出元素氟,以及在他的实验室中发展出以他命名的电炉" |
生平
费迪南·弗雷德里克·亨利·莫瓦桑(Ferdinand Frédéric Henri Moissan,1852年9月28日-1907年2月20日),法国化学家,以历史上首次成功分离单质氟和发明高温电炉而闻名。他出生于巴黎一个职工家庭,父亲是东方铁路公司的职员,母亲是裁缝。少年时期的莫瓦桑家境贫寒,15岁时辍学在一家药房当学徒。正是在药房工作中,他对化学产生了浓厚兴趣。1872年,他进入巴黎自然历史博物院的化学实验室学习,随后师从化学家皮埃尔·德埃朗和亨利·德布雷。1874年,他转入巴黎高等药学院(École supérieure de pharmacie),1879年获得药学学士学位,1880年以关于铬氧化物和铬酸盐的论文获得博士学位。
1882年,莫瓦桑与莱奥妮·吕热尔结婚,婚后有一子。他先后任教于巴黎高等农学院(1882–1886)和巴黎高等药学院(1886年任毒理学教授,1889年升任无机化学教授)。1900年,他当选巴黎大学无机化学教授,1906年当选法兰西科学院院士。1907年,莫瓦桑在巴黎因急性阑尾炎病逝——就在他获得诺贝尔奖仅四个月后,享年54岁。
学术生涯
莫瓦桑学术生涯中最辉煌的成就是分离元素氟。氟是元素周期表中最具反应性的元素,发现以来近百年间(从1813年戴维第一次尝试算起),无数化学家者在试图分离单质氟的过程中中毒甚至丧生,氟也因此被称为"化学家的毒蛇"——英国化学家托马斯·诺克斯和乔治·诺克斯兄弟在实验中严重中毒,比利时化学家保罗因·鲁耶特中毒身亡。问题的根源在于氟的极端反应性:任何用于制备的方法都会导致生成的氟立即与容器或试剂反应。
莫瓦桑从1884年开始着手攻克这一难题。经过两年的反复失败,1886年6月26日,他取得了突破。他为电解法设计了一个巧妙的装置:用一个U形的铂制电解槽,以铂铱合金为电极,电解无水氟化氢与氟氢化钾的混合溶液,电解槽的开口用氟化钙制成的塞子密封(氟化钙是当时已知唯一不被氟侵蚀的材料)。当电流通过时,在阳极上终于收集到了气态氟——一种淡黄绿色的、具有强烈刺激性气味的气体。这一突破使莫瓦桑一举成名,尽管他使用氟化钙容器的方法在实践中只能维持短时间——氟最终还是会腐蚀密封材料。
莫瓦桑的另一大贡献是发明了电弧电炉(通常称为莫瓦桑电炉)。1892年,他设计并建造了以电弧为热源、由两个石灰块构成炉膛的高温电炉,可达到约3500°C的温度。这一温度远远高于当时所有熔炼设备的能力。借助这一电炉,莫瓦桑成功熔化了铂、铱、锇等当时被认为不可熔化的金属,合成了多种碳化物、硅化物和硼化物,尤其是人工合成了金刚石(尽管这些所谓的"宝石"实际上只是极微小的晶体)。他还在电炉中首次制备了大量高纯度金属,如铬、锰、钨、钒、钼、钛等,对冶金学做出了开创性贡献。
获奖成就
1906年,莫瓦桑获得诺贝尔化学奖,以表彰他分离氟和发明莫瓦桑电炉的成就。这也是诺贝尔化学奖历史上首次颁发给一位以实验技术突破为主要贡献的科学家,认可了精巧的实验装置设计和极端条件下的实验技术本身在化学中的地位。莫瓦桑还被授予法国荣誉军团勋章,是英国皇家学会、柏林科学院、美国国家科学院等多个学术团体的外籍院士。
历史贡献
莫瓦桑的贡献体现在两个层面。在基础化学层面,分离单质氟彻底完善了卤素家族的面貌,使卤素的系统化学研究得以展开。氟此后成为原子能工业(六氟化铀用于铀同位素分离)、制冷工业(氟利昂)、塑料工业(聚四氟乙烯/特氟龙)和牙科(含氟牙膏)等诸多领域的关键元素。在技术层面,莫瓦桑电炉使人类首次获得了可控的超高温环境,直接促进了电冶金和材料科学的发展。莫瓦桑电炉的基本原理——电弧熔化合金钢——至今仍在钢铁工业中广泛使用。可以说,没有莫瓦桑的电炉,20世纪的冶金技术将不可想象。
轶事典故
莫瓦桑发现氟之后的第六天,法兰西科学院的官方委员会(包括德埃朗和德布雷)来到他的实验室视察。但莫瓦桑的电解放氟装置却"不合作"——重新安装后,电解槽中无论如何也看不到氟产生的迹象。尴尬之下,莫瓦桑发现是氟氢化钾因操作冷却而变成了不导电的固体。他加热后,氟气体立即产生,委员会才确认了他的成功。德埃朗在验证后对莫瓦桑说:"从今天起,你再也不用怀疑氟的存在了。"
莫瓦桑本人因长期接触含氟化合物而深受其害。他的手指和手掌因反复暴露含氟气体而严重损害,临终前他的健康状况恶化也与长年接触有毒化学品直接相关。他的临终最后一句话据说是对妻子说的:"氟已经夺走了我十年的时间……但它终究值得。"1907年他去世时,距离获得诺贝尔奖仅四个月,未能亲自到斯德哥尔摩领取他梦寐以求的奖项。
参考文献
1. Moissan, H. (1886). "Action d'un courant électrique sur l'acide fluorhydrique anhydre". Comptes Rendus Hebdomadaires des Séances de l'Académie des Sciences, 102: 1543–1544. 2. Moissan, H. (1887). "Nouvelles expériences sur la préparation du fluor". Comptes Rendus Hebdomadaires des Séances de l'Académie des Sciences, 104: 1730–1732. 3. Moissan, H. (1892). "Sur un four électrique". Comptes Rendus Hebdomadaires des Séances de l'Académie des Sciences, 115: 1031–1033. 4. Moissan, H. (1900). Le Fluor et ses Composés. Paris: G. Steinheil. 5. Stock, A. (1907). "Henri Moissan". Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, 40: 5099–5130.