合成氨、化學(xué)武器和哈伯

5/5合成氨、化學(xué)武器和哈伯在化學(xué)開展史上,有一位化學(xué)家,雖早已長眠地下,卻曾給世入留下過關(guān)于他的功過是非的劇烈爭論。他就是本世紀初世界聞名的德國物理化學(xué)家、合成氨的創(chuàng)造者弗里茨•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(zāi)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(xué)家一生所走過的輝煌而又坎坷的道路。１８６８年１２月９日哈伯出生于西里西亞的布雷斯勞〔現(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(xué)有緣。哈伯天資聰穎,好學(xué)好問好動手,小小年紀就掌握了不少化學(xué)知識,他曾先后到柏林、海德堡、蘇黎世求學(xué),做過著名化學(xué)家霍夫曼和本生的學(xué)生。大學(xué)畢業(yè)后在耶拿大學(xué)一度從事有機化學(xué)研究,撰寫過轟動化學(xué)界的論文,哈伯１９歲就破格被德國皇家工業(yè)大學(xué)授于博士學(xué)位,１８９６年在卡爾斯魯厄工業(yè)大學(xué)當(dāng)講師,１９０１年哈伯和美麗賢慧的克拉克小組結(jié)為伉儷。１９０６年起哈伯任物理化學(xué)和電化學(xué)教授。１９世紀末化肥工業(yè)的出現(xiàn)和開展推動了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的開展。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)開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(xué)家消耗了相當(dāng)大的精力,但仍未掌握一種較理想的人工固氮方法。１９０５年哈伯赴美國考察,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(xué)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,平衡后氨的濃度到達６％,首次取得突破,當(dāng)年德國巴登苯胺純堿公司總經(jīng)理、工業(yè)化學(xué)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(xué)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(shù)的重大成就。是化工生產(chǎn)實現(xiàn)高溫、高壓、催化反響的第一個里程碑。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(jié)束了人類完全依靠天然氮肥的歷史,給世界農(nóng)業(yè)開展帶來了福音；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(shù)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(dāng)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(dān)任了威廉皇家物理化學(xué)和電化學(xué)研究所所長兼柏林大學(xué)教授。１９１４年第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)時,哈伯參與設(shè)計的多家合成氨工廠已在德國建成。當(dāng)時唯有德國掌握壟斷了合成氨技術(shù),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給就有保證：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(yù)測：由于含氨化合物的短缺,大戰(zhàn)將在一年之內(nèi)結(jié)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(zāi)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(xué)武器,哈伯又兼任了化學(xué)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(fù)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(xué)戰(zhàn)的帷幕。１９１５年４月２１日夜間,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(fēng)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(xué)家的強烈譴責(zé)。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(dāng)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(xué)武器,一發(fā)而不可收拾?；瘜W(xué)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?cè)藬?shù)４．６％,在歷史上留下了極不光榮的一頁,哈伯那么成了制造化學(xué)武器的鼻祖,人類的罪人。哈伯夫人克拉克曾經(jīng)在科學(xué)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。１９１８年瑞典皇家科學(xué)院因哈伯在合成氨創(chuàng)造上的杰出奉獻,決定授于他諾貝爾化學(xué)獎,因哈伯在研制化學(xué)武器上給人類帶來災(zāi)難的行為,使世界許多科學(xué)家提出異議,對此哈伯也辯白。最后終因其對人類的特殊奉獻而獲此殊榮,１９３３年希特勒上臺,４月３１日希特勒命令哈伯辭退由他主持的柏林物理化學(xué)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(qū)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(xué)家相繼離開德國。不久哈伯也受劍橋大學(xué)邀請前往講學(xué),以訪問學(xué)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(yīng)邀擔(dān)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(dāng)時德國法西斯當(dāng)局居然不作報道,還阻撓國內(nèi)有關(guān)人士舉行吊唁追悼活動?；貞浕瘜W(xué)開展過程,化學(xué)史上每一個重大的化學(xué)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(dāng)時德國軍事上需要的刺激和推動密切有關(guān)。一項重大的科技創(chuàng)造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(zāi)難,合成氨的創(chuàng)造同樣如此。生活在那個時代的哈伯,作為一位科學(xué)家是無法左右德國政治的,