「元素家族——连载38」是福音天使还是罪恶魔鬼：合成氨的诞生
氨是一种令人不舒服的气体。 正如我们在前面的甲烷章节中提到的，屁中含有大量的氢气和甲烷，但这两种气体都是无味的。 人体的固体、液体、气体排泄物之所以让人感觉不舒服，是因为它们含有微量的氨和硫化氢。 我们今天的主题是氨。
[氨水的味道总是让我们感到恶心。 】
历史上，我们的老熟人：吉伯特在他的书中提到了氨盐（Sal），其实就是氯化铵。 直到现在，氨仍称为氨。 真正的氨的发现要等到我们的普里斯特利神父。 那时已经是18世纪了。 他发现这种气体可以用酸中和形成盐，于是他将这种气体命名为：“碱性空气”。 1785年，法国化学家贝尔托莱测定了氨的成分：NH3。
氨和盐酸（氯化氢）都容易挥发，放在一起会产生氯化铵烟雾。 该方法可用于检测氨气是否泄漏。
氨极易溶于水。 1体积的水可溶解700体积的氨气，因此常用氨气作为氨水。 氨呈碱性，与石蕊接触会变成蓝色。 与酚酞接触会变成粉红色。 它很容易被发现。 如果要测试某种物质中是否含有氨，只需将其加热，然后将石蕊或石蕊放在试管口即可。 酚酞可以通过颜色变化来判断。 由于其呈极弱碱性，因此常用来调节pH值。
以上只是今天的开胃菜。 长期以来，氨仅作为一种令人不愉快的气体存在于化学家的实验室中。 直到今天的主角出现，氨才走上舞台，成为化工界的明星。 连全人类都要感谢它！ 然而，直到今天，他仍然充满争议。
【哈勃，你是给我们带来福音的天使，还是给我们带来灾难的魔鬼？ 这是个问题。 】
哈伯是犹太人，符合犹太民族的优良传统。 哈伯的祖先一直从事羊毛生意。 在哈伯父亲时代，哈伯家族已经在普鲁士享有盛誉，涉足染料、颜料和医药。 和其他领域。 小哈珀三周大时，他的母亲就去世了。 六年后，父亲再婚，又生了三个姐妹。 他可以算是这个家族的嫡子了。 他从小就接触父亲的行业，深受其影响。
哈伯的童年正是李比希刚刚去世的时候。 和凯库勒一样，他也被李比希的魅力所吸引，成为化学理论的爱好者。 后来，他成为著名化学工程师霍夫曼的学生。 他主修化学理论和化学工程实践，武装到了牙齿。
德国化学家霍夫曼在有机化学史上留下了赫赫的名字。 大学里可以学有机化学：“霍夫曼反应”就是以他的名字命名的。
此前，在“乳液聚合”章节中，我们提到过德国作为欧洲列强中的后起之秀，奋力挑战旧秩序的故事。 事实上，当时的德国不仅受到橡胶资源的制约，还受到火药的制约。 火药的主要原料是硝石。 世界上最大的硝石供应商在智利，远至南美洲。 要知道，无论德国的技术多么先进，没有火药，子弹就无法离开枪口，炮火就无法离开枪管。
在这种情况下，德国精英不仅开始研发合成橡胶，还开始思考如何利用现有资源合成火药。 尽管哈伯是犹太人，但科学不分种族或国界。 不管后来的独裁者如何定义，他一定是德国精英中的一员。 他开始认为硝石是一种含氮物质。 空气中含有大量氮气。 既然都是一种元素，那么空气可以用来制造硝石等含氮物质吗？
【一战，德军使用的210毫米克虏伯榴弹炮。 】
卡文迪什此前曾发现，利用电火花可以汽化空气中的氧气和氮气，合成一氧化氮，但在只有直流电的世界里，这种电化学的输入和输出并不成正比。
1904年，哈伯在卡尔斯鲁厄大学任教期间，开始研究氨的平衡。 当时的化学理论已经发现了可逆反应，并以勒夏特列定律为指导。 哈伯开始想到，如果氨可以在高温下分解，那么氢气和氮气在高温下也可以生成氨，然后通过高压将氨压缩成液体。 可逆反应将打破平衡并转向氨的合成。 。
法国人Le ，我们在高中课本上学习氨合成时都会听到他的名字。 勒夏特列定律是氨合成的理论基础。 他曾经尝试合成氨，但遇到氧气泄漏并爆炸。
20年前，勒夏特列、拉姆齐等人就已经做过实验，发现氨即使在800摄氏度也不会分解。 哈伯并不畏惧困难，因为他知道还有一种东西，叫做“催化剂”。 他恰好对铁的电化学很感兴趣，所以他第一次选择铁作为催化剂，并将系统加热到1020度。 我们太幸运了。 哈伯的选择给我们带来了好消息。 第一个实验实现了氨平衡，但产率太低，只有0.005%至0.012%。 他进一步调整了催化剂的选择。 1908年，他和他的助手设计了一个高压罐，将系统加压到200个大气压，并将其加热到550度。 使用铀作为催化剂，每小时可生产数百毫升液氨。 ，这已经是一个小工厂了。
1909年，德国最大的化工公司巴斯夫的波什博士来到卡尔斯鲁厄，参观了哈伯的“小工厂”。 他立即对其商业价值印象深刻。 三年后，合成氨装置顺利投产。 合成氨终于大规模工业化。 人类将空气中毫无生气的氮气变成了宝贵的火药资源！ 这就是人工固氮！
【德国路德维希巴斯夫公司氨合成反应塔废墟。 】
后来到了和平时期，人们发现合成氨可以用来生产氮肥。 现在，80%以上的合成氨用于生产氮肥。 你可以比较一下这两个数字：1900年世界人口是16.5亿人，而2000年世界人口是60亿人。 可以说，没有合成氨，用天然肥料很难养活如此多的人口。 我们现在可以生存，无需为有限的土地和食物而战。 感谢哈伯的氨合成技术，我们享受了这么多年的和平。
氮肥是一种基础肥料，提供植物生长所需的氮元素，用于合成氨基酸，进而产生蛋白质。 现在最常用的氮肥：尿素也是由氨和二氧化碳合成的。
1914年，第一次世界大战爆发，哈伯氨合成法生产的火药终于投入使用。 他没想到，他领导的实验室会深入参与这场战争，成为服务战争的主要科研机构。 盲目的爱国热情使他迷失了方向。 他只是简单地认为，使用先进武器消灭对手才是结束战争、缩短战争时间的最好办法，所以他开始研制战气。
1915年4月，德军发动伊普尔战役。 5分钟内，德军释放了180吨氯气。 大约一人高的黄绿色毒气顺着地面乘风冲向英法阵地，进入战壕并停留在那里。 这股毒浪让英法联军的鼻子和喉咙感到极大的疼痛，然后窒息而死。估计这场战斗中大约有15000名英法联军中毒。 这是人类历史上第一次在战争中大规模使用化学武器。
【德军在战场上使用毒气喷射器。 】
此后，双方开始研究化学武器，研制出更多杀气腾腾的化学品：光气、芥子气等，并陆续进入战争阶段。 我们一定要记住，70多年前，当我们的土地被日本侵略者蹂躏时，那些屠夫也对我们的同胞使用了化学武器。
1993年1月13日，经过20多年的谈判，《关于禁止发展、生产、储存和使用化学武器及销毁此种武器的公约》（简称《化学武器公约》）在巴黎签署，为期两年。天。 130个国家签署了该公约。 这是第一个禁止一整类大规模杀伤性武器并规定对其销毁情况进行国际核查的多边条约。 我们希望享受化学给我们带来的进步和发展，但我们真的不想再看到这样的反人类武器。
虽然《化学武器公约》已经签署，但2013年叙利亚争端中再次出现氯气弹，警钟仍需敲响！
命运终究是残酷的。 尽管德国在第一次世界大战中使用了哈伯氨法生产的火药，但德国仍然在1918年11月11日宣布战败。
据说1916年和1917年的诺贝尔奖因为第一次世界大战而没有颁发。 然而1918年底的诺贝尔化学奖实际上颁给了战败国哈伯。 当然不是因为他发明了化学武器，而是因为他发明了化学武器。 由于氨的合成。 这在当时引起了很大争议，美国、英国、法国甚至中国的科学家都对这一奖项进行了严厉谴责和反对。
【哈珀第一任妻子：克拉拉·伊梅娃，自始至终反对哈珀研发化学武器。 】
哈伯的悲剧还没有结束。 第一次世界大战后，德国不得不向战胜国支付巨额赔款。 哈伯充满想象力地研究了如何从海水中提取黄金。 可惜，海水中黄金的含量比他想象的要少。 如果不是，他的努力就白费了。
此后，通过对战争的反思，他将全部精力投入到科学研究中，在电化学、燃料电池、防腐、火焰等方面取得了许多成果，他的行为得到了整个科学界的原谅。 不幸的是，他又遇到了希特勒。 1933年，希特勒成为国家元首。 纳粹当局开始宣扬“雅利安科学”，消灭“犹太科学”，下令驱逐科学界和教育界的所有犹太人。 伟大的化学家哈伯被迫改名：犹太哈伯。
哈伯被迫离开祖国，前往英国剑桥大学就读。 四个月后，他收到了以色列希夫研究所的邀请。 1934年，哈伯在前往以色列的途中突发心脏病，于瑞士去世。
哈伯逝世一周年之际，德国科学界和民众不顾纳粹的阻挠和禁令，组织集会纪念这位伟大的化学家。
这就是哈珀的一生，充满优点和缺点，充满争议。 支持者认为，哈伯合成氨的发明不仅开辟了人工固氮的途径，更重要的是这一生产过程的实现对整个化学工艺的发展产生了重大影响。 反对者紧紧抓住化学武器这个可耻的东西，认为他打开了化学武器的潘多拉魔盒，给未来带来了许多人的死亡和残疾。
简而言之，哈勃体现了科学与人文之间的严重冲突。 也许这个人的故事会持续很多年，给我们和我们的子孙更多思考。
【科学和人文，我们总不能各走各的路吧？ 】