亨利·莫瓦(wa)桑于1852年(nian)9月28日(ri)出生(sheng)在巴(ba)(ba)黎,曾在市立中學(xue)(xue)(xue)(xue)上學(xue)(xue)(xue)(xue),后因家境清(qing)寒,中途輟學(xue)(xue)(xue)(xue)。由于喜愛化學(xue)(xue)(xue)(xue),二(er)十歲(sui)時到巴(ba)(ba)黎一家藥房(fang)學(xue)(xue)(xue)(xue)徒,在實際工(gong)作(zuo)中獲得(de)了許多化學(xue)(xue)(xue)(xue)知識,并且曾經利用自學(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)知識救活過一位(wei)企圖服砷自盡的(de)人。1872年(nian)他在法國自然博(bo)物館館長和(he)工(gong)藝學(xue)(xue)(xue)(xue)院教授(shou)雷米(mi)法的(de)實驗室(shi)學(xue)(xue)(xue)(xue)習化學(xue)(xue)(xue)(xue);1874年(nian)到巴(ba)(ba)黎藥學(xue)(xue)(xue)(xue)院臺赫倫(lun)教授(shou)的(de)實驗室(shi)工(gong)作(zuo),1877年(nian)才獲得(de)理學(xue)(xue)(xue)(xue)士學(xue)(xue)(xue)(xue)位(wei),后來又取得(de)了高級(ji)藥劑師(shi)的(de)資格(ge)。
莫(mo)瓦桑一開始(shi)是研(yan)究(jiu)生理化(hua)學(xue)(xue)(xue)的,這很符合當(dang)時的潮(chao)流,即幾(ji)乎所有的化(hua)學(xue)(xue)(xue)家都(dou)在(zai)(zai)研(yan)究(jiu)有機(ji)(ji)化(hua)學(xue)(xue)(xue)。1876年法國化(hua)學(xue)(xue)(xue)家杜馬(ma)法為(wei)此發表了(le)感想(xiang):“我國的化(hua)學(xue)(xue)(xue)研(yan)究(jiu)領(ling)(ling)域大部分(fen)為(wei)有機(ji)(ji)化(hua)學(xue)(xue)(xue)占(zhan)領(ling)(ling),太缺少(shao)無機(ji)(ji)化(hua)學(xue)(xue)(xue)的研(yan)究(jiu)了(le)。”就在(zai)(zai)這時,莫(mo)瓦桑卻轉而研(yan)究(jiu)起無機(ji)(ji)化(hua)學(xue)(xue)(xue)來(lai)。
莫(mo)瓦桑的(de)第一項無機化學研(yan)(yan)究課(ke)題是自(zi)燃(ran)鐵(tie)(發火(huo)金屬(shu);打火(huo)石)的(de)研(yan)(yan)究。在(zai)(zai)莫(mo)瓦桑之前,德國化學家斯特(te)羅邁耶曾經(jing)研(yan)(yan)究過自(zi)燃(ran)鐵(tie),他認為這種(zhong)能夠自(zi)燃(ran)的(de)物(wu)質(zhi)不(bu)是金屬(shu)鐵(tie),而(er)是氧(yang)化亞(ya)鐵(tie)。莫(mo)瓦桑將(jiang)氧(yang)化亞(ya)鐵(tie)放在(zai)(zai)氫氣(qi)流下加熱還原(yuan),制備(bei)了(le)自(zi)燃(ran)鐵(tie),證明這種(zhong)能自(zi)燃(ran)的(de)物(wu)質(zhi)不(bu)是氧(yang)化亞(ya)鐵(tie),而(er)是金屬(shu)鐵(tie)。
莫瓦桑(sang)一生中所(suo)獲(huo)得(de)(de)(de)的(de)(de)最大成就是(shi)利(li)用(yong)電解(jie)法制(zhi)得(de)(de)(de)單質氟(fu),解(jie)決了一個(ge)非常難的(de)(de)問(wen)題。早在十六世紀,人(ren)們就開始利(li)用(yong)氟(fu)化物(wu)了,1529年阿格里(li)柯拉(la)就描述過利(li)用(yong)螢石(氟(fu)化鈣)作為熔礦的(de)(de)熔劑,它能(neng)使(shi)礦石在熔融(rong)時變得(de)(de)(de)更加(jia)容易流動。1670年,著名的(de)(de)玻(bo)璃(li)加(jia)工工業(ye)施萬哈德(de)家族發現,利(li)用(yong)螢石與硫酸的(de)(de)反應所(suo)產生的(de)(de)氣體能(neng)腐蝕(shi)玻(bo)璃(li),從而(er)創(chuang)造了一種(zhong)不用(yong)金剛石或其他磨料來(lai)刻蝕(shi)玻(bo)璃(li)的(de)(de)方法,能(neng)在玻(bo)璃(li)上刻蝕(shi)出人(ren)物(wu)、動物(wu)、花卉等圖案。1768年馬格拉(la)夫(fu)德(de)對(dui)螢石進行了研究,發現它與石膏和重晶石不同(tong),指出了螢石并不是(shi)一種(zhong)硫酸鹽。
1771年舍勒在玻璃曲頸甑內加(jia)熱螢石和硫酸的混合(he)物時,發現玻璃的內壁被(bei)腐蝕了(le)(le)。1810年安培(pei)法根據氫(qing)氟酸的性質,指出(chu)其中可能含有一種與氯相似的元素,戴維也得出(chu)了(le)(le)同樣的結論。
德國化(hua)學(xue)家許村貝格認(ren)為氫氟酸中(zhong)所含的(de)這種(zhong)元(yuan)(yuan)素是一切元(yuan)(yuan)素中(zhong)最(zui)活潑的(de),所以(yi)要將(jiang)這種(zhong)元(yuan)(yuan)素從它(ta)的(de)化(hua)合(he)物中(zhong)離析出(chu)來將(jiang)是一件非常困難的(de)事情。1813年戴維曾經(jing)嘗試利用電(dian)解氟化(hua)物的(de)方法制(zhi)取單質氟。一開始,他用金和鉑做容器,但它(ta)們都被(bei)腐(fu)蝕(shi)了。后(hou)來他改用螢石(shi)制(zhi)成的(de)容器進(jin)行電(dian)解,腐(fu)蝕(shi)的(de)問(wen)題雖(sui)然解決了,但是也得不到氟,后(hou)因身患嚴重(zhong)疾病而停止了實驗(yan)。
接著,喬(qiao)治(zhi)·諾克斯(si)和托(tuo)馬斯(si)·諾克斯(si)弟兄(xiong)二(er)人利用干(gan)燥的(de)氯氣(qi)處理干(gan)燥的(de)氟(fu)(fu)化汞,他們(men)將一片金箔放在(zai)玻璃(li)接受器(qi)的(de)頂部。實驗結果證明金變成(cheng)了(le)氟(fu)(fu)化金,于是他們(men)推斷反應(ying)中產生了(le)氟(fu)(fu),但是他們(men)始(shi)終收集(ji)不到單質(zhi)氟(fu)(fu),也就無(wu)法確證他們(men)已經制得了(le)氟(fu)(fu),而且兩人都嚴重中毒。
繼諾克斯兄弟之后(hou),魯耶特也(ye)對(dui)制備氟進行了長期的(de)研究,最后(hou)竟因中毒太深而(er)獻(xian)出了自己的(de)生命(ming)。不久,法國化學家尼克雷也(ye)遭(zao)到了同樣的(de)命(ming)運。
莫瓦桑的(de)老(lao)師弗(fu)(fu)雷米也(ye)是(shi)一位研究制備氟(fu)(fu)(fu)的(de)化(hua)學(xue)家。弗(fu)(fu)雷米曾經電(dian)解熔融(rong)的(de)無水(shui)氟(fu)(fu)(fu)化(hua)鈣、氟(fu)(fu)(fu)化(hua)鉀(jia)和氟(fu)(fu)(fu)化(hua)銀(yin),雖(sui)然在陰極上能析出這些金屬,陽極上也(ye)產(chan)生(sheng)了少量氣體(ti),但(dan)是(shi)即使他想盡了一切(qie)辦法,始終未能收(shou)集到氟(fu)(fu)(fu)。看(kan)來,在如(ru)此高的(de)溫度下(xia)進行電(dian)解,產(chan)生(sheng)的(de)氟(fu)(fu)(fu)會立即與電(dian)解的(de)容(rong)器(qi)和電(dian)極發(fa)(fa)生(sheng)反應而(er)消失。他又試驗電(dian)解無水(shui)氟(fu)(fu)(fu)化(hua)氫,但(dan)發(fa)(fa)現它并(bing)不導(dao)電(dian),只有(you)電(dian)解吸潮的(de)氟(fu)(fu)(fu)化(hua)氫液體(ti)時,才會有(you)電(dian)流通過,但(dan)是(shi)電(dian)解的(de)結果(guo)卻只能收(shou)集到氫、氧和臭(chou)氧,并(bing)未收(shou)集到氟(fu)(fu)(fu)。看(kan)來,即使產(chan)生(sheng)了氟(fu)(fu)(fu),也(ye)已經與水(shui)蒸氣發(fa)(fa)生(sheng)反應了。
與此同時,英國化學家哥爾英也用電(dian)解法分解氟化氫,但(dan)是(shi)(shi)在(zai)實驗(yan)時發生了爆炸,顯然是(shi)(shi)產生的(de)(de)少量氟與氫氣發生了化學反(fan)應。他(ta)還(huan)試(shi)驗(yan)過各種電(dian)極材(cai)料,如碳(tan)、金、鈀(ba)、鉑,但(dan)是(shi)(shi)碳(tan)電(dian)極在(zai)電(dian)解時立即被粉碎,鉑、金、鈀(ba)也遭受不同程度的(de)(de)腐蝕。這么多(duo)的(de)(de)化學家的(de)(de)努力雖然都失(shi)敗(bai)了,但(dan)是(shi)(shi)他(ta)們(men)的(de)(de)心血并沒有(you)白費,而(er)是(shi)(shi)從失(shi)敗(bai)中獲得(de)了許多(duo)教(jiao)訓(xun)和經驗(yan),為后(hou)來(lai)制取出(chu)氟創造了有(you)利的(de)(de)條件。
年輕的(de)(de)(de)(de)莫瓦桑(sang)看到制(zhi)備單質氟(fu)這個(ge)研究課題難倒了這么多的(de)(de)(de)(de)化學家,不但沒有氣(qi)(qi)(qi)餒,反而下了很大的(de)(de)(de)(de)決(jue)心要攻克這一難關。戴(dai)維曾經預言過:磷(lin)與氧(yang)之間有極大的(de)(de)(de)(de)親和(he)力,如果(guo)在螢石(shi)制(zhi)成的(de)(de)(de)(de)容(rong)器中(zhong)將氧(yang)與氟(fu)化磷(lin)發生(sheng)(sheng)反應(ying)(ying),將會獲得單質氟(fu)。但是戴(dai)維本人并(bing)未完(wan)成這一實驗,因為(wei)當(dang)時他還不知道氟(fu)化磷(lin)的(de)(de)(de)(de)制(zhi)法。莫瓦桑(sang)用氟(fu)化鉛與磷(lin)化銅(tong)在一起加熱(re)的(de)(de)(de)(de)方(fang)法制(zhi)得了氟(fu)化磷(lin)PF3,它是一種氣(qi)(qi)(qi)體(ti)。然(ran)后(hou)讓氧(yang)氣(qi)(qi)(qi)和(he)氟(fu)化磷(lin)的(de)(de)(de)(de)混合物通(tong)過電火花(hua),雖然(ran)也(ye)發生(sheng)(sheng)了爆炸反應(ying)(ying),但是并(bing)沒有獲得預期的(de)(de)(de)(de)結果(guo),得到的(de)(de)(de)(de)不是單質氟(fu),而是氟(fu)氧(yang)化磷(lin)POF3。
弗雷米曾經(jing)指出(chu)電(dian)解(jie)(jie)可能是制取(qu)單(dan)質氟(fu)的最有效的方法,莫瓦(wa)桑認為(wei)電(dian)解(jie)(jie)金(jin)屬(shu)氟(fu)化(hua)物(wu)如果在高(gao)溫(wen)(wen)下進行,不僅(jin)存在著許多技術(shu)上(shang)的困難,而且即(ji)使在高(gao)溫(wen)(wen)下生成(cheng)了(le)氟(fu),它也會全部(bu)與(yu)電(dian)解(jie)(jie)容器、電(dian)極材(cai)料發生反應。因此他(ta)深信只能采用低(di)溫(wen)(wen)電(dian)解(jie)(jie)的方法,而且要用非(fei)金(jin)屬(shu)氟(fu)化(hua)物(wu)代替金(jin)屬(shu)氟(fu)化(hua)物(wu)。
莫瓦桑開始用三(san)氟(fu)化砷進行(xing)電(dian)(dian)解,三(san)氟(fu)化砷在(zai)室(shi)溫下(xia)是一種液體,為了(le)(le)使它導電(dian)(dian),他(ta)往(wang)三(san)氟(fu)化砷中加(jia)入氟(fu)化鉀。但是電(dian)(dian)解了(le)(le)一段時(shi)間以后,就發現電(dian)(dian)流(liu)停(ting)止了(le)(le)。經過檢查,發現在(zai)陰極上沉積了(le)(le)一層單質砷,使導電(dian)(dian)能力顯著(zhu)減弱。后來,莫瓦桑雖(sui)然使用了(le)(le)很強的電(dian)(dian)源(yuan),也沒有制出氟(fu),而他(ta)本人卻(que)因為砷中毒(du),嚴重地影響了(le)(le)健康,不得已(yi)把實驗暫(zan)時(shi)停(ting)頓下(xia)來。
過了(le)(le)(le)不(bu)久,莫(mo)瓦桑的(de)(de)健康狀(zhuang)況(kuang)有了(le)(le)(le)好(hao)轉,他(ta)又開始(shi)致力于制(zhi)(zhi)(zhi)取單(dan)質氟了(le)(le)(le)。現在,唯一(yi)(yi)的(de)(de)方案只有電(dian)(dian)解(jie)氟化(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)。莫(mo)瓦桑按照弗(fu)雷(lei)米的(de)(de)方法(fa),在鉑制(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)曲頸(jing)甑中(zhong)蒸餾(liu)氟氫(qing)(qing)(qing)酸鉀(jia)KHF2以制(zhi)(zhi)(zhi)取無水(shui)氟化(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)。他(ta)用(yong)鉑制(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)U形管(guan)做(zuo)(zuo)電(dian)(dian)解(jie)容器;用(yong)鉑銥合金做(zuo)(zuo)電(dian)(dian)極(ji),并用(yong)氯(lv)仿做(zuo)(zuo)冷(leng)卻劑將無水(shui)氟化(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)冷(leng)卻到(dao)-23℃進行電(dian)(dian)解(jie)。在陰極(ji)上產生(sheng)了(le)(le)(le)許多氫(qing)(qing)(qing)氣(qi),但(dan)是在陽極(ji)并未產生(sheng)氟。經過檢查,發(fa)現裝電(dian)(dian)極(ji)的(de)(de)塞子被腐(fu)蝕了(le)(le)(le)。莫(mo)瓦桑推測,電(dian)(dian)解(jie)時一(yi)(yi)定產生(sheng)了(le)(le)(le)氟,但(dan)是它立即與(yu)(yu)塞子發(fa)生(sheng)了(le)(le)(le)反應(ying),以致未能(neng)收(shou)集到(dao)氟。于是,他(ta)改用(yong)螢(ying)石做(zuo)(zuo)成(cheng)的(de)(de)塞子。最后,許多年(nian)以來化(hua)(hua)學家夢寐以求的(de)(de)理想終于達到(dao)了(le)(le)(le),1886年(nian)6月(yue)26日莫(mo)瓦桑在電(dian)(dian)解(jie)氟化(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)時,在陽極(ji)部分產生(sheng)了(le)(le)(le)一(yi)(yi)種氣(qi)體,它遇到(dao)單(dan)質硅(gui)能(neng)立即著火,收(shou)集到(dao)的(de)(de)氟與(yu)(yu)水(shui)發(fa)生(sheng)反應(ying)產生(sheng)臭氧;與(yu)(yu)氯(lv)化(hua)(hua)鉀(jia)發(fa)生(sheng)反應(ying)產生(sheng)氯(lv)氣(qi)。通(tong)過各種化(hua)(hua)學反應(ying),發(fa)現氟具有驚(jing)人的(de)(de)活潑性(xing)。
由于莫瓦(wa)(wa)桑(sang)(sang)不(bu)(bu)是法國科學(xue)院(yuan)院(yuan)士,所(suo)以他的(de)(de)(de)論文只能請德(de)布雷(lei)代為(wei)申請,1886年6月28日德(de)布雷(lei)給法國科學(xue)院(yuan)寫了(le)一(yi)份簡短的(de)(de)(de)報(bao)告,介紹了(le)莫瓦(wa)(wa)桑(sang)(sang)的(de)(de)(de)發現,并指(zhi)出:嚴格的(de)(de)(de)裁判決不(bu)(bu)會使莫瓦(wa)(wa)桑(sang)(sang)的(de)(de)(de)光輝成就(jiu)稍(shao)有(you)(you)(you)遜(xun)色。法國科學(xue)院(yuan)為(wei)了(le)確認這一(yi)發現的(de)(de)(de)真(zhen)實(shi)性,指(zhi)定了(le)一(yi)個審查委員(yuan)(yuan)會,委員(yuan)(yuan)會的(de)(de)(de)成員(yuan)(yuan)包括貝(bei)特羅法、德(de)布雷(lei)、弗(fu)雷(lei)米。當然(ran),莫瓦(wa)(wa)桑(sang)(sang)以最細心(xin)的(de)(de)(de)準備工(gong)作來迎(ying)接這一(yi)次審查。但是在委員(yuan)(yuan)會開會時(shi),他的(de)(de)(de)那套電解裝置(zhi)竟(jing)然(ran)出現了(le)前所(suo)未有(you)(you)(you)的(de)(de)(de)故障,電解裝置(zhi)中既(ji)沒有(you)(you)(you)電流(liu)通(tong)過,也不(bu)(bu)曾(ceng)制得(de)一(yi)點氟氣。貝(bei)特羅安慰了(le)這位年輕的(de)(de)(de)科學(xue)家(jia)以后,這三位化學(xue)界的(de)(de)(de)前輩就(jiu)匆匆地離開了(le)會場。
莫(mo)(mo)瓦(wa)桑并不因(yin)(yin)此而灰心,因(yin)(yin)為他(ta)已經(jing)親手制出過(guo)氟(fu),他(ta)對自己的(de)發現是(shi)深信(xin)不疑的(de)。經(jing)過(guo)幾天的(de)努力,他(ta)終于(yu)找到(dao)了這一(yi)次實驗(yan)失(shi)敗(bai)的(de)原(yuan)因(yin)(yin),失(shi)誤發生在純制氟(fu)化(hua)氫(qing)的(de)過(guo)程。在此以(yi)前(qian)的(de)實驗(yan)中(zhong),他(ta)蒸(zheng)餾過(guo)的(de)氟(fu)化(hua)氫(qing)中(zhong)含(han)有氟(fu)化(hua)鉀(jia),殘留的(de)氟(fu)化(hua)鉀(jia)使氟(fu)化(hua)氫(qing)能(neng)(neng)夠導(dao)電。在這一(yi)次實驗(yan)中(zhong),莫(mo)(mo)瓦(wa)桑仔細(xi)將無(wu)水氟(fu)化(hua)氫(qing)提純到(dao)很高的(de)純度,其中(zhong)不含(han)氟(fu)化(hua)鉀(jia),所(suo)以(yi)不能(neng)(neng)導(dao)電。在弄清了原(yuan)因(yin)(yin)之后,莫(mo)(mo)瓦(wa)桑再一(yi)次試驗(yan)成功(gong),委員(yuan)會終于(yu)確(que)認了莫(mo)(mo)瓦(wa)桑的(de)發現。
為了表(biao)彰莫瓦桑在制(zhi)備氟(fu)方(fang)面作出的(de)(de)(de)突出的(de)(de)(de)貢獻,法國科學院發給他(ta)一萬法郎的(de)(de)(de)拉·卡澤獎(jiang)金(jin),莫瓦桑用這(zhe)筆錢償還(huan)了實驗的(de)(de)(de)費(fei)用。二十年以(yi)后,他(ta)又因為在研究氟(fu)的(de)(de)(de)制(zhi)備和氟(fu)的(de)(de)(de)化合物上卓有成就(jiu)而獲得1906年諾貝爾化學獎(jiang)。
在(zai)(zai)莫(mo)瓦(wa)桑(sang)離析出單質氟(fu)(fu)四(si)個(ge)月以(yi)(yi)后(hou),被(bei)任命(ming)為(wei)巴黎藥學(xue)(xue)院(yuan)的(de)(de)毒物(wu)學(xue)(xue)教授,同時(shi)還建造(zao)了(le)一(yi)座不大(da)的(de)(de)私人實驗室進(jin)(jin)行科學(xue)(xue)研(yan)(yan)究(jiu)。1888年(nian)他(ta)被(bei)選(xuan)為(wei)法(fa)(fa)(fa)國醫(yi)學(xue)(xue)科學(xue)(xue)院(yuan)院(yuan)士(shi),1891年(nian)被(bei)選(xuan)為(wei)法(fa)(fa)(fa)國科學(xue)(xue)院(yuan)院(yuan)士(shi)。在(zai)(zai)這一(yi)段時(shi)間(jian)內,他(ta)繼續(xu)改進(jin)(jin)氟(fu)(fu)的(de)(de)制法(fa)(fa)(fa),用銅的(de)(de)電(dian)解(jie)容(rong)器(qi)代替價格昂貴(gui)的(de)(de)鉑制的(de)(de)儀器(qi)進(jin)(jin)行了(le)規模較大(da)的(de)(de)試驗,每小時(shi)能(neng)產生5升(sheng)氟(fu)(fu)。使他(ta)有(you)了(le)研(yan)(yan)究(jiu)氟(fu)(fu)和氟(fu)(fu)化物(wu)的(de)(de)條(tiao)件。他(ta)研(yan)(yan)究(jiu)氟(fu)(fu)的(de)(de)提純,將氟(fu)(fu)通過氟(fu)(fu)化鈉(na)以(yi)(yi)除(chu)(chu)去其(qi)中的(de)(de)氟(fu)(fu)化氫(qing),后(hou)來又(you)改用液態空氣冷凝后(hou)進(jin)(jin)行分(fen)級蒸發(fa)的(de)(de)方(fang)法(fa)(fa)(fa)來除(chu)(chu)去氟(fu)(fu)中的(de)(de)雜(za)質氟(fu)(fu)化氫(qing)。對(dui)于氟(fu)(fu)的(de)(de)性質作了(le)進(jin)(jin)一(yi)步研(yan)(yan)究(jiu),莫(mo)瓦(wa)桑(sang)指出:如(ru)果小心(xin)地將其(qi)中的(de)(de)水蒸氣除(chu)(chu)盡(jin),甚至玻璃(li)也(ye)不會與氟(fu)(fu)發(fa)生反應,因(yin)此可以(yi)(yi)在(zai)(zai)短時(shi)間(jian)內將氟(fu)(fu)貯存在(zai)(zai)玻璃(li)瓶內。
莫(mo)瓦桑(sang)是第(di)一(yi)(yi)位制(zhi)(zhi)備(bei)出(chu)許多(duo)新的(de)(de)(de)(de)(de)氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)化物的(de)(de)(de)(de)(de)化學家,他制(zhi)(zhi)備(bei)了(le)氣(qi)(qi)態的(de)(de)(de)(de)(de)氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)代(dai)甲烷(wan)、氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)代(dai)乙烷(wan)、異丁基氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)。1890年(nian)通過碳(tan)(tan)與氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應制(zhi)(zhi)備(bei)了(le)許多(duo)氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)碳(tan)(tan)化合物,其(qi)中最引人注(zhu)目的(de)(de)(de)(de)(de)是四(si)氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)代(dai)甲烷(wan)CF4,它(ta)是利用氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)與甲烷(wan)或(huo)氯仿或(huo)四(si)氯化碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用制(zhi)(zhi)得(de)的(de)(de)(de)(de)(de),沸點只有-15℃。莫(mo)瓦桑(sang)的(de)(de)(de)(de)(de)這項(xiang)工作(zuo)(zuo),可(ke)以說使莫(mo)瓦桑(sang)成為二十世紀合成一(yi)(yi)系列作(zuo)(zuo)為高效的(de)(de)(de)(de)(de)致冷劑的(de)(de)(de)(de)(de)氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)碳(tan)(tan)化合物(氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)里(li)昂(ang))的(de)(de)(de)(de)(de)先驅。1900年(nian)制(zhi)(zhi)備(bei)了(le)氣(qi)(qi)態的(de)(de)(de)(de)(de)六氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)化硫SF6,它(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)化學性(xing)質(zhi)與氮氣(qi)(qi)極為相似,將它(ta)加熱到比較(jiao)高的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度也不會分解,也不與熔融的(de)(de)(de)(de)(de)堿發生反(fan)應。由于六氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)化硫的(de)(de)(de)(de)(de)惰性(xing)和(he)化學穩定性(xing),已經成為一(yi)(yi)種優良的(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)體絕(jue)緣材料(liao)。他還(huan)先后(hou)合成了(le)鉑、堿土(tu)金屬、銥、鎂的(de)(de)(de)(de)(de)氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)化物以及(ji)五氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)化碘IF5和(he)硝(xiao)酰氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)NO2F。他將研(yan)究氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)成果編成了(le)《氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)及(ji)其(qi)化合物》一(yi)(yi)書,是一(yi)(yi)本研(yan)究氟(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)及(ji)其(qi)化合物的(de)(de)(de)(de)(de)制(zhi)(zhi)備(bei)和(he)性(xing)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)重要(yao)資(zi)料(liao)。
1891—1892年莫瓦桑(sang)研究純硼(peng)的(de)(de)(de)(de)制備。在(zai)他之前,還(huan)不(bu)曾有人制得(de)(de)過純度(du)(du)很(hen)高的(de)(de)(de)(de)單質硼(peng),戴維利用電(dian)解熔融(rong)的(de)(de)(de)(de)三氧(yang)化二(er)硼(peng)制得(de)(de)的(de)(de)(de)(de)棕色的(de)(de)(de)(de)硼(peng),以(yi)及蓋(gai)-呂薩(sa)克、泰納、德維爾(er)法、維勒用金屬鉀還(huan)原三氧(yang)化二(er)硼(peng)制得(de)(de)的(de)(de)(de)(de)硼(peng)的(de)(de)(de)(de)純度(du)(du)都不(bu)高,唯獨莫瓦桑(sang)在(zai)氫氣氛下用金屬鎂(mei)還(huan)原三氧(yang)化二(er)硼(peng)制得(de)(de)了純度(du)(du)為99%的(de)(de)(de)(de)單質硼(peng)。
在(zai)(zai)制備純(chun)硼(peng)的(de)(de)同時(shi),莫瓦(wa)桑(sang)開始(shi)研(yan)究一(yi)(yi)個(ge)科(ke)學界普遍感(gan)興趣的(de)(de)問(wen)題(ti)(ti)(ti)——人造金剛(gang)石(shi)(shi)(shi)。1830年貝采(cai)里(li)(li)烏斯曾(ceng)經對這一(yi)(yi)研(yan)究課題(ti)(ti)(ti)作(zuo)出過(guo)這樣的(de)(de)評價:認為這是具有和煉(lian)金學家一(yi)(yi)樣的(de)(de)熱(re)情,但是可能是一(yi)(yi)種幻想的(de)(de)研(yan)究。1773年拉瓦(wa)錫(xi)曾(ceng)經做過(guo)這樣的(de)(de)試驗:將金剛(gang)石(shi)(shi)(shi)放在(zai)(zai)氧氣中(zhong)燃燒,反應的(de)(de)生成(cheng)物中(zhong)只有二氧化碳,由(you)此證明這種寶(bao)石(shi)(shi)(shi)是由(you)純(chun)碳組成(cheng)的(de)(de)。在(zai)(zai)拉瓦(wa)錫(xi)做出這個(ge)結(jie)論之后的(de)(de)一(yi)(yi)百多年的(de)(de)時(shi)間內(nei),并沒有一(yi)(yi)位科(ke)學家解決人造金剛(gang)石(shi)(shi)(shi)的(de)(de)問(wen)題(ti)(ti)(ti)。莫瓦(wa)桑(sang)一(yi)(yi)開始(shi)想利用氟代烴的(de)(de)分解反應以制取金剛(gang)石(shi)(shi)(shi),結(jie)果得到的(de)(de)都(dou)是無(wu)定形(xing)(xing)碳。1890年多布里(li)(li)通過(guo)對含金剛(gang)石(shi)(shi)(shi)的(de)(de)隕石(shi)(shi)(shi)和地(di)殼(ke)形(xing)(xing)成(cheng)過(guo)程的(de)(de)研(yan)究,指(zhi)出金剛(gang)石(shi)(shi)(shi)必(bi)須在(zai)(zai)高(gao)溫(wen)和高(gao)壓下(xia)形(xing)(xing)成(cheng),而(er)且(qie)從金剛(gang)石(shi)(shi)(shi)晶體的(de)(de)性質考(kao)慮,它們(men)可能是在(zai)(zai)液體中(zhong)形(xing)(xing)成(cheng)的(de)(de),或者至少是在(zai)(zai)柔韌的(de)(de)環境下(xia)形(xing)(xing)成(cheng)的(de)(de)。1892年,在(zai)(zai)弗里(li)(li)德爾向法(fa)國(guo)(guo)科(ke)學院提出的(de)(de)報告(gao)中(zhong),指(zhi)出了(le)他從美(mei)國(guo)(guo)亞利桑(sang)那(nei)州發現的(de)(de)隕石(shi)(shi)(shi)中(zhong)找(zhao)到了(le)許(xu)多微細的(de)(de)金剛(gang)石(shi)(shi)(shi)。
莫瓦(wa)(wa)桑(sang)也(ye)研(yan)究了(le)弗里德爾所(suo)提到(dao)的(de)(de)(de)隕石(shi)(shi)(shi)(shi)和(he)隕鐵(tie)(tie),發(fa)現其中(zhong)除(chu)了(le)含(han)(han)(han)有(you)金(jin)(jin)(jin)(jin)剛石(shi)(shi)(shi)(shi)以外,還(huan)含(han)(han)(han)有(you)石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)和(he)無定形(xing)(xing)碳(tan)。他(ta)還(huan)研(yan)究了(le)巴(ba)西和(he)南非的(de)(de)(de)含(han)(han)(han)有(you)金(jin)(jin)(jin)(jin)剛石(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)巖石(shi)(shi)(shi)(shi),也(ye)發(fa)現了(le)石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo),同時(shi)還(huan)發(fa)現金(jin)(jin)(jin)(jin)剛石(shi)(shi)(shi)(shi)礦物(wu)中(zhong)含(han)(han)(han)有(you)鐵(tie)(tie)。通過(guo)(guo)這些研(yan)究,莫瓦(wa)(wa)桑(sang)形(xing)(xing)成了(le)這樣的(de)(de)(de)想(xiang)法:石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)和(he)無定形(xing)(xing)碳(tan)可以作(zuo)為人造金(jin)(jin)(jin)(jin)剛石(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)原料;金(jin)(jin)(jin)(jin)剛石(shi)(shi)(shi)(shi)是在(zai)(zai)含(han)(han)(han)鐵(tie)(tie)的(de)(de)(de)環境(jing)下形(xing)(xing)成的(de)(de)(de),它(ta)能夠從含(han)(han)(han)碳(tan)的(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)中(zhong)結晶(jing)出來。他(ta)采用(yong)了(le)下述方法:在(zai)(zai)電爐(lu)中(zhong),將(jiang)石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)坩堝中(zhong)的(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)鐵(tie)(tie)加熱(re),使它(ta)熔(rong)融,而(er)且(qie)使熔(rong)融的(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)為碳(tan)所(suo)飽和(he)。然后(hou)將(jiang)石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)坩堝中(zhong)的(de)(de)(de)熔(rong)融鐵(tie)(tie)傾入(ru)冷(leng)水中(zhong),含(han)(han)(han)碳(tan)的(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)在(zai)(zai)固化時(shi)會像水變成冰時(shi)一(yi)(yi)樣,發(fa)生膨脹(zhang)。而(er)且(qie)在(zai)(zai)迅速冷(leng)卻的(de)(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong),總是外層的(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)首先固化,等到(dao)內部的(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)開始變成固體時(shi),就會在(zai)(zai)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)內部產生很高的(de)(de)(de)壓(ya)力,在(zai)(zai)這種(zhong)條件下,一(yi)(yi)部分碳(tan)就會結晶(jing)生成黑色的(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)剛石(shi)(shi)(shi)(shi)。利用(yong)不同的(de)(de)(de)酸處理(li)固化的(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)塊,除(chu)了(le)金(jin)(jin)(jin)(jin)剛石(shi)(shi)(shi)(shi)以外,其他(ta)物(wu)質都被溶解,最后(hou)只留下黑色的(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)剛石(shi)(shi)(shi)(shi)。
1893年2月6日在(zai)法(fa)國科學(xue)院(yuan)召開(kai)(kai)了討論(lun)這個發(fa)現的(de)(de)(de)(de)會議(yi),報紙上登載了這一(yi)(yi)消息,這種(zhong)貴重(zhong)的(de)(de)(de)(de)寶石(shi)居然能夠用比(bi)較簡單的(de)(de)(de)(de)方法(fa)制備出來(lai)的(de)(de)(de)(de)事實(shi)(shi)很快(kuai)成為一(yi)(yi)件(jian)新聞,莫(mo)瓦(wa)桑的(de)(de)(de)(de)名字也(ye)開(kai)(kai)始(shi)變成家(jia)喻戶(hu)曉了。然而(er),莫(mo)瓦(wa)桑本人(ren)(ren)在(zai)1894,1896和(he)1905年所(suo)做的(de)(de)(de)(de)重(zhong)復(fu)實(shi)(shi)驗(yan),以(yi)及1894—1901年克魯克斯等人(ren)(ren)對莫(mo)瓦(wa)桑的(de)(de)(de)(de)實(shi)(shi)驗(yan)進行(xing)反復(fu)驗(yan)證的(de)(de)(de)(de)過程中(zhong),毫無例外地只獲得了很低產量的(de)(de)(de)(de)金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi),他們提出的(de)(de)(de)(de)唯一(yi)(yi)能夠證明這種(zhong)物質是(shi)(shi)金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)的(de)(de)(de)(de)證據乃是(shi)(shi)它在(zai)氧(yang)氣中(zhong)燃(ran)燒時產生二氧(yang)化碳。另外,這種(zhong)人(ren)(ren)造金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)都(dou)是(shi)(shi)黑色的(de)(de)(de)(de),而(er)且(qie)比(bi)天然的(de)(de)(de)(de)金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)要(yao)小得多,莫(mo)瓦(wa)桑制得的(de)(de)(de)(de)最大(da)的(de)(de)(de)(de)金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)的(de)(de)(de)(de)直徑只有(you)0.7毫米,所(suo)以(yi),盡管他對人(ren)(ren)造金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)的(de)(de)(de)(de)研究一(yi)(yi)直持(chi)續到逝世前,具有(you)寶石(shi)特性的(de)(de)(de)(de)便宜(yi)的(de)(de)(de)(de)金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)也(ye)并未制出。
莫瓦桑(sang)的(de)(de)(de)另(ling)外(wai)一種(zhong)比(bi)人(ren)造金剛石(shi)更有(you)實際意(yi)義的(de)(de)(de)貢獻是設計制(zhi)(zhi)造電爐,使一般化(hua)(hua)(hua)學(xue)反(fan)應(ying)能(neng)夠在2000℃下進行,從而(er)開辟了(le)高(gao)溫化(hua)(hua)(hua)學(xue)這(zhe)一新的(de)(de)(de)領域(yu),例如制(zhi)(zhi)備金屬鈦和(he)使碳升(sheng)華。碳、硅(gui)、硼在常溫下是一些不活(huo)潑的(de)(de)(de)元素,但是它們在高(gao)溫下幾乎能(neng)夠與所有(you)的(de)(de)(de)元素發(fa)失反(fan)應(ying),生(sheng)成碳化(hua)(hua)(hua)物(wu)、硅(gui)化(hua)(hua)(hua)物(wu)、硼化(hua)(hua)(hua)物(wu),在莫瓦桑(sang)制(zhi)(zhi)出這(zhe)些化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)之前,了(le)解它們的(de)(de)(de)人(ren)很(hen)少。
莫瓦桑研究的(de)金屬(shu)氫(qing)(qing)(qing)(qing)化物也是前人所罕見(jian)的(de)。他用氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)與相應(ying)的(de)金屬(shu)發生(sheng)反(fan)應(ying)制得了(le)氫(qing)(qing)(qing)(qing)化鈣、氫(qing)(qing)(qing)(qing)化鈉、氫(qing)(qing)(qing)(qing)化鉀、氫(qing)(qing)(qing)(qing)化銣、氫(qing)(qing)(qing)(qing)化銫,這些金屬(shu)氫(qing)(qing)(qing)(qing)化物的(de)性質與鹽相似,所不同的(de)是它們(men)并不導電,而且非常活潑,絕大多數(shu)暴露在空氣(qi)中(zhong)會立即(ji)著火(huo)。
莫瓦桑在(zai)巴黎藥學(xue)院任(ren)(ren)毒物學(xue)教授(shou)達(da)十(shi)三(san)年(nian)之久,1900年(nian)任(ren)(ren)巴黎大(da)學(xue)科學(xue)學(xue)院教授(shou)。他一生主要(yao)(yao)(yao)從事實(shi)(shi)驗(yan)工作(zuo),因此他的(de)(de)(de)(de)實(shi)(shi)驗(yan)室(shi)(shi)在(zai)當(dang)時(shi)是(shi)設備很(hen)齊全的(de)(de)(de)(de)。誰(shui)(shui)要(yao)(yao)(yao)進(jin)入他的(de)(de)(de)(de)實(shi)(shi)驗(yan)室(shi)(shi)工作(zuo),都(dou)必須嚴(yan)格遵(zun)守他的(de)(de)(de)(de)規定(ding)。他的(de)(de)(de)(de)實(shi)(shi)驗(yan)室(shi)(shi)具有非(fei)常良(liang)好(hao)的(de)(de)(de)(de)、清潔的(de)(de)(de)(de)環境,徹底地改變(bian)了人們認為(wei)化學(xue)實(shi)(shi)驗(yan)室(shi)(shi)是(shi)比(bi)較臟的(de)(de)(de)(de)這種傳統(tong)的(de)(de)(de)(de)偏見。他的(de)(de)(de)(de)實(shi)(shi)驗(yan)室(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)地板在(zai)每星期六都(dou)要(yao)(yao)(yao)打蠟,他每次(ci)走進(jin)實(shi)(shi)驗(yan)室(shi)(shi),首先要(yao)(yao)(yao)環視(shi)(shi)室(shi)(shi)內,看(kan)看(kan)是(shi)否符合他的(de)(de)(de)(de)要(yao)(yao)(yao)求。有一次(ci),他的(de)(de)(de)(de)學(xue)生斯托克德不小(xiao)心將幾滴水滴在(zai)實(shi)(shi)驗(yan)室(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)地板上(shang),莫瓦桑發現后,立即(ji)提(ti)出質問:“是(shi)誰(shui)(shui)干的(de)(de)(de)(de)?”他還非(fei)常重(zhong)視(shi)(shi)演(yan)示實(shi)(shi)驗(yan),在(zai)講授(shou)無機(ji)化學(xue)課(ke)程時(shi),討(tao)論到每一個元(yuan)素的(de)(de)(de)(de)性(xing)質,總要(yao)(yao)(yao)讓他的(de)(de)(de)(de)助手做(zuo)幾個演(yan)示實(shi)(shi)驗(yan)。
莫瓦桑一生接受過許多(duo)榮譽(yu),除前面提(ti)到過的(de)之外,他(ta)還得到過英國(guo)皇(huang)家學會頒發給他(ta)的(de)戴(dai)維獎章;德國(guo)化學會頒發給他(ta)的(de)霍夫(fu)曼(man)獎金(jin)。他(ta)幾乎是當時所有的(de)著(zhu)名的(de)科學院和化學會的(de)成員,但是他(ta)卻一直保持謙虛的(de)態度。
1907年2月6日,當莫瓦桑從(cong)實驗室(shi)回到家里時,得了(le)闌尾炎,手(shou)術雖然很成功,但是他的心臟病卻(que)加劇(ju)了(le)。他終于(yu)認識到多年以來(lai)一直沒有關心自己的健康,他不(bu)得不(bu)承認:“氟奪走了(le)我(wo)十(shi)年生命”。1907年2月20日,這位在(zai)化學(xue)(xue)(xue)實驗科(ke)學(xue)(xue)(xue)上(shang)閃爍(shuo)著光芒的科(ke)學(xue)(xue)(xue)家被奪走了(le)寶貴的生命。
他(ta)的(de)獨子路(lu)易(yi)·莫瓦(wa)桑(sang)在第(di)一次世界大戰時死(si)去(qu),其遺產由巴黎藥(yao)學(xue)(xue)院(yuan)代為設立(li)了兩(liang)種獎金(jin)(jin):莫瓦(wa)桑(sang)化學(xue)(xue)獎金(jin)(jin)和路(lu)更(亨利·莫瓦(wa)桑(sang)的(de)夫人)藥(yao)學(xue)(xue)獎金(jin)(jin)。