登陆注册
3373200000021

第21章 化学大发明(7)

这是一座固定式容器。可盛放350千克铸铁,把空气加压鼓入容器中后,反应的猛烈程度使贝塞麦大吃一惊,因为他没有估计到铸铁中碳与空气中氧气的反应以及其他杂质与氧气的反应会放热。幸好,10分钟后,当杂质已除去后,火焰平息了,可以走近容器,切断加压的空气流。金属被注入锭模中,经测定是低碳钢。1856年8月11日,贝塞麦在切尔特南(Cheltenham)不列颠协会的会议上公布了这一创造发明。很快,贝塞麦制成一种可转动的可倾倒式转炉,每炉可容纳5吨生铁,熔炼时间为1小时,包括补炉和铸锭的时间在内,大大缩短了搅拌炼钢的时间,更减少了搅拌熔炼操作所费的力气。于是,国内外炼钢厂纷纷购买此法的生产许可证。

贝塞麦在宣布他的创造发明后受到各界人士的热情赞扬,但是很快就遭受到批评和嘲讽,原因是用他创造的转炉炼出的钢锭由于氧化过度,生成的氧化铁存在钢中,同时生铁中的磷未能除去,使钢的质量很差,不是疏松,就是硬脆,在锻打时发生断裂。

关于钢中存在过量氧化铁的问题,后来由英国一位富有炼钢实践经验的马希特(R.F.Mushet)解决了,他在熔化了的金属中添加称为镜铁的铁、锰和碳的合金,因为锰能将生成的氧化铁还原。

除去铁矿石中的磷是炼钢中长期未解决的问题。贝塞麦和其他所有炼钢炉的建造者一样,用含硅的材料作为炉的衬里。这种炉衬不会和磷被氧化生成的氧化物结合,不能把这种稳定的化合物从钢中除去。贝塞麦只能选用含磷低于0.05%(质量分数)的矿石炼成铁后再炼钢。

除磷的问题后来却由英国一位法院的书记员托马斯(S.G.Thomas,1850~1885)经试验后解决了,在1878年获得成功。

托马斯虽然是一位法庭书记员,却热爱化学。他利用业余时间进伦敦大学伯克培克(Birkbeck)学院进修化学课程,并通过英国皇家矿业学院冶金学和化学的考试。他在得知贝塞麦炼钢中需要解决除磷的问题后,用各种化学物质,包括氧化镁和石灰等进行试验,在他的表弟吉尔克里斯特(P.C.Gilchrist)协助下,在布莱纳封(Blaenavon)的炼钢厂用一个转炉进行试验,他的表弟正是这个炼钢厂的化学师。他们两人在1877~1878年进行了9个月的试验,证明经焙烧过的白云石用石灰黏结作为转炉衬里能满意地除去磷,而且还同时生产出宝贵的磷肥,后人为纪念他,至今把这种磷肥称为托马斯磷肥。

白云石是含有碳酸镁、碳酸钙的岩石,焙烧后生成氧化镁、氧化钙等,能与磷的氧化物化合生成镁和钙的磷酸盐,是很好的磷肥。

1883年托马斯获得贝塞麦奖章,可惜因患肺结核病,35岁即逝世。贝塞麦发明创造的转炉炼钢法在得到托马斯等人的改进后一直沿用至今。现今使用的转炉可以绕水平轴旋转,便于加料和卸料。炉底有气孔,从气孔鼓入空气。用它炼一炉钢约需十几分钟,容量从一吨到数十吨不等。

随着工业的发展,在生产建设和日常生活中出现了大量的废钢、废铁。这些废料在转炉中不能利用,于是在出现转炉炼钢的同时,出现了平炉炼钢。

在转炉炼钢中,使金属保持液态所需的热量是由化学反应所产生的热提供的,但在平炉炼钢中,化学反应产生的热量不足以使金属保持熔融状态,所以必须由外部热源供应热量。

1856年,德国人西门子·弗雷德里克(Frederick Siemens)利用热再生原理创建一种交流换热炉。这是在燃烧炉两侧各建一蓄热格子砖室,从燃烧炉中出来的炽热的燃烧废气通过一边的格子砖室,将热量传给格子砖,随后将燃烧用的空气通过被加热的砖室,提高温度后进入燃烧室燃烧,从而提高了炉温。每隔一定时间,交换空气和废气的流动方向,使两边的蓄热室交替使用。这种炉子最初被用来烧制玻璃,后来被用来炼钢,这就是平炉。

最初,在平炉中燃烧固体燃料。1861年西门子·弗雷德里克的兄弟西门子·威廉(William Siemens,1823~1883)创造一种煤气发生炉,生产发生炉煤气。这是将定量的空气和少量水蒸气通过燃烧的煤或赤热的焦炭,使之生成的二氧化碳尽可能转变成可燃的一氧化碳。水蒸气与碳反应后生成可燃的一氧化碳和氢气。

西门子·威廉是一位工程师,在德国接受正规的技术教育后来到英国;西门子·弗雷德里克在德国得累斯顿(Dresden)经营电气公司,也曾到英国。他们兄弟二人认为英国鼓励工程技术人员和发明创造者,在英国申请专利比较方便。他们于1866年在英国伯明翰(Birmingham)共同建立西门子钢厂,利用平炉进行炼钢。

西门子兄弟共四人,都是出色的发明家。威廉是老二,弗雷德里克是老三。老大西门子·维勒(Werner Siemens,1816~1892)是一位电化学家,发明发电机原理,创建德国西门子公司。最小的弟弟西门子·卡尔(Carl Siemens)在俄罗斯创办企业。这样,维勒被称为“柏林的西门子”;威廉被称为“伦敦的西门子”;弗里德里克被称为“德累斯顿的西门子”;卡尔被称为“俄罗斯的西门子”。

差不多在同一个时期,法国冶金学家马丁(P.Martin,1824~1915)和他的兄弟(B.Martin)同样利用热再生原理,建立平炉,在法国锡雷(Sireuil)建厂生产。他们生产的钢在1867年巴黎博览会上展出获金质奖章。马丁在1915年获英国钢铁学会授予的贝塞麦奖章。

农药的发明

人们从远古时代开始进行农业生产后,就出现跟病、虫、鼠、杂草争夺收获的斗争了。随着近年来世界人口的迅速增加,这种斗争就更加剧烈。施用农药是一种切实可行的斗争手段。

农药的使用和医药一样,最先是采用天然物质,然后是提取有效成分,再后是化学制取。

莽草、附子等都是我国古书中出现的驱虫农药。莽草是一种常绿灌木,产于我国长江中下游各地,果实剧毒。附子是乌头块根的侧根,有毒。乌头是一种多年生草本,有块根,内含植物碱——乌头碱,毒性很大。我国古代猎人用它的汁液涂敷在箭头上狩猎动物,也用于战争中。我国农村至今还广泛使用艾蒿薰蚊。

烟草、除虫菊、鱼藤等有毒植物是世界各地广泛应用的农药。除虫菊酯、鱼藤酮就是从除虫菊、鱼藤中提取的物质。

砒霜(As2O3)、雄黄(AsS)、雌黄(As2S3)这些含硫和砷的天然矿物和天然硫磺是世界各地普遍使用的驱虫药、农药和灭鼠药。

1858年,欧洲首先把二硫化碳(CS2)作为一种化学制取的物质用来防治葡萄蚜虫。接着在美国,马铃薯甲虫猖獗,1860年开始使用巴黎绿防治。巴黎绿的化学名称是醋酸亚砷铜[(CH3COO)2Cu·3Cu(AsO2)2],是一种深绿色粉末,除防治马铃薯甲虫外,能防治果树和蔬菜的多种害虫。

1882年,硫酸铜被用于杀菌,事出偶然,却揭开了杀菌剂史上光辉的一页,这就是波尔多液。波尔多(Bordeaux)是法国大西洋沿岸的一个小城,它本是默默无闻的,只是由于一件偶然事件使它闻名于世。这个地方的一位葡萄园主用硫酸铜和石灰水的混合液喷洒在路边的葡萄上,以防止过路人随手采摘。1878年葡萄霜霉病大发生,园主发现喷洒过这种混合液的地方没有受到霜霉病的侵害,葡萄得以丰收,经过法国植物生理学家的研究,证明这种混合液对多种植物的病害具有防治效果,很快就风行全世界,被称为波尔多液。

有机合成农药到20世纪20年代出现,从此农药开始了大规模生产,成为化学工业的一个生产部门。最早使用的是有机氯杀虫剂,其中被普遍使用的是滴滴涕和六六六。

1874年德国一位化学博士研究生蔡德勒(O.Zeidler)在他的论文中叙述了合成二氯二苯三氯乙烷这种化合物,没有谈到它的杀虫作用。后来这种化合物又简称二二三。因为在英文中二是di,三是tri,因此它又称DDT。我们从音译成滴滴涕,也有点用它喷洒时的形象。过了60多年后,1925年瑞士巴塞尔(Basel)城嘉基(J.R.Geigy)公司化学家米勒(P.H.Müller,1899~1965)再次制得它,并发现它的杀虫效能。1942年公司开始大量生产。1944年意大利那不勒斯(Naples)城发生大规模斑疹伤寒,在普遍喷洒滴滴涕后几天,斑疹伤寒就被控制了。1945年在南太平洋上用飞机喷雾灭蚊,控制住了当地发生的疟疾。据联合国粮农组织统计,1948~1970年间,由于使用了滴滴涕灭蚊,挽救了5000万人免遭疟疾病死。滴滴涕被广泛用于消灭卷叶虫、红铃虫、蚊、蝇、臭虫、蟑螂等。米勒因此获得1948年诺贝尔生理学和医学奖。

六六六是在1945年由英国帝国化学工业公司化学家斯莱德(R.E.Slade)首先制成,这是将氯气在日光或日光灯照射下通入苯中制得,因分子中含有六个氯原子、六个碳原子和六个氢原子而得名,学名六氯化苯,1946年开始大规模生产。它和滴滴涕一样有效地消灭害虫,特别是用于防治蝗虫、稻螟虫、小麦吸浆虫等农业害虫和蚊、蝇、臭虫等卫生方面的害虫。

滴滴涕和六六六制造简单,防治害虫有效,但长期使用后,在土壤和农作物中会残留很久,不易分解,造成人畜体内大量积聚,严重危害人体健康。因此,在风行一时后自1971年起许多国家相继宣布禁用,我国也在1983年间停止生产和使用。

在有机氯杀虫剂出现后不久,有机磷杀虫剂问世,随即填补了有机氯杀虫剂被禁用后杀虫剂的空白。有机磷杀虫剂并非是无毒的。但是,它们多数在环境和生物体中不会长久存留,能被分解成无毒的和水溶性的物质,从体内排出。

有机磷农药是从德国在第一次世界大战后研制化学毒剂时开始,其中包括1932年制成的塔崩(tabun)、1937年制成的沙林(sarin)等。由于它们的毒性过于强烈,没有用作农药。1995年3月20日,日本东京地铁发生的毒气事件,就是放置了沙林,它是一种破坏神经系统的剧毒的有机磷毒剂。这次事件使5000多人中毒,12人死亡,震惊世界。

德国农业化学家施雷德(G.Schrader)参与了上述研制工作,他研制成300多种药物,经过筛选后,采用了其中一些。最早使用的是1938年发现的特普(TEPP),学名四乙基焦磷酸酯。1944年发现的对硫磷,又称1605,学名二乙基(对硝苯基)硫代磷酸醋。

1950年美国氰胺化学公司发现低毒杀虫剂马拉硫磷后使用机磷农药成为一类最重要的农药,德国、瑞士、日本各大公司先后研制成各种有机磷农药。马拉硫磷又名马拉赛昂、马拉松等,学名二乙基[(二甲氧基膦基硫基)硫代]二丁酸酯。

接着1952~1954年间研制出敌百虫,1956年研制出乐果。乐果是第一种对哺乳动物低毒的农药。1965年又研制成功久效磷。至今,全世界使用的有机磷农药已超过百种,提供筛选的已有几百种,而且还在不断出现新品种。

在20世纪40年代前,最早使用的灭鼠药是植物碱马钱子碱、红海葱、黄磷、磷化锌(Zn3P2)、硫酸亚铊(Tl2SO4)、碳酸钡(BaCO3)等,40年代后出现安妥(ANTU),又称硫脲,还有1080,学名氟乙酸钠。

除草剂是消除田间杂草的药剂。这是一项艰难而很有技巧的工作,因为这些药剂既要除去杂草而又不伤害农作物,而杂草和农作物都是植物。最初使用的是一些无机化合物,如硫酸铜、硫酸铁等。现在使用的多是复杂的有机化合物,如敌稗、除草醚等,其制品迅速发展达数百种。

去叶剂是一种近似除草剂的供棉花在收获前脱叶用的药剂,这是便于机械收摘而采用的药剂。在棉花收获前喷洒,叶子很快脱落,机械收摘就比较方便而有效了。

植物生长调节剂能刺激植物插枝、插条的根部的生长。最常用的是2,4-D(或称2,4-滴),还有萘乙酸等。

为了提高农业生产的效率,解决全世界人口日益增长对粮食的需求,农药在日新月异地发展着。

炸药的发明

今天全世界很多人都知道诺贝尔(Nobel)这个姓氏,每年都有几位卓越的科学家、经济学家、爱好和平的人士被评定获得以这个姓氏命名的巨额奖金和崇高和荣誉。通过报纸、期刊、电台和电视台向世界各地传播,各种各样的书籍中记述着诺贝尔奖获得者的事迹。

诺贝尔全名是阿尔弗雷德·贝恩哈德·诺贝尔,瑞典人,1833年10月21日生于瑞典首都斯德哥尔摩,在他父母幸存的4个儿子中排行第三。诺贝尔出生后不久,1837年父亲破产,出走芬兰谋生,几年后移居俄国,在彼得堡从事制造机器、铁件和军工设备。1842年10月母亲携带孩子们从瑞典到俄国和父亲共同生活。诺贝尔到俄国前因体弱只接受了1年正规教育,到俄国后他和他的兄弟接受瑞典和俄国私人教师的教育,其中有俄国化学家齐宁(H.H.Зинин,1812~1880)。

同类推荐
  • 刺绣:知道这些就够了

    刺绣:知道这些就够了

    闲共我焚香,伴伊刺绣。描龙绣凤,知道这些就够了。作者戴尔·沃勒在圣路易斯长大,现居匹兹堡。他曾在海军服役,目前是一名核能工程师,写作是他的兼职工作之一。他自2013年开始自出版创作,至今已有百本涉及人文社科领域各类话题的作品与读者见面。
  • 人体从里看到外(科学知识游览车)

    人体从里看到外(科学知识游览车)

    《人体从里看到外》本书为你讲述关于人体的各种科普知识。本书知识全面、内容精炼、通俗易懂,能够培养读者的科学兴趣和爱好,达到普及科学知识的目的,具有很强的可读性、启发性和知识性,是广大读者了解科技、增长知识、开阔视野、提高素质、激发探索和启迪智慧的良好科普读物。
  • 诱人的海洋

    诱人的海洋

    本书介绍了海洋蕴藏的能量和资源,孕育的动物和相关趣事,海底世界的地理奇观和大量宝藏,以及海洋里的许多奇异现象和未解之谜等。
  • 地球探索百科(奥秘世界百科)

    地球探索百科(奥秘世界百科)

    本套书全面而系统地介绍了当今世界各种各样的奥秘现象及其科学探索,集知识性、趣味性、新奇性、疑问性与科学性于一体,深入浅出,生动可读,通俗易懂,目的是使读者在兴味盎然地领略世界奥秘现象的同时,能够加深思考,启迪智慧,开阔视野,增加知识,能够正确了解和认识这个世界,激发求知的欲望和探索的精神,激起热爱科学和追求科学的热情,掌握开启人类和自然的金钥匙,使我们真正成为人类和自然的主人,不断认识世界,不断改造自然,不断推进人类文明向前发展。
  • 海洋馆漫游:海洋谜底解析

    海洋馆漫游:海洋谜底解析

    放眼全球,世界上最发达的国家都是海洋大国,经济最活跃的地区都在沿海地区。在当今国际社会,开发海洋、拓展生存和发展空间,已成为世界沿海各国的发展方向和潮流。海洋是一个富饶而未充分开发的自然资源宝库。海洋自然资源包括海域(海洋空间)资源、海洋生物资源、海洋能源、海洋矿产资源、海洋旅游资源、海水资源等。这一切都等待着我们去发现、去开采。青少年认真学习海洋知识,不仅能为未来开发海洋及早储备知识,还能海洋研究事业做出应有的贡献。
热门推荐
  • 追妻无门:女boss不好惹

    追妻无门:女boss不好惹

    青涩蜕变,如今她是能独当一面的女boss,爱了冷泽聿七年,也同样花了七年时间去忘记他。以为是陌路,他突然向他表白,扬言要娶她,她只当他是脑子抽风,他的殷勤她也全都无视。他帮她查她父母的死因,赶走身边情敌,解释当初拒绝她的告别,和故意对她冷漠都是无奈之举。突然爆出她父母的死居然和冷家有丝毫联系,还莫名跳出个公爵未婚夫,扬言要与她履行婚约。峰回路转,破镜还能重圆吗? PS:我又开新文了,每逢假期必书荒,新文《有你的世界遇到爱》,喜欢我的文的朋友可以来看看,这是重生类现言,对这个题材感兴趣的一定要收藏起来。
  • 斩龙I:一骑当千

    斩龙I:一骑当千

    一个退伍的特种兵李逍遥,偶然一次机会成为了绝世美女的贴身保镖,陪着美女大小姐一同进入了炙手可热的游戏世界,为了铸造斩龙行会在游戏里的辉煌,为了创造一个属于英雄的年代,李逍遥凭着一身智谋与虎胆,执剑天下,扫清污浊、荡尽不平,最终登上了一代天王的宝座,并且抱得美人归。这是一个属于热血英雄的传说,一个群雄并起、烽火连城的虚拟年代,讲述你从未听闻过的事,做你从未想过的事。游戏与现实细腻的交织,柔情与刚毅讲述传奇人生,在这里,邪恶永远战胜不了正义,黑暗永远遮不住光明。侠肝义胆,群雄并起的江湖情怀不再只是梦境,正义和英雄的力量沸腾着每一位读者的血液,体验前所未有的侠义青春。
  • 重修之元婴变

    重修之元婴变

    一代仙界大帝,因为众仙的贪婪,陨落在众仙之中,佩剑的护主,使得他转身成一资质超差的婴儿身上,不甘平凡的他又是如何凭借超差的资质踏上顶峰呢?一次次偶然,一次次奇遇,使得他居然慢慢转变成。。。。。。
  • 你认识何卿卿吗

    你认识何卿卿吗

    小说中对中年事业有成男人的心理危机刻画得传神而到位。他涉险熬到了一把手的位置,功成名就,还保持着反省和谨慎,但在生理和情感上却陷入了双重的困境。
  • 血妖姬

    血妖姬

    她是谁,吸血鬼?妖精?还是未知的神秘种族?上古时候的残忍灭杀让她的种族完全破碎,她要恢复实力,她要恢复记忆,灵魂;但残破的记忆碎片让她只能在各个世界中寻觅自己的一部分一部分。只有当危险来临,当致命来临,血妖姬之力才会暂时苏醒拯救;一步步走过修炼成长,看血妖姬如何找回完美。
  • 废妾惹桃花

    废妾惹桃花

    现代豪门千金冷书蝶因车祸魂飞异时空,附身南夏国卫王府侍妾姜云蕊身上。前姜云蕊清冷高傲,被人陷害偷窃卫王徐侧妃翡翠手镯而遭三十鞭毒打而死。当姜云蕊的身体里装着冷书蝶的灵魂后,因为她的与众不同,而吸引了众多“桃花”他,卫王夏候锦煜,有花心王爷之称,知道她是被人陷害,竟冷眼看着妻妾之间争斗,不管她的死活,只因他最爱的女子已经为他而死,他以为他今生不再动心,然碰到了被鞭打后苏醒过来的她,不一样的她,令他的心弦慢慢的被拨动了。他,夏候锦霖,一代君主,英明睿智,偶遇不一样的她,一点点的迷失了自己,然执着于儿女情长,如何计谋天下?他,东方邪,南夏国第一世家家主,在算计她的同时,却算漏了自己的心!他,慕容雪飒,出身高贵,她再多的冰冷言辞拒绝,也打消不了他誓必娶她为妻的念头!他,南宫昭延,温和有礼乃谦谦君子,甘心为她抛却第二世家家主身份,却只为了她无意中的一句戏言!他,齐之傲,乃他国之君,夺得了天下,却失去了让他魂牵梦萦的绝色红颜!他,顾斓秋,纵横四海,乃他国冷血战神,某天救了她之后,渐生情愫,何意百炼钢,化为绕指柔!他…她,不信感情,却被一缕又一缕的悠悠情愫所纠缠,繁华过后,是谁陪看夕阳彩虹,闲听雨打芭蕉?男主腹黑,女主聪明,宝贝可爱,加油收藏阅读哦,谢谢支持!
  • 九月荒原

    九月荒原

    真正的诗人都是天生的歌者。诗人李成河无疑就是他生活于其上的那片土地的热情歌手。这位出生于20世纪60年代中期的陕西诗人,有着深深的土地情结和对早年贫苦生活的深刻记忆,这种记忆不仅让他渴望土地,敬畏土地,更终生背负着由土地的贫瘠而起的对人生的悲悯情怀。
  • 遥魄

    遥魄

    浩荡岁月,缄默神州。 在神遗弃的人间,正邪分立,生死一瞬。邪道第一大教派主宰盛世的女教主寂然离世后,一场大火,将人间渡入新的时代。 一个人族正邪两道风起云涌,妖族等待涅槃重生,魔族渴望征获人间的时代啊。 明战暗流之中,有那么一个传承,名“三倾门”,虔诚地等待了三番轮回、九场湮灭,意图超越神灵,亦即超越命定。女子林涟漪孤身一人,携一缕万世不灭的传承,踏入乱世之中…… (完本预计200万+,少则200万,多则>=500万)
  • 好性格影响孩子的一生

    好性格影响孩子的一生

    曾经有两个全国最大的调查机构,调查过老百姓最关心什么问题?得出的是同样的结果——教育孩子问题。所以说,教育既是民族振兴、社会进步的基石,又是寄托着亿万家庭对美好生活的期盼。而教育工作中,基础的基础是幼儿教育。早期教育的重要性,早期教育对人一生的深刻影响,已经得到人们相当普遍的共识。
  • 追妻无门:女boss不好惹

    追妻无门:女boss不好惹

    青涩蜕变,如今她是能独当一面的女boss,爱了冷泽聿七年,也同样花了七年时间去忘记他。以为是陌路,他突然向他表白,扬言要娶她,她只当他是脑子抽风,他的殷勤她也全都无视。他帮她查她父母的死因,赶走身边情敌,解释当初拒绝她的告别,和故意对她冷漠都是无奈之举。突然爆出她父母的死居然和冷家有丝毫联系,还莫名跳出个公爵未婚夫,扬言要与她履行婚约。峰回路转,破镜还能重圆吗? PS:我又开新文了,每逢假期必书荒,新文《有你的世界遇到爱》,喜欢我的文的朋友可以来看看,这是重生类现言,对这个题材感兴趣的一定要收藏起来。