董紅艷
20世紀初,地球上人口大量增長,糧食作物產(chǎn)量遠遠跟不上人類增長的速度。照這樣下去,地球上一半的人將陷入饑荒??諝庵谐錆M了氮氣和氫氣,如果能把它們合成氨氣,就有了取之不盡的氮肥來源,用來提高糧食產(chǎn)量。許多科學家都進行了此研究。
1904年的一天,德國化學博士弗里茨·哈珀接受了這個課題:用實驗數(shù)據(jù)來判斷“氮氣和氫氣合成氨”的現(xiàn)實可行性。在1000°C的高溫、用鐵做催化劑,得出結果合成氨的轉化率達到0.012%。學界大佬能斯特看到哈珀做出的合成氨轉化數(shù)據(jù)比自己高很多,他指出哈珀的數(shù)據(jù)是錯誤的。當時能斯特聲名赫赫,而哈珀只是一個小研究員。面對壓力,哈珀決定用實驗來證明自己的結論是對的。他和助手按照能斯特的方式改進實驗,一遍遍反復實驗,得出來的結果和能斯特計算的數(shù)據(jù)很接近,但還是比他的略高。能斯特仍公開質(zhì)疑哈珀的結果,甚至暗示其實驗存在問題。面對外界的一片質(zhì)疑聲,哈珀沒有辯解,他比以前更勤奮地做試驗。1909年,哈珀在一次實驗過程中發(fā)現(xiàn)用原來的方法始終產(chǎn)出率不高,他們決定把壓力加到更高來實驗,并把反應溫度降低到600°C左右,合成氨的轉化率竟然能夠達到8%。哈珀成為第一個從空氣中制造出氨的科學家。
合成氨的發(fā)明和大量生產(chǎn),使人類從此擺脫了依靠天然氮肥的被動局面,使大氣中的氮變成生產(chǎn)氮肥永不枯竭的廉價來源。哈珀因此被稱作解救世界糧食危機的化學天才,于1918年被瑞典科學院評為諾貝爾化學獎獲得者。
(編輯/北原)