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人工合成尿素第一人——维勒

来源:颗粒在线 369 2019-07-31

1800年7月31日,德国化学家弗里德里希·维勒(Friedrich Wohler)出生于法兰克福。父亲是当地一位有名的医生。1823年9月,获得海德堡大学外科医学博士学位后,被导师利奥波德·格麦林(Leopold Gmelin)推荐到位于瑞典斯德哥尔摩的琼斯·贝采里乌斯(Jons Berzelius)的实验室工作。1825年~1836年期间,他分别在德国柏林理工学院和德国卡塞尔高等理工学院教授化学课程。1836年后,维勒在德国格廷根大学任化学正教授。1882年9月23日,维勒去世于德国格廷根,享年82岁。

维勒一生发表过化学论文270多篇,获得世界各国给予的荣誉纪念多达317种,是一位勤勉的化学家。他因人工合成尿素打破有机化合物的“生命力”学说而闻名。维勒合成尿素的过程中还发现氰酸铵和尿素的分子式是相同的,这是同分异构的最早例证。1827年,维勒用金属钾还原熔融的无水氯化铝得到较纯的金属铝单质。之后,他用同样的方法相继发现单质铍、钇。

在18世纪末和19世纪初,生物界流行一种“活力论”思想,认为动植物体内有一种神秘的活力(也称“生命力”),它决定了动植物的生存。受此影响,化学家普遍认为有机物依赖于活力才能产生,因此,有机物只能产生于动植物体内,是无法人工合成的。这就意味着,从理论上将无机物与有机物划分出一道鸿沟,否定了人工合成有机物的可能。这一主观臆测影响十分恶劣,人为的、主观的为化学家的探索筑起一道樊篱,使有机化学发展举步维艰。直到德国化学家弗里德里希·维勒(Friedrich Wohler)的出现,用人工方法合成尿素,才打破了这种局面。

维勒在贝采里乌斯的实验室学习时,曾试图用氰气与氨水反应制备氰酸铵,但未能成功,却意外得到了草酸铵和一种不知名的白色结晶体。维勒经过研究,肯定了这些结晶物不是氰酸铵,但还不能确定其组成。后来维勒不断对此结晶进行探究,发现其性质与尿素相像。他将此物质与尿液中提炼出来的尿素相比较,最终确定它们是同一种物质。

1828年2月,他向老师贝采里乌斯报告:“我无法再继续怀疑我对尿素完成了化学合成,我得宣布,我不用通过肾就能够制得尿素。”此后,他 在1828年《物理学和化学年鉴》第12卷中发表了文章《论尿素的人工合成》,文中公布了制取尿素的两种方法:用氯化铵溶液处理氰化银后加热;用氨水处理氰酸铅,分离氢氧化铅沉淀后加热。

维勒用无机物合成了典型的有机尿素,突破了无机与有机物的人为鸿沟,极大冲击了活力论,在有机化学发展史上具有里程碑式的作用,同时也大大促进了生物学的发展。活力论者仍然狡辩,虽然氰和氨都是无机物,但却由活性炭制成,所以还有有机物参与了变化过程。维勒的工作虽然没有完全推翻活力论,但他开启了有机物合成之门,拉开了有机化学新世纪的帷幕。


科学小讲堂

无机物(Inorganic Compound):即无机化合物,指与机体无关的化合物(少数与机体有关的化合物也是无机化合物,如水),与有机化合物对应,通常指不含碳元素的化合物,但包括物质本身存在碳的氧化物、比如碳酸盐、钙盐、硫酸盐、硝酸盐、氰化物等。

有机物(Organic Compound):即有机化合物,狭义上的有机化合物主要是由碳元素、氢元素组成,是一定含碳的化合物,但是不包括碳的氧化物(一氧化碳、二氧化碳)、碳酸,碳酸盐、氰化物、硫氰化物、氰酸盐、金属碳化物、部分简单含碳化合物(如碳化硅SiC)等物质。有机物是生命产生的物质基础,所有的生命体都含有机化合物。脂肪、氨基酸、蛋白质、糖、血红素、叶绿素、酶、激素等。

尿素(Urea,分子式CH4N2O):又称碳酰胺(Carbamide),是由碳、氮、氧、氢组成的有机化合物是一种白色晶体。最简单的有机化合物之一,是哺乳动物和某些鱼类体内蛋白质代谢分解的主要含氮终产物。工业上用氨气和二氧化碳在一定条件下合成尿素,尿素也是目前含氮量最高的氮肥。


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