革新化学教育的化学大师李比希

Justus von Liebig 1803—1873

  

    1803年5月12日,李比希生于德国的达姆斯塔特(Darnistadt)。父亲是一个染料制造商,家中有许多化学药品。小小的李比希经常自己动手做化学实验,他对实验和观察有着浓厚的兴趣。他把父亲店铺后边的厨房改造成自己的实验室,在阁楼上,自己偷偷做雷酸盐的实验。有一次他在做雷酸汞的实验时。引起了爆炸,震动了整个楼房,屋顶的一角也被炸毁了,但他本人没有受伤。对于这件事,李比希的父亲并没有责备他,反而说他有胆量、有追求精神。每当李比希回忆往事时,他都深有感触他说:童年的化学实验,激发了他的想象力和对化学的热爱。

    青年时代的李比希,不远千里到波恩求学,他的第一个老师是卡斯特纳。后来,李比希又转到埃尔兰根大学学习,并于1822年获博士学位,博士论文的题目是《论雷酸汞的成分》。获博士学位以后,他又到法国巴黎继续深造。经洪堡特(A。 Von Htmboldt,1769一1859)教授推荐,他进入了盖·吕萨克实验室进行研究工作。在1822一1824两年的研究中,在探索各种有机化合物的同时,他系统地研究了雷酸盐。找到了防止雷酸盐爆炸的填充剂,发现用烘焙过的苦土(MgO)与雷酸盐相混和,可以非常有效地防止雷酸盐爆炸。李比希在1823年6月23日向科学院报告了他的研究成果。当时,会议主持人洪堡特教授对李比希说:“您的研究不仅本身具有重要意义,更重要的是这一成果使人们感到,您是一位有杰出才干的人。”

    李比希1824年回到德国,担任了吉森(Giessen)大学编外教授,两年以后升为正式教授,当时他年仅23岁。

    李比希在化学上建树极多,除雷酸盐的研究成果之外, 1829年发现了马尿酸,18N年合成了氯醛和氯仿,1832年和维勒鉴定出苯乙酰基:1834年提出乙醇、乙醚等,都可视为乙基的化合物,并命名了乙基(C2H5一)。

    李比希和法国化学家杜马合作,在1837年10月23日呈送法国科学院的论文中指出:“无机化学中的‘基’是简单的多有机化学中的‘基’是化合物,这是二者的不同点。但是,在无机化学和有机化学中,化学的规律是一样的。”1838年,李比希还给“基”下了如下的定义。

     1.有机化学中的“基”是一系列化合物中不变的部分。

     2.“基”在化合物中,可被元素置换。

     3.置换“基”的元素,可以被其他元素所取代。

    李比希认为,一个原子团满足以上三个条件中的两条就可以称为“基”。从此,有机化学中“基”的概念就确定了。

    1837年,李比希还提出了有关多元酸的理论,开展了对有机酸的研究,说明了酸和氢的内在联系。1839年,李比希研究了“发酵”和“腐败”问题,对“发酵”和“腐败”做了理论说明。同时,他还研究了尿酸的衍生物、生物碱、氨基酸、胱胺、肌酸等多种有机化合物的结构和性质。

    李比希对化学教学一贯尽心竭力,自1824年回国后,他发现德国的化学教育落后于法国,许多德国大学没有化学教授,化学课由医学博士讲授。化学实验教学的条件就更差了,全国只有汤姆逊设立的一处实验室,一些著名化学家的实验室,都是私人性质的。只能接受一两名学生做专题研究。为了改变这种情况,李比希加强了对实验室建设和化学教学法的研究,使化学教学真正具备了实验科学的特色。他的努力得到了校方和国家的支持,经过两年努力,他在吉森大学建立了一个完善的实验教学系统,他的实验室可以同时容纳22名学生做实验,教室可以供120人听讲,讲台的两侧有各种实验设备和仪器,可以方便地为听讲人做各种演示实验。

    李比希建立的实验室后来被称为“李比希实验室”,由于这一实验室培养出一大批第一流的化学人才,所以成了全世界化学化工工作者注目和向往的地方。李比希实验室科研和教学的风格,很快传遗了全世界。李比希还制造和改进了许多化学仪器,如有机分析燃烧仪。李比希冷凝球、玻璃冷凝管等等。这些仪器方便耐用,所以德国的仪器制造商纷纷大量仿制,向外国输出。

    为了发展化学教学,李比希还用新的体系编制了化学教学大纲。他认为,化学不仅是一门实验科学,同时直接关系到国家的命运和人民的生活。所以他认为:“学习化学的真正中心,不在于讲课,而在于实际工作。”他要求他的学生既会定性分析,又会定量分析,然后自行制备各种有机化合物。这样就可以培养出较强的实际工作能力。

    李比希一生为化学事业培养了一大批第一流的化学家,俄国的齐宁、法国的日拉尔、英国的威廉姆逊、德国的霍夫曼、凯库勒,此外象富兰克兰、武兹等,都是李比希的学生。

    李比希对无机化学、有机化学、生物化学、农业化学都做出了卓越的贡献。他发明和改进了有机分析的方法,准确地分析过大量的有机化合物,合成过氯仿(CHC13)、三氯乙醛(CCl3CHO)和多种有机酸,他还曾与他人合作,提出了化合物基团的概念以及多元酸的理论。李比希开创了农业化学的研究提出植物需要氮、磷,钾等基本元素,研究了提高土壤肥力的问题,因此,他被农学界称为“农业化学之父”。

    李比希一生获得过许多荣誉, 1860年被选为巴伐利亚科学院院长,还曾被选为德国。法国、英国、俄国、瑞典等国家科学院的院士或名誉院士。

    1873年4月18日,李比希国感冒逝于德国的慕尼黑。李比希作为科学巨人,名震欧洲。但是,科学真理是无情的,她不屈从于权力,也不依附名家的威望,她只偏爱实事求是的人。在著名化学家因拉发现元素溴的前四年,李比希曾收到一瓶棕红色的液体,这是一位德国商人给他的,据说是海藻灰的滤液。商人希望李比希能分析说明这瓶液体的成分。以当时李比希的实验设备和实验技术,完全有条件从这瓶液体中发现新元素溴。但是,李比希根本就没有做认真的化学分析,只用肉眼看了看,就匆忙断定,瓶中之物是“氯化碘”然后就把这瓶液体放在柜子里,一放就是四年。1826年8月14日,法国化学家巴拉宣布,发现了新元素溴这种元素性质介于氯和碘之间,这一发现,震惊了化学界。李比希看到了巴拉的报告以后,顿时想起四年前他放到柜子里的那瓶“氯化碘”,他赶紧翻箱倒柜,找出了那瓶棕色液体,认真地进行了化学分析,分析结果使他激动又痛心。原来,那瓶棕色液体不含有氯,也不含有碘,更不是他猜测的“氯化碘”,其成分正是巴拉发现的新元素溴。如果四年前李比希采取严格的科学态度,认真分析那瓶棕色液体,那么发现元素溴的不是巴拉,而将是李比希。

    一个重大的科学发现,李比希失之交臂,他懊悔极了,恨自己粗心大意,恨自己进行了大半辈子的化学研究,却缺乏严格的科学态度。他为了警诫自己,特别把那瓶棕色液体放在原来的柜子里,并把柜子搬到大厅中,在上面贴上一个工整的字条:“错误之柜”。

    李比希用“错误之柜”警惕自己,教育学生。李比希逝世后,学术界对他十分怀念。人们把吉森大学李比希工作过的地方,改为李比希纪念馆,把李比希看成有机化学、生物化学和农业化学的开路人。