Moissan，Henri

穆瓦桑1886年6月26日制出了單質(zhì)氟 ，在科學(xué)界引起了轟動(dòng)。制取單質(zhì)氟是19世紀(jì)無(wú)機(jī)化學(xué)重大課題之一。為了制備氟元素，化學(xué)家們奮斗了70多年。穆瓦桑吸取了前人的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，用低溫電解氟氫化鉀(KHF) 的無(wú)水氫氟酸溶液的方法，取得成功。他還詳細(xì)地研究了氟的化學(xué)性質(zhì)并制得了一些化合物(SiF4、IF5、CF4、有機(jī)氟化合物等)。穆瓦桑還設(shè)計(jì)出了一種用電弧加熱的特殊電爐(穆瓦桑電爐)，這種電爐被廣泛用于加熱難熔的氧化物，還原出大量的金屬（鉬、鉭、鈮等）；制取出不少的金屬氮化物、硼化物和碳化物。他因制出單質(zhì)氟和發(fā)明穆瓦桑電爐而獲1906年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。著有《氟及其化合物》和《電爐》。

1852年9月28日，亨利·穆瓦桑出生在巴黎。因?yàn)榧揖城搴�，中途輟學(xué)。他喜愛化學(xué)，便到巴黎一家藥房當(dāng)學(xué)徒，在實(shí)際工作中獲得許多化學(xué)知識(shí)。藥房的同事發(fā)現(xiàn)穆瓦桑的特點(diǎn)是知識(shí)面廣，工作認(rèn)真。他還利用自學(xué)的化學(xué)和醫(yī)學(xué)知識(shí)救活過(guò)一位服用砷自殺的人。

1872年，擔(dān)任過(guò)法國(guó)自然博物館館長(zhǎng)和工藝學(xué)院教授的弗雷米發(fā)現(xiàn)這個(gè)年輕人的才干，于是穆瓦桑就成了弗雷米教授的學(xué)生，能夠在設(shè)備完善的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室里學(xué)習(xí)和工作。

穆瓦桑繼承老師弗雷米的事業(yè)，完成最重要的研究課題就是制備單質(zhì)氟。穆瓦桑知道，戴維曾經(jīng)預(yù)言磷和氧之間有極大的親和力，如果讓氧和氟化磷在螢石制成的容器中反應(yīng)就會(huì)得到單質(zhì)氟。但是戴維本人并沒有完成這一實(shí)驗(yàn)，因?yàn)樗��?dāng)時(shí)還不知道氟化磷的制法。

穆瓦桑加熱氟化鉛和磷化銅而制得氟化磷PF3，它是一種氣體。讓氧氣和氟化磷的混合物通過(guò)電火花，雖然發(fā)生爆炸反應(yīng)，但是沒有獲得預(yù)期的結(jié)果，得到的不是單質(zhì)氟，而是氟氧化磷POF3。

弗雷米曾經(jīng)指出，電解可能是制取單質(zhì)氟的最有效的方法。穆瓦桑認(rèn)為如果在高溫下電解金屬氟化物，不僅有許多技術(shù)上的困難，而且即使制得氟，它也全部會(huì)跟電解容器和電極材料反應(yīng)。因此他深信只有用低溫電解的方法而且要用非金屬氟化物代替金屬氟化物。

穆瓦桑開始用三氟化砷進(jìn)行電解。在室溫下三氟化砷是液體，為了使它導(dǎo)電，他往三氟化砷中加些氟化鉀。但是電解一段時(shí)間后，電流停止了。經(jīng)檢查，他發(fā)現(xiàn)在陰極上沉積一層單質(zhì)砷，使導(dǎo)電能力顯著減弱。后來(lái)，穆瓦桑雖然用很強(qiáng)的電源，也沒有制出單質(zhì)氟。

他因?yàn)樯橹卸荆瑖?yán)重地影響健康，不得不暫時(shí)停止實(shí)驗(yàn)。

穆瓦桑的健康狀況有了好轉(zhuǎn)，他又開始制取單質(zhì)氟。現(xiàn)在，唯一的方案只有電解氟化氫。

穆瓦桑按照弗雷米的方法，在鉑制的曲頸甑中蒸餾氟氫酸鉀KHF2，來(lái)制取無(wú)水氟化氫。他用鉑制的U形管作電解容器，用鉑銥合金作電極，并用氯仿作冷卻劑，把無(wú)水氟化氫冷卻到-23℃，再進(jìn)行電解。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果是在陰極上有許多氫氣生成，但是在陽(yáng)極上沒得到氟。經(jīng)過(guò)檢查，穆瓦桑發(fā)現(xiàn)裝電極的塞子被腐蝕了，他推斷生成的氟跟塞子反應(yīng)了。

穆瓦桑在尋找不跟氟發(fā)生反應(yīng)的材料上花費(fèi)不少時(shí)間，最后終于找到螢石。螢石很難加工，要把它做成能裝電極的塞子，所花的時(shí)間和精力是可想而知的。

螢石塞子做成后，許多年來(lái)化學(xué)家夢(mèng)寐以求的理想終于達(dá)到了。1886年6月26日，穆瓦桑在電解無(wú)水氟化氫時(shí)，在陽(yáng)極上獲得一種氣體，它遇到單質(zhì)硅立即著火。收集到的氟跟水發(fā)生反應(yīng)而生成臭氧，跟氯化鉀反應(yīng)時(shí)生成氯氣。通過(guò)各種化學(xué)反應(yīng)，穆瓦桑發(fā)現(xiàn)氟有驚人的活潑性。

兩天后，穆瓦桑向法國(guó)科學(xué)院報(bào)告，他說(shuō)：“關(guān)于所放出的氣體，可以有很多不同的臆測(cè)，其中最簡(jiǎn)單的說(shuō)法是把它假定為氟�！�

1886年6月28日，德布雷給法國(guó)科學(xué)院寫了份簡(jiǎn)短的報(bào)告，介紹穆瓦桑的工作，并指出：“嚴(yán)格的裁判決不會(huì)使穆瓦桑的光輝成就稍有遜色�！狈▏�(guó)科學(xué)院為了確認(rèn)這一發(fā)現(xiàn)的真實(shí)性，指定一個(gè)審查委員會(huì)，委員會(huì)的成員包括貝特羅、德布雷、弗雷米。

穆瓦桑用最細(xì)心的準(zhǔn)備工作來(lái)迎接這次審查。但是在委員會(huì)開會(huì)時(shí)，他的那套電解裝置竟出現(xiàn)前所未有的故障，電解裝置中既沒有電流通過(guò)，也沒有制得一點(diǎn)氟氣。在貝特羅安慰這位年輕的科學(xué)家以后，三位化學(xué)界的前輩就匆匆離開會(huì)場(chǎng)了。

穆瓦桑并沒有因此而灰心，他親手制出過(guò)氟，對(duì)自己的發(fā)現(xiàn)深信不疑。經(jīng)過(guò)幾天的努力，他終于找到這次實(shí)驗(yàn)失敗的原因，原來(lái)失誤發(fā)生在制取純氟化氫中。當(dāng)時(shí)穆瓦桑用氟氫酸鉀作原料，經(jīng)過(guò)蒸餾而得到無(wú)水氟化氫。他過(guò)去制得的無(wú)水氟化氫中含少量氟化鉀，就是這一點(diǎn)雜質(zhì)氟化鉀使無(wú)水氟化氫能夠?qū)щ�，并使穆瓦桑在世界上第一次制取出單質(zhì)氟。

可是這一次，穆瓦桑在提純和蒸餾氟化氫時(shí)格外仔細(xì)，以致得到的無(wú)水氟化氫中不含氟化鉀，用這樣純的無(wú)水氟化氫作電解質(zhì)，當(dāng)然不會(huì)導(dǎo)電。

穆瓦桑弄清失敗的原因，并最終使審查委員會(huì)確認(rèn)自己的發(fā)現(xiàn)。為了表彰穆瓦桑在制備單質(zhì)氟方面做出的突出貢獻(xiàn)，法國(guó)科學(xué)院發(fā)給他一萬(wàn)法郎的拉·卡澤獎(jiǎng)金，穆瓦桑用這筆錢償還實(shí)驗(yàn)的費(fèi)用。由于這一重大的發(fā)現(xiàn)，穆瓦桑還獲得過(guò)很多獎(jiǎng)?wù)潞蜆s譽(yù)，包括1906年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

在穆瓦桑制得單質(zhì)氟四個(gè)月以后，他被任命為巴黎藥學(xué)院的毒物學(xué)教授，1891年又當(dāng)選為法國(guó)科學(xué)院院士。在這以后，穆瓦桑在自己的私人實(shí)驗(yàn)室里繼續(xù)改進(jìn)單質(zhì)氟的制法。金屬銅跟氟作用以后，能在金屬表面覆蓋上一層堅(jiān)實(shí)的保護(hù)膜氟化銅，使銅不會(huì)進(jìn)一步跟氟反應(yīng)。因此，穆瓦桑用價(jià)廉的銅制的電解容器來(lái)代替昂貴的鉑制儀器。這樣實(shí)驗(yàn)規(guī)模擴(kuò)大了，每小時(shí)能產(chǎn)生5L氟，這為穆瓦桑大量地研究氟和氟化物的性質(zhì)提供了可能。

穆瓦桑研究氟的提純，他讓氟蒸汽通過(guò)氟化鈉固體，除去其中的氟化氫。后來(lái)，又改用液態(tài)空氣冷凝氟蒸汽后，再用分級(jí)蒸發(fā)的方法除去氟中的雜質(zhì)氟化氫，而獲得純凈的單質(zhì)氟。穆瓦桑還指出：如果小心地除盡氟中的水蒸氣，甚至連玻璃都不會(huì)跟氟發(fā)生反應(yīng)，因此可以把干燥的氟貯存在玻璃瓶?jī)?nèi)。

穆瓦桑是第一位制備出許多新的氟化物的化學(xué)家。1890年，他用碳跟氟反應(yīng)，制成許多氟碳化合物，其中最引人注目的是四氟代甲烷，它是利用氟和甲烷，或氯仿，或四氯化碳的作用而制得的，沸點(diǎn)只有-15℃。穆瓦桑的這項(xiàng)工作，使得他堪稱20世紀(jì)合成一系列作為高效致冷劑的氟碳化合物(即氟里昂)的先驅(qū)。

1900年，穆瓦桑制備出氣態(tài)的六氟化硫SF6，它的化學(xué)性質(zhì)跟氮?dú)鈽O相似，把它加熱到較高的溫度也不會(huì)分解，并不跟熔融的堿反應(yīng)。20世紀(jì)以來(lái)，人們利用六氟化硫的惰性和化學(xué)穩(wěn)定性，把它用作優(yōu)良的絕緣材料。

穆瓦桑還先后合成鉑、堿土金屬、銥的氟化物以及五氟化碘IF5和硝酰氟。他把氟的研究成果匯編成《氟及其化合物》一書，這是一本研究氟及其化合物的制備、性質(zhì)的重要?dú)v史資料。