人类意想不到的伟大发明(化学)
1,特氟龙:一个奇怪的消失气体不粘锅
1938年,供职于杜邦公司的化学家罗伊·普朗克(Roy Planck)在研发一种新型制冷剂时,将一些装满四氟乙烯气体的储气罐塞在干冰中,防止它们受热爆炸。但是当普朗克后来想使用这些气体时,他发现储气罐里的气体已经神秘消失了。出于好奇,普朗克用锯子锯开储气罐,发现一些白色蜡状的小薄片从罐里掉了出来。
经研究,这种新物质是一种奇特的润滑剂,熔点相当高。它不怕热,不怕水,不怕酸,于是不粘锅材料“特氟隆”就意外诞生了。特氟隆最初用于制造军事装备。直到1954,法国工程师Grigual的妻子Colette突发奇想,认为丈夫用来涂钓鱼线防止打结的不粘材料“特氟隆”如果能涂在煎锅上,效果会非常好。
丈夫格里高尔听了妻子的建议后,立即开动脑筋,想出了如何将聚四氟乙烯和铝结合起来的办法,于是世界上第一个“不粘锅”就这样诞生了。
2.强力胶:“失败的发明”也有很大用处。
二战期间,来自美国希斯曼柯达实验室的化学家哈里·库弗(harry coover)博士带领一个科学团队,试图调和并研制出一种透明塑料来制作军用飞机枪支的瞄准镜。结果,实验相当失败。他们研发的东西粘性太大,碰到什么东西都会粘上,达不到他们当初的实验目的。
库弗博士认为这项发明是一个痛苦的失败。失败的感觉就像我们不小心把强力胶粘在了手指上。库弗博士很快就忘记了这种胶水。事实上,库弗博士发明的是一种叫做“氰基丙烯酸酯”的粘合剂。
直到6年后,当他负责飞机座舱盖的新设计时,他想到了氰基丙烯酸酯粘合剂,这是一个最初被认为无用的“老朋友”。库弗发现,这种物质在不加热的情况下具有不可思议的粘度。他和实验室研究人员在不同物体上测试了这种胶水的性能,发现这是一种粘度令人抓狂的超级胶水。
3.橡胶轮胎:“笨拙”导致的发明
如果没有一个名叫查尔斯·固特异的美国人在1844年在一个炉子旁摸索出铅、硫和橡胶的混合物,我们今天穿的胶底鞋和汽车用的橡胶轮胎可能就不会存在了。那时,固特异一直在研究橡胶的特性。当时橡胶还不能制成生活中的各种耐用品。固特异希望找到一种方法使橡胶耐热、耐寒、不变形,从而可以用来制作生活中的各种耐用物品。
然而,固特异一直没有找到合适的方法,直到1844年的一天,他不小心把一些铅、硫磺和橡胶的混合物洒在了一个炉子上,这个意外的“成品”终于让固特异的梦想成真了。当汽车时代到来的时候,美国俄亥俄州的两兄弟决定以固特异的名字命名他们的汽车轮胎公司,举世闻名的固特异轮胎就这样诞生了。
4.合成染料:奎宁生产中的意外收获。
1856年,18岁的研究生威廉·帕金(William Parkin)正在研究一种特殊的抗疟药物——奎宁的合成。当时,这种药物必须从南美印第安人居住的金鸡纳树的树皮中提取,因此这种药物的价格在欧洲非常昂贵。当他把制作奎宁的原料放进反应罐时,烧瓶里出现了一种类似沥青的黑色残渣,威廉·帕金知道又失败了!
清洗烧瓶时,考虑到是有机物,威廉·帕金加入了酒精,突然眼前一亮,他发现黑色物质被酒精溶解成了漂亮的紫色!他立即意识到这一意想不到的现象将导致一项重要的发明。考虑到当时人们的衣服都是用天然植物染料染色,这种染料不易保存,色牢度差,威廉·帕金就尝试用这种紫色物质染布。可惜他的实验并不成功,染色的棉布用水一洗差点掉出来了!
他没有灰心,试了试羊毛和丝绸。发现这种在棉布上染不出来的物质,在丝绸和羊毛上非常容易染出来,而且比当时的各种植物染料都要鲜艳,放在肥皂水里擦也不会褪色。这是世界上第一种合成化学染料苯胺紫。
虽然威廉·帕金没有生产奎宁,但他获得了合成苯胺紫的专利。1857年,威廉·帕金在哈罗建立了世界上第一家生产苯胺紫的合成染料工厂,并因此成为世界首富。
5.石蕊试剂:变色紫罗兰引发的思考
17世纪的一个早晨,英国化学家波义耳来到实验室。碰巧一个园丁带给他一篮非常美丽的紫罗兰。他从篮子里拿出一束放在桌子上。在实验室里,他们将装满盐酸的大瓶倒入小试剂瓶,倒出的淡黄色液体冒着白烟,顺着瓶体溢出瓶口,蔓延到桌面各处。紫罗兰在酸雾中微微冒烟。
博伊尔担心花会被酸腐蚀,于是他迅速将紫罗兰浸泡在装满清水的烧杯中。过了一会儿,神奇的事情发生了,只有紫罗兰的颜色变成了红色,这引起了波义耳的极大兴趣。他既新奇又兴奋,对紫罗兰中可能有一种成分遇到盐酸会变红这一事实很敏感。经过验证,他得出结论,不仅盐酸,其他各种酸也能使紫罗兰变红。
他想,这个发现太重要了。以后只要把紫罗兰花瓣放入溶液中,看它是否变红,就可以判断溶液是否呈酸性。这个偶然的发现激发了波义耳探索的欲望。他随后收集了各种植物和花卉进行实验,但有趣的是,他从石蕊藓中提取的紫色浸液,酸可以变成红色,碱可以变成蓝色。这是最早的石蕊试液,波义耳称之为指示剂。
后来做了实验常用的酸碱试纸——石蕊试纸。几百年后的今天,这种试纸仍被普遍用于化学实验。
6、橡皮泥:洗洁精已经成为人们喜爱的玩具。
第二次世界大战期间,美国政府需要橡胶来生产飞机轮胎、士兵靴子和各种战争物资。通用电气公司的莱特打算发明一种含硅的橡胶替代品。Wright在1943的硅油试验中添加了硼酸。结果就是这种无意的举动做出的作文柔软有弹性,可塑性好,粘性大。但是,它不能代替橡胶。
虽然不能制作轮胎、军靴等物品,但是这种合成品具有粘性,很好清洗。为了避免破产,通用汽车随后对实验中失败的产品进行了改造,并以清洁工的身份进入市场——清洗肮脏的壁纸。最终,清洁剂果然救了GM,但不是因为它的清洁效果好,而是作为一种装饰品,受到了小学生的追捧。
原来,洗洁精优异的可塑性让小学生们爱不释手,纷纷用它制作圣诞装饰品,导致洗洁精销量一路攀升。通用尝到了甜头,很快就把洗洁精改造成了不同颜色和味道的橡皮泥,成为世界上最受欢迎的玩具之一。
7.安全玻璃:不易碎的玻璃烧瓶。
本尼迪克斯是法国著名的化学家。一个偶然的机会触发了他的灵感,让他研究制作了“安全玻璃”。1907年,法国化学家贝尼迪库斯在实验室整理仪器时,不小心把一个玻璃瓶打翻在地。然而,令我们惊讶的是,瓶子并没有碎成碎片,而是出现了一些裂缝。为什么会这样?贝尼迪库斯虽然意识到了什么,但当时很忙,一时之间很难找到答案,所以就把它放在一边,没有注意探索。
有一天,贝尼迪库斯在休息时拿起一份当地报纸,无意中看到一条新闻:一辆汽车出了事故,车窗的碎玻璃划伤了司机和乘客。看完这则新闻后,贝内迪克的脑海里立即浮现出前几天实验室里掉在地上的玻璃烧瓶。
他想,如果把这种牢不可破的玻璃安装在车窗里,岂不是可以减少事故发生后的人员伤亡?贝内迪克图斯立刻赶到实验室,找到了瓶子。经过深思熟虑,他终于悟出了瓶子摔不碎的秘密:原来,长颈瓶曾经装过硝酸纤维溶液,挥发后瓶壁上留下了一层坚韧透明的薄膜,牢牢地附着在瓶子上。好像就是这个膜保护了瓶子。
这一发现突然打开了贝内迪克的思路。他连夜混合试剂,在两层玻璃中间夹了一层透明的硝化纤维素,让它们牢牢地贴在一起。经过反复实验,一种不会震碎的防震安全玻璃终于问世了。
8、苦味酸:一锤子的变化,从染料到炸药。
1771年,英国P. Woulfe合成了苦味酸。从1849开始,苦味酸就被用作染丝绸的黄色染料,是最早使用的人工染料。它已经在染坊安全使用了30多年。1871年的一天,法国一个染料车间的新工人打不开苦味酸的桶,就找了一把锤子在铁桶上敲。突然,发生了剧烈的爆炸。爆炸引起的大火摧毁了整个商店和附近的街区,许多人当场丧生。这是一个悲剧,但也给了作坊主一个启发。经过反复实验,苦味酸从法国开始被广泛用于制造军用炸药。
9.波尔多液:来自葡萄树的灵感。
法国波尔多是一个盛产葡萄的好地方。但在1878年,葡萄园出现了一种由霉菌引起的葡萄病害,称为“葡萄霉菌病”。得病后,好的葡萄树会逐渐衰竭枯萎。然而,法国人米拉德发现,波尔多附近的许多葡萄园都被病菌损坏,只有道路两旁的一个葡萄园仍然果实累累,没有受损。
他很惊讶,于是去咨询管理这些藤蔓的主人。原来,这个种植园位于交通主干道的边缘,来往的行人很多。每年葡萄成熟时,有些人会偷葡萄来满足他们的渴望。主人在道路两旁的葡萄藤上撒上白色的石灰水和蓝色的硫酸铜,在葡萄叶上留下白色和蓝色的痕迹。路人以为被喷了毒,从而打消了偷葡萄的念头。
米拉德从中获得了灵感。经过反复实验和研究,他终于发明了一种杀菌剂——波尔多液,对几乎所有植物病原菌都有效。为了纪念波尔多的种植园,并感谢它的灵感,米拉德以这座城市的名字为这种药物命名为“波尔多液”。