贝采利乌斯是瑞典著名的化学家。有一天傍晚,妻子准备了酒菜宴请亲友,祝贺他的生日。贝采利乌斯沉浸在实验中,把这件事全忘了。直到玛丽亚把他从实验室拉出来,他才恍然大悟,匆忙地赶回家。一进屋,客人们纷纷举杯向他祝贺,他顾不上洗手就接过一杯蜜桃酒一饮而尽。当他自己斟满第二杯酒干杯时,却皱起眉头问妻子:“你怎么把醋拿给我喝?”妻子和客人都愣住了,从瓶里倒出一杯来大家品尝,没错,确实是蜜桃酒!
贝采利乌斯随手把自己倒的那杯酒递过去,玛丽亚喝了一口,酸得吐了出来,也说:“甜酒怎么一下子变成酸醋了?”客人们纷纷凑近来,猜测着这“神杯”发生的怪事。后来,贝采利乌斯发现,原来酒杯里有少量粉末,再瞧瞧自己的手,沾满了铂黑,这是在实验室研磨白金时给沾上的。原来,把酒变成酸醋的魔力是来源于白金粉末,是它使乙醇(酒精)和空气中的氧气起化学作用,生成了醋酸。
在这之后,贝采利乌斯经过长期观察研究,终于在1836年提出了“催化”这个科学概念。什么叫催化剂呢?1895年,德国化学家奥斯特瓦尔德给催化剂和催化作用下了个科学的定义:一种在化学反应前后,本身的质量和化学性质都不变,只是改变化学反应速度的物质,叫做“催化剂”。在化学反应中催化剂的特殊作用叫做“催化作用”。“催化作用”在希腊语里的意思是“解去束缚”。
另外还有件事,发生在咱们中国。1972年,美国总统尼克松访华时,周总理带他参观京西的一个化工厂,当时天气比较阴郁。大家正邻近厂门口时,突然发现厂区的天空上冒出一条“黄龙”,是工厂冒出的浓烟由于天气原因没能往高空排出。周总理很生气,事后把厂长叫到办公室里来,严厉地告诉他,半年内一定要解决这个严重污染环境的问题,否则下岗!
半年后,“黄龙”还真被消灭了。方法仅仅是让黄烟通过一种含碘的活性炭。原来,发电厂冒出的烟呈棕黄色是因为高硫煤在燃烧时放出大量的二氧化硫。在含碘的活性炭作用下,二氧化硫会迅速变成三氧化硫,而三氧化硫很容易溶于水变成重要工业原料——硫酸。这样一来,除消灭了“黄龙”之外,还可将硫酸与磷灰石作用生产过磷酸钙肥料。在这项技术中,充当“催化剂”角色的神奇物质是含碘的活性炭。
从20世纪初开始,催化剂这个魔术师成为人们不可缺少的得力“助手”。化学家们用催化剂创造出将空气中的氮和氢气合成氨的奇迹,并实现了合成氨工业化。1926年,人们利用催化剂将一氧化碳加氢成功地合成了人造液体燃料。以后又用催化剂合成了甲醛、乙醛、染料、橡胶等高分子聚合物。一切新的聚合物,都是新发现的催化剂作用下的产物。
原来速度非常慢的化学反应,在催化剂的作用下,速度可提高10倍。例如,在常温常压下把氢气和氧气摆在一起,即使是过一万年也不能化合成水,但在金属铂的“催促”下,不用百分之一秒的时间,它们就变成了水。过去,不少化学反应需在高温高压下才能进行。如今,在催化剂的作用下,可以大大降低反应温度和压力,节省大量能源。
催化剂的确是一种很奇妙的物质,它能提高我们所希望的化学反应的速度,抑制不希望的反应发生,而且自身在反应过程中不被消耗,因此催化剂对于化学工业中的技术生产过程显得举足轻重。现在,90%以上的化学产品在其生产过程中要涉及一种催化剂。在许多物质的转化过程中,它们简直到了出神入化的地步,创造了一个又一个奇迹。
编辑/梁宇清