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第20章 长寿化学家——舍夫勒尔

18世纪80年代的一天,在法国的曼思-卢瓦尔省昂热,伟大的化学家米歇尔·欧仁·舍夫勒尔诞生了。

靛蓝是舍夫勒尔毕业后的第一个研究项目,他将天然靛蓝用水、酒精、盐酸等依次进行提纯而得到红色靛蓝和蓝色靛蓝,同时找出这两种靛蓝转变成无色物质的条件。后来知道这两种靛蓝互为同分异构体,因此,舍夫勒尔是第一位发现同分异构体的人,比贝采里乌斯要早24年。

社会需要颜色鲜艳、图案漂亮的布匹和纺织品,这促使学者对于天然染料的研究发生浓厚的兴趣。舍夫勒尔发现从巴西木、美洲苏木中提取的染色物质和靛蓝不同,而是另一类染料。其一,用这类染料染色前必须将纺织品用媒染剂明矾水浸泡;其二,所染的颜色需经空气氧化后才显现出来,他把这类新的染料分别称作巴西红和苏木蓝(苏木精),他又从榭树、摩岑、黄花木樨中提取一种纯净的黄色物质,此物质借助明矾可产生鲜明的黄色,若配以适量的靛蓝则出现美丽的绿色。

19世纪20年代末,舍夫勒尔已认识到掌握染色过程对生产出美观耐用的有色织品起着重要作用,他将研究成果著成《染料应用化学讲义》一书,于19世纪30年代出版。

染料与染色过程的研究工作使舍夫勒尔想到各种颜色的相互影响问题:各种颜料应当怎样混合?怎样搭配方能和谐美观?以及如何进行反衬相对?这就要求颜料应具备准确、固定的颜色和色调。而做到这一点,除了必须对颜料生产实行严格的检查和控制,还应建立一套适用的标准颜色。舍夫勒尔经过多年的艰苦探索,终于创立了一套标准色轮,这套色轮仍然是目前制定检验颜色方法的基础。舍夫勒尔选用红、黄、蓝三种颜色作为基色,并以等距离排布在同一圆周上,在每两种基色之间又都排布23级深浅不同的色调,共69种色调。此外,他还建立了8个色轮,作为对标准色轮的补充。

舍夫勒尔的这一成就不仅对物理学中的“色度学”起了重大的推动作用,而且对色彩心理学,甚至对印象派绘画都产生强烈的影响。

人类从古代就食用、制备油脂了,但对其组成和性质则知之甚少。19世纪初,舍夫勒尔开始研究油脂。他首先用盐酸处理猪油制成的钾肥皂,得到了一种类似珍珠母的酸性结晶体,称为珠脂酸即十六烷酸,从母液中提取出油酸。9年后,他和布拉孔诺合作把硬脂酸(硬脂酸甘油酯)和软脂精(软脂酸甘油酯)区别开,并且制备了硬脂酸。之后的5年间,他从牛乳脂中取得丁酸、山羊脂中制得己酸和癸酸、海豚脂中提取异戊酸。

通过大量的研究工作,舍夫勒尔证明了油脂的皂化过程产生肥皂和甘油,而肥皂用矿物酸处理则得一种不溶于水的酸性物质——脂肪酸,即肥皂是脂肪酸盐,由此证明脂肪是由脂肪酸和甘油组成的。

那么脂肪是脂肪酸和甘油的混合物还是化合物呢?经过对皂化反应的定量研究,他发现脂肪酸和甘油这两种皂化产物的总重量比原来油脂的重量大,说明油脂分子在皂化过程中发生水解所致,这正是酯类水解的特性。因此,舍夫勒尔指出:油脂是一种化合物——脂肪酸甘油酯。若能用脂肪酸和甘油合成出脂肪则更有说服力。差不多花了两年时间,他制得了三戊酸甘油酯和三丁酸甘油酯。化学家们迅速接受了这种观点。

这样,舍夫勒尔开创了油脂化学,他关于脂肪的组成和性质的研究在化学史上具有重要意义。

早在1815年,舍夫勒尔就从糖尿病患者的尿样中分离出糖,并指出这种物质是葡萄糖。这是人类认识糖尿病是一种糖代谢方面疾病而迈出的第一步。

10年后,舍夫勒尔和盖-吕萨克共同取得一项从脂肪酸制作蜡烛的专利。脂肪酸蜡烛比用旧法制成的牛脂蜡烛硬,火焰基本上不冒黑烟,发光亮,外观漂亮,气味也不太难闻。这在人类照明史上开创了一个新时代。因此,德国著名化学家霍夫曼给予他很高评价:“您用自己的双手,为人类开凿了光明的源泉。硬脂酸蜡烛完全可以和日益普及的煤气照明相竞争而毫不逊色,而且甚至,未来的照明电灯,看样子也不会对它造成任何威胁。”

通过对脂肪的研究,舍夫勒尔提出探索天然产物组成、性质的基本原则,即“近似分析原则”。它是利用一些“惰性”溶剂使有机化合物解体、分割,而不破坏或很小地改变化合物中的各个组分的一种分析方法。另外,他也是最早提出以熔点来鉴定有机物纯度的人。舍夫勒尔还制定了物质分类原则,将物质划分为属、科、种三类。如糖、淀粉和木质素归为一属,现在统称为糖类。他十分强调有机分析对于医学、药学、毒物学、生物学等学科的重要作用。“只有把有机分析全面而完整地应用到实际的药物工作中去,方能避免目前在处方和用药上存在着的不安全、不可靠的缺点。……才能够把那些和药材伴生的种种杂质与药材本身分离开”。

后来,80高龄的舍夫勒尔开始研究化学史,先后出版了许多内容丰富、评价客观公正的论著。他从古希腊的哲学家谈起,一直到拉瓦锡为止,对化学的发展做了全面的论述。

舍夫勒尔还是老年医学的首倡者,他于90岁时提出心理学对老龄者以及衰老对心理状态等影响问题。

19世纪80年代末的一天,这位103岁的长寿化学家因经受不住独生儿子突然去世的沉重打击,而与世长辞。这位为化学事业奉献一生的长者赢得了人们的永远纪念。

舍夫勒尔教授把自己的一生全部献给了科学事业,他的许多发现不仅丰富了科学宝库,而且造福于人类,美化了人类生活。这使他赢得了各国科学家的爱戴和敬仰。他为化学作出的卓越贡献将为后世永远纪念。