貝特羅

中學時代的貝特羅，初露天資，寫得一些很好的哲學論文，有一篇文章曾獲得了一等獎。這個少年中學生熟練地掌握了好幾種外語：説得一口流利的英語、德語，對拉丁語和希臘語運用自如。他篤信科學，反對迷信，是個無神論者。他認為上帝是人們臆造出來的，堅信“真理存在於科學之中”。1848年秋天，貝特羅考進了大學。開始時，他遵從父母的意願去學醫。然而，強烈的求知慾促使他對各門學科都很感興趣。慢慢地他在學醫之外，擠出時間去廣泛地旁聽歷史、文學、考古學等許多課程，也研究語言學，尤其喜歡物理學，研究領域較寬。白天他長時間地呆在圖書館裏，博覽羣書：晚上在實驗室裏常常工作到深夜。由於他勤奮刻苦，學習成績優異，只用了一年時間，就成了一名物理碩士。

在有機化學發展過程中，起初是籠籠統統地開展研究的，在研究比較簡單的碳氫化合物的同時也對一些較複雜的脂肪、染料等進行了研究。19世紀上半中，雖然不少化學家已經注意研究有機化學問題，但多侷限於研究天然的有機化合物，主要是應用化學手段對天然有機化合物進行提純，或者應用無機化學的某些規律來研究有機化合物。例如，瑞典化學家貝採裏烏斯，是大家公認的開創研究有機化學的傑出人物。1814年他應用化學方法精確地證實，有機化合物的組成也遵循定組成定律。他最早應用了有機化學研究的對象，但由於當時研究科學的條件限制，關於有機化學研究的對象，只有是從天然的動植物中取出的有機物，即只能從有機物製造有機物。英國的物理學化學家法拉第，1825年研究從煤氣中提取的照明氣的冷凝物時，製取了兩種未知的碳氫化合物，並詳盡地研究了它們的物理和化學性質，而且向英國皇家這會寫了關於這方面的報告。稍後，化學家李比希才把這兩種物質分別叫做苯和丁烯。1826年法拉第研究了天然橡膠的成分，初步確定它的分子式是5個碳原子和大約8個氫原子。

1828年，當化學家維勒首次宣佈人工合成尿素以後，仍然有不少的化學家不承認尿素是真正的有機物，可是法國化學家貝特羅（Berthelot,M.1827－1907）卻相信維勒的成果及其重大意義。他贊成維勒關於在實驗室裏可以製取有機物的觀點。他深信在一定的條件下，試管中必定可能合成某些有機物。合成這個化學術語，就是貝特羅首先提出來的，最早的涵義是指從無機物製造有機物的過程，近世的涵義則有所擴大，凡是從元素或簡單的物質變成複雜物質的過程都是合成。所以合成的範圍非常之廣，如合成染料、合成橡膠、合成纖維、合成藥物等，所有已知的有機化合物用合成法製得的要佔多數。

在有機合成方面貢獻大的科學家不少，如貝特羅 、武慈 、費歇爾等都是傑出的。但是對於有機化學基礎有密切關係的則是貝德羅的研究。貝特羅研究有機合成是多方面的，如飽和和烴不飽和烴的合成、脂肪的合成、芳香烴的合成以及它們的衍生物的合成等。就其主要者予以介紹，對我們學習有機化學將會有很大的啓發。

貝德羅首先研究松節油，結果是令人驚異的。在氧化劑參與下，將松節油加熱到250℃，便生成了樟腦。這一事實表明在兩種化合物之間有內在的聯繫，這種聯繫在高温的條件下可能由一種有機物轉變成另一種有機物。雖然當時的化學家巴拉爾認為這不是合成反應，只是松節油的分解、破壞，但樟腦的製成畢竟是個很大的成就。

貝特羅真正驚人的創造，是1853年合成了脂肪。在合成脂肪之間，已有人能將脂肪分解為高級脂肪酸和甘油。貝特羅則認為既然可以分解為高級脂肪酸和甘油兩種組分，當然也有可能把它們結合起來成為脂肪。於是他把一定量的脂肪酸和甘油放在厚壁玻璃管中加熱，確實發生反應生成了脂肪和水。他研究合成的甘油三硬脂酸酯的性質數據，跟其他化學家研究天然的甘油三硬脂酸酯的數據完全相同。

貝特羅的文章一發表，便成為學術界轟動一時的新聞，不少報紙以“在試管中合成了脂肪”，“自然界被征服了！”“人能按照自己的願望生產迄今是細胞組織的物質”等作為標題，報導了這位青年化學家的成就。法國科學院對這項成就給予高度的評價，並由政府授予貝特羅2000法郎的獎金，並授予博士學位。

貝特羅合成脂肪的創造雖然是驚人的，但仍有人認為這個實驗還是屬於用有機物製造有機物的範圍。貝特羅自己也同樣感到有這樣的問題，因而也很不滿足。於是他決心要用無機物，尤其是用簡單的無機物來製造有機物。他想是不是可以用碳、水、二氧化碳、一氧化碳、酸、鹼等來合成有機物呢？因為這些無機物的組成成分都是很簡單的。他用乙烯通過酸或鹼溶液，試圖使它和水作用。用了多種酸、鹼做實驗都沒有產生預期的效果。貝特羅不斷改變合成的條件，當改用濃硫酸進行實驗時，發現大約在70℃的條件下，乙烯開始猛烈地被水吸收。反應結束後，將反應混合物用水稀釋，予以蒸餾而得到了乙醇。他認定有機物與無機物原則上沒有任何不同，只要找到了正確的途徑，就可以從最簡單的無機物製出有機物。

貝特羅善於分析，善於聯想，也善於對比研究。他認為乙烯和乙醇不同之點僅在於其組成中沒有水，這種區別也存在於一氧化碳與蟻酸之間。一氧化碳是在碳不完全燃燒的條件下，碳與氧化合的產物。碳是純無機物，水也是氫氣燃燒產生的，而蟻酸卻是有機物。一氧化碳和水能不能合成蟻酸呢？他不只一次想到這個問題。

他認為是能夠生成蟻酸的，重要的是要選擇好它們發生反應的條件。在最初的實驗

中這些物質沒有反應，在各種酸、鹼存在的情況下沒有明顯的作用。其中只有苛性鉀溶液能使一氧化碳的量稍微有點下降。貝特羅就以苛性鉀的作用為突破口，把裝滿一氧化碳和苛性鉀的管子密閉並加熱。燒了一整天，燃燒器裏都是吱吱地響，他焦急地等着反應的完成。晚上將管子冷卻，把變彎曲的一端浸在水中，並小心地把它切斷。水一下子湧入管中，約佔管中容積的一半，顯然一氧化碳參與了反應，為了取得較多的實驗樣品，貝特羅準備了一個60升的大燒瓶，瓶中裝上適量的苛性鉀，並充滿一氧化碳，然後將燒瓶密閉。燒瓶置於大爐子上，加熱70小時，得到了100多克的蟻酸鉀。再用硫酸處理，把蟻酸鉀變成蟻酸。這個實驗是貝特羅很滿意的，因為它徹底實現了用無機物創造有機物事實。貝特羅在研究甘油時，曾發現羥基易被氧、溴、碘所取代，他利用這一性質，合成了丙烷的一系列衍生物。他將蟻酸鹽和醋酸鹽進行乾餾，得到了甲烷、丙烷和乙烯幾種烴。他還將甲烷轉變成一氯甲烷，接着又轉變為甲醇。因為醇類易氧化，他把醇氧化成醛，再氧化成酸，因而實現了一系列有機物的全合成。

貝特羅是一個富於想象力的化學家。雖然他合成了許多有機化合物，但不是由

元素直接而成的，如把碳變成一氧化碳，氫變成水，再使它們互相化合。如果能使碳、氫直接化合、才具有更重要的意義。但他也分析過，碳具有惰性，只有在劇烈加熱的情況下才能用硫、氧化合。而碳氫化合物在高温下一般是分解，因此它們在高温下直接化合，看來有些違背常理。同時他又聯想到，有些碳氫化合物在高温下還是穩定的，如乙炔就具有這樣的性質。從這一點着想，似乎碳、氫在高温下是可能化合的，而且生成乙炔的可能性大。貝特羅先用高温爐未能使碳氫發生使用。於是他在大容器內安裝兩個碳電極，使容器充滿氫氣，然後通電使兩極間產生電弧，收到了良好的效果。從容器中放出的氣體果然含有乙炔。貝特羅受到實驗的鼓舞以後，開展了一系列新的合成實驗。將乙炔加氫製成乙烯，再加氫製成乙烷。由於乙炔中碳和氫的比例與苯一樣，從這個關係貝特羅聯想到，如果能將乙炔聚合成苯，那麼就給脂肪族和芳香族化合物之間架起了一座橋樑。於是他將玻璃曲頸瓶中充滿乙炔，密閉加熱，發現加熱到550－600℃乙炔開始聚合。曲頸瓶冷卻後，底部沉積了少量略帶黃色的液體。在此液體中，貝特羅發現有苯、甲苯、萘及其它芳香族化合物。與此同時，他還進行了其他許多合成實驗，證實了芳香族化合物可以從脂肪族系列的烴中製得。貝特羅在研究烴、碳水化合物和醇的發醇方面都有很大的成就。此外他對反應速度和熱化學等的研究也有很大的貢獻。

化學是醫科學生的必修課程之一。因此，貝特羅在學習物理的同時，也開始學習和研究化學。為了得到進行化學實驗的條件，他曾經每月交100法朗，在一間私人的化學實驗室裏，開展自己的研究工作。在那裏，他很快就掌握了多種實驗技術。最初，他研究一些帶有物理性質的化學問題。例如，他對與氣體液化有關的現象很感興趣，曾研究過二氧化碳、氨以及其它氣體液化的條件，並且寫成論文於1850年發表了他的研究成果。在貝特羅60年的科學生涯中，他共寫成2773篇（部）科學論文及著作，其內容之廣，幾乎涉及了人類所有的各個知識領域，而其中最多的要算是化學方面的。此外，還有生物學、農業化學、歷史學、考古學、語言學、哲學以及教育學等方面。他的第一部化學著作是研究有機物合成的。這是他從事多年有機合成研究的結晶。

有機化學問題

19世紀上半葉，許多化學家都在研究有機化學問題。但他們多限於研究那些天然有機化合物，運用化學手段分離出許多純淨的有機物質，由於生命力論對化學領域的統治，在這些化學家中還沒有一個人能夠直接從無機物合成存在於有機體內的較複雜的有機化合物。1823年，當德國化學家維勒首次宣佈人工合成了尿素以後，儘管不少化學家還不承認被合成的尿素是真正的有機物，可是貝侍羅卻相信維勒的成果及其重大意義。他贊同維勒關於在實驗室裏可以製取有機物的觀點。他深信，在一定條件下，在試管中必定可能合成某些有機物。對乙醇和松節油的研究取得成果之後，更增強了他的這一信心。然而這個青年人總是不滿足自己已取得的成果。1354年，他研究完甘油之後，又利用乙烯同硫酸的反應合成了乙醇。同年，他還成功地合成了油脂類物質。次年，他又通過一氧化碳與熱鹼的反應合成了乙酸，1856年，他用二硫化碳蒸氣及硫化氫的混和物、通過熱銅器皿，製成了甲烷和乙烯。還通過甲烷製得了甲醇後來，他用松節油製取了龍腦及樟腦，進一步由樟腦再製成冰片。到了19世紀60年代，他先後由碳和氧製成乙炔，由乙炔又製成苯，1868年，他通過乙炔和氮製成了氫氰酸。貝特羅在有機合成領域的一系列成就，幾乎成了神話。一方面是他的科研成果高產令人驚異；另一方面，他合成出一系列典型的有機物，使得有機化學領域的生命力論徹底破產。

貝特羅對合成工作的進一步研究，是試驗電在合成反應中的作用。起初，他用電火花作用於反應過程，沒有效果，改用電弧後產生了明顯效果。他設法在充滿氫氣的器皿中，安裝兩個碳電極，通電使兩電極間產生電弧，使從器皿中放出的氣體中含有乙炔。這項實驗的成功，使貝特羅受到極大鼓舞，由此開始了一系列新的合成實驗。他由乙炔加氫製成乙烯，乙烯再加氫而得到乙烷。

貝特羅在研究有機合成的同時，還着手對合成產物進行分析研究。由於得到的產品往往量很少，這就需要耐心並頑強地堅持反覆實驗，才能取得足夠的分析樣品。這些工作又不斷地使貝侍羅開拓思路，創造出一個接一個新的合成方法，推動着有機合成化學的迅速發展。

貝特羅研究烴、碳水化合物和醇的發酵問題，也獲得了許多成果。由於在有機合成方面的卓越成就，貝特羅曾於1860年和1867年，先後兩次獲得“雅克”獎。

在法蘭西學院的實驗室裏，貝特羅為自己的化學研究又提出了新的方向，開始研究熱化學問題。他測定了燃燒熱、中和熱、溶解熱以及異構化熱等等，他企圖從中尋找出規律性的東西。“放熱和吸熱反應”的概念就是他首先引入科學領域的。他還對爆炸問題進行過認真研究，普法戰爭爆發後，巴黎不幸被包圍，法國政府緊急動員，號召所有科學家都來參加巴黎保衞戰。1870年9月底，政府要求貝特羅在最短期間內製造出火藥。結果只用了幾天時間，他就向當局交出了一份關於火藥製備工藝過程的報告。從此他一直關心與爆炸現象有關的各種過程。1881年，他發明了一種彈式量熱計，並測定了一系列有機化合物的燃燒熱。他首創的那種量熱計一直沿用至今。

貝特羅還同其他科學家合作，在化學領域的其它方面開展研究，作出了突出的貢獻。在1861一1363年間，貝特羅和聖·吉爾研究了醋酸和酒精的酯化反應及其逆向的皂化反應，他們發現這兩種反應都不能進行完全，而是最後達到平衡。當達到平衡時，各種物質（醋酸、酒精、水和乙酸乙酯）的比例，無論是皂化還是酯化，都是相同的。他們還發現，在任何一瞬間，酯形成的量與反應物質量之乘積成比例，與反應的溶液體積成反比。

精力充沛、能力驚人的貝特羅，除了從事繁忙的科學研究工作外，還是個著名的社會活動家。他作為參議員，要經常參與國務活動。他是最高美術委員會委員、火藥及硝石諮詢委員會委員。擔任過法國科學院秘書長工作。1886年貝特羅開始在政府任公職，他先被任命為國民教育和藝術部部長，1895年又出任外交部部長。國內外許多科學院和研究所都曾選他為名譽成員。到1900年，世界上幾乎所有的大學或科學院的名譽成員名單中，無一例外地都有他的名字。貝特羅即使到了暮年，對科學事業的熱愛和獻身精神仍旺盛不衰。繼續渴求創造性的勞動，繼續頑強地攀登着科學高峯，撰寫大量的文章和專著，直到生命的最後一刻。

貝特羅曾有過一個美滿幸福的家庭。1861年，他與妻子素菲組成了家庭，婚後夫妻一直互敬互愛。為了支持他專心致志地從事科學研究，妻子承擔起幾乎全部家務。他們共有6個子女。他們的長女結婚後有了一個獨生子， 1907年，這個深受外公外婆寵愛的19歲外孫在一次車禍中不幸喪生。這一突然事件，使貝特羅夫婦深受打擊，貝特羅太太一病未起即與世長辭。連續的衝擊，終於使頑強的貝特羅，在80歲高齡的生活中難以承受。妻亡之日也成了貝特羅壽終之時。法國偉大的科學家和社會活動家於1907年3月18日結束了他科學的一生。

舉國上下為失去這一科學巨星而感到痛惜，法國政府為這位卓越的科學家和思想家舉行了隆重的非宗教式葬禮。貝特羅與其愛妻索菲被合葬於潘堤昂名人公墓。禮炮齊嗚，在一片哀樂聲中、法國向她偉大的兒子表示了最後的敬意。