中外科学家发明家丛书:波施- 第3部分

地说到深夜，可是第二天清早他必定准时到公司上班。　

　　　　　时间悄悄地流逝着。直到返回故乡过圣诞节的时候，波施才发现年复一　

年过得太快了。他真的看到了这一点：母亲头上布满斑斑白发，小妹妹鲍拉　

长得那样高大——她如今已不是过去那个令人发笑的小女孩，竟变成一位端　

庄匀称、美丽可爱的大姑娘了。他的女友艾丽莎的变化更是令人惊讶。她本　

来是个翘鼻子的小学生，那时候卡尔扯着她那一对小辫子，手上还拿黑色的　

大甲虫吓唬她呢！　

　　　　　现在，跟妹妹一起走进来的艾丽莎完全变了模样，仿佛换了个人，一个　

文雅、体面和充满自尊的漂亮小姐。艾丽莎是一位具有独立性格的、坚毅果　

敢的姑娘。她弄到一辆自行车，于是就放心大胆、无忧无虑地在科隆大街上　

骑着车到处转，根本不留意过路的人投向她的愤懑的目光。“一个姑娘居然　

还骑自行车？这成何体统！”——端庄持重的夫人、太太们愤忿地议论道。　

然而，大家不久对此就都习惯了，而且胆子大一点的姑娘甚至也骑车上街，　

效仿起艾丽莎来。　

　　　　　自从和艾丽莎这次相见以后，波施常常到科隆来，他俩一起骑着自行车　

到城外去玩，举行自行车竞赛，采集动物标本。　

　　　　　波施每次由科隆返回路易港的时候，总感到和艾丽莎还没有呆够。艾丽　

莎不仅喜欢听他讲述研究工作中的种种趣闻轶事，而且每次耐心地把经过源　

源本本地听完。波施讲得娓娓动听，还把自己疑惑不解的地方统统告诉她。　

此外，也把自己的成功和失败如实地讲给她听，以使她和自己同甘共苦。　

　　　　　艾丽莎喜欢这位精明干练、牵动人心的青年，她愉快地答应了他的求婚。　

婚礼是在科隆举行的，婚后他俩立刻就到路易港去了。这对年轻夫妇住的是　


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一所私人住宅，坐落在一个宽阔大庭院的深处。这下子可有地方啦，不仅能　

摆放各种养鱼缸，而且还能放置各样饲养两栖类小动物的饲养箱。他们把一　

个房间改造成小工厂——安装了一台车床并且安放了木工的工作台。工余的　

时候，波施就从事他心爱的活动——养鱼、饲养两栖类的小动物、采集昆虫　

标本和栽培花草。　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　四、合成氨的制造　



　　　　　波施继续对氮的固定问题进行研究。他详细地研究了现有的全部有关文　

献之后，得出这样的结论：制取氨最容易实施的方法就是通过氰氨化钡。公　

司根据波施的订购申请，运进了一批碳酸钡，而克朗茨师傅则制做了一台压　

块机，以便把碳酸钡和煤粉的混合物压制成团块。具体的实验工作是由阿尔　

文·米塔什博士做的，他是经鲍登施坦教授的推荐来巴登公司工作的。鲍登　

施坦是德国物理化学家，迈耶尔的学生。迈耶尔曾经执教于德国汉诺威技术　

学校，并任柏林大学教授。鲍登施坦在热分解和电化学方面做过大量的研究，　

并且是最早从事光化学和化学动力研究工作的科学家。　

　　　　　米塔什博士研究出一种制氮的新方法，而氮又是合成氨必需的原料。老　

办法制氮是除掉空气中的氧，也就是让氧与铜粉起作用，从而将氧去掉。这　

方法耗费大，而新法则便宜得多。它是把空气和氢气分别用两个管道通进来，　

在两种气体汇合后并形成混合气的时刻，将其点燃，使混合气燃烧。在这种　

条件下，空气中的氧便与氢相结合变成水，而氮则呈游离态留在反应器里。　

把利用这种方法制得的氮气，通进一个填充了碳酸钡和煤粉团块的反应器。　

由于反应需在1500℃的高温下进行，所以反应器是放在一个专门的炉子里加　

热的。但是，由于连续反应器的输氮管密封程度经受不住如此高的温度，所　

以气体便从反应器里漏出来，结果，反应器内的团块往往和反应前一样，丝　

毫没有变化。　

　　　　　可是，氰化钡和氰氨化钡的混合物则极易与水蒸气发生反应，结果生成　

氨和碳酸钡，然后把碳酸钡与煤粉混合，再压制成团块重新使用。　

　　　　　新法是一个相当可靠的方法——两位研究人员劳动多年的成果并没有白　

费，他们的设计方案被公司采纳了，公司的生产委员会决定拨出资金建造氰　

氨化物工厂。　

　　　　　这个工厂于1906年开始动工兴建，而波施的儿子恰巧在同一年出生。按　

照家庭的传统，长子与父亲同名，波施的祖父、父亲和他本人，现在又添上　

他的长子，老少四辈人的名字都叫波施。　

　　　　　艾丽莎由于照看小孩子，无法脱身，她未能看到工厂的建造过程，不过　

她丈夫把兴建的情况全都详细地讲给她听。环形转炉的炉体由16个加热室组　

成，每个加热室内分别装有210个由耐火砖砌成的反应器。全部反应器内可　

容纳的团块，总量相当于五吨的碳酸钡。根据波施的计算，氨的产量平均每　

昼夜应当达到500公斤以上。但是，用30个反应器生产是一回事，现在用　

3000个反应器生产则全然是另一回事！实际表明，氨的日产量还达不到350　

公斤。这个产量是太低了，甚至连成本都不够。所以，公司的经理管委会做　

出了暂停生产的决定，并于1908年6月正式执行。　

　　　　　氰氨化物工厂在生产上的失败，并没有使波施垂头丧气，他决定把自己　

的精力全部集中到对氮化物的研究上来。他同米塔什博士一起，开始着手研　


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究把大气中的氮转化为化合态的氮化物究竟存在哪些途径。他们先后利用过　

钛、硅、氧化铝。实验结果本来颇有希望，是令人鼓舞的。然而不久才知道，　

法国已经有人研究出了这种工艺过程，并且已经获得专利。这样，法院便迫　

使巴登公司放弃这项研究。　

　　　　　在波施和他的同事们正忙于建造氰氨化物工厂的时候，欧洲的一批科学　

家却在探索使氮和氢直接化合成氨的条件。其中有奥斯特瓦尔德教授的学生　

瓦尔特·能斯特（德国化学家）、卡尔斯鲁厄的弗茨·哈伯。哈伯是德国著　

名的物理化学家和化工专家，卡尔斯鲁厄高等工业学校的教授，他和波施一　

起对于氮和氢直接合成为氨进行了研究。虽然这个过程最先是由能斯特提出　

的，但是哈伯等人的研究成果被巴登公司利用，并在路易港实现了合成氮的　

工业化生产。1911年哈伯担任柏林——达列姆化学物理和电化研究所（现称　

哈伯研究所）的所长。哈伯从事的研究工作有以下几方面：化学平衡、硝基　

苯的电解还原、电弧放电合成氧化氮。　

　　　　　哈伯在电化学领域进行过许多研究。此外，他多年致力于探讨从海水中　

提取黄金的各种方法。在第一次世界大战期间哈伯领导了德国军队的化学兵　

后勤部门，同时也是采用BB作战的组织者。他认为，这样做是为了尽“自己　

报效祖国的天职”。1933年，哈伯迁住瑞士侨居，一年后于瑞士的巴塞尔病　

故。其本人在1918年因在“以元素合成氨”方法所做的贡献获诺贝尔化学奖。　

　　　　　哈伯对于发生在氮和氨之间的平衡反应做了详尽的研究之后得出结论：　

氨的人工合成可以在1000℃以下进行。但是，直到瓦尔特·能斯特提出合成　

氨反应须在高压下进行的建议之后，波施的研究工作才取得了成果。　

　　　　　哈伯认为，合成反应的压力必须提高到200个大气压，装催化剂用的管　

子应当加厚。如果此法可行的话，那么，不论催化剂的价钱多么贵，在经济　

上也是合算的。　

　　　　　哈伯制备合成氨催化剂用的金属，都是由柏林电灯泡工厂提供的。在试　

用过的各种金属中，以粉末状金属锇的催化效果最好。在压力为200大气压，　

温度为600℃的条件下，达到氨气浓度为6％的产率。这在当时已被认为是很　

成功的了。　

　　　　　哈伯把他取得的成果介绍给他在卡尔斯鲁厄的同行、巴登苯胺纯碱公司　

的顾问卡尔·恩格勒教授，并建议恩格勒立刻向路易港的工厂发出生产倡议。　

恩格勒教授向经理管委会建议对此进行研究，因为他认为这个方法是完全靠　

得住的。　

　　　　　公司经理布隆克的写字台上放着两封信。信的内容他已背得烂熟。200　

个大气压！在工厂生产的条件下，要达到这么高的压力，这怎么可能呢？太　

没道理啦！各个车间倒是都安装着高压釜，不过釜内的压力最高也只有5个　

大气压，而且还发生过好几次爆炸事故呢。更何况制造这种设备的材料也都　

经受不住指定的各项条件。　

　　　　　冒这个险值得吗？需要跟专家们好好商量一下。　

　　　　　波施走进经理办公室，站在一旁等候着。布隆克举手示意请他坐下。　

　　　　　“哈伯教授提出一种合成氨的生产方法，需要在200个大气压下进行。”　

　　　　　“温度呢？”　

　　　　　“600度。”　

　　　　　“这可是红热温度呀！这样的温度恐怕连最坚固的钢材也承受不住。”　

　　　　　“可是他们就有这样的设备，可以实现上述过程。而且恩格勒教授本人　


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亲眼看见过呢。”　

　　　　　　“我们也应该有这样的设备，”波施以坚定的语调说道，“实际上很有　

可能这样做并非得不偿失。”　

　　　　　　“我们在建造氰氨化物工厂上本来就已经花了不少钱啦。”　

　　　　　波施扬起了头，他从来没有因为白白造成浪费而被任何人指责过。　

　　　　　布隆克安详地微笑着，“我说这些话，绝对没有指责您的意思，波施博　

士。对于您的才能，我一直给予高度的评价，这一点您是清楚的。但是，自　

从建造氰氨化物工厂失败之后，经理管委会不打算在筹建氨的生产方面再做　

任何新的摸索了。因此，这一次，恐怕经理管委会不会拨给您经费供您研究　

了。明天我们就要到卡尔斯鲁厄去。和我们一道前往的还有贝恩森博士。”　

　　　　　在哈伯教授的实验室里当众做了示范表演，但是，表演本身不是很有说　

服力，因而并不成功。尽管对反应设备事先做了细致的准备工作，可是实验　

刚开始不久，有一处密封就经受不住内部的压力，于是混合气体立刻冲了出　

来，并发出吓人的呼啸声。不过损坏的地方很快就修好了，经过几个小时的　

反应之后，布隆克经理亲眼看见清澈透明的液氨从分离器的旋塞里一滴滴地　

流了出来。但是，实验开始时遇到的挫折确实是一个严重的警告，就是说，　

在设计这套装置时，必须特别精确，必须采取各种措施，以避免不幸事故的　

发生。　

　　　　　实际上后来发现，爆炸事故完全不是偶然的现象。大家预料到会发生爆　

炸，也绝非毫无根据。哈伯的那套装置，在示范表演后的第二天就发生了爆　

炸。整个设备倾刻之间变成一堆七歪八扭报废了的烂铁。随后，刚刚安装好　

的盛着催化剂锇的圆柱装置，也爆炸了。这时，金属锇粉遇到空气后又燃烧　

起来，结果，把积存备用的价格极贵的金属锇几乎全都变成了没有多大用处　

的氧化锇。　

　　　　　　“照这样干下去我们将一无所获，应当从几个方面同时开展全面系统的　

研究工作。”波施做出这样的决定，“我们需要一种价廉而且易得的催化剂。　

如果再发生两次这样的爆炸事故，那么储备的锇将全部用光。”　

　　　　　　“米塔什博士，您去搞催化剂吧！”波施建议道，“您不妨用铁、铬、　

钼、钙、铝试一试，这几种金属随您挑选，用哪个都可以。但是有一点，必　

须找出一种效果好，价钱又便宜的催化剂。让克朗茨师傅研制出一套低压的　

实验性装置。我和朗涅工程师研究催化剂加热炉所用的材料问题。”　

　　　　　机械设备厂的厂长弗朗茨·郎涅把装催化剂的圆柱在爆炸时飞落现场的　

柱壁碎片拿来给波施看。　

　　　　　　“您瞧，原来是钢做的，可现在变成一种莫名其妙的东西了，混合气中　

的氢气扩散到了钢里，从而引起钢在结构上和组成上都发生了根本的变化。”　

　　　　　这时，波施从自己工作服的内口袋里掏出一个小放大镜来，然后放在一　

小块黢黑的金属上面，开始仔细地观察金属块的情况。　

　　　　　　“居然出现了意外的现象！氢气对钢铁起了脱碳的作用，结果把钢变成　

了熟铁，这说明必须改变一下设计才行。引起钢的结构发生变化的原因有两　

个：一是氢气，二是高温。我们倒是可以设法消除其中的一个原因，可是那　

样一来，合成氨的反应无法进行了。……那么，能不能在内部压力上想点办　

法呢？”波施自言自语道。　

　　　　　朗涅工程师笑了笑，这确实是个中肯的好主意。　

　　　　　　“把催化剂一层层地摆在圆柱四周，中央安一只管子，里边燃烧煤气，　


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用以加热到反应要求的高温。”　

　　　　　朗涅工程师立即草拟了一张新的催化剂圆柱的结构图。　

　　　　　　“整个工艺流程我们是按原先那样安排呢，还是有什么需要改动？”　

　　　　　　“看样子，如果能设法让通进去的气体沿着四壁走，情况可能会好些。”　

波施建议说。　

　　　　　紧张工作的日子又重新开始了。在工厂大院的北面，有一块地方过去是　

用来堆放炉渣和各车间扔出来的残渣废料的。现在已经建成一座专门为了安　

装催化剂圆柱的厂房。这里如果发生爆炸，对任何人也不会有危险，此外，　

还为波施和他的同事们准备了一个钢筋混凝土的安全舱。　

　　　　　在安装设备的那段日子里，波施几乎是没有一天离开过工厂。随着工厂