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发现氟的悲壮历程
在化学元素史上，参加人数最多、危险最大、工作最难的研究课题，莫过于氟元素的发现。自1768年德国化学家马格拉夫（Marggraf,A.S.1709-1782）发现氢氟酸以后，到1886年法国化学家莫瓦桑（Moissan,H.1852－1907）制得单质的氟，历时118年之久。在这当中不少化学家损害了健康，甚至献出了生命，可以说是一段极其悲壮的化学元素史。
1768年马格拉夫研究萤石，发现它与石膏和重晶石不同，判断它不是一种硫酸盐。1771年化学家舍勒用曲颈甑加热萤石和硫酸的混合物，发现玻璃瓶内壁腐剂。1810年法国物理学、化学家安培，根据氢氟酸的性质的研究指出，其中可能含有一种与氯相似的元素。化学家戴维的研究，也得出同样的看法。1813年戴维用电解氟化物的方法制取单质氟，用金和铂做容器，都被腐蚀了。后来改用萤石做容器，腐蚀问题虽解决了，但也得不到氟，而他则因患病而停止了实验。接着乔治·诺克斯（Knox,G.）和托马斯·诺克斯（Knox,R.T.）两弟兄先用干燥的氯气处理干燥的氟化汞，然后把一片金箔放在玻璃接受瓶顶部。实验证明金变成了氟化金，可见反应产生了氟而未得到氟。在实验中，弟兄二人都严重中毒。继诺克斯弟兄之后，鲁耶特（Louyet,P.）对氟作了长期的研究，最后因中毒太深而献出了生命。法国化学家尼克雷（Nickles,J.）也遭到了同样的命运。法国的弗雷米（Fremy,E.1814－1894）是一位研究氟的化学家，曾电解无水的氟化钙、氟化钾和氟化银，虽然阴极能析出金属，阳级上也产生了少量的气体，但始终未能收集到。
同时英国化学家哥尔（Gore,D.G.1826-1908）也用电解法分解氟化氢，但在实验的时候发生爆炸，显然产生的少量氟与氢发生了反应。他以碳、金、钯、铂作电极，在电解时碳被粉碎，金、钯、铂被腐蚀。这么多化学家的努力，虽然都没有制得单质氟，但他们的经验和教训都是极为宝贵的，为后来制取氟创造了有利条件。
莫瓦桑出生于巴黎的一个铁路职员家庭。因家境贫穷，中学未毕业就当了药剂师的助手。他怀着强烈的求知欲，常去旁听一些著名科学家的讲演。1872年他在法国自然博物馆馆长和工艺学院教授弗雷米的实验室学习化学，1874年到巴黎药学院的实验室工作，1877年获得理学士学位。1879年通过药剂师考试，任高等药学院实验室主任。1886年成为药物学院的毒物学教授。1891年当选为法国科学院院士。1907年2月20日在巴黎逝世。他在化学上的创造发明很多，现在主要介绍他在氟方面的研究。
1872年莫瓦桑当上弗雷米教授的学生，开始在真正的化学实验室工作了。
弗雷米教授是当时研究氟化物的化学家，莫瓦桑在他的门下不仅学到了化学物质一般的变化规律，而且还学到了有关氟的化学知识和研究过程。他知道早在６０年代安培和戴维就已证明，盐酸和氢酸是两种不同的化合物。后一种化合物中含有氟，由于这种元素反应能力特别强，甚至和玻璃也能发生反应，以致人们无法分离出游离的氟。弗雷米反复做了多种实验，都没有找到一种与氟不起作用的东西。虽然他知道制单质氟这个课题难着了许多化学家，可是莫瓦桑对氟的研究却非常感兴趣，不但没有被困难所吓倒，反而下定决心要攻克这个难关。由于工作的变化，这项研究没有及时进行，所以在10年以后，才集中精力开展研究。
莫瓦桑先花了好几个星期的时间查阅科学文献，研究了几乎全部有关氟及其化合物的著作。他认为已知的方法都不能把氟单独分离出来只有戴维设想的方法还没有试验过。戴维认为：磷和氢的亲合力极强，如果能制氟化磷，再使氟化磷和氧作用，则可能生成氧化磷和氟，由于当时还没有方法制得氟化磷，因而设想的实验没有实现。于是莫瓦桑用氟化铅与磷化铜反应，得到了气体的三氟化磷，然后把三氟化磷和氧的混合物通过电火花，虽然也发出了爆炸的反应，但并没有获得单质的氟，而是氟氧化磷。
莫瓦桑又进行了一连串的实验，都没有达到目的。经过长时间的探索，他终于得出了这样的结论：他的实验都是在高温下进行的，这正是实验失败症结所在。因为氟是非常活泼的，随着温度的升高，它的活泼性也就大大地增加了。即使在反应过程中它能够以游离的状态分离出来，它也会立刻和任何一种物质相化合。显然，反应应该在室温下进行，当然，能在冷却的条件下进行那就更好一些。看来电解是唯一可行的方法了。他想如果用某种液体的氟化物，例如用氟化砷来进行电解，那么怎样呢？这种想法显然是大有希望的。莫瓦桑开始制备剧毒的氟化砷了，随即遇到了新的困难，原来氟化砷是不导电的。在这种情况下，他只好往氟化砷里加入少量的氟化钾。这种混合物的导电性能好，可是在反应开始几分钟后，阴极表面覆盖了一层电解析出的砷，于是电流中断了。莫瓦桑疲倦极了，十分艰难地支撑着。他关掉了联通电解装置的电源，随即倒在沙发椅上，心脏病剧烈发作，呼吸感到困难，面色发黄，眼睛周围出现了黑圈。莫瓦桑想到，这是砷在起作用，恐怕只好放弃这个方案了。出现这样的现象不是一次，曾因中毒而中断了四次实验。莫瓦桑的爱妻莱昂妮看到他漫无节制地给自己增加工作，而且又经常冒着中毒危险，对他的健康状况极为担心。
可是莫瓦桑仍然继续进行实验，设计在低温下电解氟化氢。由于干燥的氟化氢不导电，于是往里面加入少量的氟化钾。他把这个混合物放在一支Ｕ形的铂管中，然后通电流。在阴极上很快就出现了氢气泡，但阳极上却没有分解出气体。电解持续近一小时，分解出来的都是氢气，连一点氟的影子也没有。莫瓦桑一边拆卸仪器，一边苦恼地思索着，也许氟根本就不能以游离状态存在。当他拨掉Ｕ形管阳极一端的塞子时，惊奇地发现塞子上覆盖着一层白色粉末状的物质。可不是么，原子塞子被腐蚀了！氟到底还是分解出来了，不过和玻璃发生了反应。这一发现使莫瓦桑受到了极大的鼓舞。他想，如果把装置上的玻璃零件都换成不能与氟发生反应的材料，那就可以制得单体的氟了。荧石不与氟起作用，用它来试试吧，于是把荧石制成试验用的器皿。莫瓦桑把盛有液体氢和氟化钾的混合物的Ｕ形铂管浸入制冷剂中，以铂铱合金作电极，用荧石制的螺旋帽盖紧管口，管外用氯化甲烷作冷冻剂，使温度控制在-23℃，进行电解。终于在1886年第一次制得单质氟。莫瓦桑的成就经过著名化学家的审查，认为是无可争论的。为了表彰他在制氟方面所作的突出贡献，法国科学院发给他一万法郎的拉·卡泽奖金。20年以后，又因他研究氟的制备和氟的化合物上的显著成就，而获得了1906年的诺贝尔化学奖。
各领风骚，有机合成显身手
十九世纪后半期，伴随着“生命力”论的动摇和消亡，大批的化学家情绪高昂地致力于有机合成的研究。他们的工作大致可以分为以下三个方面：一、在实验室中不仅合成了一系列的天然有机产物，而且还合成了一些在自然界没有找到的化合物，这尤其使化学家们欢欣鼓舞；二、为了研究有机化学理论，合成了一些特殊的化合物，例如探讨结构问题时合成了一些异构体；三、参与新兴的有机合成化学工业技术与工艺的研究（其中尤其是人工合成染料与有机药物的合成最为突出），参与各种天然资源（如煤焦油与石油）的综合利用。
窥一斑而见全豹，我们将通过几位突出人物来描述新生期的有机合成。
贝特罗提出“合成”有机物
1827年10月25日贝特罗生于巴黎。其父是一名医生，家庭生活不甚富裕，但父母竭尽全力，要把聪慧的儿子培育成才。
中学时代的贝特罗，初露天资，写得一些很好的哲学论文，有一篇文章曾获得了一等奖。他中学时就熟练地掌握了好几种外语：说一口流利的英语、德语，对拉丁语和希腊语运用自如。他笃信科学，反对迷信，是个无神论者。他认为上帝是人们臆造出来的，坚信“真理存在于科学之中”。1848年秋天，21岁的贝特罗考进了大学。开始时，他遵从父母的意愿去学医。然而，强烈的求知欲促使他对各门学科都很感兴趣。慢慢地他在学医之外，挤出时间去广泛地旁听历史、文学、考古学等许多课程，也研究语言学，尤其喜欢物理学，研究领域较宽。白天他长时间地呆在图书馆里，博览群书：晚上在实验室里常常工作到深夜。由于他勤奋刻苦，学习成绩优异，只用了一年时间，就成了一名物理硕士。 化学是医科学生的必修课程之一。因此，贝特罗在学习物理的同时，也开始学习和研究化学。为了得到进行化学实验的条件，他曾经每月交100法朗，在一间私人的化学实验室里，开展自己的研究工作。在那里，他很快就掌握了多种实验技术。最初，他研究一些带有物理性质的化学问题。例如，他对与气体液化有关的现象很感兴趣，曾研究过二氧化碳、氨以及其它气体液化的条件，并于1850年发表了他的研究成果。
19世纪中期开始，许多化学家都在研究有机化学问题，但他们多限于研究那些天然有机化合物，运用化学手段分离出纯净的有机物。由于“生命力”论对有机化学领域的统治，在这些化学家中几乎还没有人想到直接从无机物合成有机物。1828年，当德国化学家维勒首次宣布人工合成了尿素以后，尽管不少化学家还不承认被合成的尿素是真正的有机物，可是贝特罗却相信维勒的成果及其重大意义。他深信，在一定条件下，在试管中必定可能合成某些有机物。对乙醇和松节油的研究取得成果之后，更增强了他的这一信心。1854年，他成功地用硬脂酸以及油酸与甘油一起加热合成了油脂类物质。之后，他又利用乙烯同硫酸的反应合成了乙醇。这是人类第一次用非发酵手段制得乙醇。
次年贝特罗想到，既然在浓硫酸作用下，乙醇能脱水生成乙烯，反过来乙烯与稀硫酸作用能生成乙醇，可见脱水反应有其可逆性。而甲酸在浓硫酸的作用下脱水生成一氧化碳，这一反应的逆反应也许能发生。于是他将一氧化碳与氢氧化钾一起加热三天合成了甲酸钾，进一步酸化和蒸馏得到了甲酸。他验证了自己的预言——不仅关于脱水反应，更验证了由无机物合成有机物的可能。
1856年，他将二硫化碳蒸气与硫化氢的混和物通过红热的铜，制成了甲烷和乙烯。他认为是铜与硫结合而使高活性的碳与氢游离出来，化合为甲烷和乙烯。他进一步在日光照射下使甲烷氯化为CH3Cl,再水解制得了甲醇。
CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
CH3Cl + H2O → CH3OH + HCl
后来，他用松节油制取了樟脑，进一步由樟脑再制成冰片。到了19世纪60年代，他先后由碳和氢制成乙炔，由乙炔又制成苯。1868年，他通过乙炔和氮制成了氢氰酸。贝特罗在有机合成领域的一系列成就，几乎成了神话。一方面他高产的科研成果令人惊异；另一方面，他合成出一系列典型的有机物，使有机化学领域的生命力论彻底破产。
贝特罗对合成工作的进一步研究，是试验电在合成反应中的作用。起初，他用电火花作用于反应过程，没有效果，改用电弧后产生了明显效果。他设法在充满氢气的器皿中，安装两个碳电极，通电使两电极间产生电弧，制得了乙炔。这项实验的成功，使贝特罗受到极大鼓舞，由此开始了一系列新的合成实验。他由乙炔加氢制成乙烯，乙烯再加氢而得到乙烷。
1860年，贝特罗发表了他的《有机合成化学》，陈述了有机合成的一般原则和方法，提出有机化学家有责任用无机物去设法合成有机物，而不需要动、植物活体做媒介。他在书中首次使用“合成（synthesis）”这个词表达他的主张，概括他已经和将要实现的反应过程。打破无机物与有机物间的界限，“合成”一词带给人们的震动，不亚于我们现在听到“克隆”时惊心动魄的感觉。这本专著的出版标志着“生命力”论的终结和“有机合成”学科的诞生，预示着大规模有机合成时代的来临——不仅在实验室，更具意义的是有机合成的工业化。
贝特罗研究烃、糖类和醇的发酵问题，也获得了许多成果。由于在有机合成方面的卓越成就，贝特罗曾于1860年和1867年，先后两次获得“雅克”奖。
在法兰西学院的实验室里，贝特罗为自己的化学研究又提出了新的方向，开始研究热化学问题。他测定了燃烧热、中和热、溶解热以及异构化热等等，他企图从中寻找出规律性的东西。“放热和吸热反应”的概念就是他首先引入科学领域的。他还对爆炸问题进行过认真研究，普法战争爆发后，巴黎不幸被包围，法国政府紧急动员，号召所有科学家都来参加巴黎保卫战。1870年9月底，政府要求贝特罗在最短期间内制造出火药。结果只用了几天时间，他就向当局交出了一份关于火药制备工艺过程的报告。从此他一直关心与爆炸现象有关的各种过程。1881年，他发明了一种弹式量热计，并测定了一系列有机化合物的燃烧热。他首创的那种量热计一直沿用至今。
贝特罗还同其他科学家合作，在化学领域的其它方面开展研究，作出了突出的贡献。在1861——1863年间，贝特罗和圣·吉尔研究了醋酸和酒精的酯化反应及其逆向的皂化反应，他们发现这两种反应都不能进行完全，而是最后达到平衡。当达到平衡时，各种物质（醋酸、酒精、水和乙酸乙酯）的比例，无论是皂化还是酯化，都是相同的。他们还发现，在任何一瞬间，酯形成的量与反应物质量之乘积成比例，与反应的溶液体积成反比。
精力充沛、能力惊人的贝特罗，除了从事繁忙的科学研究工作外，还是个著名的社会活动家。他作为参议员，要经常参与国务活动。他是最高美术委员会委员、火药及硝石咨询委员会委员。担任过法国科学院秘书长工作。1886年贝特罗开始在政府任公职，他先被任命为教育部部长和艺术部部长，1895年又出任外交部部长。国内外许多科学院和研究所都曾选他为名誉成员。到1900年，世界上几乎所有的大学或科学院的名誉成员名单中，无一例外地都有他的名字。贝特罗十分关爱青年科学家的成长。我们在第七讲曾提到，当莫瓦桑以最细心的准备迎接三人审查委员会，却没想到不含氟化钾的纯净氟化氢不导电，致使实验失败时，只有贝特罗真诚地安慰和鼓励了尴尬的莫瓦桑。
即使到了暮年，贝特罗对科学事业的热爱和献身精神仍旺盛不衰。他继续渴求创造性的劳动，撰写大量的文章和专著，直到生命的最后一刻。
贝特罗曾有过一个美满幸福的家庭。1861年，他与妻子索菲组成了家庭，婚后夫妻一直互敬互爱。为了支持他专心致志地从事科学研究，妻子承担起几乎全部家务。他们共有6个子女。他们的长女结婚后有了一个独生子， 1907年，这个深受外公外婆宠爱的19岁外孙在一次车祸中不幸丧生。这一突然事件，使贝特罗夫妇深受打击，贝特罗太太一病未起即与世长辞。连续的冲击，终于使顽强的贝特罗，在80岁高龄的生活中难以承受。妻亡之日也成了贝特罗寿终之时。法国伟大的科学家和社会活动家于1907年3月18日结束了他科学的一生。
举国上下为失去这一科学巨星而感到痛惜，法国政府为这位卓越的科学家和思想家举行了隆重的非宗教式葬礼。贝特罗与其爱妻索菲被合葬于潘堤昂名人公墓。礼炮齐鸣，在一片哀乐声中、法国向她伟大的儿子表示了最后的敬意。
一些典型的有机合成方法的建立
1855年，李比希的学生、范霍夫的老师，法国有机化学家武兹利用金属钠和卤代烷制取对称的烷烃。 2RBr + 2Na → R-R + 2NaBr
1864年德国化学家费蒂希将武兹反应扩展到芳香族化合物的合成。他利用金属钠将氯苯与碘甲烷缩和为甲苯：
C6H5-Cl + CH3I +2Na → C6H5-CH3 + NaCl + NaI
他还通过这一路线合成了二甲苯和乙基苯。
李比希和维勒首先发现了苯甲酰氯，后来发现由酰氯很容易合成酰胺、酯和氰化物：
RCOCl + 2NH3 → RCONH2 + NH4Cl
RCOCl + R'OH → RCOOR' + HCl
日拉尔则提出利用酰氯合成羧酸酐：
RCOONa + R'COCl → RCOOCOR' + NaCl
1877年两位法国化学家傅里德尔和克拉夫兹首先利用无水氯化铝为催化剂促成了芳香烃与卤代烷之间的缩和反应，苯环上的氢被烷基取代：
C6H6 + RX → C6H5-R + HX
这就是所谓的傅里德尔-克拉夫兹反应，它也适用于芳香族酮、醛和酰胺化合物的合成，有着广泛的使用价值。例如：
C6H6 + CH3COCl → C6H5COCH3 + HCl
挣脱了往日束缚思想的枷锁，创造的活力汹涌激荡。
格林尼亚与格氏试剂
提起维克多·格林尼亚教授，人们自然就会联想到以他的名字命名的格氏试剂。无论哪一本有机化学课本和化学史著作都有着关于格林尼亚的名字和格氏试剂的论述。
1871年5月6日，维克多·格林尼亚出生在法国瑟儿堡一个有名望的家庭。他的父亲经营一家船舶制造厂，有着万贯资财。在格林尼亚青少年时代，由于家境的优裕，加上父母的溺爱和娇生惯养，使得他在瑟儿堡整天游荡，盛气凌人。他没有理想，没有志气，根本不把学业放在心上，倒是整天梦想当上一位王公大人。由于他长相英俊，生活奢侈，瑟儿堡好些年轻美貌的姑娘，都愿意和他谈情说爱。
没想到格林尼亚二十一岁时，一个刺激改变了他的生活。在一次午宴上，格林尼亚邀请一位刚从巴黎来瑟儿堡的波多丽女伯爵跳舞，这位美丽的姑娘竟然不客气地对他说：“……请站远一点。我最讨厌被你这样的花花公子挡住了视线！”这话如同针扎一般刺痛了他的心。他猛然醒悟，开始悔恨过去，产生了羞愧和苦涩之感。他离开了家庭，留下的信中写道：“请不要探询我的下落，容我刻苦努力地学习，我相信自己将来会创造出一些成就来的。”
格林尼亚来到里昂，想进大学读书，但他学业荒废得太多，根本不够入学的资格。正在他为难之时，拜路易·波韦尔教授收留了他。经过两年刻苦学习，格林尼亚终于补上了过去所耽误的全部课程，进入里昂大学插班就读。
在大学学习期间，他苦学的态度赢得了有机化学权威菲利普·巴比埃的器重。在巴比埃的指导下，他把老师所有著名的化学实验重新做了一遍。在师徒二人大量的实验中格氏试剂诞生了。这是一种烷基卤化镁，由卤代烷和金属镁在无水乙醚中作用而制得：
RX + Mg → RMgX
准确地说，这种试剂首先是由巴比埃制得并注意到它的活泼性，他指导格林尼亚继续研究它的各种反应。1901年格林尼亚以此作为他的博士论文课题，证实了这种试剂有极为广泛的用途。它能发生加成-水解反应，使甲醛、其它醛类、酮类或羧酸酯等分别还原为一级、二级、三级醇。它能与大部分含有极性双键、叁键的有机物发生加成反应。它还能与含有活泼氢的有机物发生取代反应以制取烷烃。利用格氏试剂可以合成许多有机化学基本原料，如醇、醛、酮、酸和烃类，尤其是各种醇类。这些反应最初被称为巴比埃-格林尼亚反应，但巴比埃坚持认为这一试剂得以发展和广泛的应用，主要归功于格林尼亚大量艰苦的工作。后来便把 RMgX 称为格氏试剂。由此我们看到，一个新的发现固然重要，然而将这一发现推广，找到它广泛的应用领域，同样意义重大。
格林尼亚出色地完成了关于格氏试剂的研究而获得里昂大学的博士学位。这个消息传到瑟儿堡，引起他家乡人民很大的震动。昔日纨绔子弟，经过八年的艰苦努力，居然成了杰出的科学家，瑟儿堡为此举行了庆祝大会。
格林尼亚一旦进入了科学的大门，他的科研成果就像泉水般涌了出来。仅从1901至1905年，他就发表了200篇左右有关有机金属镁的论文。鉴于他的重大贡献，瑞典皇家科学院1912年授予他诺贝尔化学奖。对此殊荣，他认为自己应该与老师巴比埃同享。
这年，他突然收到了波多丽女伯爵的贺信，信中只有寥寥一句：“我永远敬爱你！”
合成染料开出绚烂之花
100多年前，生活的色彩还没有今天这样丰富多样，因为那时染色还非常困难。谁要想把布料染成自己喜爱的颜色，只能用茜草、郁金、靛蓝、大黄、红花等植物的根、叶和皮之类的汁儿来染色。这些天然染料种类不多，数量也少，而且染出来的东西色泽不够明亮，还容易褪色。 直到化学合成染料出现后，才解决了人们对色彩的需求。而这项化学上重要的发明，是由英国人帕琴在偶然中首先完成的。
19世纪40年代，非洲的英国殖民地曾流行疟疾。奎宁是治疗疟疾的特效药。但是天然的奎宁产量少，满足不了需要。
当时任英国皇家化学院院长的霍夫曼为了用人工方法合成奎宁，开始研究从煤焦油中提取奎宁的办法。1856年，霍夫曼收了一个积极热情的18岁研究生，这就是帕琴。
帕琴在自家庭院角落的一间小屋里夜以继日地进行实验，连节假日也不休息。他从煤焦油中制取了一种苯的化合物——甲苯胺，想使它再通过一些化学变化变成奎宁，但失败却接踵而至。
于是，他又从煤焦油的另一个成份——苯胺盐想办法。在合成的最后阶段加重铬酸钾进行氧化时，他没得到所希望的白色奎宁结晶，却得到了一种黑色的粘稠液体！
帕琴没有灰心丧气，他想看看这种黑色沉淀物到底是什么。于是，他向瓶子里加了点酒精。顿时，黑色液体沉淀溶解成了鲜艳的紫红色。这一来，更证明它不会是奎宁。 试验失败了，但聪明的帕琴却注意到了那鲜艳漂亮的紫红色。他想：能不能用它来作染料呢？于是，帕琴拿块布片放进去进行试验。结果，布片被染成了同样的色彩，而且美观鲜艳，这就是第一种合成染料——苯胺紫。
帕琴获得合成染料的发明专利后，就说服他的父亲，在哈罗附近建起了一个印染厂。经过改进，生产出一种淡紫色染料，深受女士们的欢迎。就连当时的英国女王维多利亚也非常喜欢这种颜色，有一次她穿了这种颜色的裙子出席一个集会，不料产生了强烈的广告效应，人们竞相模仿，风靡一时。 帕琴35岁时，就因生产这种染料而成为巨富。后来他不愿再继续经营染料工厂，便重操旧业，开始从事化学研究工作。
苯胺紫的发现虽具偶然性，但这一发现却是人工合成染料的一个重大突破，它开辟了新的研究道路和新的化学工业，为人类生活增添了绚丽的色彩。
当时苯分子的环状结构还没有提出，苯胺紫的结构当然无从确定。理论的滞后使帕琴不能合成出更多更好的染料。
到了1868年，在新的有机结构理论指导下，德国化学家格雷贝和里贝曼合作，对茜草中的茜素进行研究，发现它是蒽的衍生物——二羟基蒽醌。
于是他们以煤焦油中的蒽为原料，合成了茜素。第二年，茜素就投入工业化生产，并得到迅速发展，很快取代了茜草的种植园生产。茜素的人工合成，反过来证明了凯库勒有关苯分子结构理论的正确性；它鼓舞了更多的化学家进一步有计划、有步骤地合成有机物。
另一种重要的染料靛蓝，原来也是从植物中提取的。在合成茜素十年后，凯库勒的学生、德国化学家拜耶尔初步判明了靛蓝的结构，并在实验室中合成了它。在对染料的研究过程中，拜耶尔提出了著名的碳环张力学说——五元环和六元环的内角接近109o28′而稳定。他因此获得了1905年的诺贝尔化学奖。
许多德国的有机化学家们和德国的化工企业合作，合成了大量天然的以及自然界原来没有的染料，使德国的染料工业在十九世纪后期赶上并超过了英国。这些成就得益于德国化学大师李比希开创的吉森学派对有机物结构理论的深入研究。
有机合成药物广驱病魔
十九世纪后半期，化学家们在合成染料的过程中从化学实验室得到一批新的化合物，药物学家则发现它们具有明显的医疗效果；另一方面，古代药物的有效成分经过一个多世纪的努力逐步被提取出来，化学家和药物学家研究了它们的药理，并试图以它们的结构为基础人工合成一些效果更为理想的药剂。柳树皮煎剂治疗发烧病人，在英国使用了几十年后，人们才搞清其中的有效成分是水杨酸（邻羟基苯甲酸）。1839年，法国化学家皮里阿将水杨醛和苛性钾一起加热后酸化，首先实现了人工合成水杨酸。
水杨酸甲酯（即冬青油）原来是从冬青树叶中提取的，后来化学家用水杨酸和甲醇在浓硫酸作用下通过酯化反应合成了它。它具有特殊的香味，可用于治疗浅表的风湿性关节炎。
1899年，德国拜尔药厂的化学家霍夫曼首先用水杨酸和乙酸酐合成了乙酰水杨酸——即人们熟知的、沿用至今的解热镇痛药阿斯匹林（aspirin）。
1865年巴斯德提出了细菌学说，辨明了最重要的一种致病的根源，化学家和药物学家便开始协力寻求杀灭病菌和寄生虫的化学药剂。英国医生李斯特将石炭酸（苯酚）用于外科手术的消毒，极大地减少了感染。但石炭酸有剧毒，不能用于内服。作为可引入人体的化学合成杀菌药物，首先取得成功的可算是德国生物化学家艾利希所合成的治疗梅毒有特效的“六零六”。这是在1887年，艾利希发现碱性甲基蓝能使某些寄生虫着色（吸收）而不染色人体细胞组织，因此他推想在这种染料上结合某些能使细菌致死的成分，就可能制成特效药。1902年他找到了一种叫做锥虫红的染料，能把锥虫染色并致死。他认为能使锥虫致死的原因是那个“偶氮”成分，于是联想到氮与砷属于同一主族，而砷的毒性更大，若将“偶砷（-As=As-）”成分引入染料可能是更有疗效的药剂，于是他合成了一系列含砷制剂。经过多年的实验，艾利希合成了有机砷阿托西、洒尔瓦散、九一四等高效杀菌剂。
二十世纪三十年代出现的磺胺药物的合成，使有机药物合成迈入了黄金时代。这种特效抗菌药物根本改变了人类无力抵御传染病的被动局面。
诺贝尔与有机合成炸药
阿尔弗里德·诺贝尔1833年10月21日出生在瑞典首都斯德哥尔摩一个勤奋的家庭。父亲伊曼纽尔·诺贝尔是一位颇有才干的机械师、发明家。由于经营不佳，在瑞典屡受挫折,就在小诺贝尔出世的前一年，一场火灾烧毁了他家的全部家当，生活完全陷入穷困潦倒的境地，靠借债度日。为躲避债主上门,伊曼纽尔只好单身离家出走，先到芬兰，后到俄国谋生。诺贝尔的两个哥哥就象安徒生童话里那个卖火柴的小女孩一样，也站在街头巷尾卖过火柴，以便赚几个钱帮助维持家庭生计。在那场大火中，诺贝尔的母亲为了救出孩子几乎丧了命，精神和健康都受到影响。诺贝尔从出生的第一天起，就纤弱多病，全靠母亲的精心照料，才活了下来。由于健康不佳，他的童年没有象别的孩童那样调皮、活泼和欢快，当别的孩童们在一起玩耍时，他只能充当一个旁观者。童年生活的这一遭遇使得他的性格比较孤僻、内向。到了8岁他才上学，只读了一年。这是他受过的唯一的正规学校教育。
伊曼纽尔的一些发明在俄国受到欢迎，经济状况开始好转。1843年诺贝尔全家迁居到俄国的彼得堡。在俄国由于语言不通，诺贝尔和两个哥哥都进不了当地的学校，只好在家里请一个瑞典教师指导他们学习俄、英、法、德等语言，当有了一定的俄语基础后，再跟俄国教师学习自然科学和工程技术。体质虚弱的诺贝尔学习特别勤奋，学识不亚于他的两个哥哥，他那好学的态度，不仅得到教师的赞扬，也赢得父兄的喜爱。后来，诺贝尔来到他父亲开办的工厂当助手。他细心地观察和认真地思索，凡是经他耳闻目睹的那些重要学问都被他敏锐地吸收进去，生活本身成为他的大学。
为了进一步扩展他的视野，学到更多的东西， 1850年他父亲让他出国进行旅行学习。两年中，他先后去过德国、法国、意大利和美国。由于他善于观察、认真学习，知识迅速积累。当他返回俄国时，他已成长为一位精通德、英、法及俄语的学者，受过科学训练的化学家。回家后，他立即投入他父亲创办的“诺贝尔父子机械铸造厂”工作。当时这工厂正为俄国生产急需的武器装备，在工厂的实践训练中，他考察了地雷、水雷及炸药的生产流程，研究过大炮和蒸汽机的设计。在这里他不仅增添了许多实用的工艺技术，还熟悉了工厂的生产和管理。
没有真正学历的诺贝尔，正是通过刻苦、持久的自学，逐步成长为科学家、发明家的。
1856年，克里米亚战争的结束，使“诺贝尔父子机械铸造厂”的生意惨淡。伊曼纽尔于1859年带着妻子和最小的儿子埃米尔回瑞典了。留下三个儿子在俄国管理工厂。诺贝尔的二位哥哥致力于企业的复兴，诺贝尔则全力投入他心爱的发明创造。他废寝忘食地坚持研究设计，终于在两年多的时间完成了三项发明并取得了专利，对此诺贝尔全家都很高兴，希望他象父亲那样作一个有为的机械师。尽管这些发明不是特别重要，但是它给诺贝尔以信心，他决心以更大的热情投入新的发明创造中。据不完全统计，他一生共获得的专利达355项，其中有关炸药的约127项。
多年跟随父亲研究炸药、鱼雷，使他的兴趣很快从机械方面转到应用化学。早在1855年曾担任他的化学教师的津宁教授告诉过他：1846年意大利化学家布雷罗将甘油慢慢加到浓硝酸与浓硫酸的混酸溶液中，充分反应后将全部物料倒入水中，分离出底部的油状物，再用水洗去残留的酸，就制得了一种无色油状液体——硝化甘油，它具有猛烈的爆炸性能，由于它受到震动就会发生爆炸，故不易控制，无法应用。诺贝尔和他父亲都深信硝化甘油具有发展前景，因而他们分别在俄国和瑞典研究它。父亲伊曼纽尔根据他在黑火药研制中的经验，将10％的硝化甘油加到黑火药中，企图制出一种强化炸药，但是由于他的化学知识有限，无法解决炸药的安全点火的问题。诺贝尔则不一样，他首先仔细研究了硝化甘油的性质和制法，还参考了别人的研究成果，明确地认识到要硝化甘油变为实用炸药，一是要寻找一种合适的方法来点燃炸药；二是在不减弱其爆炸力的前提下，使硝化甘油变得尽可能安全。研究中进展不大的父亲把他召到瑞典，父子合作研究。诺贝尔以其活跃的思维，经过50多次试验，终于在1862年完成了一项重要的发明——诺贝尔专利雷管。他先将硝化甘油装在玻璃管里，再把玻璃管放进装满火药的锡管内，再装上导火线。装好后，邀他两个哥哥来到河边，将导火线点燃，投入水中，“轰”的一声，只见火花四溅，爆炸力果然比黑火药大。这初步的成功表明他弄清了引爆硝化甘油的办法，但是这次爆炸的主体仍是黑火药。为此他继续潜心研究。
研究的道路是不平坦的。1864年9月3日，试验中发生了硝化甘油的爆炸，他们的实验室被炸成一片废墟，诺贝尔的五位助手，包括他的幼弟埃米尔都被当场夺去了生命。诺贝尔因当时不在实验室而幸免于难。他父亲也因这一沉重打击，悲伤过度，得中风而半身不遂。这次爆炸事故还使住在周围的居民对他们的试验更加恐惧，纷纷要求政府当局封闭这一实验室，有人甚至直接告诫诺贝尔，不准他在市内做试验。事故给诺贝尔带来的悲痛和困难是可以想像的，究竟该怎么办？诺贝尔面临一次严峻的考验。挫折和不幸并未动摇诺贝尔的决心，他以不屈不挠的勇气把试验设备搬到郊外马拉湖中一艘平底船上，继续研究。经过百多次的试验，他终于发现运用雷酸汞可引爆硝化甘油。雷酸汞对震动非常敏感，受到冲击或摩擦能立即引起爆炸。发明了装有雷酸汞的雷管终于解决了炸药的引爆难题。这一发明可以说是爆炸科学中一次重大突破。
19世纪下半叶，欧洲许多国家正处于工业革命的高潮，矿山开发、河道挖掘、铁路修建及隧道的开凿都需大量烈性炸药，硝化甘油炸药的问世受到了广泛的欢迎。诺贝尔因此及时在瑞典、英国、挪威、美国等国家申请了专利，并在瑞典建成了世界第一座硝化甘油厂，随后又在德国建立了国外的生产硝化甘油的合资公司。硝化甘油炸药在许多国家的企业获得了成功的使用。但是好景不长，因为硝化甘油存放时间一长就会分解，强烈的振动也会引起爆炸，这就成为运输或贮藏中的隐患。果然不久在美国旧金山发生运输硝化甘油的大爆炸，整列火车被炸得粉身碎骨。德国一家工厂因搬运时发生碰撞，爆炸把工厂变成废墟。一艘满载硝化甘油的轮船行驶在大西洋，由于遇到大风浪，颠簸引起的爆炸使船和人都沉到了海底。针对上述一系列惨剧，瑞典政府和其他国家先后下令禁止运输诺贝尔的炸药，并扬言要追究法律责任。诺贝尔再次面临考验。
诺贝尔没有被吓倒，而是决心运用科学和智慧来解决问题，即一定要生产出安全的炸药。经过反复实验，他终于找到一种合适的配料：硅藻土。这种蓬松的物质不仅化学性质稳定，而且具有较大的吸收力。将它与硝化甘油按1：3混和，就得到被称为黄色炸药的安全炸药。这一炸药使诺贝尔重新获得信誉，生产黄色炸药的工厂获得了很快的发展。
黄色炸药研制成功了，诺贝尔的研究仍在继续。他认为黄色炸药虽然解决了安全运输的问题，但是不活跃的硅藻土降低了硝化甘油的爆炸力，应该研制新的配方。火棉（硝化纤维）也是一种炸药，能否将它与硝化甘油混合起来。诺贝尔决定试试。1875年的一天，诺贝尔在试验中不慎捅破了手，他顺手用火棉敷了伤口。夜里伤口的疼痛使他不能入眠，于是他默默地思考，怎样才能使火棉与硝化甘油混合呢？眼前这火棉使他想到：可能使用含氮低的火棉效果较好，他立即起床做试验，当天亮时，一种新型的胶质炸药研制出来了。胶质炸药的发明在科学技术界引起了重视，实践证明它是一种兼有安全可靠、爆炸力强的新式炸药。
胶质炸药的发明已充分表明诺贝尔在这一领域是优秀的，然而诺贝尔并没有就此裹足不前。当他获知无烟火药的优越性后，又投入混合无烟火药的研制，先后研制出他命名为C89的无烟火药等。
在诺贝尔之后，人们还发现一些有机合成炸药。1885年，德国一家染坊用作染料的苦味酸（三硝基苯酚）意外发生了爆炸，结果使人发现苦味酸具有更猛烈的爆炸性。这之后许多国家都采用它作为军用炸药。但它的酚羟基具有较强的酸性，能腐蚀金属弹壳和炮膛。这使化学家的注意力转向了TNT。TNT（三硝基甲苯）从二十世纪初首先在德国用于做炸药，很快得到推广，这是因为它爆炸力强，而撞击和摩擦的敏感度低，使用安全，且原料来源丰富。
诺贝尔的发明兴趣不限于炸药，他有丰富的想像力，更有千方百计把这些想像付诸于现实的不屈不挠的毅力。为此他还研究过合成橡胶、人造丝，做过改进唱片、电话、电池、电灯零件的实验，还试图合成宝石。尽管这些研究相比之下，成绩不是很大，但是他那勇于探索的精神为后人留下了深刻的印象。
纵观诺贝尔的经历和成就，有两点不寻常的特色是耐人寻味的。作为一个化学家，诺贝尔的主要兴趣似乎在应用化学方面。他的许多发明创造实际上都是将前人或别人的研究成果，进一步转化为实用产品或技术。翻阅诺贝尔的专利发明目录，可以看到他的发明绝大部分都是直接应用于生产、生活的实用化工技术。因为他深刻地认识到，只有把科学上的成果转变成生产、生活的实际应用，科学才能造福于人类，科学研究才有意义。例如硝化甘油早在1846年已被意大利化学家布雷罗在实验室制得，在研究它的化学性质时就己认识到它具有强烈的爆炸性，而且非常敏感，但他没有找到安全使用硝化甘油的方法，所以仅把它用作治疗头晕和心脏病的药物。因为使用它带有相当的危险性，许多化学家都不敢碰它。诺贝尔则不同，他看出了它的价值，于是冒着极大的危险研究它，经过锲而不舍的努力终于使它成为一种驯服的实用炸药。诺贝尔发明创造的另一个特色是他始终站在时代的前面。从19世纪90年代他的书信中可以看到，当时他对通过空中摄影来进行勘测和制作地图很有兴趣。由于当时还没有飞机，诺贝尔建议采用气球来实现这一目的。他还清楚地预见到未来的空中交通将不是通过气球或飞船，而是通过由快速推进器推进的飞机。这事情表明，诺贝尔时时刻刻都在关注科技的新成果，并准备为它们的应用和发展作出自己的努力。历史的经验指出：人类社会发展不仅需要一批从事基础理论研究的科学家，更需要一大批将科学研究成果应用于生产生活的发明家、技术专家。诺贝尔就是一个楷模。
诺贝尔除了将相当多的精力用于发明创造外，兴建自己的企业也花费了他不少的心血。当硝化甘油炸药研制成功后，他立即组织了几场大胆的示范表演，以取得企业对硝化甘油炸药的信任。与此同时，他联系了有远见的实业家共同办起了世界第一个生产硝化甘油的公司，他亲自出任公司的经理，还负责工程技术、公关、广告和财务工作。
黄色炸药的销量从1867年的11吨，发展1870年的424吨，到1874年已达3120吨。诺贝尔公司发展到十九世纪八十年代，已成为世界性的企业。仅从这一点，就可以看出诺贝尔不仅是一位杰出的科学发明家，还是一个熟练的、有很强组织能力的企业家。他与许多富豪不一样，他一贯轻视金钱和财产。当他母亲去世时，他将母亲留给他的遗产全部捐献给瑞典的慈善事业，仅留下慈母的照片作为纪念、他曾经说：“金钱这种东西，只要能够解决个人的生活就行，若是过多了，它会成为遏制人类才能的祸害。对于有儿女的人，如果除去留给必需的教育费用外，再传给很多的财产，我认为那是错误的，这样只能鼓励懒惰，使他不能发展个人的独立生活能力和才干。”
正是依照这一思想，尽管有人（包括他的一些亲属）反对，诺贝尔还是立下了让世人称颂了一百多年的遗嘱：
我，签名人阿尔弗里德·诺贝尔，经过郑重的考虑后特此宣布，下文是关于处理我死后所留下的财产的遗嘱：在此我要求遗嘱执行人以如下方式处置我可以兑换的剩余财产：将上述财产兑换成现金，然后进行安全可靠的投资；以这份资金成立一个基金会，将基金所产生的利息每年奖给在前一年中为人类作出杰出贡献的人。将此利息划分为五等份，分配如下：一份奖给在物理界有最重大的发现或发明的人；一份奖给在化学上有最重大的发现或改进的人；一份奖给在医学和生理学界有最重大的发现的人；一份奖给在文学界创作出具有理想倾向的最佳作品的人；最后一份奖给为促进民族团结友好、取消或裁减常备军队以及为和平会议的组织和宣传尽到最大努力或作出最大贡献的人。物理奖和化学奖由斯德哥尔摩瑞典科学院颁发；医学和生理学奖由斯德哥尔摩卡罗林斯卡医学院颁发；文学奖由斯德哥尔摩文学院颁发；和平奖由挪威议会选举产生的5人委员会颁发。对于获奖候选人的国籍不予任何考虑，也就是说，不管他或她是不是斯堪的纳维亚人，谁最符合条件谁就应该获得奖金。我在此声明，这样授予奖金是我的迫切愿望……这是我惟一有效的遗嘱。在我死后，若发现以前任何有关财产处置的遗嘱，一概作废。
一百年来，一年一度的诺贝尔科学奖是举世公认的最高奖项。获奖科学家得到的不仅仅是奖金，更重要的是荣誉，是为全人类的科学事业作出贡献的自豪。诺贝尔科学奖极大地促进了二十世纪自然科学的发展。
尾声：近代化学的重大成就
十八世纪七十年代，拉瓦锡使用天平，定量分析研究燃烧的实质，以氧化理论推翻了燃素说，开创了定量化学时期（即近代化学时期）。又经过了整个十九世纪的发展，近代化学取得了以下四方面的重大成就：
一、建立科学原子-分子论
二、发现元素周期律
三、发展有机分子结构理论，并促进无机结构理论的发展
四、形成近代化学的四大分支——无机化学、有机化学、分析化学、物理化学
近代化学的发展与当时的学术思潮及哲学的发展是密切相关的。十七世纪牛顿孤立分析、静止严密的力学体系影响深远；另外瑞典林耐对生物物种的严格界定，使人们看到分类方法的精细和透彻。这些都使哲学走向了将事物孤立、静止、割裂的机械唯物主义。但是近代化学的发展很快显现出事物普遍联系和发展变化的特征。维勒合成尿素，在截然分开的无机物和有机物的鸿沟间架起了联系的桥梁。元素的周期律不仅说明了各种不同元素间的联系，而且成为质变量变规律的绝好例证。大批有机物的合成，彻底摧毁了“生命力”论，使化学金、丹术时期残留的神秘主义的影子和宗教的影响消失得无踪无迹。反过来，辩证唯物主义哲学对化学家解放思想也起了很大作用。
整个19世纪也是化工技术、化工工艺全面发展的时期。凡与人类生活有关的化工部门，如制造酸、碱、氯气、煤气、化肥、水泥、染料、油脂、药品、炸药、橡胶、火柴、人造纤维以及炼油、炼焦、电镀、电解等等工业都建立起来了。到19世纪末，化工技术已与能源技术、电力技术并驾齐驱，共同成为第二次工业革命的强大动力。
在所有这些成就的基础上，在物理学量子力学理论的推动下，在生物学等应用学科需求的拉动下，化学于二十世纪初进入了科学相互渗透时期——即现代化学时期。
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