來源：https://mp.weixin.qq.com/s/SOyP_H2yDxiiH6RoB6dNGQ作者：郝老師（標(biāo)題為本人修改，原標(biāo)題為《尿素的人工合成》。）尿素的人工合成：打破了生命與無生命的界限中學(xué)化學(xué)把除去一氧化碳、二氧化碳、氰

來源：

https://mp.weixin.qq.com/s/SOyP_H2yDxiiH6RoB6dNGQ

作者：郝老師

（標(biāo)題為本人修改，原標(biāo)題為《尿素的人工合成》。）

尿素的人工合成：打破了生命與無生命的界限

中學(xué)化學(xué)把除去一氧化碳、二氧化碳、氰化物等含碳的化合物統(tǒng)稱為有機物，意思是“有生機的物質(zhì)”。之所以把這些物質(zhì)稱為“有機”，其實是來源于漫長的歷史中人們的一些錯誤認(rèn)識。追其溯源，來源于西方歷史上的一種叫做“二元論”的東西。這是個什么東西呢，上升到哲學(xué)高度，就是說：精神是精神，物質(zhì)是物質(zhì)，二者根本就是兩種東西。物質(zhì)是沒有精神的靈性的，精神完全獨立于物質(zhì)，比如人的靈魂，都是用這東西來解釋的。這種思想的集大成者是法國哲學(xué)家笛卡爾。

笛卡爾

二元論在化學(xué)上的體現(xiàn)就是“生命力學(xué)說”。在18世紀(jì)后期到19世紀(jì)初，化學(xué)界普遍流行一種觀點，即有機物是有機體、主要是動植物通過特殊的生命力（又稱“活力”）制造出來，化學(xué)實驗室能合成無機物，但只能將有機物轉(zhuǎn)化為新的有機物，而不能用無機物制造出有機物。生命之所以有活力，原因在于生命中存在有含有生命力的物質(zhì)，化學(xué)家的責(zé)任就是要研究有機物質(zhì)如何產(chǎn)生“生命力”，以及這種“生命力”是如何轉(zhuǎn)化的。在那個年代里，無機物質(zhì)被大量合成出來，但是有機物卻只能從動植物中提取，原因就在于當(dāng)時大家認(rèn)為：要想從無機物質(zhì)合成有機物質(zhì)，那是不可能的。

當(dāng)時持有這種觀點的代表人物就是瑞典大科學(xué)家貝采里烏斯，被稱為“有機化學(xué)之父”，他第一個提出了“有機化學(xué)”的說法，而且他還指出：有機物也遵守“定組成定律”。也就是說，有機物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)不會掉一個原子，也不會憑空多出來一個原子，符合物質(zhì)不滅定律。

無意中打破這個界限的科學(xué)家，就是德國科學(xué)家弗里德里希·維勒（Friedrich W?hler，1800~1887）。有人發(fā)現(xiàn)可以從染料“普魯士藍(lán)”中提取出兩種物質(zhì)，其中一種物質(zhì)是鐵。1782年，瑞典科學(xué)家卡爾·舍勒分離證明另一種物質(zhì)為氫氰酸。1820年，在馬堡大學(xué)學(xué)醫(yī)維勒開始研究氰化物，并且發(fā)表了一篇小論文。之后，弗勒一直在進(jìn)行氰化物的研究。最早證明了氰酸就是氫、碳、氮、氧的化合物。緊接著，他又制取了氰酸鉀（AgCNO）、氰酸銀（AgCNO）這些氰酸鹽。

1824年，維勒試圖用最簡便的方法制取氰酸銨。當(dāng)氰酸和氨這兩種無機物進(jìn)行化合時，卻合成出現(xiàn)了一種白色結(jié)晶物。這種白色結(jié)晶既不像氰酸銨，也不具有氰酸銨所具有的性質(zhì)。當(dāng)這種晶體用酸處理時，不會產(chǎn)生氫氰酸。它與堿作用時也未發(fā)現(xiàn)氨的痕跡。經(jīng)過多次重復(fù)，結(jié)果都是如此。他還發(fā)現(xiàn)，用氯化銨溶液處理氰酸銀并進(jìn)行加熱，也可以得著這種結(jié)晶?；蛴冒彼幚砬杷徙U，在分離掉氫氧化鉛沉淀以后也能獲得這種白色結(jié)晶，而且得到的產(chǎn)物更加純凈。并且用這三種方法得到的固體結(jié)晶相同。

這種白色結(jié)晶物質(zhì)到底是什么呢？經(jīng)過仔細(xì)的研究，維勒發(fā)現(xiàn)這種結(jié)晶具有有機化合物的性質(zhì)。一開始他認(rèn)為這是一種生物堿，但是這種物質(zhì)又沒有生物堿的典型反應(yīng)，而是與普洛斯和普勞特所描述的尿素的性質(zhì)一樣。于是，維勒將自己合成的白色結(jié)晶物質(zhì)與從尿中提煉出來的尿素相比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它們是同種物質(zhì)。經(jīng)過了4年的仔細(xì)研究，維勒終于意識到原來他在做了一個偉大的發(fā)現(xiàn)。因為他知道，尿素屬于有機化合物，而他是用無機物——氰酸和氨制造尿素。

1828年2月22日，維勒給老師，瑞典化學(xué)家貝采利烏斯（Berzelius）寫了一封信，信中他匯報了他未依靠腎臟和任何動物人工合成了尿素。這是人類歷史上第一次用無機物合成了有機物。維勒這個從小在家做電化學(xué)實驗，將自己的親妹妹擊傷的熊孩子，因為愛好科學(xué)發(fā)現(xiàn)沒少被父母臭罵，還好最后修成正果，在化學(xué)史上留下自己的名字。

尿素的人工合成開始動搖了生命力論的基礎(chǔ)，但是還有不少化學(xué)家提出，氰酸和氨本身雖然都是無機化合物，但是他們卻都是從有機化合物合成或提取出來的。因此，從這個意義上來說，尿素的人工合成仍然沒有能夠完全擺脫動植物有機體及生命力的范疇。

尿素的人工合成，可否認(rèn)為是從無機物制備有機物的一個范例呢？到了1845年，德國化學(xué)家柯爾伯利用木炭，硫磺，氯氣和水為原料合成的醋酸這個典型的有機物。這個合成反應(yīng)分成五步，第一步，木碳和硫發(fā)生化合反應(yīng)生成二硫化碳(C+2S=CS?)。第二步，二硫化碳和氯氣在鐵催化下生成四氯化碳和二氯化二硫(2CS?+4Cl?=C?Cl?+2S?Cl?)。第三步，加熱四氯化碳生成四氯化二碳和氯氣(2CCl4=C?Cl?+3Cl?)。第四步，四氯化二碳與氯氣和水反應(yīng)生成三氯代乙酸和鹽酸(C?Cl?+Cl?+2H?O→CCl

緊接著，科學(xué)家又人工合成了酒石酸（葡萄里含有它）、檸檬酸（存在于檸檬汁與桔子汁里）、琥珀酸（存在于葡萄里）、蘋果酸（許多未成熟的水果里含有它）……在 1854 年，人們還用甘油和脂肪酸人工合成了油脂。人們終于意識到：有機物也是一種普通的物質(zhì)，根本沒有什么“生命力”在里面，“生命力學(xué)說”終于破產(chǎn)了！