化学人物介绍——1918年诺贝尔化学奖奖得主哈伯
是天使还是魔鬼——哈伯
是天使还是魔鬼——哈伯是天使,还是魔鬼——哈伯000是天使，还是魔鬼——哈伯他是一位伟大的化学家，在我们中学教材中介绍的合成氨法就是由其发明的，正是有了这种固氮方法，生产足够的粮食供地球上不断增长的人口所需才成为可能。
但他又是一名首创毒气战的元凶，在第一次世界大战中曾被协约国指控为战争罪犯，他对成千上万人的死亡负有责任。
有人说他是天使，有人说他是魔鬼，他就是哈伯——一个化学史上备受争议的人物。
哈伯（Fritz Haber）于1868年12月9日生于德国布雷斯劳城(今波兰弗罗茨瓦夫市)的一个犹太家庭。
他的父亲是一位成功的商人，主要经营天然染料，是天然蓝色染料靛蓝的主要进口商。
哈伯从小就对化学工业有着浓厚的兴趣。
他曾先后到柏林大学、海德堡大学、苏黎世大学求学，做过著名化学家霍夫曼和本生的学生。
最后，他在利伯曼（Karl Theodor Liebermann, 1842-1914）指导下获得了博士学位，而利伯曼曾在1868年和格雷贝（Carl Graebe, 1841-1927）用煤焦油人工合成了第一种橙红色染料——茜素。
大学毕业后，哈伯加入了家庭事业，成为了一名推销员。
然而不久，哈伯就意识到，染料市场正在发生剧烈地变化。
虽然当时还没有新的合成染料能够足以取代靛蓝，但哈伯看到由于茜素的大量生产，过去作为红色染料天然资源的茜草已退出了市场，他明白将来肯定是人工合成染料的天下了，而且这一切用不了多久 [Y1] 。
他因此与父亲产生了分歧。
1892年他离开公司 [Y2] ，重新研究有机化学，发表了轰动化学界的论文，但他对当时德国实验有机化学那一套学风——“教授研究什么他就干什么”不感兴趣，因而在不到两年的时间里他又离开了。
当时物理化学作为一门新的科学分支正待兴起，催化剂、反应速度、化学平衡、电离学说是当时研究的时髦课题。
他最终选择了物理化学，“这远非由于纯理论兴趣”，而是他认为物理化学可以很好地与实际应用相结合。
【初中化学】哈伯的学术成就
【初中化学】哈伯的学术成就电化学还原获得编外讲师职位后，哈伯开始从事电化学研究。
他的第一项成果，是硝基苯的还原作用。
这项研究，使他声名鹊起。
这时的哈伯，最擅长的仍是有机化学，但同时，他又将新学到的物理化学知识应用于有机化学中。
盖特曼(l.gattermann)及其他的化学家，对硝基化合物的电化学还原反应进行过研究，获得大量的不同还原态产物。
当时的研究似乎表明，这些还原产物的性质和相对比例，取决于电解质的酸碱度、电流密度、通电时间和金属电极的性质。
认为还原作用是由初生态氢引起的。
但这种观点，无法解释初生态氢在活性上的巨大差异。
1898年，哈伯确立了电极电势的重要性，澄清了电化学中的一些错误认识。
按照能够斯特(h.w.nernst)理论，气体的电极电势由电极上气体的有效率浓度同意。
哈伯认识到，电极电势由阴阳两极气体活度的比值所同意。
在1898年刊登的关于硝基苯的电化学还原成反应的论文中，哈伯首次明确提出电极电势同意还原成能力的观点，指出电极电势越高，还原剂的还原成能力越弱。
早期的研究者通常用比较恒定的电流密度，逐渐减小阴极的电势。
哈伯指出，这样相等于采用还原性逐渐进一步增强的一系列化学还原剂，同时分解成一系列主要还原成产物。
哈伯计划在电解过程中发生改变电流，在电流密度-电极电势曲线的转折点下，维持被极化阴极的电势恒定，这样，放出的氢用以还原成回去极剂。
为了从高的阴极电势已经开始，逐步拆分主要的还原成产物，哈伯用氢逊于电势高的铂(有时用镍)并作电极。
他指出，氢逊于电势低的电极例如锌，可以产生很强的还原成反应。
他接纳勒金的建议，采用辅助电极测量和掌控阴极的电势，用薄壁毛细玻璃管将辅助电极和阴极相连，这样就消解了通过电解液的电势再降。
他用铂作阴极，在低电势下电解硝基苯的碱溶液，出乎原先的预料，得到主要产物是氧化偶氮苯。
根据巴姆贝格(barmberger)一系列有关硝基苯、亚硝基苯和苯胲还原的研究，哈伯证明电化学还原反应和普通的化学还原反应遵循同样的步骤：rno2(硝基苯)→rno(亚硝基苯)→rnhoh(苯胲)→rnh2(苯胺)，其它产物来源于副反应。
天使与魔鬼(下)——1918年诺贝尔化学奖获得者哈伯的双面人生
王震 元
解救“ 硝酸盐危机”
１ ９ ｌ １ 年的一天 ， 德皇威廉 二世亲临 位于 小城 ｋ 尔
斯鲁厄的哈伯实验室 ， 任命哈伯 为新 成立的柏林凯撒 ・
威 廉 物 理 化 学 及 电化 学 研 究 所 所 长 ， 并 于 当 天 亲 自陪
奇 武器 。
１ ９ １ ４ 年８ 月 ３日， “ 一战 ” 爆发 后的 第 ｌ 周， 德 车对 中立国 比利时“ 不宣而战” ， 并 占领 了该国城 市剁 口， 第 ２ 周就攻 占了比利时首都布鲁塞 尔。但是到 了９ 月， 战
争 形 势 开 始 对 德 军 不 利 。 当德 军和 法 军 对 峙 晒 线 的
官方指 定的“ 硝酸盐行动小 组 ” 负 责 人， 要 求 巴 登 苯 胺 和 纯 碱 制 造 公 司 迅 速提 高合成氨 的产量。最终 ， 他 们 在
劳伊纳 建造 了一 个新 的 分厂 。该地 由于远离英 、 法等协 约国军 队的空袭
强， 只需 ０ ． １ ％ 的浓 度 即可使人 丧命 ，
加之 它 的 密 度 比空 气 大 ， 能够 迅 速 筑 起一道 一人 高的“ 毒气墙 ” 。 这 个 设
双光气 、 二氯二甲醚 、 乙基二氯肿、 二 苯胂 基氰 和芥子气的毒性 ， 得知其 中
芥 子 气 的 杀 伤 力 最 强 。 虽 然 哈 伯 提
同哈伯 去柏林上 任 。这位 德 国皇 帝之所 以如此“ 礼贤 下士 ” ， 除 了表彰哈伯对 发 明合成氨 的重 大贡献 外， 还 有更深远 的战 略考虑—— 威廉二 世野心勃 勃 ， 正积极
准备发动 一场罪 恶的战争 ， 欲重新 瓜分世 界上 的殖 民
历届诺贝尔化学奖得主简介
历届诺贝尔化学奖得主简介(1901-2009)自1901年诺贝尔奖首次颁奖起，至2006年为止，全世界有476人获得诺贝尔奖，其中诺贝尔物理奖得主有162人。
在这476位诺贝尔奖得主中，有四位曾两次获奖。
其中，波兰裔法国女物理学家、化学家Marie Sklodowska Curie（玛丽‧居礼）（即居礼夫人）获得1903年的诺贝尔物理奖与1911年诺贝尔化学奖美国物理学家John Bardeen（约翰‧巴丁）获得1956年与1972年的诺贝尔物理奖。
在所有得奖科学家中，有三对夫妻共同得奖。
法国物理学家Pierre Curie（皮耶‧居礼）和Marie Sklodowska Curie （玛丽‧居礼）夫妇获得1903年物理奖。
在所有得奖科学家中，包含有5对父子。
共同得到1915年物理奖的是William Henry Bragg & William Lawrence Bragg(布拉格父子)；分别得到1906年物理奖和1937年物理奖的是Joseph John Thomoson & George Paget Thomson(汤姆逊父子)；分别得到1922年物理奖和1975年物理奖的是Niels Bohr & Aage Niles Bohr(波尔父子)；分别得到1924年物理奖和1981年物理奖的是Karl Manne Georg Siegbahn & Kai Manne Borje Siegbahn(赛格巴恩父子)。
在所有得奖科学家中，有10位女性科学家。
其中得到物理奖的是1903年得奖的Marie Sklodowska Curie(玛丽‧居礼)与1963年得奖的Maria Goeppert Mayer(玛丽雅‧梅耶)。
在所有得奖科学家中，有6位是华裔科学家。
分别是1957年物理奖的杨振宁和李政道；1976年物理奖的丁肇中；1986年得化学奖的李远哲；1997年得物理奖的朱棣文；1998年得物理奖的崔琦。
合成氨工业哈伯
使用催化剂
能量
Ea
N2、 H2 无催化剂
Ea’
有催化剂 NH3 反应历程
•
1905年底，哈伯确定了氮气和氢气的混合气体在高温高压及催化剂 的作用下合成氨。但是什么样的高温高压条件最佳？以什么样的催化试 剂最好？哈伯带领研究小组在四年内进行了多达6500次试验和计算， 终于在1909年取得了鼓舞人心的成果，这就是在600℃的高温，20MPa 和锇作为催化剂的条件下，能得到产率约为6%~8%的合成氨。
百年前的哈伯合成氨实验装置
在一位来自英国的学生洛森诺的协助下，哈伯成功地设计出一套适合于 高压实验的装置和合成氨的工艺流程，这流程是： 在炽热的焦炭上方吹入水蒸汽，可以获得几乎等体积的一氧化碳和氢气
的混和气体。其中的一氧化碳在催化剂的作用下，进一步与水蒸汽反应，得
到二氧化碳和氢气。然后将混和气体在一定压力下溶于水，二氧化碳被吸收， 就制得了较纯净的氢气。
（能斯特，德国物理化学家， 获得1920年诺贝尔化学奖）
哈伯的研究
• 能斯特结论的公布给同时研究合成氨的哈伯很大的打击。但是通 过比较发现，他所得的某些数据与能斯特有所不同。哈伯没有盲从权 威，而是依靠实验来检验，终于验证了能斯特的计算错误，合成氨反 应是能发生的！
N2 +3H2
kf kf kr kr
究竟是什么原因阻碍了合成氨反应的应用呢？
研究化学反应的工业化应用，除了方向和限度，反应的快
慢必须考虑。工业化生产应综合考虑反应物的转化率和反应的
速率，取得最佳效益。
影响合成氨反应速率的内因是什么？
氮气的稳定性，N≡N 很难断裂，反应所需 的活化能特别高。
可以采取什么措施破坏N≡N ，加快合成氨的 反应速率？
弗里茨·哈柏
• 1934年1月29日，哈 伯在去意大利的路上， 因心脏病急发在巴塞 尔逝世。终年66岁。
• 生活在那个时代的哈伯，是无法左右德国 的政治，相反却要被德国统治者所驱使和 利用，他。
化学武器人物的认识
化学有毒物质用于战争 可以追溯到古代，但 真正意义上的化学武 器却不是出现在古代， 它们出现在20世纪初。 人类最初使用有毒化 学物质只是为了谋生
“这个世界只要有战争，军事家们就
绝对不会对毒气置之不理。毒气是一种 杀人的更高形式。”——1919年化学 战创始人，德国科学家弗里茨· 哈柏教 授在接受诺贝尔奖时的演说。
弗里茨.哈伯
• 在化学发展史上有一 位化学家，给世人留 下对他的功过是非的 激烈讨论。他就是20 世纪初世界文明的德 国物理化学家，合成 氨的发明者--弗里茨. 哈伯。
• 就在德军于1915年四月底 在伊普雷斯放氯气的时候， 一个德国知名的学者正乘 着飞机在上空观战，这个 人就是弗里茨.哈伯。三个 月前正是他建议用毒气应 战的。
• 1868年12月9日哈伯出生于西里西 亚的布雷斯劳，父亲是犹太染料商 人，耳闻目睹，哈伯从小就跟化学 有缘，小小年纪就掌握了不少化学 知识。随后在很多大学求学，获得 了更多的化学知识。毕业后就从事 有机化学的研究。19097月2日，哈 伯在实验室采用600摄氏度，200个 大气压和用金属铁做催化剂的条件 下，人工固氮成功平衡后氨的浓度 扩展到6%，首次取得突破。1904年， 哈伯在两位企业家答应给予大力支 持开始研究合成氨的工业化生产， 并于1909年获得成功，成为第一个 从空气中制造出氨的科学家
• 一次大战爆发后，德军为了征 服欧洲，要哈伯全心全力研制 最新的化学武器。哈伯首先研 制出军用毒气氯气罐。伊普雷 一役，德军全胜，其中之时 5000多人死亡，德国因此对化 学给予了很大期望，并让哈伯 研究更多的化学武器，后面哈 伯又研究了光气。从此以后西 方各国争相研究化学武器。
哈伯
。
0.1MPa 10MPa
20MPa
30MPa
60MPa 100MPa
• 结论： 温度越低、压强越高、合成氨反应的转化率越高
• 我国目前合成氨选择：
２０—５０MPa 500 C
。
取决于设备耐压 强度和制造要求
催化剂在500 C 时 活性最大
Fritz Haber
德国化学家 1918年被授予诺贝 尔化学奖，以表彰 他在合成氨工业上 做出的伟大贡献
哈伯(Fritz Haber)与合成氨
１、合成氨的研究 ２、合成氨的知识 ３、对哈伯的评价
引用的资源
《诺贝尔奖获得者全书》 《化学史教程》 作者：唐得阳 作者：张家治
《化学人类社会》
《诺贝尔奖获奖奥秘》
作者：[美]M 琼斯等
作者：[英]乍克曼
/tuotuo/chemistry/Scientists/ Index.htm
早期氮肥的来源
• 智利硝石 （1900年出口欧洲量达1432000吨）
• 雷雨发庄稼 N2 + O2 == 2NO • 生物固氮
。
你们知道吗？
我国现在采用的合成氨方法，是由德国化 学家博施(Bosch)改良的。他改进了高压设 备和催化剂，进行了约6500次、2500 多种 。 配方的试验，确定了在20MPa， 500 C下 用铁催化剂的催化反应。
该方法被称为哈伯--博施法。
工业合成氨生产装置
合成氨的重要意义
• 随着人口的增长，粮食成为第一紧要的 物品。合成氨促进了化肥工业的发展，使 世界粮食产量成倍增长。
我们呼吁：一切科学 研究的成果必须用于 和平事业，造福人类
初中化学 化学家 哈伯法合成氨的发明者哈伯
哈伯法合成氨的发明者哈伯哈伯法合成氨的发明者哈伯哈伯(公元1868～1934)翻阅诺贝尔化学奖的记录，就能看到1916~1917年没有颁奖，因为这期间，欧洲正经历着第一次世界大战,1918年颁了奖,化学奖授予德国化学家哈伯。
这引起了科学家的议论，英法等国的一些科学家公开地表示反对，他们认为，哈伯没有资格获得这一荣誉。
这究竟是为什么？哈伯与诺贝尔化学奖随着农业的发展，对氮肥的需求量在迅速增长。
在19世纪以前,农业上所需氮肥的来源主要来自有机物的副产品，如粪类、种子饼及绿肥。
1809年在智利发现了一个很大的硝酸钠矿产地,并很快被开采.一方面由于这一矿藏有限，另一方面，军事工业生产炸药也需要大量的硝石，因此解决氮肥来源必须另辟途径。
一些有远见的化学家指出:考虑到将来的粮食问题,为了使子孙后代免于饥饿，我们必须寄希望于科学家能实现大气固氮.因此将空气中丰富的氮固定下来并转化为可被利用的形式，在20世纪初成为一项受到众多科学家注目和关切的重大课题.哈伯就是从事合成氨的工艺条件试验和理论研究的化学家之一.利用氮、氢为原料合成氨的工业化生产曾是一个较难的课题,从第一次实验室研制到工业化投产,约经历了150年的时间。
1795年有人试图在常压下进行氨合成，后来又有人在50个大气压下试验，结果都失败了。
19世纪下半叶,物理化学的巨大进展，使人们认识到由氮、氢合成氨的反应是可逆的,增加压力将使反应推向生成氨的方向:提高温度会将反应移向相反的方向,然而温度过低又使反应速度过小；催化剂对反应将产生重要影响。
这实际上就为合成氨的试验提供了理论指导。
当时物理化学的权威、德国的能斯特就明确指出:氮和氢在高压条件下是能够合成氨的，并提供了一些实验数据.法国化学家勒夏特里第一个试图进行高压合成氨的实验,但是由于氮氢混和气中混进了氧气，引起了爆炸,使他放弃了这一危险的实验.在物理化学研究领域有很好基础的哈伯决心攻克这一令人生畏的难题。
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（Fritz 弗里茨•哈伯 Haber 1868一1934 ）德国物理化学家 哈伯法合成氨发明者
1868年出生在德国西里西亚布雷斯劳（现为波兰的弗罗茨瓦夫 ）的一个犹太人家庭父亲是知识丰富又善经营的犹太染料商人 ，耳闻目睹，家庭环境的熏陶使他从小和化学有缘。哈伯天资 聪颖，好学好问好动手，小小年纪就掌握了不少化学知识，他 曾先后到柏林、海德堡、苏黎世求学，做过著名化学家霍夫曼 和本生的学生。大学毕业后在耶拿大学一度从事有机化学研究 ，撰写过轰动化学界的论文，哈伯19岁就破格被德国皇家工业 大学授于博士学位，1896年在卡尔斯鲁厄工业大学当讲师， 1901年哈伯和美丽贤慧的克拉克小组结为伉俪。1906年起哈伯 YOUR SITE HERE 任物理化学和电化学教授。
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opinion
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The end
小组成员：
章 江 李 聪 农熠焯 龚欣宁 苏迎宾 吴成业
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1915年1月德军把装盛氧气的钢瓶放在阵地前 沿施放，借助风力把氯气吹向敌阵。第一次野 外试验获得成功。
该年4月22日在伊普雷战役中，德军在6公里宽 的前沿阵地上，在5分钟内施放了180吨氯气， 约一人高的黄绿色毒气借着凤势沿地面冲向英 法阵地，进入战壕并滞留下来。这股毒浪使英 法军队感到鼻腔、咽喉的痛，随后有些人窒息 而死。这样英法士兵被吓得惊慌失措，四散奔 逃。据估计，英法军队约有15000人中毒。这是 军事史上第一次大规模使用杀伤性毒剂的现代 YOUR SITE HERE 化学战的开始。
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理论指导
N2+3H2=======2NH3 ΔH<0
P↑ 平衡右移 T↑ 平衡左移
催化剂将对反应产生重要影响
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哈 伯 品 质
刻 苦 钻 研
不 盲 从 权 威
坚 持 ， 永 不 放 弃
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翻阅诺贝尔化学奖的记录，就能 看到处1916—1917年没有颁奖，因为 这期间，欧洲正经历着第一次世界大 战，1918年颁了奖， 化学奖授予德国 化学家哈伯。这引起了科学家的议论 ，英法等国的一些科学家公开地表示 反对，他们认为，哈伯没有资格获得 这一荣誉。这究竟是为什么？
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芥子气的结构简式
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毒气所造成的伤亡，连德国当局都没 有估计到。然而使用毒气，进行化学战， 在欧洲各国遭到人民的一致遣责。科学家 们更是指责这种不人道的行径。鉴于这一 点，英、法等国科学家理所当然地反对授 予哈伯诺贝尔化学奖。哈伯也因此在精神 上受到很大的震动，战争结束不久，他害 怕被当作战犯而逃到乡下约半年。
引题三：
在真空固定体积的密闭容器内，充入10 mol N2和30 mol H2 ,生成合成氨反应：N2（g） +3H2（g）——2NH3（g）在一定温度下达 到平衡，H2转化率为25%，若在同一容器中充 入NH3，欲达到平衡时各成分的含量与上述相 同，则起始充入的NH3的物质的量和达到平衡 时的NH3的转化率为（ ）
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1909年，成为第一个从空气中制造出氨的科 学家，使人类从此摆脱了依靠天然氮肥的被动局 面，加速了世界农业的发展，因此获得1918年瑞 典科学院诺贝尔化学奖。 一战中，哈伯担任化学兵工厂厂长时负责研 制、生产氯气、芥子气等毒气，并使用于战争之 中，造成近百万人伤亡，遭到了美、英、法、中 等国科学家们的谴责。 1934年1月29日，哈伯因突发心脏病逝世于 瑞士的巴塞尔。
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有难题找哈伯
哈伯法合成氨
背景
随着农业的发展，对氮肥的需求量在迅速 增长。在19世纪以前，农业上所需氮肥的来 源主要来自有机物的副产品，如粪类、种子 饼及绿肥。1809年在智利发现了一个很大的 硝酸钠矿产地，并很快被开采。一方面由于 这一矿藏有限，另一方面，军事工业生产炸 药也需要大量的硝石，因此解决氮肥来源必 须另辟途径。
A. 15mol 25% C. 20mol 75% B.20mol 50% D.40mol 80%Biblioteka 最具争议的诺贝尔化学奖得主
1918年诺贝尔化学奖得主
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对他的评价
赞扬他的人
说：他是天 使，为人类 带来丰收和 喜悦，是用 空气制造面 包的圣人
诅咒他的人
说：他是魔 鬼，给人类 带来灾难、 痛苦和死亡
鉴于哈伯对合成氨工业生产的实现 和他的研究对化学理论发展的推 动
支持者认为：1918年的诺贝尔化学奖 颁给哈伯是正确的，是当之无愧的。
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哈伯也太危险了
假若没有合成氨工业 的建立，德国就没有 足够的军火储备，军 方就不敢贸然发动第 一次世界大战。
dissenters
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合成氨工业流程为：原料气的制备； 氨的合成；原料气净化和压缩； 氨的分离。其先后顺序为：( ）
A. C. B. D.
引题二：
在一定温度下，密闭容器中可逆反应 A(g)+3B（g）—2C（g），达到平 衡的标志是（ ）
A. B. C. D. C的生成速率与B的反应速率相等 单位时间内生成n mol A,同时生成3n mol B A、B、C的浓度不再变化 A、B、C浓度之比为1：3：2