學界大佬逼出來的大發現

云無心

最初的肥料是海島上的鳥糞，然而很多已被人類用光

從19世紀后期開始，人們更加意識到肥料對于農業生產的重要性。沒有足夠的肥料就無法種出足夠的糧食，也就無法養活地球上日益增多的人口。

最初的肥料是海島上的鳥糞，然而很多已被人類用光。之后，智利的硝酸鹽礦成為了世界肥料的主要甚至是唯一的來源。

有識之士認識到，硝酸鹽礦不可再生，總有采完的一天。于是從19世紀后期開始，“求助于化學”成為共識。

空氣中充滿了氮氣，而氫氣也不難獲得，如何把它們變成氨，成為化學家們需要解決的問題。

1904年，德國化學博士弗里茨·哈珀接受了一個課題.通過實驗去對“能否從氮氣和氫氣合成氨”作出判斷。哈珀的個人態度是“不能”。不過，作為一位科學工作者，他并沒有基于自己的“傾向性”作出結論.而是和助手一起做了實驗。在1000℃左右的高溫下用鐵催化，他們得到了一些氨，但轉化率只有0.012%。這樣的轉化率沒有生產價值，他準備放棄這項研究。

有一位化學教授叫能斯特，聲名顯赫，堪稱學界大佬。根據他的理論計算，合成氨的轉化率明顯要比哈珀的實驗結果要低。他選擇了加壓的情況下來做實驗，這樣便于準確測量產率。

1906年，他告訴了哈珀自己的實驗結果，指出哈珀的結果不對。后來他公開質疑哈珀的結果，暗示其實驗存在問題。

學界大佬的苦苦相逼，給尚未成名的哈珀帶來了極大壓力。他和助手采用能斯特的加壓方式再做實驗，試圖證明自己的實驗并不存在問題。在實驗過程中，他們發現：如果把壓力加到更高（當時能夠達到的最大壓力是200個大氣壓），并把反應溫度降低到600℃左右，那么合成氨的轉化率能夠達到8%左右。這個轉化率，就有生產價值了。

這一巨大的發現極大地鼓舞了他和助手。他們設計了新的實驗裝置，在1909年7月2日進行了展示。在200個大氣壓和500℃的溫度下催化，氨的轉化率達到了10%。那一天，他們生產出了100毫升的液氨。

這一事件標志著人類攻克了從單質氣體合成氨的難題，使得人類通過化學方法生產肥料成為可能。

這個實驗裝置只是展示了原理，真正要進行工業生產還有太多的實際困難需要克服。巴斯夫公司的卡爾·波什接受了這個任務。經過兩年多的努力，他終于在2012年制造出了日產超過1噸氨的設備。

到1914年，巴斯夫的合成氨工廠已經達到了年產7200噸的規模。這些氨可以生產出36000噸的硫銨肥料。對于農業生產來說，這是一個巨大的福音。

然而，第一次世界大戰在這一年爆發了。氨不僅僅可以制作肥料，也可以制作炸藥。此前，德國的硝酸鹽通過海運從智利進口。戰爭開始，英國切斷了德國的海上運輸線，巴斯夫合成的氨也就被征用去制造炸藥了。

因為進口硝酸鹽礦被切斷，這些氨又被用于了軍需，農業生產無法得到肥料，糧食生產也就無法維持。

戰爭開始，哈珀把興趣轉向了化學武器。他監制的化學武器在1915年大規模用于戰場，造成了5000人的死亡。他也就被稱為“化學武器之父”。他的夫人，也是化學家的克拉拉·依茉娃無法接受，選擇了開槍自殺。

哈珀獲得了1918年的諾貝爾化學獎。這引起了各國科學家的抗議，但評獎的瑞典皇家科學院堅持認為：合成氨將提高農業水平，造福人類。這也是事實，20世紀地球上的人口激增，如果沒有合成氮肥為基石的綠色革命，將會有一半的人陷入饑荒。

能斯特的逼迫，使得本已放棄合成氨研究的哈珀，后來居上比能斯特早兩年獲得了諾貝爾化學獎。而克服了各種挑戰，把哈珀的合成氨原理擴大了商業生產規模的波什，在哈珀研究化學武器的年代繼續改進工藝，完善了高壓化學反應并且應用到其他生產中。1931年，波什也獲得了諾貝爾化學獎。