锗的发现者C?温克勒教授

尊重历史，对某些重大事件进行纪念活动，是化学界的优良传统之一。通过了解分析事件发生的历史材料，回顾促成事件发生的学者的生平和成就，师生们可以温故知新，教学相长，可以收到更好的育人效果。本刊(指《化学教育》¾编者注)1994年12月刊出的陈青川、杨惠芬所撰《锗与人类》的文章，曾提及锗的发现.发现锗的人是克雷门斯?亚历山大?温克勒教授（C1emensAlexanderWinkler，1838－l904），他是19～20世纪之交的著名化学家，他在无机化学、分析化学和应用化学领域，在培养人材方面，颇多建树。1996年恰值锗被发现110周年，本文在这里记述C++温克勒教授的生平，介绍他为化学的发展奋斗的事迹，以资纪念。

一、从矿山一少年到热爱化学的冶金技师

C?温克勒1838年12月26日生于德国的夫赖贝格（Freiberg）。他的父亲，库尔特?亚历山大?温克勒（KurtAlexanderWinkler），1825～1826年曾奉派赴瑞典学习先进的冶金技术，就学于贝尔则留斯（J．J．Berzelius，1779－l848）及塞夫斯特朗姆（N．G．Sefstroem，1787－1845,钒元素的发现者）等大师，回国后被任命为“高级仲裁试金师”。他与夫人（ElmondeSchramm）共养育了3子、3女,C?温克勒行二。后K．温克勒因担任私营蓝色颜料联合企业的领导职务，举家迁往矿山，并仿照贝尔则留斯的模式为企业建立了试验室：分析原料和产品，开展试验研究，制备多种化学品，还以此为基地开办了学习班培训青年员工。颜料联合企业座落在荒僻山林间。C?温克勒在这样的环境里度过了自己的童年和少年，12岁进夫赖贝格、德累斯登（Dresden）等地中学学习。每逢假日回到父母身边时，最爱去父亲的实验室逗留，很早就受到化学的启蒙教育。两年以后，C?温克勒进入开姆尼茨（Chemnitz）的技术学校学习。1857年进入夫赖贝格矿业学院之前也参加了他父亲开办的学习班，因而入学后获准在一年级即可进入化学实验室。C?温克勒在矿业学院学习进步很快，1859年就发表了《论杂砷铜矿（condurite)的组成》的论文，他的分析技术已相当熟练，并能参考罗塞教授（II．Rose，1795～1864）及格梅林教授（L．Gmelin，1788－1853）编著的两种《手册》解决疑难，在专业方面已初露头角。在矿业学院学习二年以后，C?温克勒被安排在皇家颜料工厂从事生产与经营工作。直到1862年5月K?温克勒逝世，C?温克勒才调入其父亲原来领导的企业里。同年结婚（夫人为MinnaPohlGroitzsch），共生有4子，2女。至此他才得以投入他热爱的科学研究活动，在分析方法改进和无机化学小型试验、化学工艺学方面（如钴与镍的分离，镍和砷存在下容量法测定钴，关于钴酸的研究，精制石墨，碘氢酸的制备等）做了大量工作，并以《论硅合金与硅砷金属》一文（1864）获莱比锡大学博士学位，几年后晋升为冶金技师。其它重点研究工作则有：对1863年新发现的元素铟做了系统研究，1865～1867年连续发表了4篇论文全面报告对铟的自然存在，制备方法，理化性质，当量及其硫酸盐、草酸盐、氧化物、卤化物等多种盐类的研究成果。他测得铟的当量为37.8，以此为基础确定的原子量113.4（1870），曾被视为标准原子量沿用约40年。1867年开始对钴与镍的原子量测定问题进行研究：他分别以纯钴、纯镍与中性金氯酸钠溶液作用称量析出的金，求测其当量进行推算，二者的原子量十分接近。C?温克勒坚持此项研究达30年，在1889、1893、1898年仍有新的成果发表，取得与本世纪初理直兹（T．W．Richards，1868～l928）的58.97（Co）、58.68（Ni）及现代通用的58.9332（Co）、58.69（Ni）日趋接近的数值，后并担任1899年成立的国际原子量委员会委员。为了解决所在工厂燃放二氧化硫污染环境的问题，他对铅室法制硫酸的技术问题做了深入研究，写成《对硫酸生产中给?吕萨克凝聚装置中化学过程的研究》（1867），为改善德国硫酸生产状况铺平了道路。基础性的《论工业气体分析》长篇论文（1872），总结了阶段成果，引起学术界的极大关注。

二、重视分析化学教育的化学教授

经科永贝教授（A．W．H．Kolbe，1818～1884）推荐，C?温克勒于1873年9月1日受聘于矿业学院任化学教授，迁来夫赖贝格。开始在没有助手的条件下，照料50个学生的实验并主讲无机实验化学（理论化学）、分析化学、化学工程3门课程。C?温克勒教授十分重视分析化学教育。他认为分析化学实践除有其实用价值外，还可以教会学生实验操作和计算技能，学会对现象的精确观察，特别是可以培养起学生爱整洁、有条理、追求准确的好习惯、好作风。这是每个化学家必备的素质，它不是与生俱来的，只能通过分析化学实践这样的必要途径后天培养。在他的实验室里，地板上找不到一根火柴棒，一丁点滤纸片，没有待洗的器皿，没有堆放的无用器物。他不但亲自洗涤自己用过的器皿，有时还挽起袖子帮助不够整洁的学生清理台面，擦洗试剂瓶，以无言的督促代替训斥和批评。他要求学生试验要有计划，操作必须规范。他的实验室从来不许报出未经校核的数据，一贯严细成风，反映着一种现代化学的新精神。他说“一项真正成功的无机化学课题的实施，要求人不能只是理论化学家。不能是只会机械操作的人，而应是肯于思维有组织能力的专家，对每一步骤都能做出理论的阐述，还要十分熟练地掌握化学运算，要以敬业的态度，整洁条理的作风，尤其是追求真理的精神对待一切要做的事”（1900）。C?温克勒教授深受学生的敬爱，对自己的工作兴味专注，能将枯燥的东西讲得津津有味。声音不太洪亮略带一点沙哑，一节课讲下来毫无倦容，他以自己对科学的热情感染着听众，配合讲演的实验总是十分成功。矿业学院的环境对热心研究工作的C?温克勒教授是如鱼得水，学术不断取得新进展逐步走向成熟。19世纪，60～70年代，由于焦油染料工业的发展，社会呼唤发烟硫酸生产的工业化，为此而攻关的人不少。其中C?温克勒教授参照一份英国专利(1831年，铂催化法生成SO3)以裂解普通硫酸为原料完成《接触法实现亚硫酸向硫酸酐的变换以制备发烟硫酸的试验》（1875）及《制取发烟硫酸》（1877），影响很大，学术界认为他是德国催化法硫酸工业的先行者和推进者之一。工业气体分析是C?温克勒教授长期耕耘的领域之一，对仪器装置，对分析方法都做有不少改进、完善和创新。继1872年长篇论文之后，又写出总结性的《工业气体化学研究导论第一册定性分析》（1876）及《工业气体化学研究导论第二册定量分析》（1877～1879）两部专著。为大学写的《工业气体分析教本》（1885、1898、1902年，一、二、三版），曾被译成多种文字广泛流传，并不断关心这一领域的进展。他用这些方法研究了萨克森许多煤矿的矿井气体，非常有利于生产的安全，由于他在这方面的成就被授予以主管大臣德尔泊吕克（M.F.R.VonDelbrueck，1817～1903）命名的金质奖章。由于他在工业气体分析与烟气污染环境保护方面的权威，受聘担任萨克森矿山煤气委员会委员多年。C?温克勒教授在工业气体分析及环境问题方面另有不少重要论著（1875～1896）有巨大的经济意义和社会意义。人们认为C?温克勒教授是“工业气体分析的创建者”。岩矿分析在C?温克勒教授的学术生涯中占有很大比重。从学生时代以来，他分析过不少矿物样品，研究他们的化学组成：如砷酸铋矿（Rhagit）和砷钴钙石（Roselit）、砷铋铀矿（Walpurgin）、砷铀矿（Troegerit）、磷铍钙石（Herderite）、铁陨石、以他的名字命名的水钴镍矿（Winklerii），以及在夫赖贝格附近发现的硫银锗矿（Argyrodite）等。当然，最辉煌篇章是1886年2月在分析硫银锗矿的组分时发现新元素锗。“锗的发现，使人想起海王星的发现。它恰巧也是在埃达姆斯（J．C.Adams，1819～1892）及勒维尔（U.J．J．Leverier，1811～1877）以计算为依据预言其存在于前（1845），由加雷（J．G．Galle，1812～1910）实际发现于后的（1846年9月23日）……是以门捷列夫也指明，锗的发现是对元素周期律的正确性的一次重要证明”（C?温克勒，1897），显示出伟大的理论力量。大量的分析工作和他创制的不少合用的实验仪器，不但丰富了教学，也丰富了分析化学的理论和实践。C?温克勒教授较早地接受电离学说，尝试以离子方式表示分析结果。他为重量分析增添了不少分离与测定金属的方法，较早引入铂网电极，大大改善了工作条件。容量分析方面，他进行过氯量法的研究，也曾设想制定用于容量分析的新滴定体系。1888年他编著的《容量分析实验练习》一书，内容丰富，3次再版，其中包括由他研制的不少适用于工厂实验室的方法，有的一直保留到本世纪四五十年代出版的分析化学典籍中。90年代初，C?温克勒教授开展了镁对周期表上前四族元素（33种）的含氧化合物的还原研究，连续发表6篇论文（1890，1891），获取广泛的元素化学性质周期性知识。C?温克勒教授的实验操作，直到老年还象年轻时那样机敏、精确，他那通过简便的措施就能解决复杂疑难问题的能力，屡屡让人想起贝永则留斯及本生教授（R．W.．Bunsen，1811～1899）。

三、一代学者的风范长存

C?温克勒教授在有机化学大发展的时刻坚持在似乎有些冷落的无机化学及分析领域，独立发表论著120多篇（部）。纵观他全部学术生涯，充分体现了理论结合实际和科学为社会服务的原则。在繁重的教学与科研活动之外，他还担任政府（特别是矿务局）和几家冶炼工厂的顾问，任内政部技术代表团代表20多年。他是德意志矿工联合会的热心会员，还是普鲁士科学院、萨克森、瑞典、荷兰不少学术团体、维也纳国家地质研究所、德国化学会的正式成员，多次被选入德国化学会领导机构，1895年、1896年曾担任副会长要职。他始终服务于矿业学院，并于1896～1899年间担任该院院长。C?温克勒教授的学问和人品，受到广大公众的敬重，被授予夫赖贝格荣誉市民的光荣称号。政府授以勋章表彰他的功绩。1903年在柏林举行的第五次国际应用化学大会推荐他任大会名誉主席。C?温克勒教授的德文素养极好，笔下颇具文采，并素有诗才。一生中除研究论文外，还写过不少如《化学在冶金实践中的地位》（1872），《论最近25年来新元素的发现及有关问题》（1897），《硫酸生产在刚刚结束的本世纪里的发展》（1900），《无机化学在德国高等学校》（1901，1902），《燃烧时代何时结束》（1900）等内容广泛的议叙性文章。C?温克勒教授喜欢打猎，玩九柱戏，尤其喜欢音乐，擅弹吉它。他诙谐健淡，人称只要有他在，谈话绝不会冷场。他为人谦虚坦诚，热心欢迎每一位来访者，慷慨对待他人的求助。他始终关心他的学生们的成长，平等对待每一篇请求指点的论文，不少素昧平生的青年人，会从他这里得到指点，受到启发，找到新路。C?温克勒教授的学术成就，主要来源于勤奋。他上午教学，下午和晚上在实验室从事自己的研究活动，夜间或星期天伏案写作，午夜时分开启信箱。对官方的、商业的咨询问题，与朋友们的广泛通讯，他是做为调剂精神的休息来做答的。他嗜好吸烟，斗室之内总是烟雾缭绕，但最终损害了健康，不得不于1902年辞去教授职务，6月25日上了最后一课，这一天讲演大厅座无虚席，讲台前摆满了鲜花，C?温克勒教授以动情的话语与自己的学生告别。几星期后迁德累斯登定居。因肺癌于1904年10月8日与世长辞,葬于德累斯登。C?温克勒教授风范长存!


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