罗伯特·威廉·本生

人物简介

1811年3月30日，罗伯特·威廉·本生出生在德国的哥廷根。他家是书香门第，父亲查里斯恩·本生是哥廷根大学图书馆馆长、语言学教授，母亲也有很好的文化素养，是一位学识渊博的高级职员的女儿。本生有兄弟四人，他排行第四。他曾在霍尔茨明登学院肄业，不久考入哥廷根大学学习化学，1830年获哲学博士学位。随后他到德、法、奥地利、瑞士等地作科学研究旅行3年。后在格丁根、马尔堡和布雷斯劳等地的大学任教。1852年任海德堡大学教授，直到1899年退休。1842年当选为伦敦化学会会员。1853年当选为法国科学院院士。1858年当选为英国皇家学会会员。1899年8月16日卒于海德堡。

人物履历

良好教育

本生从小受到良好的教育，小学和中学都是在哥廷根读的，成绩优异，后来转到霍茨明登读大学预科， 1828年预科毕业后回哥廷根上大学。

他在大学学习了化学、物理学、矿物学和数学等课程。他的化学教师是著名化学家斯特罗迈尔，是化学元素镉的发现人。1830年，本生以一篇物理学方面的论文获得了博士学位。

本生获博士学位以后，因出色的研究工作，得到了一笔补助金，故而使他有可能在1830一1833年步行到欧洲各地游学，他到过法、奥、瑞士等国，遍访化工厂、矿产地和知名实验室，结识了许多知名科学家。这次游学，对他以后的学术研究有很大帮助。

教师生涯

1833年，本生游学结束，先后担任了哥廷根大学等学校的教师，1843年到布勒斯劳任化学教授，在这里，他结识了物理学家基尔霍夫，此后，二人长期合作研究光谱学。

1852年，本生在海德堡任教授，一直从事化学教学和研究。在长期的教学生涯中，本生讲授《普通实验化学》课程，为学生做了许多出色的演示实验，课堂上在自己研制的煤气灯上，他用玻璃管很快就可以制作出所需的仪器，他的这种高超的技巧使他的学生们非常佩服。他研制的实验煤气灯，后来被称为本生灯，一直到现在，许多化学实验室，人们还使用这种灯。此外，他还制成了本生电池、水量热计、蒸气量热计、滤泵和热电堆等实验仪器。

致力研究

本生对科学有着广泛的兴趣，他早期研究过有机化学，但过一段时间后，又去专攻无机化学。他一生做的最重要的工作是进行无机分析，他曾分析和鉴定过上千种无机物质，发展了无机分析和测量技术。

1834年，本生系统地研究了砷酸盐和亚砷酸盐，他发现水合三氧化二铁可以用来作砷中毒的解毒剂，认为三氧化二铁可以与砷结合成亚砷酸铁，形成既不溶于水也不溶于体液的化合物，他的这一发现至今还有使用价值。

1835一1836年,本生研究了一系列的氰化物，指出亚铁氰化铵、亚铁氰化钾是相同晶型的，还发现了亚铁氰化铵和氯化铵的复盐。

在有机化学领域，本生研究过二甲砷基化合物，指出二甲砷基是一种含砷的有机化合物。他在1837一1842年间，围绕这一课题，发表了五篇论文。但在1843年，在做二甲砷氰化物的研究时，实验装置发生了爆炸，炸瞎了他的右眼。

第一个二甲砷基化合物是1760年卡代首先制出的，他把等重量的醋酸钾和氧化砷混和物搅拌蒸馏，得到了一种褐色的稠状物，此物易发烟而有恶臭，但当时人们不知道它的组分。为了解答这个问题，本生对这种物质进行了深入研究，经一系列实验，从中离析出二甲砷基氧（C4H12As2O）。此外，本生还详细地研究了二甲砷基的衍生物，获得了氯、碘、氟等元素的二甲砷基化合物，并用蒸气密度的方法测定了这些物质的分子量，从而得出它们的化学式。他经过研究指出，只须研究一下这类化合物，我们就可从中找出一个不变的组分，它可以用C4H12As2O来表示。构成这个组分的元素，彼此以很强的亲合力化合，在与其他元素化合或分解对，它保持不变，这就是一个有机化合物的基。

1853年，本生在讲学时指出，二甲砷基的基，应当写成As(CH3)2，因为它存在着两个甲基，这种写法已接近了现代的形式。他甚至还指出，自由二甲砷基的结构式应为As2(CH3)4。到1858年，本生已正确地提出了几乎所有二甲砷基化合物，他的这些研究，为有机结构理论的发展，提供了坚实的实验基础。

本生还从熔融的氯化物中制出了金属钠和铝，用电解法制出了锂、钡、钙、镭。他甚至提炼出铈、镧等稀土元素，并精确地用自制仪器测定了这些金属的比热。

1852年到1862年约10年间入本生与罗斯合作研究光化学。他采用等体积的氢和氯在光炽下进行反应。经研究发现，光照射化学物质使之产生反应的情况，与光的波长有关。如单独照射预先放人反应器中的氯气。不会改变其反应的诱导期，当温度在18℃一26℃时，反应只有极小的进展，但如果有氧存在。则氧显示出明显的催化作用。

本生和罗斯通过研究，还估计出太阳的辐射能、指出太阳在一分钟内辐射出的光能，等于25×1021立方米的氢气和氯气混和转化为氯化氢所需要的能量。

本生还曾于1845年至冰岛KRYSUVIK – SELTUN 地热区考察，在研究当地硫磺温泉的基础上，提出了自然界的硫酸形成的假设。

1899年8月16日，本生与世长辞，享年88岁。本生是在化学史上具有划时代意义的少数化学家之一，他和基尔霍夫发明的光谱分析法，被称为“化学家的神奇眼睛”。

主要成就

本生电池

本生电池是本生在30岁那年，也就是1841年发明的。从此便开始了一联串的大发现和重要研究。本生电池只是把过去的格罗夫电池的白金阳极改为碳（阴极是用锌），优点是长期电力不减弱，并且经济上便宜。

本生使用这种电池进行了水的电解，测定了锌和水的化学当量，证实了法拉第定理，又根据水的电解发明了电量计。

本生灯本生把许多电池接在一起形成高压电流后，通入弧光灯时则生成耀眼的强光（1843年）。实际上，把电应用在照明上确有实际效果的实验，就是从这开始的。

根据检查弧光灯亮度的需要，本生又创制了光度计（1844年）。其实只是在纸面上滴些油的十分简单的仪器，但是当皇太子弗里德里希亲王看后却惊叹的说：“这真使人大吃一惊，油也成为了不起的东西了。”

本生灯

著名的本生灯发明于1853年，此灯的温度可达2300℃，且没有颜色，正因为这一点人使他发现了各种化学物质的颜色反应。不同成分的化学物质，在本生灯上灼烧时，出现不同的焰色，这一点引起他极大的注意，成了他以后建立光谱分析的机遇。

本生在他的助手彼得-迪斯德加改进成功的灯上灼烧过各种化学物质，他发现，钾盐灼烧时为紫色，钠盐黄色，锶盐洋红色，钡盐黄绿色，铜盐蓝绿色。起初，他认为，他的发现会使化学分析极为简单，只要辨别一下它们灼烧时的焰色，就可以定性地知道其化学成分。但后来研究发现，事情绝不那样简单，因为在复杂物质中，各种颜色互相掩盖，使人无法辨别，特别是钠的黄色，几乎把所有物质的焰色都掩盖了。本生又试着用滤光镜把各种颜色分开，效果比单纯用肉眼观察好一些，但仍不理想。

光谱分析仪

1859年，本生和物理学家基尔霍夫开始共同探索通过辨别焰色进行化学分析的方法。他们决定，制造一架能辨别光谱的仪器。他们把一架直筒望远镜和三棱镜连在一起，设法让光线通过狭缝进入三棱镜分光。这就是第一台光谱分析仪。

“光谱仪”安装好以后，他们就合作系统地分析各种物质，本生在接物镜一边灼烧各种化学物质，基尔霍夫在接目镜一边进行观察、鉴别和记录。他们发现用这种方法可以准确地鉴别出各种物质的成分。最令人惊奇的是，本生和基尔霍夫创造的方法，可以研究太阳及其他恒星的化学成分，为以后天体化学的研究打下了坚实的基础。

发现铯和铷

1860年5月10日，本生和基尔霍夫用他们创立的光谱分析方法，在狄克海姆矿泉水中，发现了新元素铯；1861年2月23日，他们在分析云母矿时，又发现了新元素铷。此后，光谱分析法被广泛采用。1861年，英国化学家克鲁克斯用光谱法发现了铊；1863年德国化学家赖希和李希特也是用光谱法发现了新元素铟，以后又发现了镓、钪、锗等。

本生在化学上建树极多。他研究过火山、气体，制作过本生电池和镁照明材料，1853年，他发明了利用硫酸对游离碘作容量分析的方法：1868年，他创造了用革取的办法分离钯、铑、钌、铱的方法。此外，他还在1875年，对稀土元素阶光谱作了统一研究和描述。晚年，他还制造了一架蒸气量热器，用来测定某些物质的比热。

气体分析

本生由于研究了熔矿炉的气体而对气体产生了兴趣的本生，从此就越发苦心地钻研气体分析的方法，几乎终生未曾间断。

在本生的研究中包括有气体的捕集法、贮藏法、密度测定法、吸收率测定法、扩散速度测定法、燃烧法和爆炸试验法等，还曾把已知的格雷阿姆原理中的气体扩散速度和密度的关系做了进一步的展开。最后并把这些结果综合到一起，于1857年出版了《气体定量法》。这可能是本生的唯一的专著。

应用这些气体试验法进行气体分析的事例，有对火药爆炸时生成气体的研究，以及火山喷气孔的气体的研究。前者为说明自古以来熟知的爆炸现象提供了根据；后者是在1844年旅行考察意大利达斯卡尼火山地区和1846年到冰岛探险旅行后完成的。在此期间，还进行过火山岩的分析和间歇泉的产生原因等等研究，这些都是在地质化学上很著名的贡献。在大学时代接受斯特罗迈尔的指导时，他受到过冰铝石等矿石分析的锻炼，这是使他成功的一个因素。关于压力对物质熔点的影响，是在他研究间歇泉的产生原因时联想到的发现。

电解制法

电解制法本生研究金属的电解制法。经过多次反复，最后找到的方法是先把金属的氯化物熔化后再进行电解。开始时是由氯化镁制镁（1852年），接着连续地制出了铝、钠、钙、钡、锂、铬和锰等。这些金属之中，有的是本生初次分离出来的（如锂等），但多数是戴维或维勒用过去的方法制出过的。不过，以前的旧方法，就其数量来说不但不能满足工业上的需要，就连实验室研究的用量也难以满足。所以，本生提出的新方法确有划时代的意义。同时，这些金属的珍贵性质也一个接着一个地被人们所掌握了。

最使本生发生兴趣的是镁。它在燃烧时能发出美丽的强光。能够应用在信号或照明等其它方面。另外，由于这种光富有化学作用，也能应用于照相摄影或光线的化学作用的研究上。本生就在这个问题上同他的学生罗斯科合作，开始了光化学的研究。

他应用电解金属化合物的方法，以后又分离出来很多珍贵的金属，如铯、铷、铈、镧、钕、镨（Didymium）和铟等。测定这些元素原子量的最简便方法，是根据杜隆—培蒂原理从比热值进行计算。但是由于它们都是稀有金属，分析的试样都是极其微量的，如果用过去的方法来测它们的比热将有困难，所以本生就用独创的热量计来解决，也就是所说的冰热量计 （1870年）。这种简便装置可以先用它称量出冰溶解时的重量，然后再根据冰的溶解热就可算出热量。以后，本生又制出了蒸气热量计（1887年），测定了铂、玻璃和水的比热。这是他这位将近80岁的老化学家所显示出的壮年气概的实验。

此外，当把本生电池的电流通入量气管中时可迸发出火花。这项实验时常应用在气体分析上，以后又用在稀土类金属元素的光谱分析研究上，并起了很大作用。

所获荣誉

本生一生获得过许多荣誉。1842年，他被选为伦敦化学会的外国会员，1853年担任德国科学院的通讯院士；1842年，被法国科学院聘为外国会员；1860年，英国皇家学会授予他荣誉奖章；1877年，本生和基尔霍夫共同获得了戴维奖：1890年，本生获得了英国工艺学会的何尔伯奖。本生对荣誉、勋章、奖章很淡漠，他对他的学生和朋友说：“这些荣誉和奖章的价值，全在于它们能使我的母亲感到高兴，可惜，她已经不在人世了。”本生不喜欢政治性的社交，尤其不乐于和显贵们交往，他认为那是浪费时间，1886年，海德尔堡大学举行建校五百周年庆祝活动时，请了许多显贵参加纪念大会，校长和显贵们纷纷致词，许多人对本生的事业进行了赞扬，但本生却睡着了，学生的活动惊醒了他，他说他梦见一试管掉在地上了。

人物轶事

本生为了事业，终生未娶，有人曾给他介绍女友，他一次也没主动去追求，学生们问他为什么不结婚，他都是说：“我总是没有功夫。” 罗伯特·威廉·本生只埋头热衷于研究工作，在结婚的日子里竟忘记了举行婚礼的时间，并且就那样不了了之。本生70岁时，给他的好友写信说：“垂暮之年，来日不多，回忆过去的欢乐，其中最使我快乐的是我们共同进行的研究工作。”

人物评价

罗斯科悼念本生时说：“作为一个科学家，本生是伟大的；作为一个导师，他更伟大；作为一个人和一个朋友，他是最伟大的。”