譭譽參半：哈伯發明合成氨技術丨科學史小畫_風聞

一袋雪白的化肥撒入農田，一片金黃的麥穗隨風擺動。化肥推動了農業的發展，而化肥的生產先要合成氨（氨是化肥的有效成分）。這就不得不提起一位化學家：弗裏茨·哈伯。

哈伯出生於德國，父親是德國最大的天然靛青染料進口商，家庭環境使他從小就對化工業十分着迷。1891年，哈伯在弗里德里希·威廉大學獲得博士學位。1894年，他進入卡爾斯魯厄大學任教，1906年成為教授。正是在卡爾斯魯厄大學期間，哈伯完成了合成氨的研究。

哈伯並非是首個開展合成氨研究的化學家，在他之前，奧斯特瓦爾德、勒·夏特里、能斯特做了一些開創性嘗試。遺憾的是，由於一些實驗數據的錯誤，這三位化學家都沒能取得實質性進展。1904年，哈伯開始研究氨的平衡，這是批量合成氨的關鍵技術。他用鐵作為催化劑，在1020℃高温下常壓合成氨，成功得到0.005%-0.012%濃度的氨。氨的濃度到底選取哪一個數值呢？哈伯選取了最具競爭力的上限值0.012%，這一選擇也使他後來飽受爭議。

熱力學第三定律的發現者能斯特首先對哈伯的數值表示質疑。因為按照他的理論計算結果，氨的濃度僅為0.0032%，遠低於哈伯的0.012%！他認為哈伯的實驗誇大了氨的含量，並嘲諷道：“我想建議哈伯教授能夠採用正確的方法計算（氨）含量。”受到譏諷的哈伯就像一頭被激怒的鬥牛，迅速扎入研究中，夜以繼日地努力鑽研。

功夫不負有心人，哈伯成功找到了合成氨的方法：將氮氣和氫氣在600℃的高温和200個大氣壓的環境下，加入鋨作為催化劑，得到6%的氨，並將反應後的氣體在高壓下循環，不斷生成氨，這就是哈伯法循環制氨工藝。

1909年7月2日，一台每小時連續生產80克氨的小型合成氨試驗裝置在哈伯的實驗室中誕生：液化了的氨從裝置中點點滴落——這標誌着合成氨技術的發明。從空氣中分離氮素，哈伯使人類從此擺脱了依靠天然氮肥的被動局面，也因此推動了世界農業的發展。合成氨技術使他榮膺1918年諾貝爾化學獎。

但人們對哈伯的成就譭譽參半，一些科學家甚至認為哈伯不配享此殊榮。為什麼呢？原來硝酸是製備炸藥的重要原料，在合成氨技術發現之前，硝酸只能從天然硝石中提取。軍火的製備受限於智利出口硝石的數量，這制約了戰爭的擴大化。一戰期間，哈伯擔任德國新成立的凱撒·威廉物理化學及電化學研究所所長。在哈伯推動下，奧堡合成氨工廠與德國政府建立了合作：改造氨工廠，每月生產5千噸硝酸鈉供軍方使用。這一合作使得德國軍火的儲備穩定，大大增強了德國的戰鬥力。

合成氨技術既可以用於生產造福於人類的化肥，亦能為毀滅性炸藥提供原料。之後，深感愧疚的哈伯主動辭去了化學兵工廠的所有職務，離開德國，於1934年逝世。

作者：秦顯韓，系中國科學院大學人文學院科學史系博士生

來源：中國科學院大學