一、因催化剂而爆发的世界大战？

第一次世界大战因催化剂而打响？这话听起来，似乎就和春晚小品里说的 “美国攻打伊拉克，是因为萨达姆偷了布什家的高压锅”一样荒诞。历史课本不是早就告诉我们：历时4年多、波及全世界的第一次世界大战，是帝国主义国家之间为瓜分世界、争夺殖民地和霸权而进行的战争。世界大战与催化剂，听起来风马牛不相及嘛！但这并非空穴来风，第一次世界大战的爆发和进程，与催化剂的确有着紧密的联系。这还得从一个人说起，他就是德国物理化学家、合成氨的发明者——弗里茨·哈伯（Fritz Haber）。

翻开诺贝尔奖获得者的长卷，你一定会马上就找到弗里茨·哈伯。哈伯因在合成氨研究中做出的杰出贡献而获得1918年诺贝尔化学奖。众所周知，诺贝尔科学奖是奖励那些在自然科学研究中对人类做出重大贡献的人。那么，究竟什么是合成氨呢？合成氨对人类又有什么重要的意义呢？

19世纪末，随着世界人口数量的快速增长，对粮食的需求量也日趋增大，怎样在有限的耕地上生产出更多的粮食，成为横亘在人们面前的一个现实的难题。科学家们通过研究发现，给土地施含有氮的肥料（也就是我们通常所说的氮肥），能有效地增加粮食产量。而同时，随着各国军事的发展，对炸药的需求越来越大。在当时，生产炸药需要消耗大量的硝酸（一种含氮的酸）。

说到氮，你一定不会陌生。时刻充斥在你周围的空气中就有它的身影。空气中有78%是氮气，看来，人们不必为生产化肥和炸药的“粮食”而发愁了。但事情并没有这么简单。空气中的氮气非常稳定，是个“老顽固”，很难和其他物质发生反应，自然也就很难变成人们需要的化肥和炸药了。通常只有在打雷闪电的时候，少量氮气才会“羞答答”地和空气中的另一成分——氧气发生反应，生成一氧化氮，再经过一系列的变化变成氮肥，随着雨水落到土壤中（这也就是农谚“雷雨发庄稼”所蕴涵的科学道理）。一年当中，打雷的日子不会很多，“靠天吃饭”不是回事。幸好，自然界中还有大量含氮的矿物，如硝石，这些含氮矿物都能用于工业生产氮肥和火药。因此，在19世纪，出于生产化肥和炸药的大量需求，硝石成为了一种非常紧俏而重要的战略物资。

但老天爷似乎不太公平，因为硝石在世界上的分布并不均衡。南美洲的智利是当时硝石的主要产地，史称智利硝石。而对硝石有巨大需求的欧洲，本身并不出产，只能靠大量的进口。一方面，硝石矿的蕴藏量有限，而需求却在以很快的速度增长；另一方面，对于空气中近乎于取之不尽的氮资源，人们却不能加以利用，这实在是很可惜的事。于是，各国科学家纷纷致力于研究利用空气中的氮气生产氮肥和炸药的方法。而其中最关键的一步，就是使极其不活泼的氮气通过一定的化学方法，变成氮的某种简单化合物。这在工业上称为“人工固氮”，即将空气中“飘忽不定”的氮“固定”下来。合成氨就是最重要的一种人工固氮方法。

作为一名优秀的化学家，哈伯也一直将人工固氮作为自己的一个研究课题。1905年，哈伯在赴美国考察后，回国采用了在高压下放电进行固氮的研究（即模拟闪电时氮气与氧气的反应），实验进行了约一年，但效果不很理想。不过，这点小失败并未使哈伯灰心和放弃。当然，固氮并非只有氮气与氧气反应这“华山一条路”。在参考了其他科学家的经验后，哈伯转而研究氢气和氮气的反应。氢气与氮气反应能生成氨，氨是一种有刺激性气味的气体，是氮的一种重要的化合物。但由于氮气极不活泼的“脾气”，氢气与氮气的反应也很难进行。为了使氢气与氮气能反应，科学家们尝试了大量的方....