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路以士的酸矛盾

最早期判定溶液酸鹼的方法是直接將手指放進溶液裡頭,來判斷一種溶液是不是一種酸。後來的科學家認識到許多的酸中都含有氫這種簡單的元素,而在弱酸中,會有一些質子分佈在溶液中,比如說,像氯化氫,但是像硫酸般的強酸,則是會讓溶液中充滿質子。

但是,路以士(Gilbert Lewis)認為用這種方式來定義「酸」不見得合理,因為有些物質根本不需要靠氫,也能表現得像酸一樣。在這種理解下,路以士轉移了典範,他認為在酸性溶液中,酸的表現和電子有關。與其說,酸是失去電子的氫離子不如說,酸是偷竊電子的賊。簡言之,在路以士的定義中,所強調的是電子的行為。這一點,也更符合週期表化學對依賴電子所建立的規律。

至於酸的強度,化學家則以酸鹼值來計算。數值越低,酸度越強。

但是,什麼是「最強的酸」呢? 所謂的「宇宙溶劑」---種能夠溶解所有物質的藥劑到底存不存在呢?

如果借用「韓非子」中「以子之矛,攻子之盾」的典故,或許最好的反問就是「那你要用什麼器皿來裝這溶劑呢?

再換個方式想「宇宙溶劑」的問題,也許是「先造出最強的酸,再想用什麼器皿來承裝這物質」吧?

西元1970年代,科學家們發現「銻」很善於將渴求電子的元素囤積在身邊,這項特性讓它成為打造特定酸的絕佳材料。幾經嘗試的結果後發現,如果將氟化銻與氟化氫混合,就可以製造出一種酸鹼值為負三十一的物質,這種超級酸的酸度是胃酸的十的三十二次方倍。這種溶液雖然無法裝在一般的玻璃瓶溶液中,但可以裝在特製的鐵弗龍襯裡容器中。

不過,上面的例子雖然可以製造出腐蝕性很強的酸,但是,酸度高並不見得腐蝕性就強。超強酸容易釋放質子,這與酸解離釋放 H + 離子(質子)的能力略有不同。大多數酸分子的腐蝕性來自帶負電的成分,但是,硼酸分子願意大方分享電子的個性使其獲得了其他強酸沒有的溫柔個性,因此,硼酸烷雖然是世界上最強的酸,卻不會腐蝕玻璃容器。

因此,如果有一個人,手裡拿著一個玻璃容器,告訴你這是「宇宙最酸的酸」時,也許你可以猜裡頭裝的是「硼酸烷」吧!由於許多與質子有關的化學反應都不是很簡潔,而且牽涉到質子的快速交換,讓科學家根本搞不懂發生了什麼事,然而,透過「硼酸烷」穩定不易反應的特性,就可以抓住中間物質,因此,讓化學家有機會觀察化學反應中的中間物質。

無論如何,化學家如今能夠合成出各式各樣的酸,路以士對於電子的研究以及對酸的詮釋應該貢獻良多。

不過,路以士並未因此而得到諾貝爾化學獎的肯定。有人說,這是因為他太過於渴望獲得肯定,才始終與獎項無緣。不過,這說法可能太過片面,畢竟加州柏克萊的化學實驗室是他打造的,而且他對酸鹼詮釋也確實開啟了化學實驗的新典範,此外,以化學人從煉金術以來所傳承的主流性格觀之,又有那個化學人不渴望獲得諾貝爾奬?

另一方面,路以士也確曾多次獲得「諾貝爾化學獎」的提名肯定,只是始終與諾貝爾獎無緣。雖然路以士在一次大戰期間曾幫美國政府工作,貢獻不少,但是二次大戰期間,他卻未受邀參與曼哈頓計畫。關於這點,其實頗不尋常,因為許多經他聘用才進入柏克萊的化學家,後來都受邀去建造世界第一顆原子彈,而且戰後也變成國家英雄。

沒有受邀的路以士因此非常抑鬱 ⋯⋯ 可見得他一開始並不是因為反對建造原子彈而未獲邀的,但是,(根據傳說)《諾貝爾奬是因為發明火藥而發了大財但後來又對火藥用於戰爭感到後悔才設立諾貝爾奬的,如果將諾貝爾奬頒給參與原子彈建造的化學家,到底符不符合諾貝爾奬創設的原始精神呢?

無論如何,路以士既未獲得諾貝爾化學奬肯定,也未能參與曼哈頓計畫,更沒有機會成為國家英雄,路以士最後死在自己的實驗室中。在他死亡的那天下午,實驗室瀰漫著一股苦苦的杏仁味 --- 有一種說法,這是因爲他在實驗室中心臟病發,失手摔破氰化氫所導致的。

但是,路以士真正的死因應該是個謎,畢竟他菸癮重, 菸齡又高達四十餘年,以當時的觀念,他是心臟病的高風險患者,因心臟病發而死也是很有可能的猜測之一。

某種程度,路易士的死和「最強宇宙溶劑」的故事一樣,充滿了各種奇異的矛盾,在真相之外,足以激發各式各樣的想像故事。

 

真相只有一個,想像卻可以有無限多個版本。