关于尿素

关于尿素

尿素是一种白色固体，可以溶解在水中。一个成年人每天大约排出尿素30克。在实验室中首先实现人工合成尿素的是年轻的德国化学家维勒（Friedrich Wohler　1800—1882年）。

维勒从小喜欢收藏矿物标本，中学时期对化学实验特别感兴趣。他住的房间既是岩石、矿物标本贮藏室又是化学实验室。上大学时，尽管是学医学，但他仍在课余时间作各种化学实验。他的老师建议他研究动物有机体尿液中的各种物质。维勒就用狗做实验，也对自己进行实验，他从尿中分离出纯净的尿素。研究它的性质，并经过实验得知，人类的哪些食物可以引起尿液中尿素的含量增加。23岁时，维勒大学毕业回到家中之后，又把自己的住所变成实验室，研究有关氰酸的课题。在研究一种叫做氰酸铵的无机物的简便制法时，他意外地发现，对氰酸铵加热时可以得到尿素。他多次重复这一实验都得到同样的结果。他用无机物氯化铵与氰酸银反应，或用氨水与氰酸银反应都得到比较纯净的尿素。维勒把氨水和氰酸混合，得到氰酸铵。他尝试另一种方法时，氯化铵和氰酸银反应生成氯化银沉淀，将其除去后得到氰酸铵溶液。加热这种溶液也可得到了尿素，他十分兴奋。他把这一成果写成一篇论文《论尿素的人工合成》，发表在1828年的《物理和化学年鉴》第12期。他还专门写信告诉他的老师贝齐里乌斯：“我应当告诉您，我不用人或狗的肾脏也能制造出尿素”。维勒的工作震动了化学界，引起巨大反响。有人支持，有人反对。贝采里乌斯就曾讽刺道：“能不能在实验室里造出一个孩子来？”持有不同看法的人认为，尿素不能被认为是由无机物人工合成。因为，氰酸和氨最终还要由有机体获得。再说，尿素也只是动物体的排泄物，它容易分解为二氧化碳和水，是处于有机物和无机物的分界线上。复杂的有机物还不能人工合成。但是，无论如何维勒的工作还是具有重大的意义。“生命力”学说受到巨大冲击。人们纷纷被吸引到人工合成有机物这一新研究领域。1844年，柯尔贝（1818—1884年）合成了醋酸。他是从木炭、硫磺这些典型的无机物开始的，而醋酸不同于尿素，它不是动物的排泄物。它一直被认为是有机物被氧化的产物。于是，柯尔贝说：“假如我们能够将醋酸变成酒精，再用酒精制成糖和淀粉，我们就会清楚看到，我们能够用人工方法从最简单的组份合成这些植物中常见的成分”。贝特罗1853年合成出脂肪。1856年柏琴（Perkin）合成出紫色染料苯胺紫。

许许多多的有机物在实验室合成出来。认为有机物不能从无机物人工合成的观点逐渐被人们抛弃。人们不仅能够合成自然界中原来就有的有机物，也能合成出自然界中没有的新物质。直到19世纪末，人们已经合成了几万种有机物。贝特罗说：“化学合成是一个巨大和崭新的领域。”这一领域刚刚开拓出来，现在正等着人们去掌握它，在这条新道路的末端是合成糖类、蛋白质。这是最高、最遥远的目标，而且也是一项最重要的目标。因为这些物质在自然界中起着极其重要的作用。维勒等人的工作，填平了有机物和无机物之间的鸿沟。恩格斯（1820—1895年）对这一历史成就的高度评价是：由于用无机的方法制造出过去一直只能在活的机体中产生的化合物，它就证明了化学定律对于有机物和无机物都是同样适用的。

虽然没有了鸿沟，但无机物和有机物的名称却一直沿用至今，尽管它们已经没有了原来的含义。从现在的观点来看，什么是有机物呢？

从化学观点看来，一切物质，无论是有机物，还是无机物都是由元素组成的。目前已知的元素有100多种，自然界存在的有92种。食盐由钠元素和氯元素组成，沙子由硅元素和氧元素组成，水由氢元素和氧元素组成，酒精由氢元素、氧元素和碳元素组成，葡萄糖也由氢元素、氧元素、碳元素组成。人们发现无机物和有机物在元素组成上有重大差异。那就是有机物的组成元素中总有碳元素，而无机物一般却不含碳元素。这样，人们把所有的含碳元素的物质称为有机物，不管它们是否在生命机体中存在，而不含有碳元素的物质就是无机物。含有碳元素的有机物现在有几百万种，其他元素组成的无机物，也就100万种。人们每天都在发现和制造的新物质也是有机物多无机物少。无机物和有机物数目相差太悬殊了。从元素组成上似乎不好理解。其实，这都是由于碳元素的特殊性决定的。我们知道，物质都是由分子、原子这些微小颗粒组成的。一般来说，当由原子结合成分子时，分子中原子数目不能太多。如果太多，分子就不“结实”，容易分离破坏。无机物分子由10多个原子组成已不多见。但碳原子结合成分子时是另一种情况，碳原子和碳原子可以彼此连接成链、成环，并再与其他原子相连，分子可以很大，几十个、几百个或成千上万个原子都行。有人做过这样的比喻，有两个小孩各有一箱积木，可以用来搭房子。第一个孩子那一箱积木有90种不同形状的木块。但是，每一次只允许用几十块或十几块来搭房子。第二个孩子那一箱积木只有四五种不同形状的木块。但是，他每次可以用任何数量的木块来搭房子。显然，第二个孩子可以搭成更多式样的房子。这样人们就可以明白有机物比无机物多得多的原因。

以前，人们还发现有机物除碳元素外，一般还含有氢元素，所以有机物也称为碳氢化合物。天然气、汽油、凡士林都是这样的物质。有机物中还可能有氧、氮、氯、硫、磷等少数几种元素。所以，醋酸、葡萄糖等有机物还含有氧元素，尿素蛋白质、青霉素中还含有氮元素，磺胺等药物中还含有硫元素等。

最近几十年来，人们对元素的认识越来越深入。现在能够与碳元素结合的并非仅限于上述几种元素。除少数元素以外，几乎绝大多数元素都能够与碳结合，形成了一大批新颖的有机物。与此同时，有机物和无机物的界限又重新变得模糊了。