化学家不如物理学家有名，最近100年的化学奖有很多都颁发给了物理学家和生物学家，所以我们要多帮他们科普一下。
按照题目中19世纪下半叶，也就是1850年开始，我们按照化学家发现的年份来算。然而，由于本人的知识所限，最近50年不敢乱写，敬请见谅。
一、本生
1811年，本生出生在一个科学名门世家，父亲是哥廷根大学的教授，母亲也学识渊博。他自幼受到非常好的教育，17岁进入哥廷根大学学习数学和矿物学，取得博士学位之后，他开始云游欧洲，见到了化学大牛李比希、米切利希，对化学产生了非凡的兴趣。回到哥廷根大学以后，他成为一名化学讲师，开始进行化学研究。
他研究了砷化合物，发现用三氧化二铁的水合物就可以做砷中毒的解毒剂，我们再也不用怕砒霜了。在一次制作有机砷化合物的试验中，装置发生了爆炸，他的右眼受伤，下半辈子他的视力都没有恢复过来。
在本生之前，化学家们的加热手段是酒精灯，这玩意我们现在还看得到。它最多可以加热到400多度，本生想要更高的温度，这玩意就力有不逮了。
恰逢当时，德国已经普及了煤气路灯，煤气管道也已经铺设到本生的实验室里，本生从这一点得到启发，设计了利用煤气加热的装置，这就是著名的“本生灯”。它可以安全地燃烧气体，火焰不会倒流进管内，旋转灯管可以调节进气量，控制火焰大小。从外观上看，本生灯最大的特点是，火焰纯净，几乎无色，没有酒精灯、普通煤油灯的黄色，温度最高可达1500℃，我们现在家里使用的煤气灶，其工作原理就来自本生灯。
话说本生有一门拿手绝活，那就是徒手烧制玻璃，还经常在课堂上表演。只见他用两只大手灵巧的转动着本生灯上的玻璃块，全神贯注朝熔融的玻璃里吹气，把玻璃变成各种形状，似乎忘却了手指上的灼热，学生们有时候甚至会看到他的手指冒烟。
他在摆弄这些玻璃的时候，注意到火焰的颜色在不断变化。平时，本生灯总是极微弱的蓝色，可是，插入了一根玻璃器皿后，火焰立马变成黄色；而插入一根铜管，灯焰就变成绿色；当他将沾着钾盐的玻璃棒插入火焰，又出现淡紫色。
他尝试着用白金丝把其他物质放进去，果然本生灯上出现了各种各样的颜色，比如：钙盐——砖红色，钠盐——亮黄色，钡盐——绿色。
本生想：“如果能通过本生灯就能看出这里面有哪些物质，这就省事多了。”但事实却是残酷的，一般来说，物体里都不会只含有一种元素，如果几种颜色混在一起，就什么也分不清了。本生曾经想过用滤色镜来过滤光线，比如用蓝色玻璃来滤掉钠的黄色，但对于太多种物质的混合物，还是过于麻烦。
本生把自己的困惑告诉了好基友基尔霍夫，基尔霍夫回答到：“作为一名物理学家，我认为更应该观察火焰的光谱，这样所有的颜色都会清楚多了。”
两位科学家第二天就开始用分光镜观察不同元素的化合物的火焰，结果发现每一种元素都有它专门的谱线。在分光镜里，它们都有属于自己的唯一的“条形码”，不管它们以什么样的形态，单质也好，硫酸盐也好，氢氧化物也好，它们的“条形码”都是不变的。
光谱就是元素的身份证！
就这样，这两位化学家一起开创了光谱分析，化学家们再也不用害怕混合物的复杂了，有了分光镜，每一种成分都逃不了它的魔眼！
基尔霍夫提出的“光谱学三定律”：
1， 固体、液体和稠密气体发出连续的光谱。
2， 稀薄气体发出分立的发射光谱，每一条特征谱线对应光的波长。
3， 当连续光谱通过稀薄气体，稀薄气体会吸收该元素的特征谱线，得到一条吸收光谱。
这里面当然有本生的一份功劳！
在基尔霍夫搞总结报告的时候，本生却沉浸在分光镜的快乐里，他不断的寻找，不断的发现，花岗岩里，河水里，甚至血液里都有锂这种比较稀有的元素。原来，常见的元素蒙蔽了太多化学家的眼睛，但现在，依靠分光镜就能够消除这些干扰，找到原本认为稀有的元素。这样的话，是不是还有很多未发现的元素，它们平时躲在常见元素的背后，藏得很深，用普通的化学分析方法根本找不出它们，但现在有了分光镜，找出它们不再是梦想。
接下来本生花了好几个月，终于从44吨矿泉水里找到了两种新元素：铯和铷。其实，他只得到了7克氯化铯和9.2克氯化铷，化学分析可真不是普通人能做的啊！
本生用分光镜发现新元素的故事迅速传遍了欧洲，接下来，一大波科学家端起了分光镜这只“魔眼”，一大批新元素被发现了！
二、门捷列夫
门捷列夫提出元素周期表的故事太有名了，就不在这里多说了，有兴趣看下面的链接吧：
在其他方面，门捷列夫还写出了自己的《化学原理》，在物理化学、溶液化学方面也小有贡献，但也有一些研究却充满了喜感。
比如，为了解释以太是什么，他提出了一种假设，存在两种原子量小于氢的惰性化学元素。一种是渗透性强、无所不在的气体，较重的叫coronium，后来在太阳光谱里发现了未知谱线，科学界一直有人相信这就是门老的coronium，甚至连爱因斯坦提出相对论以后，还有科学家因为对老门的仰慕而笃信coronium确实存在。最终，到1931年才发现这是铁13+离子（脱了13个电子的铁离子）的光谱。
门捷列夫还研究了石油的成因，他认为碳氢化合物是非生物的，而是在地球深处形成。他写道:“石油诞生于地球深处，只有在那里，我们才能找到它的起源。”这无疑和主流学界的认识相悖。
还有传说门捷列夫制定了伏特加40°的标准，其实，这个标准1843年被引入俄国的时候，门捷列夫只有9岁。
三、范霍夫
德国化学家维勒用无机物合成了尿素，宣布了有机化学的诞生。他的老师贝采尼乌斯提出一个新概念：同分异构体。意思就是，相同组分，不同结构的物质。这让化学家们意识到，研究有机化学和之前的无机化学不一样，不仅是画出分子式就可以了，还需要研究分子的结构，有些物质的分子式虽然一样，但是会因为结构不同而表现出不同的化学性质。
后来化学家们又发现了光通过一些有机物，偏振面会发生偏转，这被称为做旋光现象。然鹅，巴斯德后来却发现，有两种酒石酸，分子式完全一样，但发生旋光现象的时候偏转方向竟然相反，一左一右。这又如何解释呢？后来发现葡萄酸、乳酸等物质也有这样的反常现象。
在那个时代，化学家习惯于在纸面上涂画，试图在二维平面上勾画出有机物分子的结构，最让人熟知的就是凯库勒梦见蛇而破解苯分子结构的故事。然而苯分子也只是在一张纸上就能画出来的呢，化学家们根本没想过给这些有机物“加一个维度”。
鲁超：【元素家族——连载26】有机物中的明星（三）“芳香”的苯
1874年，还是博士研究生的荷兰人范霍夫正在阅读一篇关于乳酸的论文，乳酸的分子式很简单：C3H6O3，结构是CH3CH(OH)COOH，貌似平淡无奇。而当范霍夫将它的基团在纸上画出来，却成了另一幅景象，一个碳原子在中间，四周环布着四个基团“CH3”、“H”、“OH”、“COOH”。范霍夫立即联想到，如果把这四个基团都变成氢原子，那不就成了甲烷（CH4）了吗？
当时一般把甲烷的分子结构画成四个氢原子在一个平面，四氢原子形成一个正方形。范霍夫立马想到，这太不“科学”了！按照能量最低原理，在三维空间中，四个氢原子最恰当的空间排列方式应该是形成一个正四面体。
回到乳酸，四个基团“CH3”、“H”、“OH”、“COOH”各不相同，这就有意思了，范霍夫立即画出了两种乳酸的正四面体结构，它们一左一右，似乎是镜子内外的镜像，也像人的左右手，这种异构现象也被称为“手性”。范霍夫惊奇地发现，某些物质旋光特性的差异，正是来源于它们分子空间结构的差异。
你看看，有机化学太奇妙了，即使是同样的分子式也可能有不同的结构，有相同的基团，在三维空间中竟然因为空间位置的不同，也会有镜像的异构体。
在他得到博士学位前三个月，他将自己的理论发表，这篇论文被后世称为“立体化学”创立的奠基石！化学这门学科终于从二维的纸面上站起来了！
博士生范霍夫并没有因为这篇论文立马大红大紫，毕业后他只得到了乌德勒支大学兽医学院的职位。而这段时间里，范霍夫“立体化学”这个理论也基本上被科学界忽视，当时有一位著名化学家赫尔曼·科尔贝对他进行了严厉的批评：“兽医学院的范霍夫先生显然不喜欢进行精确的化学研究，他觉得更容易的是，骑上佩格萨斯（天马座，意思是范霍夫是兽医）的背上，攀登上帕纳索斯化学高山，宣称他的什么“太空化学”，然后就能看到原子是如何在宇宙中排布的。”
到了1880年，范霍夫的“立体化学”出现了转机，包括迈耶、维斯利塞努斯等著名的化学家站在了他这一边，“立体化学”的观念逐渐深入人心！
其实，立体化学不过是范霍夫大神研究生期间牛刀小试一下，他更大的贡献在于他对于化学动力学开创性的研究。
从早期的炼金术开始，炼金术师和化学家们总是对各种化学反应心驰神往，之后就有人开始总结规律，并开始思考，为什么有些化学反应会发生呢？在什么条件下才可以发生这些反应呢？尤其是有机化学中很多反应并不彻底，在不同温度下的产物还不一样，这就促使化学家去深入思考其中的根本原理。
1877年，范霍夫得到了阿姆斯特丹大学的offer，然后在此任职18年。在这里，范霍夫的才华终于有了发挥空间，一项又一项新的理论创意在他智慧的大脑里诞生。
19世纪上半叶是热力学蓬勃发展的时代，最早热力学研究的对象主要是气体，1880年前后，范霍夫认识到稀溶液和气体的行为有相似之处，因此可以用气体定律套用到稀溶液上，溶液的渗透压类似于气压，这个思想在1885年前后成熟并发表出来。
他结合物理上的克拉伯龙方程，给出了一个精彩的范霍夫方程，指出化学反应平衡常数与反应热和温度的相关性。随着温度的改变，化学反应会朝着产生热量的两个体系的平衡方向移动。
1884-1886年，他连续发表三本著作：《化学动力的研究》、《化学平衡的规律》和《沸点、冰点与蒸汽压力的关系》，每一本都堪称化学史上划时代的巨著。
和立体化学当时的冷遇一样，化学动力学研究一开始也没有立刻得到广泛欢迎，大部分化学家还沉浸在各种奇异现象和发现新物质的快乐中。1886年阿伦尼乌斯才称赞道：“虽然这位作者以前会在启发天然的秘密中得到卓越的成功，他以前的成功（指立体化学）将被这个作品所掩盖！”
因为他在化学动力学方面的研究，1901年，他得到了首届诺贝尔化学奖。
1887年，他和德国化学家威廉·奥斯特瓦尔德创办了一本颇具影响力的科学杂志，名为《物理化学杂志》。他研究了瑞典科学家阿伦尼乌斯的电解质离解理论，并在1889年为阿伦尼乌斯方程提供了物理依据。他们三人号称“物理化学三剑客”，接下来，我们来看看另外两位伟大科学家的故事。
四、阿伦尼乌斯
阿伦尼乌斯是瑞典人，1884年，他在乌普萨拉大学进行博士论文答辩，这是一篇150页的关于电解质电导率的“巨著”，这片论文里第一次将“电导率”应用于电解质。然而，台下的教授几乎昏昏欲睡，就连阿伦尼乌斯本人的导师克莱夫也只是说“这非常有趣！”下一句是“再会吧！”最终，阿伦尼乌斯还是拿到了博士学位，只是这篇论文被定为第四等级。经过阿伦尼乌斯再三争取，被提升到三级，显然和阿伦尼乌斯的期望相差甚远。
阿伦尼乌斯本人并没有因此而消沉，晚年他曾回忆到，在答辩前一年的1883年，他在一个深夜间妙手偶得了一个观念：“就电流就是活动的分子，所以它们在化学性格上也是活动的。那天我在将问题完全解决之前，我绝不能睡觉！”之后他认识到，这种“活动的分子”就是法拉第曾提出的“离子”。
确实，早在法拉第时期，法大师就提出了离子概念，但法拉第认为只有在电解的时候，才会出现离子。而阿伦尼乌斯更进一步，他认为电解质溶液就是离子在溶剂的海洋里畅游，溶液里的化学反应就是离子之间的反应！
既然瑞典的教授们不认可，阿伦尼乌斯就把论文邮寄给了范霍夫、克劳修斯和奥斯特瓦尔德等当时正在发展崭新的物理化学的“新化学家”们。这三位“新化学家”非常推崇离子理论，奥斯特瓦尔德甚至亲自来到乌普萨拉大学，邀请阿伦尼乌斯参加他的团队。不巧的是，阿神的父亲当时身患重病，两人就此华丽错过。
所幸的是，离子理论经过几位化学大神的宣传终于深入人心，阿伦尼乌斯也受到瑞典科学院的重视，得到了一份科研旅行补贴。他前后来到拉脱维亚和奥斯特瓦尔德成为同事，去往奥地利格拉茨和玻尔兹曼一起研究，还在阿姆斯特丹和范霍夫一起工作。镀了一圈金以后，他回到瑞典，成为斯德哥尔摩大学学院讲师。尽管反对声音很大，1895年，他还是被提升为教授，第二年竟然成为校长。这真是比直升飞机还快的晋升！
当然阿神并非只会经营自己的官位，他是有干货的！
除了继续发展自己之前的离子理论，他进一步研究了化学中的酸碱，并给出了“酸碱电离理论”。阿伦尼乌斯认为，氢离子在水溶液中不能单独存在，而是去极化了一个水分子，得到一个水合氢离子（H3O+），在水中真正体现出酸性的是水合氢离子，也正是这个水合氢离子让我们的舌头感觉有“酸味”。因此同样条件下，酸电离出的水合氢离子的浓度越高，说明这个酸越强，比如硫酸的酸性明显强于醋酸。
在常温下，水溶液中水合氢离子和氢氧根离子浓度的乘积是一个定值——10^-14，电离出更多氢氧根离子的就是酸的死对头——碱。
1889年，阿伦尼乌斯还在物理化学方面提出了活化能的概念，给出了阿伦尼乌斯方程，解释了大多数反应都需要额外的热能才能进行。活化能是两个分子发生反应前必须克服的一种能量屏障。阿伦尼乌斯方程给出了活化能与反应速率之间关系的定量基础。
谁能想到，阿伦尼乌斯的仕途还远未到达巅峰呢！1900年前后，他参与了诺贝尔研究所的建设和诺贝尔奖的设立。1901年，他被选为瑞典皇家科学院院士，他还是是诺贝尔物理学和化学委员会的成员。
很多人对阿神有意见，就在于他在诺奖初期，乱搞裙带关系，反对者认为范霍夫、奥斯特瓦尔德和理查兹都因他而获得诺奖，而门捷列夫、欧立希都受到他的强烈反对而错失诺奖。其实，获奖的那三人基本上是实至名归，1903年，他因酸碱电离理论成为第一位获得诺贝尔化学奖的瑞典人，他自己当然也是当之无愧。就连一开始反对他的克利夫老师也不得不说：“阿伦尼乌斯和贝采尼乌斯都是瑞典的骄傲，从贝采尼乌斯都肩上卸下的斗篷现在已经由阿伦尼乌斯披上了。”
在这之后，他开始转向其他学科，很多方向上也都是影响深远！
比如，他用化学理论研究生理学问题，确定活的有机体和试管中的化学反应遵循同样的规律。
他还把注意力转向地质学、天文学、物理宇宙学和天体物理学，他认为辐射压力是彗星、日冕、北极光和黄道光产生的原因。
他认为生命可能是通过孢子的运输从一个星球带到另一个星球的，这一理论现在被称为生源说（也叫胚种论）。
他还参与了避孕药的研发。
他更是最早提出温室效应的人！他在研究冰河时期的过程中，利用物理化学的基本原理来估算大气中二氧化碳的增加会在多大程度上通过温室效应，提升地球表面温度。这些计算使他得出这样的结论：化石燃料其他燃烧过程中人为产生的二氧化碳排放足以导致全球变暖。100年后的今天，这一结论得到了广泛的验证。
五、奥斯特瓦尔德
范霍夫和阿伦尼乌斯的理论在当时的化学界太过天马行空了，因为有了奥斯特瓦尔德的存在，这些神奇理论才很快就被主流接受。
相对于前两者，奥斯特瓦尔德的科研生涯较为顺利，18岁进入Dorpat大学，4年后顺利得到学位，留校任教。
1887年，莱比锡大学新设物理化学教授的职位，起先他们想聘请范霍夫，但阿姆斯特丹爱惜人才，立马开出了更好的条件留下了范霍夫，所以奥斯特瓦尔德得到了这个好机会。
有人说，奥斯特瓦尔德在莱比锡就好像李比希在吉森大学，因为1890年的物理化学就如同1830年的有机化学。莱比锡大学也尤其重视物理化学发展，为奥斯特瓦尔德建设了专门的物理化学实验室，这让莱比锡立马成为了物理化学的世界中心。就连阿伦尼乌斯和范霍夫都经常来到这里，和奥斯特瓦尔德一起工作。
前面提到，为了宣传物理化学，奥斯特瓦尔德和范霍夫一起创办《物理化学期刊》，后来他又自己创办了《自然哲学年报》。另外他还参与了很多化学著作的出版，例如：《普通化学教科书》、《普通化学大纲》、《理化测量实用书》、《分析化学在科学上的基础》、《电化学的历史与课程》、《精密科学范本》等。没有他如此之多的实际工作，范霍夫和阿伦尼乌斯等人没有那么快就能出名。
奥斯特瓦尔德最为人所知的是他在催化方面的研究，尤其是他研究了用铂催化氨接触氧化制取硝酸的机理，被称为奥斯特瓦尔德过程。这听起来似乎没什么了不起的，但如果没有奥斯特瓦尔德的研究，哈伯的合成氨就只能老老实实做化肥，而不是按照他原本的目的去做火药。奥斯特瓦尔德也凭借这个研究获得了1909年诺贝尔化学奖。
很有意思的是，奥斯特瓦尔德几乎是坚定反对原子理论的倒数第二人。（倒数第一是马赫）然而，正是因为他不相信原子理论，所以他提出了摩尔（mol）的概念，在化学史上也算是功劳一件。
事后，他在一次跟索末菲的谈话中提到，后来他看到了布朗运动，改变了他的看法，终于他也开始相信原子理论了。
奥斯特瓦尔德的兴趣非常广泛，他在颜色的研究方面也小有涉猎。
他还是世界语的推动者之一，他将自己一半诺贝尔奖金都捐给了Ido组织（研究辅助型语言的组织）。
晚年他差点成为哲学家，他出版的哲学著作就有4万页之多。他还到处宣称社会达尔文主义、优生学和安乐死。
六、刘易斯
这个大家应该都非常了解，酸碱电子理论的创立者，化学界的无冕之王，一共得到了41次诺奖提名，史上之最，仅仅他的学生就得了5个诺奖！就不在这里多说了。
鲁超：【元素家族——连载187】谁是世上最强酸？（上）酸碱理论的发展鲁超：【元素家族——连载188】谁是世上最强酸？（下）超级酸？魔酸？
七、哈伯
1，合成氨（1918年诺奖）
鲁超：【元素家族——连载38】是福音天使还是罪恶魔鬼：合成氨的诞生
2，毒气战（史上罪人）
3，海水提金——海洋化学
八、施陶丁格
哥伦布发现新大陆的时候，欧洲人发现拉美的土著们在玩一种很有意思的球，这种球弹性很大。原来，这种球是用硬化了的植物汁液来做的。说到这里，你一定想到了，这种树就是橡树。 欧洲人将这种材料视为珍品，运回了欧洲，人们发现这种橡胶球可以擦去铅笔的痕迹，所以给它起了个名字：“rubber”，意思就是擦子，这个名字也一直用到现在。
1839年美国人固特异（这个名字你肯定非常熟悉）发现在橡胶中加入硫磺可以使橡胶更加耐久，从此以后橡胶就走上了工业应用的舞台。
现在我们知道这些天然的橡胶其实是一种聚合物：聚异戊二烯。
到了19世纪末20世纪初，酚醛树脂、人造丝、赛璐珞、合成橡胶等材料如同雨后春笋般的被制造出来，人们也认识到淀粉、多肽等有机物是有重复的结构单元的。但是关于这些新型有机物究竟是什么样的结构，还是有很多种意见，大部分人认为这些重复的结构单元是很多小分子通过一些类似于范德华力的“价键”结合在一起的，而不是共价键。因为当时，大部分化学家都熟悉了简单的小分子，对于“大分子”这种概念感到陌生和恐惧。
一直到了1922年，德国化学家施陶丁格提出高分子是长链的大分子，遭到了很多同行强烈的反对。但是施陶丁格坚持自己的观点，并通过好几年的实验得出了更加强有力的证据，他将天然橡胶加氢，得到的不是烷烃而是加氢橡胶。类似的，他也证明了多聚甲醛和聚苯乙烯也是大分子。1926年，瑞典化学家斯维德贝格测出了蛋白质的分子量竟然有几万到几百万，更是成为了大分子理论的直接证据。1926年底的化学年会上，不支持施陶丁格的化学家只剩下一个人了。
1932年，施陶丁格出版了《高分子有机化台物》，这是高分子化学诞生的标志。对高分子的研究有了理论的指导，再也不像之前是点对点的探索，而是铺开面的大规模研究，各种各样的橡胶、塑料、树脂、纤维如同雨后春笋般的来到我们日常生活的方方面面，改变了我们的世界。施陶丁格也因此获得了1953年的诺贝尔奖。
鲁超：【元素家族——连载28】有机物中的明星（五）高分子化学和聚乙烯
九、西博格
刘易斯的学生，带领团队发现了钚、镅、锔、锫、锎、锿、镄、钔等9枚元素，号称人工元素之王。美国原子能委员会主席，之后还成为肯尼迪、约翰逊、尼克松、卡特、里根、老布什历任总统的顾问。
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十、卡尔文
提出“卡尔文循环”解释了光合作用，因此获得了1961年诺贝尔化学奖。
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来源：知乎 www.zhihu.com
作者：鲁超
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