化学家们在战争

伟大的战争让大多数欧洲人吃了一惊,以不止一种方式。当危机爆发时,他们相信外交将防止——或者至少,包含冲突。作为军队调动,除了少数悲观者预测提前完成。当枪开始射击没有人——包括将军们——预见化学工业的巨大的扩张需要为他们提供弹药。当和平回来,还有一个惊喜。新的化学巨头并没有消失。相反,他们多样化,开始改变世界。

欧洲人认为自己太文明,复杂的让邻国之间的纠纷引发一场全球性灾难。即使谈判失败,职业化的军队之间的局部的比赛肯定会在几周内决定这个问题,1870年普法战争发生了,他们认为。政府和将军们的策略基于这样的假设,并很快发现自己拼命的炸药。只有化学家可以帮助。

很快他们的责任延伸喂养饥饿的枪支。许多其他战略材料短缺使他们具有挑战性的任务,而军事僵局引发可怕的化学武器的发展——一个创新的后果仍然麻烦(见的世界必威体育 红利账户,2014年6月,p46)。意识到推迟在实验室可能意味着在战场上失败,科学家和实业家争相寻找新的流程和改善现有的。协调这项工作,新的政府之间的链接是伪造的,军事、工业和学术界。他们一直在加强。

爆炸性的需求

似乎有点矛盾的关键因素在大多数化学爆炸物是一个相对惰性——氮。在火药、硝酸钾迅速燃烧所需的氧气生成的其他成分(硫和碳)。中世纪时期直到19世纪早期,必要的硝酸盐从腐烂的有机物质被发现在厕所和粪堆。然而,到19世纪中叶,强大得多的炸药TNT炸药和正在准备通过集中硝酸和硫酸的混合酸附着₂组织合适的有机分子。关键原材料现在含钙质层——硝酸盐矿物从智利,来自各种来源的有机物质,特别是煤焦油。

1914年,现有库存炸药及其化学前体证明严重不足,甚至对预期的短暂战争。8月中旬,当德国西部的发展似乎不可阻挡,柏林战争部长军械部门警告说,弹药的消耗在最初的战斗已经如此之大,我们必须使用所有可能的手段来利用和利用弹药生产的每一个潜在来源。”

1914年圣诞节,遍地的壕沟铁丝网和机枪从英吉利海峡到阿尔卑斯山。步兵攻击自杀。突破需要长时间的炮击,双方都有足够的弹药。在东线有更多流动性,但类似的短缺占了上风——俄罗斯的火炮发射炮弹每天超过其军火工厂生产的一个月。

作为快速胜利的希望消失了,开始相互指责。1915年5月,《纽约时报》指责英国的自由党政府处理不当“壳牌危机”。今年6月,四面楚歌的总理把保守的评论家赫伯特•阿斯奎斯到一个新的联合政府。大卫·劳埃德·乔治(另一个自由,很快取代摇摇欲坠的阿斯奎斯PM)是负责英国的武器工业带来了一场革命。

炸药是远离英国的唯一的问题领域。大规模生产的制服消耗大量的合成染料,而军事和海军扩张需要增加供应高质量的光学玻璃的双筒望远镜,望远镜和潜望镜。战前对大宗商品的需求已经几乎完全由德国进口来满足。国内生产设施不足,必要的技能短缺。

然而,炸药在1915年的关键因素。德国潜艇被扰乱了英国的供应战略材料,而英国海军封锁压制德国的海上贸易,甚至没有这些干扰,硝酸进口在和平时期规模不足。化学家和工程师双方必须提取空气中的氮,强行统一用氧气,然后用稀缺的有机化学反应,所有规模空前的,并以惊人的速度。

扩大氮

在德国,一个方法提出的“修复”大气氮被弗里茨·哈伯(德国在1903年,1909年改善(欧内斯特的建议),1913年由卡尔·博世工业上可行的(见必威体育 红利账户,2013年5月,p48)。(从液态空气蒸馏)和氢氮(通过蒸汽热可乐),受到高压力和温度在金属催化剂(主要为铁、锇)。氨可以转换为一氧化氮,硝酸,然后,通过奥斯特瓦尔德的过程,涉及氧化铂铑催化剂,紧随其后的是进一步的氧化和水化。

但德国战前的战略规划者完全忽略了这个。哈勃-博施方法1914年8月,位于路德维希港的巴斯夫工厂使用它进行适度的大量的硫酸铵(农业化肥),和没有设施申请奥斯特瓦尔德过程产生硝酸盐。今年9月,巴斯夫同意每月生产5000吨硝酸钠,1915年4月。

达到这个目标需要少量投入大规模生产,没有一个试验工厂的过渡阶段。初期问题是固定出现的时候一样,经验教训适用于较大的植物从军事涌现来满足不断增加的需求。巴斯夫收到一些政府资助这个项目,但管理的爱国主义是由于调整他们的希望增加盈利能力和平返回时使用。

尽管英国的炸药制造商面临类似的要求,他们拒绝Haber-Bosch方法,相信将是过于昂贵。相反,他们采用了老Frank-Caro过程,加热电石下氮氰氨化钙,产生氨当暴露于蒸汽。氨(+更从煤气中恢复生产)转化为硝酸的奥斯特瓦尔德的方法。

因为涉及的极端条件下,所有这些过程需要仔细的管理。Haber-Bosch反应容器,例如,需要一个特殊的钢-由克虏伯和复杂阀系统。发展是困难的,但方法和手段迅速发现。

苯

而急于增加硝酸生产继续,双方在短缺的苯衍生物,特别是酚和甲苯生产苦味酸和TNT所需。高强度的生产硫酸也大幅增加。

蒸馏煤焦油来源于气体和焦炭生产这些芳香族化合物的主要来源。高度的战争,英国的每周的输出TNT消耗720 ?从600000吨甲苯,提取吗?吨煤。这对军事需求仍不足,所以TNT混合较便宜的硝酸铵爆炸阿马托炸药。英国化学家研制出了一种有效的混合使用TNT只有20%,但德国同行——尽管同样的甲苯,不会满足于不到40%。

TNT,阿马托和立德炸药(苦味酸)给高爆炮弹他们惊人的力量,但却不适合作为推进剂。为此,英国军事支持无烟火药,发展委员会1889年由政府的炸药。无烟火药是由硝化纤维素棉火药,然后添加硝化甘油和少量的凡士林。使混合的结果适用于挤压通过死了,它必须与丙酮混合。

在和平时期,木材干馏产生足够的丙酮,但现在更多的是必要的。Chaim魏茨曼)发酵过程——由曼彻斯特大学和工业规模应用援助从伦敦杜松子酒蒸馏器,解决了这个无烟火药生产瓶颈。魏茨曼的发现有深远的影响:他是一个虔诚的犹太复国主义者,和英国的感激之情他鼓励官员支持犹太人在巴勒斯坦国土的梦想。

德国的explosive-makers遇到其他障碍。与封锁限制棉花供应,他们不得不为使硝基从破布和木纸浆开发方法。同时,其硝化甘油生产受限于缺乏甘油(肥皂制造的副产品),直到一个过程使其从糖发酵up-scaled从实验室到工厂的数量。但尽管这些成功,将军双方继续需求更多的炸药。

健康和安全

化学制造商也积极参与提供所需材料数百万军队的医疗和卫生要求。前所未有的大量的消毒剂,防腐剂、镇痛药、麻醉药和药物使这一战更多的士兵死于敌人的行动,而不是疾病。然而,所有这些资源并没有阻止1918年的流感大流行- 19几乎杀死战争死亡人数的三倍。

德国战前医药贸易为主,由于研究型企业像拜耳,创造者无处不在的阿司匹林药片。相比之下,英国和法国公司有能力有限,他们的许多药物由德国专利。需要标准药物大幅增加——法国奎宁的年产量从1913年的800公斤增加到90000公斤1917年。即便如此,在流感大流行期间,供应不足。

在英国,现有的医药行业的局限性促使政府涉及高校化学制造业部门建立药品和新的发展。1915年,一群爱丁堡大学的工作介绍了战时最广泛使用的防腐剂之一——次氯酸钙的混合物和硼酸,当溶解在水中,释放次氯酸。

因为现在许多合格的人穿着制服,女性做了很多必要的钳工。玛莎怀特利,例如,伦敦帝国学院的所有领导团队生产的重要药物局部麻醉beta-eucaine。女性化学毕业生的数量显著增加自1900年以来,在战争期间,英国大学跑加速课程培训。成千上万的女性也表现的手工任务在化学工业中,很多失去了他们的生命在1917年Silvertown爆炸等灾害,通过处理有毒物质或生病。他们的英雄主义和女性在其他重要战争的努力工作,使它不可能对任何战后政府继续否认他们的投票。

和平红利

战争的突然结束几乎一样大一个惊喜开始。军事领导人预期持续很多个月,甚至几年。在某种程度上,它确实:之后的长时间的激烈谈判停战播下未来冲突的种子。在这一点上,胜利的盟国面临的许多问题之一就是如何处理德国的大规模化学工业和军事重地。

解除武装和中立的国家不需要化学工厂能够生产大量的炸药。然而,如果德国最先进的和成功的出口行业是完全拆除,《凡尔赛条约》所强加的战争债务怎么可能还清了吗?政府官员在思考问题的时候,英国、法国和美国化学公司迅速声称他们的德国竞争对手持有的专利合法的战利品。

盟军检查员检查德国化工厂——表面上是为了评估应该减少他们的生产能力,但往往与秘密获取有用的技术数据的目的。作为回应,像巴斯夫这样的公司停止他们更敏感的过程和隔离关键技术人员,以防止他们被审问。最近的一项研究得出结论说,德国人最终赢得了长时间的棋类游戏,因为他们的盟友协调他们的反应,利用检测系统的弱点,玩了控制器,并利用盟友的利益冲突。

因此,德国的化工——或者至少,“和平”的一部分——活了下来。与此同时,英国竞争对手学到足以扭转此前的意见。哈勃-博施方法卜内门公司却建立了一个大型工厂,但无法有效工作的专业知识,巴斯夫从战后调查员仔细隐藏。只有解决这个问题前巴斯夫员工的帮助下从阿尔萨斯省1870年被德国占领,并在1918年被法国。

化工企业集团

在所有前好战的国家,和平时期经济调整对数以百万计的工人是很困难的。尽管不可避免的破败的炸药行业,许多化工厂在英国,法国,德国和美国并不完全退役。相反,他们适应生产不断增长的大量的化肥、医药、油漆、塑料、纺织品和其它材料为民用消费。战略并购促进了这种扩张和多元化。

1925年,德国巴斯夫化学公司——包括六大,赫斯特和拜耳联合形成IG Farben,多年来,世界上最大的化学公司。建立在战前的成功与染料和制药、很快就占据许多其他领域。其战略重大成就之一是为合成橡胶和液体燃料开发有效的方法从煤成原材料。这使得德国生存的另一个1939年之后经济封锁。

化学工业的战略重要性从未忘记

一个类似的整合创造了英国1926年的巨人——帝国化学工业公司。这里生产的化肥,杀虫剂、染料和颜料大规模。在1930年代,发展重要的新产品,如有机玻璃(至关重要的飞机驾驶舱顶盖)和聚乙烯(雷达设备的基本绝缘)。

战争开始时,美国巨头杜邦已经进入地区除了炸药制造、通用汽车(General Motors)的主要股权持有人。此后它迅速扩大,提供英国、法国和美国战争的基本材料(在一个相当大的利润)。1918年之后,杜邦在其他高科技产业获得立足点。介绍了尼龙1930年代,在1940年代,它发挥了关键作用在第一个原子弹。

这些大型组织大量投资于研究,往往与政府的鼓励和支持。化学工业的战略重要性,学术社区可能为它创造新的可能性——从未忘记。因此,在1939年的主要战斗人员在化学方面做了更好的准备远远超过他们在1914年。

Mike Sutton在人文学系访问学者诺森布里亚大学,英国