高中材料作文题目在众多的英聘者中,年轻的丁格中了老板说为什么会选中的范文

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对于许多(基本上所有)有机反应而言,氧的存在比微量水的存在的危害性更大。如果一个反应没有按预想结果发生,那么应该确认一下体系中的氧是否已经除净,包括溶剂中溶解的氧气。对于某些特定的反应而言,溶剂除氧是必须的:1. 任何超过120度的反应或者在80度以上长时间加热的反应。这些反应通常在密封管中进行,并且通常加热温度在溶剂的沸点以上,尤其是对于分子内的反应而言,...&
&&&对于许多(基本上所有)有机反应而言,氧的存在比微量水的存在的危害性更大。如果一个反应没有按预想结果发生,那么应该确认一下体系中的氧是否已经除净,包括溶剂中溶解的氧气。对于某些特定的反应而言,溶剂除氧是必须的:1. 任何超过120度的反应或者在80度以上长时间加热的反应。这些反应通常在密封管中进行,并且通常加热温度在溶剂的沸点以上,尤其是对于分子内的反应而言,如果反应期间颜色变黄或者变棕通常认为是由于氧的存在。高温的反应对氧十分敏感,甚至于在打开反应对样品进行TLC取样时带入的氧气也有可能破坏反应。
2. 有机金属反应。对于许多有机金属反应而言,需要提供一个无氧的环境(有时需要无氮的环境)。对于使用某些敏感的催化剂而言,进行10次冻干-抽泵-解冻的循环并不少见。3. 自由基反应以及光化学反应:除非氧化产物是目标产物,自由基反应显而易见必须除氧。4. 底物中含有硫醇、硫醚、磷化氢、富含电子的芳香族化合物等:加热,溶剂,其它反应物的存在通常会导致这类底物发生氧化反应,尽管在通常情况下这类化合物是稳定的。&除氧的方法:
1. 冻干&&抽泵&&解冻这是对于溶剂除氧最有效的方法。将密封的Schlenk管中或者厚壁的密封试管浸入液氮中。当溶剂完全冷却后,打开活塞,对于对于瓶内抽真空2-3min(反应瓶依然浸入在液氮中)。关闭反应瓶,解冻直至溶剂完全融化。重复该过程,通常三次。最后一次过程中将体系内充满惰性气体。在Schlenk瓶中去除氧气的溶剂通常能保存1-2天。2.在超声波下的气体交换&& 溶剂可以在超声波下在轻度真空状态下(i.e. house vacuum)保持0.5-1分钟然后通入惰性气体,重复该过程,从而达到粗略除氧的目的。通常5-10次循环,就可以满足HPLC和一些反应的需求。3. 鼓气(purging)&& 这是效果最不好的一种除氧的方法,然而在某些情况下可以使用该方法除氧,尤其是对于大量溶剂需要粗略除氧的时候。该方法顾名思义,在溶剂中持续鼓入惰性气体(氮气或氩气)30min-1h。在使用这种方法的时候,需要注意的是要注意防止溶剂的挥发以及溶剂内水的浓缩。
随着科学的不断发展,为了探索新的研究领域,化学家们更多地着眼于对空气敏感的化合物。自然界存在的和人工合成的化合物中有许多是对空气敏感的&&怕空气中的氧和水。不少化合物在大气中的稳定性往往是以秒或分来计算的。在化学中最新发展的一些重要领域如金属有机化合物可逆载氧体、硼氢化物、气体氟化物,游离基等等大多是对空气敏感的。为了研究这类化合物&&合成、分离、纯化和分析...&
随着科学的不断发展,为了探索新的研究领域,化学家们更多地着眼于对空气敏感的化合物。自然界存在的和人工合成的化合物中有许多是对空气敏感的&&怕空气中的氧和水。不少化合物在大气中的稳定性往往是以秒或分来计算的。在化学中最新发展的一些重要领域如金属有机化合物可逆载氧体、硼氢化物、气体氟化物,游离基等等大多是对空气敏感的。为了研究这类化合物&&合成、分离、纯化和分析鉴定,必须使用特殊的仪器和无氧无水操作技术。否则,即使合成路线和反应条件都是合适的,最终也得不到预期的产物。不但反应、分离、纯化过程要严格执行无氧操作规程,而且各种分析鉴定的取样,称量以及制样均须如此。否则即使看到产物也不能得到符合要求的分析结果。
无氧无水实验操作技术已在有机化学和无机化学中较广泛的应用。由于它适用于对空气敏感的物质的研究,所以在化学的其它领域以及生物学,物理学中也得到一些应用。
目前采用的无氧无水操作分三种:( 1 )高真空线操作(Vacuum-line);( 2 )Schlenk操作;( 3 )手套箱操作(Glove-box)。
下面对这三种操作中的高真空线操作(Vacuum-line)作简单介绍:
高真空线操作。即对空气敏感物质的操作在事先抽真空的体系中进行。其特点是真空度高,极好地排除了空气。它适用于气体与易挥发物质的转移,贮存等操作,而没有污染。这一技术已成功地用于硼氢化合物,氢化物、卤化物及其它许多易挥发物质的合成和处理。高真空线操作的量较少,从大约一毫克至几十克。一般采用玻璃制作的真空系统。但这不适用于氟化氢及其它一些活泼的氟化物。这些化合物最好在金属或碳氟化合物制成的仪器中处理。
高真空线操作要求的真空度高(一般在10&&10Kpa),因此对真空泵(需使用机械真空泵和扩散泵)和仪器安装的要求极高,还要有液氮冷阱。在高真空线上一般可进行下列操作:
a .样品的封装。活泼的金属有机化合物的样品无论是为了保存或送样分析,常需在真空下封装。B .真空转移液体。在真空及一定温差下,液体样品可由一个容器转入另一容器,这样转移液体,不溶有任何气体。c.真空升华,真空干燥。
一.惰性气体
经常使用的惰性气体为氮气和氩气。氦气因价格较昂贵使用较少。氮气便宜易得,且与空气比重十分接近。但氮气与某些金属如锂在室温可起反应,在高温下对一些金属也有活性,还与某些过渡金属化合物生成分子氮络合物。在这种情况下常使用氩气,且氩气价格便宜,目前不少实验室均采用氩气。
国外气体纯度分三级:干燥气体级(含氧0.1%和水0.01%),高纯气体级(含氧0.02%和水0.0001%),特纯气体级(含氧0.002%和水0.0001%)。国内气体纯度一般分为普通级与高纯级。普通氮含量99.9%,价格很便宜,用前必须纯化。高纯氮含量99.999%或99.99%,高纯氩含量99.99%。
二,无氧无水溶剂、试剂的处理
无氧无水操作的反应,分离,纯化中使用的一切试剂,溶剂必须严格纯化,除去水和氧。在贮存时也必须注意,防止水气,空气侵入。反应中使用的无氧无水溶剂和液态试剂,严格地讲必须在使用前再加干燥剂,然后在惰性气体保护下蒸馏,进一步去水去氧。蒸馏使用一般仪器。在出口处装有一个三通,一端接汞封,&端经冷阱接真空泵。溶剂正沸物接收瓶有支管通惰性气体。在蒸馏瓶中插通气的细玻璃管。但在一般情况下如果没有特殊说明时可进行简单的无水处理即可,如有特殊说明必须进行严格的无水无氧处理。& 下面就介绍几种试剂的简单无水处理方法:
& 1 &无水乙醚:
将市售的500mL瓶装分析纯乙醚的外盖取下,用针将内盖刺上一些小空,再将6g金属钠碎片加入到瓶内盖上内盖,摇晃后静止放置过夜后摇晃如果没有气泡产生可用做一般的无水操作试剂,如果还有气泡生成,则需要再加入金属钠碎片进行处理。
& 2 &无水正己烷:
无水正己烷的处理方法同无水乙醚。
& 3 &无水四氢呋喃:
无水四氢呋喃的处理方法同无水乙醚。
& 4 &无水氯代正丁烷:
将市售的500mL瓶装分析纯氯代正丁烷倒入到1000mL的单口烧瓶内加入10g无水氯化钙加热回流3h,回流时回流管末端需加一个氯化钙干燥管干燥,会流完毕后用倾斜法进行固液分离即可。
& 5 &无水溴代正丁烷:
无水溴代正丁烷的处理方法同无水氯代正丁烷。
由于简单的处理有时不能满足特殊反应的需要,故下面简单介绍几种常用的无氧无水溶剂的处理方法:
( 1 )无氧无水四氢呋喃:
将分析纯四氢呋喃,用颗粒状氢氧化钠干燥(至氢氧化钠不脱皮,不变糊状)。倒出上清液,压入钠丝,回流2h,然后在常压下蒸馏,收集正沸点,压入钠丝,干燥保存。
将上述处理过的无水四氢呋喃的上清液倒在蒸馏瓶中,加入钠片或钠丝,再加固体二苯甲酮,有深蓝色二苯酮钠产生。加盖,不断振摇,使它与溶剂中的氧充分作用,放置数小时或过夜后,溶液保持深蓝色不褪(有过量的二苯甲酮存在)。然后在惰性气氛下常压蒸馏。操作如上述步骤。蒸馏后,残存的过量二苯酮钠密闭保存,可用于下次处理溶剂。
无水四氢呋喃还可用氢化钙或氢化锂铝处理,但氢化锂铝价格较贵。
( 2 )无水无氧乙醚:
先用无水氯化钙干燥,然后在与金属钠丝回流,常压蒸馏,收集正沸物,压入钠丝保存。
&&& 用二苯酮钠处理,在惰性气氛下常压蒸馏制得无水无氧乙醚。具体操作参见无氧无水四氢呋喃。
其它的醚类溶剂也可以用二苯酮钠处理,制备无氧无水溶剂。
( 3 )无氧无水甲醇:
将5g洁净的干镁屑和0.5g碘加50--75mL&绝对&甲醇放在2L圆底烧瓶中,温热使反应引发,反应激烈,直至碘色消失,所有的镁屑转变为白色的甲醇镁糊状物。再加1L甲醇,回流2--3h。然后在惰性气氛下常压蒸馏。
( 4 )无氧无水乙醇:
&&&&&&&无氧无水乙醇处理方法同无氧无水甲醇。
三 .无氧无水实验操作
&&&&&&&在进行无氧无水操作时,可用&三针装置&。即在一反应管口盖有翻口橡皮塞,插两根注射针头作为惰性气体导入口和导出口(与抽真空装置相连接)。第三根针可向反应管内注射试剂。这种装置一般适用于在室温或低温反应,用电磁搅拌。在实验室较常用。反应仪器安装后,先通过导出口对反应体系内抽真空,抽至反应瓶内溶剂沸腾或真空度不再下降时将针头拔出,通过惰性气体导入口向反应体系内通惰性气体,当缓冲气球变大时,停止通惰性气体,再通过惰性气体导出口抽真空,如此反复操作三次即可。液体试剂一般用注射器注射加入,或采用恒压滴液漏斗加料。
四,反应产物的分离技术
反应完毕后,若反应混合物有固,液二相,则需进行分离,一般采用过滤和离心两种方法。
&&&&&&&下面就常用的分离技术&&过滤作简单介绍:
&&&&&&&无氧操作的过滤一般采用玻璃砂芯(烧结玻璃)漏斗。先将漏斗与滤液陵收瓶装好。抽真空充惰气,反复三次。然后在连续惰气流下,将反应瓶与漏斗上口的弯管对接。将反应混合物慢慢转移至漏斗。利用惰气压滤或减压抽滤。然后在惰气流下,将漏斗与滤液陵收瓶分开,盖好,分别进行处理。
&&&&&& 用玻璃砂芯漏斗过滤的关键是要选择砂芯粗细合适的漏斗。若选得太细,有时固体会堵塞孔道,液体不易滤出。若砂芯太粗,则固体与液体一齐穿过孔,达不到分离目的。如果遇到以上情况,可更换合适孔经的漏斗。但几经周折,延长了操作时间,对无氧操作不利,往往会导致部分产物分解。
&&&&&& 过滤的装置可用在一根不锈钢细管头上烧有玻璃砂芯,或者用不锈钢田管的头上焊有铜头,过滤时在铜头上包上滤纸,用细合金丝(或铜丝)扎紧,用惰气压滤,或真空抽滤。这对一般的过滤操作都适用,操作方便,易行。
今年的诺贝尔化学奖授予以色列科学家丹尼尔&舍特曼。瑞典皇家科学院表示,舍特曼的贡献在于在1982年发现了准晶体,称这一发现从根本上改变了化学家们看待固体物质的方式。
这一奖项自然让人们联想到了去年的诺贝尔物理学奖,获奖者是英国科学家安德烈&盖姆与康斯坦丁&诺沃肖洛夫。他们的贡献是2004年首次制成石墨烯材料。
无论从什么角度来看,准晶体和石墨烯都...&
今年的诺贝尔化学奖授予以色列科学家丹尼尔&舍特曼。瑞典皇家科学院表示,舍特曼的贡献在于在1982年发现了准晶体,称这一发现从根本上改变了化学家们看待固体物质的方式。
这一奖项自然让人们联想到了去年的诺贝尔物理学奖,获奖者是英国科学家安德烈&盖姆与康斯坦丁&诺沃肖洛夫。他们的贡献是2004年首次制成石墨烯材料。
无论从什么角度来看,准晶体和石墨烯都具有特别相似的学科归属性,在物理学中可归属于凝聚态物理。因此,去年授予石墨烯物理学奖,那么今年如果要授准晶体诺贝尔奖,那也应该授物理学奖才算正常。
准晶体,从它的发现者到对它的发现手段,其实都很物理。维基百科对诺贝尔奖的反应真是快,第一时间更新了&准晶体&词条的内容,包括中文和英文。看维基百科是怎么说的:
1984年,丹&谢赫舍特曼在快速冷却的 Al4Mn 合金中发现了一种新的相,其电子衍射斑具有明显的五次对称性,并推测这种结构具有三维空间的彭罗斯拼图结构。这一发现在当时曾经震动了凝聚态物理学界,谢赫特曼也因此工作得到了2011年诺贝尔化学奖。后来在许多复杂的合金中也发现了这一现象。
不可理喻吧,震动了凝聚态物理学界的工作得到了诺贝尔化学奖!
国内不乏准晶体的研究者,相关著作也不少,如上世纪末上海教育出版社出版了一套非线性科学丛书,其中就有刘有延和傅秀军的专著《准晶体》,书中对准晶体的介绍完全是物理的:&准晶体的实验发现,被认为是固体物理学近几十年来的一项重大突破。约二百年来,物理学家一直认为固态物质可分为晶态和非晶态(玻璃态)两大类。&&可是,1984年的一项实验发现,却戏剧性地改变了我们的上述传统观念。&&我国郭可信研究组亦几乎同时独立地发现Ti-v-Ni急冷合金具有二十面体对称性。经过十几年的努力,现已发现,准晶态广泛地存在于许许多多类型的多元合金之中。&
当然,当今时代,学科交叉越来越厉害,很难说某一发现属于哪一学科或对哪一学科更有推动作用。准晶体和石墨烯也许就是属于这种很难界定清楚的科学发现。在这种情况下,诺贝尔奖各分委员会是否存在抢成果,扩大统一战线或扩充地盘之嫌?如果石墨烯和准晶体都要授诺奖,且要在物理学和化学两者中占位子,那么在我看来,去年的物理学奖石墨烯倒更应该授化学奖,而今年的化学奖准晶体更适合物理奖。去年,物理学奖为抢先,继续雪藏杀手锏成果准晶体,急匆匆地将诺奖授予发现才几年的石墨烯,没想到化学奖也不是省油的灯,今年捅到了物理学奖的痛处。
想歪了!诺贝尔奖委员会的胸襟和眼界不会这么狭隘,无论物理学奖还是化学奖,都是诺贝尔奖,都由诺贝尔先生出钱,奖中伟大的科学发现才是硬道理!去年,物理学奖行侠仗义,替化学奖授了石墨烯诺贝尔奖;今年,化学奖以礼相待,作为感谢和补偿,将其诺奖授予物理学领域的重大突破&&准晶体,而且是加倍回报:让丹尼尔&舍特曼一个人独享。当然,为按抚化学家,诺贝尔化学奖给出了冠冕堂皇的理由:物理学家舍特曼的发现&从根本上改变了化学家们看待固体物质的方式&。
今年的诺贝尔化学奖究竟是不是对物理学的感谢和补偿?诺贝尔奖委员会的心思我们永远也猜不透。
常见排毒食物:
1.樱桃:性温热。去除体内毒素及不洁体液、对肾脏有排毒作用、通便、保护心脏健康;
2.蜂蜜:性平。含VB1、VB2、VC、VD、VE、优质蛋白质、钾、钠、铁、磷、乳酸、苹果酸、淀粉酶、氧化酶等。对润肺止咳、润肠通便、排毒养颜、防治心血管疾病和神经衰弱有显著疗效;
3.深紫色葡萄:祛痰,排毒、帮助肠内黏...&
常见排毒食物:
1.樱桃:性温热。去除体内毒素及不洁体液、对肾脏有排毒作用、通便、保护心脏健康;
2.蜂蜜:性平。含VB1、VB2、VC、VD、VE、优质蛋白质、、钠、、、乳、苹果酸、酶、化酶等。对润肺止咳、润肠通便、排毒养颜、防治心血管疾病和神经衰弱有显著疗效;
3.深紫色葡萄:祛痰,排毒、帮助肠内黏液清除肝、肠、胃、肾内垃圾;咳嗽或吸烟者宜多吃;4.苹果:性平。排毒、避免食物在肠内腐化、预防胆结石;苹果中的半乳糖荃酸有助于排毒;果胶则能避免食物在肠道内腐败产生毒素;其可溶性纤维素能促进粪便的排泄。&5.草莓:排毒、清洁肠胃道、保护肝脏;肠胃功能不好者不宜;具有生津润燥、促进消化吸收等作用。所含的多种有机酸、纤维素、果胶和矿物质等能清洁肠胃、消除便秘。
6.萝卜:性凉。含β胡萝卜素、VA、VB2、花青素、果胶、钙、铁等。具养血排毒、健脾和胃,并降低血液中汞离子的浓度,加速体内汞离子的排除的功效;
7.海带:性寒。富含甘露、藻胶酸、尼克酸、蛋白质、脂肪、粗、β、VB、VB2、VC、碘、钙、磷、铁等。有化痰平喘、排毒通便的功效,能加速病变物和炎症渗出物的排出、降血压、防止动脉硬化、吸收排除血管里的、利尿、治疗药物中毒、浮肿等,更有利于男性前列腺和肾脏的健康;海带中的褐藻酸能减慢肠道吸收放射性元素锶的速度,使锶排出体外,具有预防白血病的作用此外,海带对进入体内的有毒元素镉也有促排作用。
8.木耳:性平。富含、胶质、、、木糖、卵磷脂、脑磷脂、β、VB1、VB2、VC、蛋白质、铁、钙磷等。有排毒解毒、清胃涤肠、和血止血等功效,能将残留在体内的粉尘杂质排出体外;
9.黄瓜:性平。富含蛋白质、VC(是西瓜的5倍)、VE、β、VB2、尼克酸、钙、铁、丙醇、三酸、葫芦素、细纤维等。其含黄瓜酸能促进新陈代谢;具有明显的清热解毒、生津止渴功效,对肺、胃、心、肝及排泄系统都非常有益,有助于喉痛或痰多者化解炎症;
10.苦瓜:性寒。富含蛋白质、粗纤维、VC、β、VB2、尼克酸钙、磷、铁等。具有抗癌、增强免疫力、解毒排毒、养颜美容降糖之功效。糖尿病人、女性宜多吃,利经血调顺;
11.荔枝:性温。富含VA、VB、VC蛋白质、铁、磷、钙果胶、游离等。具有补脾益肝、补肾益精、生津止渴、解毒止泻之功效;
12.猪血:性温。富含VC、VB2、蛋白质、铁、磷、钙、尼克酸等。具有解毒清肠、清尘、补血美容之功效;
13.绿豆:性凉。富含VB、葡萄糖、蛋白质、淀粉酶、铁、钙、磷等。具有清热解毒、祛火降低胆固醇、保肝、抗过敏之功效;
14.茶叶:性凉。富含茶多、VA、VB1、尼克酸、氨其酸、铁、磷、钙和多种酶。具有提神醒脑、清热除烦、消食化积、通小便、减肥之功效;茶多酚能清除自由基、延缓衰老、有抗癌防肿瘤作用;
15.柿子:性寒,含丰富的VC,适宜经常吸入废气的司机排队体内毒素,空腹不宜; 还有平时多吃含VC的水果和蔬菜,VC可以清除体内自由基,增强免疫力,如樱桃,番石榴,红黄辣椒,柿子,青花菜\,草莓,橘子,猕猴桃,芥兰,菜花等;如果经常吸入毒气,可多食一些润肺止咳化痰的,如橘子,柚子,梨,柿子,葡萄等;多吃菌类,菌类多半有防癌预防肿瘤的效果.
16.牛奶:性平。牛奶中的钾可使动脉血管在高压时保持稳定,减少中风风险;牛奶可住阻止人体吸收食物中有毒的金属铅和镉;牛奶中的铁铜和卵磷脂能大大提高大脑的工作效率;牛奶中的钙能增加骨骼和牙齿,减少骨骼萎缩病的发生;牛奶中的镁能使心脏耐疲劳;牛奶中的锌能使伤口更快愈合;牛奶中的维生素B能提高视力;常喝牛奶能预防动脉硬化;牛奶含钙量高,吸收好;睡前喝牛奶能帮助睡眠;牛奶中的纯蛋白含量高,常喝牛奶可美容。
17.魔芋:又名&鬼芋&,中医称之为&蛇六谷&,是有名的胃肠&清道夫&,&血液净化剂&,能有效清除肠壁上的废物,预防便秘。
18.糙米:是清洁大肠的&清道夫&,糙米经过肠道时会吸附肠内毒素,最后将其从肠道内排除。
19.猪血:味甘、苦,性温,有解毒清肠、补血美容的功效。猪血富含维生素B2、维生素C、蛋白质、铁、磷、钙、尼克酸等营养成分。猪血中的血浆蛋白被人体内的胃酸分解後,产生一种解毒、清肠分解物,能够与侵入人体内的粉尘、有害金属微粒发生化合反应,易於毒素排出体外。
20.豆腐:性甘,凉。益气和中,生津润燥,清热解毒。治赤眼,消渴,休息痢;解硫黄、烧酒毒
计算机作为一种化学学习和研究的工具有着不可替代的作用。它不仅能够帮助我们进行文字及图形处理等文书工作,而且可以在化学学习与研究的各个方面协助我们更快、更好的工作。本章介绍一些常用的能在PC机上使用的化学类软件,以期能帮助读者在自己的学习和研究中做出有效、快速的选择。
1 化学结构式
有关化学结构式编辑的软件市面上非常之多,它们各有...&
&&& 计算机作为一种化学学习和研究的工具有着不可替代的作用。它不仅能够帮助我们进行文字及图形处理等文书工作,而且可以在化学学习与研究的各个方面协助我们更快、更好的工作。本章介绍一些常用的能在PC机上使用的化学类软件,以期能帮助读者在自己的学习和研究中做出有效、快速的选择。
1 化学结构式
有关化学结构式编辑的软件市面上非常之多,它们各有所长。既有商品的,亦有对教育界及家用免费的。其功能主要是描绘化合物的结构式、化学反应方程式、化工流程图、简单的实验装置图等化学常用的平面图形的绘制。常见的这类软件有:ChemDraw, ChemWindow, ISIS Draw, ChemSketch等。前两个为商业软件,有关它们的资料可以查阅各自的网站&和 ,最新版本分别为6.0和6.5。后两个对教育界及家用为免费软件,可以在它们各自的网站&和 上下载,最新版本分别为2.2和4.0。ChemDraw为当前最常用的结构式编辑软件,除了以上所述的一般功能外,其ultra版本还可以预测分子的常见物理化学性质如:熔点、生成热等;对结构按IUPAC原则命名;预测质子及碳13化学位移等。 ChemWindow的一个最突出的特点是与光谱的结合,它的6.5 Spectroscopy 版本包括了一个约五万张13C NMR 的数据库(达250兆),因而其预测更加精确;除了根据化合物的结构预测13C NMR化学位移外,还能预测红外图谱、质谱等,更可以读入标准格式的NMR、IR、Raman、UV及色谱图。
这些程序虽然可以画出非常好的二维化学结构,但除了ChemSketch外,要表现出三维的化学结构则十分困难,必须依赖于一些专门的3D软件来实现。
2 三维结构
比较有名的化学三维结构显示与描绘软件有:Chem3D, WebLab Viewer Pro, RasWin, ChemBuilder 3D, ChemSite等,它们都能够以线图(wire frame), 球棍(ball and stick), CPK及丝带(ribbon)等模式显示化合物的三维结构。其中的RasWin和WebLab Viewer的Lite版只能显示而无法编辑三维分子模型,为免费软件,RasWin可以在几乎所有的化学软件站点找到,WebLab Viewer的下载地址为。
Chem3D同ChemDraw一样,是ChemOffice的组成部分,它能很好地同ChemDraw一起协同工作,ChemDraw上画出的二维结构式可以正确地自动转换为三维结构。它的ultra版本还包括了一个很好的半经验量子化学计算程序MOPAC 97,并能与著名的从头计算程序Gaussian98连接,作为它的输入、输出界面。能够以三维的方式显示量子化学计算结果,如:分子轨道、电荷密度分布等。WebLab Viewer的pro版本表现生物分子和晶体结构的能力比较强。
3 数据处理
化学中的数据处理多种多样,对不同的数据处理要求宜采用不同的软件完成。通用型的软件如:Origin, SigmaPlot等可以根据需要对实验数据进行数学处理、统计分析、付立叶变换、t-试验、线性及非线性拟合;绘制二维及三维图形如:散点图、条形图、折线图、饼图、面积图、曲面图、等高线图等。Origin的最新版本为6.0,其演示版可以从下载,SigmaPlot的最新版本为2000, 其评估版可以从下载。
核磁数据处理软件有:NUTS、MestRe-C、Gifa等,NUTS可以处理一维及二维核磁数据,其功能包括付立叶变换、相位校正、差谱、模拟谱、匀场练习等几乎所有核磁仪器操作软件的功能,安装程序不大(3M), 价格为一千美元,其演示版可以在下载;MestRe-C为处理一维核磁数据的免费软件,功能完善。其最新版本为2.3,有兴趣者可以在处查看有关信息即下载;Gifa可以处理一至三维核磁数据,为运行在LINUX操作系统中X-Window上的免费软件,有关信息可查看。
色谱及红外、Raman等实验数据的处理可以使用GRAMS/32, 有关信息可查阅该公司的网页&, 亦可索取免费的trial CDROM.
4 文献管理
在收集参考文献过程中,文献管理程序可以帮助你整理、排列所收集的内容;撰写研究论文的过程中,这类程序允许你直接在文字处理过程中插入参考文献,并按要求自动生成规定格式的参考文献列表。这类程序中有代表性的有:EndNote 4, Reference Manager和ProCite等,它们都能对文献进行整理,能在文字处理程序中直接插入参考文献并生成一定杂志规定格式的参考文献列表。所不同的是EndNote 4对中文版的文字处理程序如Word的兼容性有问题,导致Word不能正常启动。其它两个程序则无此类烦恼。有关程序的演示版或测试版可以在 和找到。
5 图谱解析
解析有机化合物的红外、核磁及质谱有时是一件非常困难的工作,特别是复杂化合物的图谱解析更是这样。
核磁图谱的解析可以先利用ChemNMR, C13 Module for ChemWindow, gNMR等软件对目标化合物的化学位移进行估算或作出模拟谱,用以协助对该化合物图谱的指认。ChemNMR为ChemDraw Ultra版本的一个插件,可以用来估算大多数有机物的1H、13C化学位移及用线图表示的相应图谱,C13 Module for ChemWindow为ChemWindow的一个插件,可以用来估算大多数有机物的13C化学位移,gNMR则可用来估算任何NMR活性核的化学位移,并能画出非常逼真的图谱,该软件包所带的几个工具(gSPG, gCVT)亦可用来处理一维核磁图谱数据,并能与模拟谱进行比较,有关该程序的信息及演示版可以查阅, 二维核磁的解析可以使用Sparky程序,特别是对复杂2D NMR的解析非常有用。IR Mentor Pro,及IR SearchMaster为专门用来辅助红外图谱解析的工具,它们能对给定的红外图谱数据自动分析与处理,或对给定的振动谱带给出可能存在的功能团,有关的演示版可以在上下载。MassSpectra Simulator为质谱模拟程序,其有关信息可以查阅以下网址.此外, 在ChemWindow 6.0 Spectroscopy版本中也有丰富的质谱分析辅助工具。
6 计算机辅助教学
利用计算机动画、多媒体等功能协助学习一些比较抽象是一种非常有用的工具。这类的软件市面上非常多,不胜枚举。这里只介绍两个有关有机合成路线设计和有机化合物命名的工具。
CHAOS程序的出现比较早,是随一本《Organic Chemistry in Action》书一起上市的,这个短小精悍的程序可以使用&逆序法&自动寻找目标物的合成原料,非常好用。
前面已经介绍了ChemDraw的ultra版本包括了有机物的IUPAC命名功能,那是因为其中包括了一个Beilstein公司的AutoNom 2.0命名软件;实际上,今年该公司推出了AutoNom 4.0版,其功能更强大,除了给出IUPAC名称外,还给出CAS名称,更增加了对立体化学的支持。该软件的演示版可以在站点下载。
7 量子化学计算
量子化学对分子结构与性质的解释与预测是任何其它工具所不能替代的。但对大部分的化学工作者来说,不可能、也没有必要去弄清楚量子化学计算的每一个细节,我们关心的只是其结果。与分子结构和性质的计算有关的程序逐渐成为化学研究中一个必不可少的工具:WinMOPAC为著名的半经验分子轨道(AM1, PM3, MINDO, MNDO/3等)计算程序MOPAC的商业版本,同共享版相比,界面更友好,方法更多。计算出的分子轨道及电荷密度等可以用三维图形表示出来。最新版本的2000。有关信息可查阅站点。
PC Spartan为WaveFunction公司的产品,分为标准版、Plus版及Pro版,功能依次增加,其计算方法包括:MM2, AM1, AM1 with Solvent, PM3, 从头计算等,亦可将分子轨道及电荷密度等用三维图形表示。有关信息请查阅站点; 此外,该公司还有一个Titan程序,在本文的后面有所介绍。
HyperChem等功能比PC Spartan更强,包括常用的几乎所有分子力学及半经验分子轨道方法及多种基集的从头计算等,并能计算振动光谱、电子光谱、分子动态学等,所得结果可以非常漂亮的三维图形表示出来。其网站在, 可以下载测试版。
Gamess为一免费的从头计算程序,其速度快,并提供源程序。但其界面为DOS界面,必须用手工输入分子结构及计算相关的命令,比较繁琐。有关信息可查阅。另外,有一个专门为Gamess设计的用户界面Visualize,使得结构与命令的输入更简单,计算的结果可以三维图形方式表现出来。该软件亦为免费程序,可以在上下载。
Gaussian在量子化学界非常有名,支持常用半经验方法、从头计算法及密度泛函理论,其用户界面不够友好。但可以在Chem3D加入CS Gaussian Client插件后简化用户的操作。其站点在。
Jaguar为Schrodinger公司给使用工作站(如SGI, HP, DEC)及LINUX操作系统的PC所设计的从头计算及密度泛函计算程序,其速度特快,用户界面一般。其站点为。
Titan为设计PC Spartan的WaveFunction公司与设计Jaguar的Schrodinger公司合作的结晶,该产品支持半经验方法、从头计算法及密度泛函计算,用户界面友好。但功能相对较薄弱。
另外,由原Oxford Molecular Ltd开发,现被日本的Fujitsu公司收购的CAChe程序时专为实验化学家所设计,使用简单的量子化学程序,功能强大。但价格相对较贵。
现代有机合成之父伍德沃德
Robert Burus Woodwrd
伍德沃德1917年&月10日生于美国马萨路塞州的波士顿。从小喜读书,善思考,学习成绩优异。1933年夏,只有16岁的伍德沃德就以优...&
现代有机合成之父伍德沃德
Robert Burus Woodwrd
&&& 伍德沃德1917年&月10日生于美国马萨路塞州的波士顿。从小喜读书,善思考,学习成绩优异。1933年夏,只有16岁的伍德沃德就以优异的成绩,考人美国的著名大学麻省理工学院。在全班学生中,他是年龄最小的一个,素有&神童&之称,学校为了培养他,为他一人单独安排了许多课程。他聪颖过人,只用了3年时间就学完了大学的全部课程,并以出色的成绩获得了学上学位。&&& 伍德沃德获学士学位后,直接攻取博士学位,只用了一年的时间,学完了博士生的所有课程,通过论文答辩获博士学位。从学士到博士,普通人往往需要6年左右的时间,而伍德沃德只用了一年,这在他同龄人中是最快的。获博士学位以后,伍德沃德在哈佛大学执教, 1950年被聘为教授。他教学极为严谨,且有根强的吸引力,特别重视化学演示实验,着重训练学生的实验技巧,他培养的学生,许多人成了化学界的知名人士,其中包括获得1981年诺贝尔化学奖的美国化学家霍夫曼(R.Hoffmann)。伍德沃德在化学上的出色成就,使他名扬全球。1963年,瑞士人集资,办了一所化学研究所,此研究所就以伍德沃德的名字命名,并聘请他担任了第一任所长。
&&& 伍德沃德是本世纪在有机合成化学实验和理论上,取得划时代成果的罕见的有机化学家,他以极其情巧的技术,合成了胆固醇、皮质酮、马钱子碱、利血平、叶绿素等多种复杂有机化合物。据不完全统计,他合成的各种极难合成的复杂有机化合物达24种以上,所以他被称为&现代有机合成之父&。
&&& 伍德沃德还探明了金霉素、土霉素、河豚素等复杂有机物的结构与功能,探索了核酸与蛋自质的合成问题、发现了以他的名字命名的伍德沃德有机反应和伍德沃德有机试剂。他在有机化学合成、结构分析、理论说明等多个领域都有独到的见解和杰出的贡献,他还独立地提出二茂铁的夹心结构,这一结构与英国化学家威尔金森(G.Wilkinscn)、菲舍尔(E.O.Fischer)的研究结果完全一致。
&&& 1965年,伍德沃德因在有机合成方面的杰出贡献而荣获诺贝尔化学奖。获奖后,他并没有因为功成名就而停止工作。而是向着更艰巨复杂的化学合成方向前进&。他组织了14个国家的110位化学家,协同攻关,探索维生素B12的人工合成问题。在他以前,这种极为重要的药物,只能从动物的内脏中经人工提炼,所以价格极为昂贵,且供不应求。
&&& 维生素B12,的结构极为复杂,伍德沃德经研究发现,它有181个原子,在空间呈魔毡状分布,性质极为脆弱,受强酸、强碱、高温的作用都会分解,这就给人工合成造成极大的困难。伍德沃德设计了一个拼接式合成方案,即先合成维生素B12的各个局部,然后再把它们对接起来。这种方法后来成了合成所有有机大分子普遍采用的方法。
&&& 合成维生素B12过程中,不仅存在一个创立新的合成技术的问题,还遇到一个传统化学理论不能解释的有机理论问题。为此,伍德沃德参照了日本化学家福井谦一提出的&边界电子论&,和他的学生兼助手霍夫曼一起,提出了分子轨道对称守恒原理,这一理论用对称性简单直观地解释了许多有机化学过程,如电环合反应过程、环加成反应过程、σ键迁移过程等。该原理指出,反应物分子外层轨道对称一致时,反应就易进行,这叫&对称性允许&反应物分子外层轨道对称性不一致时,反应就不易进行,这叫&对称性禁阻&。分子轨道理论的创立,使霍夫曼和福井谦一共同获得了1981年诺贝尔化学奖。因为当时,伍德沃德已去世2年,而诺贝尔奖又不授给已去世的科学家,所以学术界认为,如果伍德沃德还健在的话,他必是获奖人之一,那样,他将成为少数两次获得诺贝尔奖金的科学家之一。
&&& 伍德沃德合成维生素B12时,共做了近千个复杂的有机合成实验,历时11年,终于在他谢世前几年实现了,完成了复杂的维生素B12的合成工作。参加维生素凡之合成的化学家,除了霍夫曼以外,还有瑞士著名化学家埃申莫塞(A.Escheni11oser)等。
&&& 在有机合成过程中,伍德沃德以惊人的毅力夜以继日地工作。例如在合成番木鳖碱、喹宁碱等复杂物质时,需要长时间的守护和观察、记录,那时,伍德沃德每天只睡4个小时,其他时间均在实验室工作。
&&& 伍德沃德谦虚和善,不计名利,善于与人合作,一旦出了成果,发表论文时,总喜欢把合作者的名字署在前边,他自己有时干脆不署名,对他的这一高尚品质,学术界和他共过事的人都众口称赞。
&&& 伍德沃德对化学教育尽心竭力,他一生共培养研究生、进修生500多人,他的学生已布满世界各地。伍德沃德在总结他的工作时说:&之所以能取得一些成绩,是因为有幸和世界上众多能干又热心的化学家合作。&
&&& 日,伍德沃德国积劳成疾,与世长辞,终年62岁。他在辞世前还面对他的学生和助手,念念不忘许多需要进一步研究的复杂有机物的合成工作,他逝世以后,人们经常以各种方式悼念这位有机化学巨星。
量子化学大师鲍林
Linus pauling
鲍林是著名的量子化学家,他在化学的多个领域都有过重大贡献。曾两次荣获诺贝尔奖金(1954年化学奖, 1962年和平奖),有很高的国际声誉。 日,鲍林出生在...&
量子化学大师鲍林
Linus pauling
&&& 鲍林是著名的量子化学家,他在化学的多个领域都有过重大贡献。曾两次荣获诺贝尔奖金(1954年化学奖, 1962年和平奖),有很高的国际声誉。&&& 日,鲍林出生在美国俄勒冈州波特兰市。幼年聪明好学,11岁认识了心理学教授捷夫列斯,捷夫列斯有一所私人实验室,他曾给幼小的鲍林做过许多有意思的化学演示实验,这使鲍林从小萌生了对化学的热爱,这种热爱使他走上了研究化学的道路。
&&& 鲍林在读中学时、各科成绩都很好,尤其是化学成绩一直名列全班第一名。他经常埋头在实验室里做化学实验,立志当一名化学家。
&&& 1917年,鲍林以优异的成绩考入俄勒冈州农学院化学工程系,他希望通过学习大学化学最终实现自己的理想。鲍林的家境很不好,父亲只是一位一般的药剂师,母亲多病。家中经济收入微薄,居住条件也很差。于经济困难,鲍林在大学曾停学一年,自己去挣学费,复学以后,他靠勤工俭学来维持学习和生活,曾兼任分析化学教师的实验员,在四年级时还兼任过一年级的实验课。
&&& 鲍林在艰难的条件下,刻苦攻读。他对化学键的理论很感兴趣,同时,认真学习了原子物理、数学、生物学等多门学科。这些知识,为鲍林以后的研究工作打下了坚实的基础。
&&& 1922年,鲍林以优异的成绩大学毕业,同时,考取了加州理工学院的研究生,导师是著名化学家诺伊斯。诺伊斯擅长物理化学和分析化学,知识非常渊博。对学生循循善诱,为人和蔼可亲,学生们评价他&极善于鼓动学生热爱化学&。
&&& 诺伊斯告诉鲍林,不要只停留在书本知识上,应当注重独立思考,同时要研究与化学有关的物理知识1923年,诺伊斯写了一部新书,名为《化学原理》,此书在正式出版之前,他要求鲍林在一个假期中,把书上的习题全部做一遍。鲍林用了一个假期的时间,把所有的习题都准确地做完了,诺伊斯看了鲍林的作业,十分满意。诺伊斯十分赏识鲍林,并把鲍林介绍给许多知名化学家,使他很快地进入了学术界的社会环境中。这对鲍林以后的发展十分有用。
&&& 鲍林在诺伊斯的指导下,完成的第一个科研课题是测定辉铝矿(mosz)的晶体结构,鲍林用调射线衍射法,测定了大量的数据,最后确定了mosz的结构,这一工作完成得很出色,不仅使他在化学界初露锋芒,同时也增强了他进行科学研究的信心。
&&& 鲍林在加州理工学院,经导师介绍,还得到了迪肯森、托尔曼的精心指导,迪肯森精通放射化学和结晶化学,托尔曼精通物理化学,这些导师的精心指导,使鲍林进一步拓宽了知识面,建立了合理的知识结构。
&&& 1925年,鲍林以出色的成绩获得化学哲学博士。他系统地研究了化学物质的组成、结构、性质三者的联系,同时还从方法论上探讨了决定论和随机性的关系。他最感兴趣的问题是物质结构,他认为,人们对物质结构的深入了解,将有助于人们对化学运动、的全面认识。
&&& 鲍林获博士学位以后,于1926年2月去欧洲,在索未菲实验室里工作一年。然后又到玻尔实验室工作了半年,还到过薛定愕机和德拜实验室。这些学术研究,使鲍林对量子力学有了极为深刻的了解,坚定了他用量子力学方法解决化学键问题的信心。鲍林从读研究生到去欧洲游学,所接触的都是世界第一流的专家,直接面临科学前沿问题,这对他后来取得学术成就是十分重要的。
&&& 1927年,鲍林结束了两年的欧洲游学回到了美国,在帕莎迪那担任了理论化学、的助理教授,除讲授量子力学及其在化学中的应用外,还讲授晶体化学乡开设有关化学键本质的学术讲座。1930年,鲍林再一次去欧洲,到布拉格实验室学习有关射线的技术,后来又到慕尼黑学习电子衍射方面的技术,回国后,被加州理工学院聘为教授。
&&& 鲍林在探索化学键理论时,遇到了甲烷的正四面体结构的解释问题。传统理论认为,原子在未化合前外层有未成对的电子,这些未成对电子如果自旋反平行,则可两两结成电子对,在原子间形成共价键。一个电子与另一电子配对以后,就不能再与第三个电子配对。在原子相互结合成分子时,靠的是原子外层轨道重叠,重叠越多,形成的共价键就越稳定一这种理论,无法解释甲烷的正四面体结构。
&&& 为了解释甲烷的正四面体结构。说明碳原子四个键的等价性,鲍休在年,提出了杂化轨道的理论。该理论的根据是电子运动不仅具有粒子性,同时还有波动性。而波又是可以叠加的。所以鲍林认为,碳原子和周围口个氢原子成键时,所使用的轨道不是原来的s轨道或p轨道,而是二者经混杂、叠加而成的&杂化轨道&,这种杂化轨道在能量和方向上的分配是对称均衡的。杂化轨道理论,很好地解释了甲烷的正四面体结构。
&&& 在有机化学结构理论中,鲍林还提出过有名的&共振论& & 共振论直观易懂,在化学教学中易被接受,所以受到欢迎,在本世纪40年代以前,这种理论产生了重要影响,但到60年代,在以苏联为代表的集权国家,化学家的心理也发生了扭曲和畸变,他们不知道科学自由为何物,对共振论采取了急风暴雨般的大批判,给鲍林扣上了&唯心主义&的帽子。
&&& 鲍林在研究量子化学和其他化学理论时,创造性地提出了许多新的概念。例如,共价半径、金属半径、电负性标度等,这些概念的应用,对现代化学、凝聚态物理的发展都有巨大意义。
&&& 1932年,鲍林预言,惰性气体可以与其他元素化合生成化合物。惰性气体原子最外层都被8个电子所填满,形成稳定的电子层按传统理论不能再与其他原子化合。但鲍林的量子化学观点认为,较重的惰性气体原子,可能会与那些特别易接受电子的元素形成化合物,这一预言,在1962年被证实。
&&& 鲍林还把化学研究推向生物学,他实际上是分子生物学的奠基人之一,他花了很多时间研究生物大分子,特别是蛋自质的分子结构,本世纪40年代初,他开始研究氨基酸和多肽链,发现多肽链分子内可能形成两种螺旋体,一种是a -螺旋体,一种是g -螺旋体。经过研究他进而指出:一个螺旋是依靠氢键连接而保持其形状的,也就是长的肽键螺旋缠绕,是因为在氨基酸长链中,某些氢原子形成氢键的结果。作为蛋白质二级结构的一种重要形式,a -螺旋体,已在晶体衍射图上得到证实,这一发现为蛋白质空间构像打下了理论基础。这些研究成果,是鲍林1954年荣获诺贝尔化学奖的项目。
&&& 1954年以后,鲍林开始转向大脑的结构与功能的研究,提出了有关麻醉和精神病的分子学基础。他认为,对精神病分子基础的了解,有助于对精神病的治疗,从而为精神病患者带来福音。鲍林是第一个提出&分子病&概念的人,他通过研究发现,镰刀形细胞贫血症,就是一种分子病,包括了由突变基因决定的血红蛋白分子的变态。即在血红蛋白的众多氨基酸分子中,如果将其中的一个谷氨酸分子用缬氨酸替换,就会导致血红蛋白分子变形,造成镰刀形贫血病。鲍林通过研究,得出了镰刀形红细胞贫血症是分子病的结论。他还研究了分子医学,写了《矫形分子的精神病学》的论文,指出:分子医学的研究,对解开记忆和意识之谜有着决定性的意义。
&&& 鲍林学识渊博,兴趣广泛,他曾广泛研究自然科学的前沿课题。他从事古生物和遗传学的研究,希望这种研究能揭开生命起源的奥秘。他述于1965年提出原子核模型的设想,他提出的模型有许多独到之处。
&&& 鲍林坚决反对把科技成果用于战争,特别反对核战争。他指出:&科学与和平是有联系的,世界已被科学的发明大大改变了,特别是在最近一个世纪。现在,我们增进了知识,提供了消除贫困和饥饿的可能性,提供了显著减少疾病造成的痛苦的可能性,提供了为人类利益有效地使用资源的可能性。&他认为,核战争可能毁灭地球和人类,他号召科学家们致力于和平运动,鲍林倾注 了很多时间和精力研究防止战争、保卫和平的问题。他为和平事业所作的努力,遭到美国保守势力的打击,50年代初,美国奉行麦卡锡主义,曾对他进行过严格的审查,怀疑他是美共分子,限制他出国讲学,干涉他的人身自由。1954年,鲍林荣获诺贝尔化学奖以后,美国政府才被迫取消了对他的出国禁令。
&&& 1955,鲍林和世界知名的大科学家爱因斯坦、罗素、约里奥&居里、玻恩等,签署了一个宣言:呼吁科学家应共同反对发展毁灭性武器,反对战争,保卫和平。1957年5月,鲍林起草了《科学家反对核实验宣言》,该宣言在两周内就有2000多名美国科学家签名,在短短几个月内,就有49个国家的11000余名科学家签名。1958年,鲍林把反核实验宣言交给了联合国秘书长哈马舍尔德,向联合国请愿。同年,他写了《不要再有战争》一书,书中以丰富的资料,说明了核武器对人类的重大威胁。
&&& 1959年,鲍林和罗素等人在美国创办了《一人少数》月刊,反对战争,宣传和平。同年8月,他参加了在日本广岛举行的禁止原子弹氢弹大会。由于鲍林对和平事业的贡献,他在1962年荣获了诺贝尔和平奖。他以《科学与和平》为题,发表了领奖演说,在演说中指出:&在我们这个世界历史的新时代,世界问题不能用故争和暴力来解决,而是按着对所有人都公平,对一切国家都平等的方式,根据世界法律来解决。&最后他号召:&我们要逐步建立起一个对全人类在经济、政治和社会方面都公正合理的世界,建立起一种和人类智慧相称的世界文化。&
&&& 鲍林是一位伟大的科学家与和平战士,他的影响遍及全世界。
化学反应动力学研究的大师谢苗诺夫
尼古拉依&尼古拉那维奇&谢苗诺犬是杰出的苏联化学家、是苏联化学界的学术带头人...&
化学反应动力学研究的大师谢苗诺夫
&&& 尼古拉依&尼古拉那维奇&谢苗诺犬是杰出的苏联化学家、是苏联化学界的学术带头人之一,是苏联建国后第一个获得诺贝尔奖的学者。
&&& 十月革命以后:列宁领导下的第一个社会主义国家。广泛吸收各行各业的科学家参加和领导社会主义建设。例如,生理学家巴甫洛夫、化学家兹林斯基、物理学家约飞等知名学者,都曾被任命力教育或科研机构的重要领导人,同时,在列宁的关心和指导下,政府为科技人员创造了良好的工作条件和生活条件,在苏联建国初期物质条件极为艰苦的情况下,列宁还是设法给科技工作者以优厚的待遇,并把培养人才作为头等大事来抓,让老专家充分发挥作用,培养了一大批科学新秀。谢苗诺夫就是在这样的历史背景下成长起来的天才的科学家。
&&& 日,谢苗诺夫出生于萨拉多夫。少年时代受过良好的教育,早在中小学阶段,他就对物理学和化学有着浓厚的兴趣,他学习认真,成绩优异。
&&& 1917年,年仅21岁的谢苗诺夫,以优异的成绩毕业于彼得格勒大学数学力学系,他是著名的苏联物理学家约飞的学生和助手。这段大学生活为他打下了良好的数学和物理学基础,也为他以后在理论化学方面的深入研究创造了条件,使他的知识结构优于一般化学家。
&&& 1920年到1930年,谢苗诺夫在约飞创办的列宁格勒技术物理研究所工作,被任命为列宁格勒化学物理所所长,同时,在列宁格勒工学院兼职任教,并从1928年起担任该学院的教授。1929年,他被选为苏联科学院的通讯院士,1932年彼选为正式院士。1944年,苏联科学院化学物理所迁到了莫斯科,作为该所所长的谢苗诺夫。也同时迁居莫斯科,并担任了以罗蒙诺索夫名字命名的国立莫斯科大学的教授。
&&& 谢苗诺夫1947年加入苏联共产党, 年担任苏联共产党中央委员会候补委员,他还是苏联最高苏维埃第五、六、七次代表大会代表。从1964年起,他担任苏维埃巴古什斯克地区委员会委员。在年,谢苗诺夫担任苏联科学院化学学部的秘书,年,担任化学学部的副秘书长。在1960年&1963年期间,他还兼任全苏社会知识学会的理事长、他还是苏联科学院主席团成员。
&&& 谢苗诺夫非常成功地把研究工作、教学工作、科学团体的组织工作和社会活动紧密地结合起来,使四者互相促进、协同发展。谢苗诺夫因为在科学上的杰出贡献,曾多次获奖,许多外国科学院和科学团体把他选为院士或会员。他的专著《链式反应》和《论化学动力学某些问题和反应能力》等被各国翻译出版。这位苏联学者在全世界享有极高的声望。
&&& 1956年,瑞典科学院和诺贝尔基金会,为了表彰谢苗诺夫和英国化学家欣谢乌德在化学反应动力学和反应历程研究中所取得的成就,让他两人分享了该年度的诺贝尔化学奖。谢苗诺夫是获得这种最高国际科学奖的第三位俄国学者,也是苏联建国后,第一位荣获这种奖的科学家。
&&& 谢苗诺夫很早就研究化学动力学问题,1916年起他曾发表过这方面的多篇学术论文,论文中详尽地阐述了原子、分子的相互碰撞问题。此后,对化学反应动力学和化学反应历程的研究成了他科学活动的基础和中心。
&&& 自从范霍夫1901年首次获得诺贝尔化学奖以后,经过了5年,这种科学的最高奖赏,重又颁发给研究化学反应动力学和化学反应历程的科学家,特别表彰了谢苗诺夫和欣谢乌德的科学贡献,说明化学反应动力学和化学反应历程一直是化学研究的重大课题。
&&& 谢苗诺夫的科研工作,几乎全部用来研究化学反应历程和化学动力学问题,他对链式反应历程做了深入而全面的研究。链式反应的发现,标志着理论化学的研究进入到一个新的阶段。传统的化学,只注重反应物和产物的研究,对于反应物如何转变成产物,转变的复杂机制和过程则很少注意。德国化学家博登斯但在1913年曾提出链式反应的概念,用以解释氢和氯反应生成氯化氢的复杂过程,他认为,在这个反应过程中会生成某种&中间体&。但是,博登斯但提出的&链反应&和&中间体&说,还是一种假设和猜测。
&&& 德国物理化学家能斯特在1916年,提出了氯化氢生成的链反应机理。他认为,在这个反应过程中,会形成作为&中间体&的自由基。
&&&&&& & Cl2&&&2Cl&
&&&&&&& Cl& + H2 &&&HCl + H&
&&&&&&& H& +Cl2 &&& HCl + Cl&
&&&&&&& &&
&&& 在以上链反应提出以后,有许多学者对此进行了进一步的深入研究。例如,威加特1922年曾用实验证明了链反应的存在,1923年克拉麦斯把链式反应的机理用于光化反应的研究。但是,在1927年以前,链反应在化学上还不具有普遍的意义,它仅仅被用来解释某些个别反应。
&&& 1927年以后,谢苗诺夫系统地研究了链反应机理,他在此项研究中,曾试图对反应历程进行数学描述。谢苗诺夫认为,化学反应有着极为复杂的过程,在反应过程中有可能形成多种&中间产物&。在链式反应中,这种&中间产物&就是&自由基&,&自由基&的数量和活性决定着反应的方向、历程和形式。链反应不仅有简单的直链反应,还会形成复杂的&分支&,所以,谢苗诸夫还提出了&分支链式&反应的新概念。谢苗诺夫指出,链式反应有着普遍的意义和广泛的实用价值。在理论上,谢苗诺夫广泛地研究了各种类型的链式反应,提出了链式反应的普遍模式,他还试图用这种反应机理解释新发现的化学振荡现象。在应用上,谢苗诺夫把链式反应机理用于燃烧和爆炸过程的研究,揭示出燃烧和爆炸的联系和区别。指出,燃烧是缓慢的爆炸,爆炸则是激烈的燃烧,他还指出了燃烧和爆炸的机制。
&&& 谢苗诺夫通过研究,丰富和发展了链式反应的理论,奠定了分支链式反应的理论基础和实验基础。他认为,不仅在链式反应的开始,而且在反应过程中,化学反应系统都会不断地产生活化质点,这些活化质点,会对反应进程产主影响,会使反应中出现许多分支,如同树叉一样,不断地分支扩展。活化质点的状态,还会影响到反应的进展情况,会使某些反应速度增大,而使另一些反应过程减漫或难以进行。
&&& 谢苗诺夫用大量的实例证明,对化学反应过程和化学反应动力学的研究有重大的意义。他认为,化学反应过程是化学作为更复杂的科学区别于物理学的基础和标志。在化学过程中,物质要发生极为复杂的变化,而在物理过程中,物质的本性则没有发生或很少发生变化。因此,化学过程是比物理过程更复杂的过程。谢苗诺夫认为,在化学史上,在相当长的一段时间中,化学家只注重于化学的始态和终态的研究,而忽视了过程,使化学动力学和化学过程的研究,落后于其他领域的研究,例如,对化学过程的研究就不如对化学结构研究深入。他指出:&研究化学历程的理论的发展,比研究化学结构的理论的发展要曲折、复杂、困难得多。&
&&& 谢苗诺夫在荣获诺贝尔奖金时,发表了著名的演讲,他在演讲中十分强调地指出:&在化学理论的研究方面,要大大加强对化学动力学和化学复杂过程的研究,从而进一步弄清化学反应历程,对化学反应逐步实现定量化。&他认为,&实现对各种化学反应速度和化学反应方向的精确定量的控制,这是化学理论研究的长远任务。可惜,到目前为止,在化学工艺的理论方面,还远远落后于无线电技术、电子学和原子物理学等其他方面的研究,在这些方面,工。艺过程在相当大的程度上建立在理论预见和定量计算的基础上。&为了使化学也和其他科学一样,实现严密的定量化,&链式反应理论&为解决这一问题,迈出了第一步。&
&&& 谢苗诺夫在创立链式分支反应理论时,曾深入研究和采用了前人的研究成果,他认真考察和分析了历史上各位著名化学家提出链式反应的思想,同时,他还把这种研究和化学实验与化学工飞结合起来,成为理论联系实际的光辉范例。谢苗诺夫的链式分支反应理论,能够正确他说明、链式反应如何开始,如何进行以及反应过程中的复杂变化和可能的方向。向时,还能得出关反应速度的许多有价值的绪论。在谢苗诺大的链式分支反应理论的指导下,甚至还能做到调控反应过程,使化学反应在希望的方向上进行,所以,他的这一辉煌成果,不仅可用来指导完善现有的化学工艺,而且还可以指导研究新的化学工艺。因此;化学家们一致认为:&谢苗诺夫的分支链式反应理论是理论化学研究的一个里程碑。&
&&& 谢苗诺夫的理论深化了人们对复杂化学过程的认识,揭示了化学过程不同于物理过程的本质,指明了化学反应复杂过程的过程和机理,这在认识论和方法论上也有重大的意义,谢苗诺夫及把理论研究和应用研究有机地统一起来,促进了科学的进步和技术的发展。
&&& 谢苗诺夫倡导各种不同专业的科学家互相协作,他认为,化学理论的研究,应当和其他自然科学互相联系、互相渗透、要积极采用其它自然科学的理论方法,特别要注意积极采用数学和物理学的理论方法。他还指出,各种专家协同研究重大课题,对新技术革命和科学的未来具有重大意义。
&&& 作为一个世界著名的科学家,谢苗诺夫曾多次强调科学要为人类的幸福和社会的进步服务,主张防止把科学成果用于危害人类的安全。他在荣获诺贝尔奖金时发表的演讲的最后,向全世界科学家们呼吁,&世界科学家共同努力,要使科学为世界的进步利益和人类的幸福,做出积极贡献。&
&&& 谢苗诺夫还是一位出色的教育家,他的教育思想和他的科学思想是一致的,主张理论联系实际。他要求他的学生和其他青年科技工作者,无论是做教学工作的还是敞研究工作的,都不应把自己死死地限制在课堂上或者实验室里,要做到理论联系实际,要努力解决国家和民族最急需最紧迫的问题,要使科学成果迅速转化为直接生产力。
侯氏制碱法的创造者侯德榜
许多工业部门,尤其是纺织、肥皂、造纸。玻璃、火药等行业都需要大量用碱。古代那种从草木灰中提取碱液,从盐湖水中取得天然碱的方法是远远不能满足需求的。为此, 1775年法国科学...&
侯氏制碱法的创造者侯德榜
&&& 许多工业部门,尤其是纺织、肥皂、造纸。玻璃、火药等行业都需要大量用碱。古代那种从草木灰中提取碱液,从盐湖水中取得天然碱的方法是远远不能满足需求的。为此, 1775年法国科学院用10万法郎的悬赏征求可工业化的制碱方法。1788年,勒布兰提出了以氯化钠为原料的制碱法,经过4年的努力,得到了一套完整的生产流程。勒布兰制碱流程虽然在推广应用中不断地被完善,但是因为这方法主要是利用固相反应,又是高温操作,存在许多缺陷,生产不能连续,劳动强度大,煤耗量大,产品质量不高。面对这些问题,许多人有意改革它。到了1862年,比利时化学家索尔维实现了氨碱法的工业化。由于这种新方法能连续生产,产量大,质量高,省劳动力。废物容易处理,成本低廉,它很快取代了勒布兰法。&&& 掌握索尔维制碱法的资本家为了独享此项技术成果,他们采取了严密的保密措施,使外人对此新技术一无所知。一些技术专家想探索此项技术秘密,大都以失败告终。不料这一秘密竞被一个中国人运用智慧摸索出来了。这个人就是侯德榜。
披露索尔维制碱法的秘密
&&& 侯德榜, 日生于福建闽侯农村。少年时他学习1分刻苦,就是伏在水车上双脚不停地车水时,仍能捧着书本认真读书。后来在姑母的资助下,他单身来到福州英华书院和闽皖路矿学堂读书。毕业后曾在津浦铁路符离集车站做过工程练习生。在工作之余,他抓紧时间学习,1911年考人清华留美预备学校。经过3年的努力,他以10门功课1000分的优异成绩被保送到美国留学。8年中,他先后在麻省理工学院、柏拉图学院、哥伦比亚大学攻读化学工程,1921年取得博士学位。
&&& 在国外留学时,他时刻怀念祖国,惦记着处于水深火热中的苦难同胞。这时候,在纽约他遇到了赴美考察的陈调甫先生。陈受爱国实业家范旭东委托,为在中国兴办碱业特地到美国来物色人才。当陈先生介绍帝国主义国家不仅对我国采取技术封锁,而且利用我国缺碱而卡我国民族工业的脖子的情况时,具有强烈爱国心的侯德榜马上表示,&可以放弃在美国的舒适生活,立即返回祖国,用自己的知识报效祖国。&
&&& 1921年10月侯德榜回国后,出任范旭东创办的永利碱业公司的技师长(即总工程师)。他深刻地体会到创业之艰难。要创业首先需要实干的精神。他脱下了白领西服,换上了蓝布工作服和胶鞋,身先士卒,同工人们一起操作。哪里出现问题,他就出现在哪里,经常于得浑身汗臭,衣服中散发出酸味、氨味。他这种埋头苦干的作风赢得了工人们、甚至外国技师的赞赏和钦佩。在他的带领下,技师、工人们团结一心,为建成中国自己的碱厂而奋战。
&&& 虽然索尔维制碱法的原理很简单:先把氨气通入食盐水,然后向氨盐水中通二氧化碳,生产溶解度较小的碳酸氢钠。再将碳酸氢钠过滤出来,经焙烧得到纯净洁白的碳酸钠。但是具体的生产工艺却为外国公司所垄断,所以侯德榜要掌握此法制碱,得完全靠自己进行摸索,困难是很多的。且不说工艺设计、材料选择、设备的挑选和安装等经过了一个又一个难关,仅从试生产的过程也可略见一斑。例如干燥锅结疤了,浑圆的铁锅在高温下停止了转动,时间长了后果是很严重的。技师们都急得团团转,这时候侯德榜果敢地拿起玉米棒子粗的大铁杆往下捅,操起10一15公斤重的铁杆上下捅可不比举重运动员举杠铃轻松,累得他双眼直冒金星,汗水湿透了工装。不久他觉得单靠力气难于解决这一技术问题,经过大家商量,他们采用加干碱的办法终于使锅底上的碱疤脱水掉下来,总算克服了困难。
&&& 侯德榜奋不顾身地把全部身心都扑到了生产上,从调换碳酸化塔的水管,另行设计分解炉,到多次加强冷却设备,改造过滤机以及处理不断发生的生产故障,他都以探索者的勇气、生产者的细心和科学家的严谨来对待。经过紧张而又辛苦的几个寒暑的奋战,侯德榜终于掌握了索尔维制碱法的各项技术要领。日,永利碱厂正式投产。正当大家兴高彩烈地等待雪白的纯碱从烘烧干燥炉中出来时,出现在眼前的却是暗红色的纯碱。怎么回事?这无形给大家泼了一盆冰水。作为总工程师的侯德榜冷静地去寻找事故的原因。经过分析他很快就发现纯碱变成暗红色是由于铁锈污染所致。随后他们以少量硫化钠和铁塔接触,致使铁塔内表面结成一层硫化铁保护膜。再生产时纯碱变成纯白色了。日产180吨纯碱的永利碱厂终于矗立在中国大地上。1926年,永利碱厂生产的&红三角&牌纯减在美国费城举办的万国博览会上荣获了金质奖章。这一袋袋的纯碱是中华民族的骄做,它象征着中国人民的志气和智慧。
&&& 摸索到素尔维制碱法的奥秘,本可以高价出售其专利而大发其财,但是和范旭东一样,侯德榜主张把这一奥秘公布于众,让世界各国人民共享这一科技成果。为此侯德榜继续努力工作,把制碱法的全部技术和自己的实践经验写成专著《制碱》于1932年在美国以英文出版。一个有骨气的中国人就是这样披露了素尔维制碱法的奥秘。
拼命为之的中国化学工业
&&& 三酸二碱是化学工业的基本原料,仅能生产纯碱显然是不行的。在永利碱厂投入正常运行后,永利公司计划筹建永利硫酸铵厂。这个厂可以同时生产氨、硫酸、硝酸和硫酸铵。建厂的重担自然又落在侯德榜的肩上。
&&& 建造硫酸铵厂与当年永利碱厂的开创不一样,不存在技术保密的问题,面临的问题关键是怎么引进国外技术、选购设备,争取投资少而见效快。为此侯德榜不辞辛苦对整个计划作了周密的调查研究。
&&& 铵厂的设计,应该自成系统,完整合理,引进技术要完全立足于国情,而不是照搬外国的成套设备。在采购设备中,侯德榜精打细算。凡是国内能够保证质量的,就自己动手在国内解决。进口外国设备时,他巧妙地利用了各国厂商之间的竞争,选择适用又价廉的设备,对若干关键设备;更是力主择优。在与外商谈判和选购设备时,侯德榜相当机智,例如制硫酸的全套设备是从美国买的,在买下这套设备的同时,侯德榜顺便索要了硫酸铵的生产工艺图纸。掉过头来,他又从另一家工厂以废钢铁的价格买下一套硫酸铵生产设备(时至今日还在运转)。这种精明能干连美国的许多经理都佩服。
&&& 硫酸铵厂的设备来自英、美、德、瑞士等国的许多厂家,还有些是本国造的,最后竟能全部成龙配套,这是很不容易的。它充分显示了侯德榜的学识才干和昔心经营,表现出他高度的事业J乙和可贵的献身精神。侯德榜能这样出色地指挥完成这项巨大工程,还在于他精通业务、知识广博。正如他自己说的:&要当一员称职的化学工程师,至少对机电、建筑要内行。&这也是他的座右铭。在他给友人伪一封信中他曾写道:这些事,&无一不令人烦闷,设非隐忍顺应,将一切办好,万一功亏一簧,使国人从此不敢再谈化学工程,则吾等成为中国之罪人。吾人今日只有前进,赴汤蹈火,亦所弗顾,其实目前一切困难,在事前早已见及,故向来未抱丝毫乐观,只知责任所在,拼命为之而已。&这就是侯德榜事业心的生动写照。
&&& 1937年之丹,在侯德榜、范旭东及全厂员工的努力下,硫酸铵厂首次试车成功。侯德榜&拼命为之&的又一事业成功了。
侯氏联合制碱法的发明
&&& 1937年。日本侵华的战火伸向上海、南京。位于南京的硫酸铵厂作为亚洲第一流的化工厂,令日本侵略者垂涎三尺,日本侵略者看到永利公司的军事价值,年产一万吨硝酸,可以制造几万吨烈性炸药。他们派人企图收买范旭东和侯德榜。范、侯明确地表示:&宁肯给工厂开追悼会,也决不与侵略者合作&侵略者加大压力。甚至派飞机对碱厂进行狂轰滥炸。在战火逼近的情况下,侯德榜当机立断,布置技术骨干和老工人转移,组织重要机件设备拆运西迁。
&&& 1938年,侯德榜率西迁的全部员工在四川岷江岸边的五通桥建设永利川西化工厂。新厂采取什么工艺是首先要考虑的。制碱的主要原料食盐,在川西只能来源于深井中的盐卤浓缩。盐卤浓度低,所以食盐的成本很高。加上索尔维法的食盐转化率不高(只有70%),这就进一步提高了制碱的成本。固此继续采用索尔维制碱法,生产就难以维持。
&&& 侯德榜经过调查,决定改进索尔维法开创制碱新路,他总结了索尔维法的优缺点,认为这方法的主要缺点在于,两种原料组分只利用了一半,即食盐(NaC1)中的钠和石灰(CaCO3)中的碳酸根结合成纯碱(NaCO3)另一半组分食盐中的氯和石灰中的钙结合成了CaCl2,却没有用途。
&&& 针对以上生产中不可克服的种种缺陷,侯德榜创造性地设计了联合制碱新工艺。这个新工艺是把氨厂和碱厂建在一起,联合生产。由氨厂提供碱厂需要的氨和二氧化碳。母液里的氯化铵用加入食盐的办法使它结晶出来,作为化工产品或化肥。食盐溶液又可以循环使用。
&&& 为了实现这一设计,在年抗日战争的艰苦环境中,在侯德榜的严格指导下,经过了500多次循环试验,分析了2000多个样品后,才把具体工艺流程定下来,这个新工艺使食盐利用率从70%一下子提高到96%,也使原来无用的氯化钙转化成化肥氯化铵,解决了氯化钙占地毁田、污染环境的难题。这方法把世界制碱技术水平推向了一个新高度,赢得了国际化工界的极高评价。1943年,中国化学工程师学会一致同意将这一新的联合制碱法命名为&侯氏联合制碱法&。
&&& 新中国即将成立的1949年初,侯德榜还在印度指导工作,当他得到友人转来的周恩来给他的信后,他立即克服了种种阻挠,于1949年7月回到了气象更新的祖国,作为科学家的代表参加了全国政治协商会议。从此他开始投入恢复、发展新中国化学工业的崭新工作。为了祖国的化工事业,他走遍大江南北、长城内外。1960年前后,为适应我国农业生产的需要,侯德榜不顾自己已是70高龄,和技术人员一道共同设计了碳化法制造碳酸氢铵的新工艺,为我国的化肥工业发展作出了巨大贡献。
&&& 侯德榜先生对科学的态度一贯是严肃认真的。在研究联合制碱的过程中,他要求每个试验都得做30多遍才行。开始时有些人不理解,以为这是浪费时间和耗费精力,多此一举。后来的事实证明,多数试验在进行了20多次以后,数据才稳定下来,这样得到的数据资料才是可靠的,人们这才真正认识到侯德榜这种细致周密、一丝不苟的的科学态度是多么难能可贵。
&&& 侯德榜一生谦虚谨慎,平易近人。在创造永利碱厂时是这样,在以后的长期工作中也是这样。他和技术人员、工人及晚辈们在一起,从来不把自己放在权威或高人一等的位置,讨论问题,他总是认真地听取别人的意见,善于从大家的智慧中吸取积极的因素来充实、完善自己的设想。大家都觉得跟他一起工作,心情特别舒畅,能从他身上学到不少东西。
&&& 侯德榜先生象一名辛勤的园了,为我国化学工业的发展培养了一批又一批的技术骨干。这些骨干现在大都仍活跃在中国化工领域的各个部门,相当多的骨干已成为厂长、总工程师。他们以侯先生作为自己的榜样,为发展我国的化工事业鞠躬尽瘁。
&&& 日,侯德榜先生因病与世长辞,享年84岁。
早逝的化学之星莫斯莱
Henry Moseley
日,莫斯莱出生在英国赛特郡的维茅泽城,这是一个极为美丽幽静的小镇,出过许多名人。莫斯莱的家庭是一个科学世家,他的祖父是著名的数学...&
早逝的化学之星莫斯莱
Henry Moseley
&&& 日,莫斯莱出生在英国赛特郡的维茅泽城,这是一个极为美丽幽静的小镇,出过许多名人。莫斯莱的家庭是一个科学世家,他的祖父是著名的数学家和物理学家,父亲是动物学家,他们都是知名教授,也是令人尊敬的英国皇家学会会员。&&& 莫斯莱的启蒙老师应当说是他的母亲和两个姐姐,因为他那知识丰富的祖父早已去世,父亲患中风病,半身瘫痪,在莫斯莱4岁时也去世了。莫斯莱的母亲和两个姐姐给莫斯莱以很好的学前教育,在他幼小的心灵中,播下了科学的种子。
&&& 莫斯莱童年时就聪明好学,悟住过人,他有非常敏锐的瑰察力,热爱大自然,喜欢动物,尤其喜欢鸟类。他极为耐心地观察他家附近的小鸟,对他们的种类、生活习性、居住地等都知道得很清楚。他父亲的朋友兰开斯特是一位很有名的动物学家,对莫斯莱观察鸟类的才能非常惊奇,称他为&小博物学家&,曾鼓动他长大以后研究动物学,但莫斯莱后来却成了一名化学家。
&&& 莫斯莱13岁时,以优异成绩考入了有名的伊顿中学,在中学读书时曾因学习成绩优异,获得过奖学金,毕业后,考入了牛津大学三一学院,并获得了米拉德奖学金。
&&& 1909年,莫斯莱借大学放假的机会,到曼彻斯特拜访了著名物理大师卢瑟福。卢瑟福热情接待了他,在谈话中,卢瑟福发现,莫斯莱基础知识丰厚,思维清晰,很有培养前途,因此邀他毕业后去曼彻斯特卢瑟福实验室工作。1910年,莫斯莱毕业于牛津大学,获硕士学位,应卢瑟福之约,到曼彻斯特大学卢瑟福实验室工作,很快他就成了大学的讲师。
&&& 在卢瑟福实验室中,莫斯莱除完成讲师的工作以外,把精力都投入科研工作中。他的工作极为出色,成就十分突出。后来,他的同事国忆他说:&他的成功是由于罕见的智力,良好的数学训练,杰出的实验技巧与惊人的毅力相结合。他有一种特殊的持久工作的能力,他喜欢从白天卞直工作到黑夜,尤其是问题处在关键阶段时,他总是连续工作15个小时,通宵达旦奋战在实验室 &
&&& 莫斯莱待人和蔼有礼,特别喜欢帮助别人解决疑难问题,实验室的同事们,都对他十分钦佩。在卢瑟福的指导下,莫斯莱开始研究元素放射性的问题,他首先研究了当时所知道的放射性元素放出b射线的情况,并把研究结果在英国皇家学会的会报上发表。接着,他又研究了在高真空、高电压的情况下,放射性物质的性质。同时测定了锕的一种蜕变产物的寿命,他经过精心设计和深入研究,测定出其半衰期为1/5000秒,在当时的实验条件下,完成如此高精度的测定,实属罕见,因此受到学术界的一致称赞。
&&& 莫斯莱最杰出的工作是发现了以他的名字命名的定律,即莫斯莱定律。
&&& 1913年12月,莫斯莱离开了曼彻斯特,到牛津大学工作,开始研究各种元素所产生的特征X射线的波长。
&&& 莫斯莱经研究发现,以不同的元素作为产生调射线的靶子,则各种不同元素产生的特征调射线的波长是不同的。莫斯莱把各种元素产生的特征调射线按着波长的大小加以系统排列,他惊奇地发现,这种排列和元素在周期表中的顺序是完全一致的,他把这个排列顺序称之为原子序数,此后,他又经过数量分析,提出了各种元素的原子序数与其所产生的调射线波长之间的经验公式:
&&&&&& 1= l a (Z-b)2
&&& 以上公式说明,X射线的波长l,取其倒数的平方根:与原子序数Z呈直线函数关系,式中的a、b都是常数。这个公式,就是莫斯莱定律的数学形式。
&& 把莫斯莱1913年发现的定律,和卢瑟福的a 粒子散射实验相给合,人们不难得出结论:原子序数在数量上正好等于元素的核电荷数,这一发现是建立原子模型的基础。1914年4月,莫斯莱把他的研究结果撰成论文,发表在《哲学杂志》上,论文指出:各种元素调射线谱中谱线的波长倒数或频率,近似地正比于a (Z-b)2,其中a、b是常数。&Z就是原子序数。
&&& 根据莫斯莱的工作,化学家们对化学元素周期律作出了科学的解释,引申出以下几点给论。
&&& 1,元素的性质不象人们以前理解的,只是原子量的周期函数,而是原子序数,即核电荷数的周期函数。这就解释了,为什么在化学元素周期表中有钾和氩、钴和镍、碲和碘等处,原子量大的反而排在原子量小的元素前边的&倒置&现象。
&&& 2.原子的核电荷数,既然和原子序数相等,整个原子又呈中性,所以原子核外必然有与原子序数数目相等的电子在运动。
&&& 3.同一元素的各原子(同位素),它对应的原子量可能不等,但核电荷数一定相等。
&&& 此后,化学元素周期律就建立在科学的基础之上了。同时,这一发现还为预言新元素,填补周期表空白,提供了理论依据、莫斯莱的工作受到高度赞扬,卢瑟福指出:&莫斯莱由于一系列的完美研究赢得了荣誉,他在短短的4年研究中,取得了惊人的成就,认识他的所有人,都预言他有一个辉煌的刊学前程。毫无疑问,元素的性质决定于原子序数的结论,是一个伟大的发现,在理论与实验方面都具有深远的意义,这一绪论在提高人类对原子结构的认识方面,将成为伟大的里程碑。&
&&& 1914年8月,第一次世界大战爆发。当时的英国统治者用堂而皇之的词语,号召人民&保卫祖国&、&维护文明&,莫斯莱因轻信项应征入武,当了皇家立程兵的一名中尉。卢瑟福出于惜才之心,特意给英国要人写信,要求把莫斯莱从前线调回来,让他从事科学工作,但没有能成功。
&&& 臼,在土耳其加利波利半岛登陆战役中,土耳其军队进攻到莫斯莱所在部队侧翼的200米处。当时莫斯莱正用电话向军队传达命令,一颗土耳其人的罪恶子弹,击中了他的头部,这位年青科学家顿时身亡,年仅27周岁。
&&& 莫斯莱不幸死亡以后,他的全部科学仪器和私人财产,按着他预先的安排,都献给了英国皇家学会。
&&& 一颗聪明智慧的头脑,被战争无情地毁灭了,一颗刚刚升起的明亮的化学之星过早地陨落了、利学家们发明的枪弹和火药杀死了、位伟大的科学家。莫斯莱的早逝,给科学界带来极大的悲哀、特别是他的导师卢瑟福,在心灵深处,长期有一神巨大的失落感。
创立高分子化学的施陶丁格
Hermann Staudinger
棉、麻、丝、木材、淀粉等都是天然高分子化合物,从某种意义上来说,甚至连人本身也是一个复杂的高分子体系。在过去漫长的岁月中,人们虽然天天...&
创立高分子化学的施陶丁格
Hermann Staudinger
&&& 棉、麻、丝、木材、淀粉等都是天然高分子化合物,从某种意义上来说,甚至连人本身也是一个复杂的高分子体系。在过去漫长的岁月中,人们虽然天天与天然高分子物质打交道,对它们的本性却一无所知。现在我们已认识什么是高分子,并建立了颇具规模的高分子合成工业,生产出五光十色的塑料、美观耐用的合成纤维、性能优异的合成橡胶,致使高分子合成材料与金属材料、无机非金属材料并列构成材料世界的三大支柱。面对这一辉煌成就,我们不能不缅怀高分子科学的奠基人、德国化学家施陶丁格。
论文发表的背景
&&& 什么是高分子呢?它是由许多结构相同的单体聚合而成的,分子量往往是几万、儿十万。结构的形状也很特别,如果说普通分子象个小球,那未高分子由于单体彼此连接成长链,就象一根有50米长的麻绳。有些高分子长链之间又有短链相结而成网状。又由于大分子与大分子之间存在引力,这些长链不但各自卷曲而且相互缠绕,形成了既有一定强度、又有不同程度弹性的固体。固为分子大,长链一头受热时,另一头还不热,故熔化前有个软化过程,这就使它具有良好的可塑性,正是这种内在结构,使它具有包括电绝缘在内的许多特性,成为新型的优质材料。人们对它们的组成、结构的认识和合成方法的掌握经历了一个实践&&认识&&实践的曲折过程。
&&& 1812年,化学家在用酸水解木屑、树皮、淀粉等植物的实验中得到了葡萄糖,证明淀粉、纤维素都由葡萄糖组成。1826年,法拉第通过元素分析发现橡胶的单体分子是C5H8,后来人们测出C5H8的结构是异戊二烯。就这样,人们逐步了解了构成某些天然高分子化合物的单体。
&&& 1839年,有个名叫古德意尔的美国人,偶然发现天然橡胶与硫磺共热后明显地改变了性能,使它从硬度较低、遇热发粘软化、遇冷发脆断裂的不实用的性质,变为富有弹性、可塑性的材料。这一发现的推广应用促进了天然橡胶工业的建立。天然橡胶这一处理方法,在化学上叫作高分子的化学改性,在工业上叫作天然橡胶的硫化处理。
&&& 进一步试验,化学家们将纤维素进行化学改性获得了第一种人造塑料&&赛璐珞和人造丝。1889年法国建成了最早的人造丝工厂,1900年英国建成了以木浆为原料的粘胶纤维工厂,天然高分子的化学改性,大大开阔了人们的视野。1907年,美国化学家在研究苯酚和甲醛的反应中制得了最早的合成塑料&&酚醛树脂,俗名电木。1909年德国化学家以热引发聚合异戊二烯获得成功。在这一实验启发下,德国化学家采用与异戊二烯结构相近的二甲基丁二烯为原料,在金属钠的催化下,合成了甲基橡胶,开创了合成橡胶的工业生产。
&&& 上述对高分子化合物的单体分析,天然高分子的化学改住的实践和在合成塑料、合成橡胶方面的探索,使人们深切地感到必须弄清高分子化合物的组成、结构及合成方法。对于这个基础理论问题人们所知甚少,这一理论发展的缓慢与高分子本身的复杂特性有关。化学家们一直搞不清它们的分子量究竟是多少,它为什么难于透过半透膜而有点象胶体,它为什么没有固定的熔点和沸点,不易形成结晶?这些独特的性质以当时流行的化学观来看是很难理解的。
&&& 早在1861年,胶体化学的奠基人,英国化学家格雷阿姆曾将高分子与胶体进行比较,认为高分于是由一些小的结晶分子所形成。并从高分子溶液具有胶体性质着眼,提出了高分子的胶体理论。这理论在一定程度上解释了某些高分子的特性,得到许多化学家的支持。尽管也有化学家提出了不同看法,但均未引起注意。我们将支持格雷阿姆的高分子胶体理论的称为胶体论者。他们拿胶体化学的理论来套高分子物质,认为纤维素是葡萄糖的缔合体。所谓缔合即小分子的物理集合。他们还因当时无法测出高分子的未端基团,而提出它们是环状化合物。在当时只有德国有机化学家施陶丁格等少数儿个人不同意胶体论者的上述看法。施陶丁格发表了&关于聚合反应&的论文,他从研究甲醛和丙二烯的聚合反应出发,认为聚合不同于缔合,它是分子靠正常的化学键结合起来。天然橡胶应该具有线性直链的价键结构式。这篇论文的发表;就象在一潭平静的湖水中扔进一块石头,引起了一场激烈的论战。
一场激烈而又严肃的学术争论
&&& 1922年,施陶丁格进而提出了高分子是由长链大分子构成的观点,动摇了传统的胶体理论的基础。胶体论者坚持认为,天然橡胶是通过部分价键缔合起来的,这种缔合归结于异戊二烯的不饱和状态。他们自信地预言:橡胶加氢将会破坏这种缔合,得到的产物将是一种低沸点的低分子烷烃,针列这一点,施陶丁格研究了天然橡胶的加氢过程,结果得到的是加氢橡胶而不是低分子烷烃,而且加氢橡胶在性质上与天然橡胶几乎没有什么区别。结论增强了他关于天然橡胶是由长链大分子构成的信念。随后他又将研究成果推广到多聚甲醛和聚苯乙烯,指出它们的结构同样是由共价键结合形成的长链大分子。
&&& 施陶丁格的观点继续遭到胶体论者的激烈反对,有的学者曾劝告说:&离开大分子这个概念吧!根本不可能有大分子那样的东西&但是施陶丁格没有退却;他更认真地开展有关课题的深入研究,坚信自己的理论是正确的。为此他先后在1924年及1926年召开的德国博物学及医学会议上, 1925年召开的德国化学会的会议上详细地介绍了自己的大分子理论,与胶体论者展开了面对面的辩论。
&&& 辩论主要围绕着两个问题:一是施陶了格认为测定高分子溶液的粘度可以换算出其分子量,分子量的多少就可以确定它是大分子还是小分子。胶体论者则认为粘度和分子量没有直接的联系,当时由于缺乏必要的实验证明,施陶丁格显得较被动,处于劣势。施陶丁格没有却步,而是通过反复的研究,终于在粘度和分子量之间建立了定量关系式,这就是著名的施陶了格方程。辩论的另一个问题是高分子结构中晶胞与其分子的关系。双方都使用X射线衍射法来观测纤维素,都发现单体(小分子)与晶胞大小很接近。对此双方的看法截然不同。胶体论者认为一个晶胞就是一个分子,晶胞通过晶格力相互缔合,形成高分子。施陶丁格认为晶胞大小与高分子本身大小无关,一个高分子可以穿过许多晶胞。对同一实验事实有不同解释,可见正确的解释与正确的实验同佯是重要的。
&&& 科学的裁判是实验事实。正当双方观点争执不下时, 1926年瑞典化学家斯维德贝格等人设计出一种超离心机,用它测量出蛋白质的分子量:证明高分子的分子量的确是从几万到几百万。这一事实成为大分子理论的直接证据。
&& &&&& 事实上,参加这场论战的科学家都是严肃认真和热烈友好的,他们为了追求科学的真理,都投入了填密的实验研究,都尊重客观的实验事实。当许多实验逐渐证明施陶丁格的理论更符合事实时,支持施陶了格的队伍也随之壮大,到1926年的化学会上除一人持保留态度外,大分子的概念已得到与会者的一致公认。
&&& 在大分子理论被接受的过程中,最使人感动的是原先大分子理论的两位主要反对者,晶胞学说的权威马克和迈那在1928年公开地承认了自己的错误,同时高度评价了施陶了格的出色工作和坚韧不拔的精神,并且还具体地帮助施陶丁格完善和发展了大分子理论。这就是真正的科学精神。
&&& 1932年,施陶丁格总结了自己的大分子理论,出版了划时代的巨著《高分子有机化台物》成为高分子科学诞生的标志。认清了高分子的面目,合成高分子的研究就有了明确的方向,从此新的高分子被大量合成,高分子合成工业获得了迅速的发展。为了表彰施陶丁格在建立高分子科学上的伟大贡献, 1953年他被授予诺贝尔化学奖。
倡导分子主物学的建立
&&& 日,海尔曼&施陶丁格出生在德国的弗尔姆斯。他父亲是新康德派的哲学家,所以他从小就受到各种新的哲学思想的熏陶,对新事物比较敏锐,在科学推理、思维中,能够不受传统观念的束缚,善于从复杂的事物中,理出头绪,发现关键之处。提出新的观点。在中学时,他曾对植物学发生浓厚的兴趣,所以中学毕业后,他考入哈勒大学学习植物学。这时有一位对科学发展颇有见地的朋友向他父母进言,最好先让施陶了格打下雄厚的化学基础后,再让他进入植物学的领域。这一中肯的建议被采纳了,借他父亲转到达姆一所大学任教的机会,施陶丁格也来到该城的工业大学改读化学。从此施陶丁格与化学给下不解之缘。1903年,他完成了关于不饱和化合物丙二酸酯的毕业论文,从大学毕业。接着又来到施特拉斯堡,拜著名的有机化学家梯尔为师继续深造。1907年,以他在实验中发现的高活性烯酮为题完成了博士论文,获得了博士学位。同年他被聘为卡尔斯鲁厄工业大学的副教授。5年后他被楚利希联邦工业大学聘任为化学教授。在这里他执教了14年,这期间的教学和研究使他熟悉了化学,特别是有机化学的各个领域和一些新的理论,为他顺利开展科学研究奠定了扎实的基础。也在这期间,他投入了上述关于高分子组成、结构的学术论战。1926年,他为了有更充裕的时间,进行更多的实验来验证他的大分子理论,他应聘来到布莱斯高的符来堡专心从事科学研究。在符来堡他度过了他的后半生,许多重要的科研成果都是在这里完成的。
&&& 施陶丁格在高分子科学研究中取得成功之后,他开始按照早年的设想,将研究的重点逐步转入植物学领域。事实上,他选择高分子课题时,就曾考虑到它与植物学的密切关系。在1926年他就预言大分子化合物在有生命的有机体中,特别是蛋白质之类化合物中起重要的作用。他顺理成章地将大分子的概念引人生物化学人和他的妻子、植物生理学家玛格达&福特合作研究大分子与植物生理。
&&& 要证明大分子同样存在于动、植物等有生命的生物体内,他们认为最好能找到除了粘度法之外的其它方法,证明大分子的存在和存在的形式。经过两年多的努力,他们利用电子显微镜等现代实验观测手段,终于用事实证明了生物体内存在着大分子。可惜的是这一项有重要意义的工作,囵希特勒法西斯的上台和第二次世界大战而被迫中断,施陶丁格所在的研究所毁于战火。第二次世界大战一结束,施陶丁格立即总结了他前一段关于生物有机物中大分子的研究。1947年出版了著作《大分子化学及生物学》。在这一著作中,它尝试地描绘了分子生物学的概貌,为分子生物学这一前沿学科的建立和发展奠定了基础。为了配合高分子科学的发展, 1947年起他主持编辑了《高分子化学》这一专业杂志。他晚年的兴趣主要在分子生物学的研究,由于年事已高,成旱不多,但是培养了许多高分子研究方面的人才,日,施陶丁格安然去世,享年84岁。
生物化学的创始人费歇尔
Emil Fischer
19世纪下半叶和20世纪之初,在有机化学领域中,德国的费歇尔是最知名的学者之一。他发现了苯肼,对糖类、嘌呤类有机化合物的研究取得了突出的成就,因而荣...&
生物化学的创始人费歇尔
Emil Fischer
&&& 19世纪下半叶和20世纪之初,在有机化学领域中,德国的费歇尔是最知名的学者之一。他发现了苯肼,对糖类、嘌呤类有机化合物的研究取得了突出的成就,因而荣获1902年的诺贝尔化学奖。他是第二个荣获此项荣誉的化学家,可见科学界对他的推崇。对于大多数诺贝尔奖获得者来说。获奖的成果可以说是他一生中在科学上最主要的贡献。然而对费歇尔来说,他在科学征途上更令人敬仰的成就,却是在他获得诺贝尔奖之后完成的。他对科学发展的贡献,归纳起来,主要有以下四个方面,一、对糖类的研究;二、对嘌呤类化合物的研究:三、对蛋白质;主要是氨基酸、多肽的研究;四、在化工生产和化学教育上的贡献。由此可见,他的研究领域集中在对有机化学中那些与人类生活、生命有密切关系的有机物质的探索。可以说他是生物化学的创始人。
献身科学的一生经历
&&& 艾米尔&费歇尔于日主于德国科隆市附近的奥伊尔斯金亨镇。两个哥哥早亡,余下的是五个姐姐,所以他既是幼子又是独子,在家里受到大家的喜爱,他父亲劳伦斯。费歇尔是个富有商人,除经营葡萄酒、啤酒外,还是一些啤酒厂、毛纺厂、钢管厂、玻璃厂及矿山企业的董事。在艾米尔少年时代,他父亲正倾注全力发展他的毛纺厂,亲自动手建立了一个小染坊,把买来的染料反复调和进行试验。由于缺乏化学知识,实验总不象作买卖那么顺心,为此他常唠叨:&如果家里有一个化学家,这些困难便好解决了。&后来相继建立的钢铁厂、水泥厂也迫切需要化学知识,致使他父亲对化学这门科学更加崇拜。父亲的这一思想给费歇尔留下了深刻印象,他暗暗下定决心,将来一定要作一个化学家。
&&& 1869年艾米尔以第一名的成绩从中学毕业,他没有忘记父亲过去的嘱咐:&要把自己的一生献给科学,你就应该选择化学。&毅然决定投考大学化学系。当他将这一决定付诸于行动时,他父亲却犹豫了,那么大的家产和企业由谁来继承?只有艾米尔。于是父亲改变了主张,动员艾米尔从商:&你还不满17岁,这么小的岁数就入大学也没什么意思,是不是花一年半载时间学点商业事务。&父命难违,艾米尔只好到他姐夫经营的一个木材公司见习。
&&& 此时的艾米尔一心早已扑在了化学这门科学里了,所以他来到木材场后,很快自建了个简易的化学实验室。白天就关在实验室里按照书本埋头做实验,什么商业买卖,他根本没去考虑。他姐夫不得不向他父亲汇报:&艾米尔这孩子在商业上不会有出息。&面对这一状况,他父亲实在没办法,只好让步,&既然他不愿做买卖,就让他上学吧!&就这样,文米尔实现了自己的志愿,进入波恩大学化学系。
&&& 在波恩大学,主要的化学教授是著名的凯库勒。凯库勒的讲课水平很高,给学生们留下深刻的印象,但是该校的化学

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