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化学家的故事

来源:动视网 责编:小OO 时间:2025-09-30 01:13:37
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化学家的故事

中国化学家杨石先的故事  杨石先教授16年生宁杭州,祖籍安徽怀宁。1918年于北京清华留美预备学校毕业后,两次被选送赴美留学,先攻读农科,后改修化学,分别在康奈尔大学和耶鲁大学获硕士、博土学位。回国后,历任南开大学教授、西南联合大学教务长兼化学系主任,第一至五届全国、第五第六届全国政协常委,中国科学院化学学部委员、国家科委化学组组长、全国科协副、中国化学会理事长,南开大学校长、名誉校长,南开大学元素有机化学研究所所长、名誉所长等职。杨石先教授是一位久负盛名的化学家、教育家。19
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导读中国化学家杨石先的故事  杨石先教授16年生宁杭州,祖籍安徽怀宁。1918年于北京清华留美预备学校毕业后,两次被选送赴美留学,先攻读农科,后改修化学,分别在康奈尔大学和耶鲁大学获硕士、博土学位。回国后,历任南开大学教授、西南联合大学教务长兼化学系主任,第一至五届全国、第五第六届全国政协常委,中国科学院化学学部委员、国家科委化学组组长、全国科协副、中国化学会理事长,南开大学校长、名誉校长,南开大学元素有机化学研究所所长、名誉所长等职。杨石先教授是一位久负盛名的化学家、教育家。19
中国化学家杨石先的故事

     杨石先教授16年生宁杭州,祖籍安徽怀宁。1918年于北京清华留美预备学校毕业后,两次被选送赴美留学,先攻读农科,后改修化学,分别在康奈尔大学和耶鲁大学获硕士、博土学位。回国后,历任南开大学教授、西南联合大学教务长兼化学系主任,第一至五届全国、第五第六届全国政协常委,中国科学院化学学部委员、国家科委化学组组长、全国科协副、中国化学会理事长,南开大学校长、名誉校长,南开大学元素有机化学研究所所长、名誉所长等职。

  杨石先教授是一位久负盛名的化学家、教育家。1949年9月,他作为教育界的代表出席第一届全国人民政治协商会议。10月1日参加开国大典。1960年加入中国党。他热爱党,热爱社会主义事业,忠诚于教育事业,坚持真理,刚正不阿,德高望重。

  杨石先教授长期从事有机化学的教学和科研工作。他认为,高等学校有雄厚的科学研究后备力量,应该担负教学和科研双重任务。在教学上,他非常注意学生基础知识的学习和基本技能的训练。在科研方面,他创建了我国高等学校中第一个化学研究机构——元素有机化学研究所,指出学科发展方向,大力培养人才。他多年从事农药化学和磷有机化学的研究,成为我国从事这一研究领域的开拓者。他先后领导研制成功杀虫剂久效磷、螟铃畏,除草剂燕麦敌、胺草磷,杀菌剂叶枯净等十几种新农药,发表学术论文四十余篇,译书《有机磷农药的有机化学与生物化学》、编著《国外农药进展》等,为我国农药化学和磷有机化学的发展莫定了基础,作出了重大贡献。

  杨石先教授在南开大学执教六十余年,为我国培养了一大批优秀科学、教育入才。为了党的事业和人民的利益,呕心沥血,鞠躬尽瘁。他严谨治学、精勤俭业,虽身居领导职务,兼任多项社会工作,又年事已高,但始终坚持讲课、著作、指导研究生、培养中青年教师,为人民教育事业奋斗了一生。

    杨石先教授长期担任中国化学会理事长和国家科委化学组组长。他参与领导筹建了中国科学院化学研究所。由于他在化学界的崇高威望,在一些重要的全国性会议上,他往往担任化学方面的领导。1956年制订十二年科学规划与1962年制订十年科学规划,他都任化学组组长。他对中国化学会及所办的刊物十分关心和支持,并亲自主持过许多重大会议,撰写过不少重要文章。他胸怀全局,作风民主,秉公持正,实事求是,因此能团结、联系全国化学界,同心同德,促进我国化学事业兴旺发达,在社会主义四化建设中,起到了重要作用。

化学家李比希

   化学家李比希,1803年5月12日生于德国的达施塔特。他的父亲是一个经营染料、油脂和药物的商人,店里有些货物要自己制造。因此,李比希在少年时就得在店里帮助父亲做事,有时看看书,做做实验。药房设在一幢楼房的第一层,占用了好几间,李比希最喜欢呆在一呆小侧屋里。他在这间侧屋里,初次体验到化学的神秘,从而激发了他的想象力和学习化学的兴趣。

   在那时,虽然法国、英国、德国、瑞典等的科学家在化学方面已经有相当的研究水平,可以仍然有不少的人把化学视为魔术,把研究化学的人称为巫师或魔怪。李比希对这些偏见很不以为然。他懂得化学并不是魔术,正是由于有了化学。人们才能创造出许多有用的东西,看到邻人制造肥皂,他也要在实验室里仿造一下。有时,李比希整天整天地呆在鲍埃尔的染房里或者呆在别人的制革作坊中。在那里看到化学为新的生产打开了大门,而这些新兴的生产则使人类生活变得更加美好。

   李比希在药房中检查各种配方时,化学知识对他帮助不小。有一次他急需的配方没有查到,他的父亲叫他到宫廷图书馆去查找。馆员海斯热情地接待了他,象对待所有其他的孩子一样,也给他一本带有许多插图的故事书。

   “谢谢,海斯先生。我想在您这儿借几本化学书。”他激动地说道。

   “化学书?那我确实要和你交朋友了,我也喜欢读化学方面的书,跟我来吧。”馆员把李比希带到书架旁边,微笑地指着一个书架说,“这里全是化学方面的书。”其中有拉瓦锡、道尔顿、施塔尔、卡文迪许等化学家的著作。从此以后,李比希便成宫廷图书馆的常客了。凡是书架上的书也都要读一遍。虽然他在这里学到了许多化学知识,但是他仍然很不满意,因为那些知识往往浸沉于假设和哲学的海洋中,很难找到一本系统性、科学性都很强的书。

   李比希从童年就逐渐具有自己认识事物的独特方法。他认为只有那些在实验室中能够中以模仿再现的东西,只有那些亲眼看到并能亲自研究过的东西,才是有意义的。他在追求真理方面具有强烈的愿望,在小时候就逐渐养成了仔细做化学实验的习惯,注意观察实验现象,哪怕是细枝末节也从不轻易放过。可是他愈是在药房中勤奋而认真的研究,他对学校的学习就愈是漫不经心,索然寡味。他怎样也不明白,学习那些拉丁语和希腊语的语法公式、语法的变格变位究竟有什么用处。老师常常指责他玩忽学习。有一天拉丁语老师发现他心不在焉,没有好好听讲,提出了批评。李比希挺起身子,不假思索地答道:“我准备当一个化学家。”教室里顿时、发出了哄笑,连一本正经的老师也笑了。他不明白这些人为什么要笑,因为在他的生活中确实没有树立其它的目标。

 李比希特别喜欢研究炸药,在集市上从卖灵丹妙药的人那里学会了制造爆炸雷管和制造雷管用的仪器。一下子达施塔特的孩子们都喜欢到李比希药房买小玩,所得收入都用来帮助父亲养活一家的人。李比希常背着老师,把炸药带进教室,以便在休息时拿去玩。有一次在课堂上,正当老师专心地推导一条定理时,突然教室里发生了可性的爆炸,吓坏了老师和同学,同时一股浓烟冲向校长的办公室,校长也吓得呆眉呆眼、不知所措。这一下,学校把李比希开除了。

   李比希的父亲严厉地指责:“看来你是学不出什么名堂的。干脆送你到药房当学徒吧,至少你自己可以争钱糊口。我的同行皮尔施需要一个助手,明天就到葛平海姆那里去。这回让你自己出去碰碰钉子,这样,你才会明白恶作剧的结果是什么了。”

   李比希在葛平海姆药房里,成了皮尔施的得力助手。皮尔施对他很信任,允许他地干些事。他在阁楼摆满了各种化学药品和仪器,常常做实验到深夜。有一天,有用不同方式组配化学药品时,李比希发现了一种物质,它具有酸的种种性质,其银盐和汞盐都能爆炸。他想这种东西制成雷管一样很值钱,决定多制造这些给家里送去。过了几天,他的确制成了这种新物质。因为没有专门的器具,就把它装在旧手榴弹的空壳中,然后放在离壁炉不远的一个角落里。他没有用任何东西把空壳盖起来,于是他原来湿的物质很快就干燥了。这位年轻的化学家还不知道,这种物质在干燥的情况下即使轻轻地碰一下也是会爆炸的。几周后,他亲自看到这种爆炸的情景发生了。

   有一次,李比希做实验时,使用的研杵从桌上滚下,恰恰落在装有炸药的弹壳上,剧烈的爆炸声震动了整个药店。当李比希睁开眼睛的时候,才明白自己已经躺在对面的墙边,身上盖满了塌落下来的砖块和灰土。头上面的屋顶全部没有了,而看到的是满天星斗和黑蓝的天空。药店主人吓得发抖,不敢上楼阁。“李比希,你真是发疯啦!幸好我们还都活着。”皮尔施太太流着眼泪责备他。

   “我要教训一下这个混蛋叫他收拾自己的东西滚开吧。”

   “他还是个孩子,现在不过15岁。”

   幸好李比希没有受伤,只是房顶被冲掉了。

   李比希为发生的事故深感忧虑。但是并没获得皮尔施的宽恕,不得不回达施塔特。父亲知道发生的事故后很不满意,但内心又有些高兴,因为他的儿子又回到了他的身边。李比希多次要求父亲允许他到大学学习化学,尽管家里有一定的困难,可是关心儿子前途的父亲终于同意了。1920年李比希进了波恩大学,不久就随卡斯特纳(KastnerC.W.G.1733~1857)教授到埃尔兰根大学,19岁完成学业,获得博士学位。为了进一步提高自己的水平又去巴黎留学。1824年回国,在吉森大学任化学教授。1840年当选为英国皇家学会会员。1845年德国封他为男爵。1852年到慕尼黑明兴大学专门从事研究工作,1873年4月18日在慕尼黑逝世。

约翰·理查德

美国纽约州立大学布法罗分校(UB)的约翰·理查德博士最近成了全美科学媒体的焦点人物,因为他在大学实验室完成的实验导致了两篇重要的学术论文被科学期刊撤回。

  锲而不舍一查到底

  约翰·理查德博士是UB艺术与科学学院化学系教授。过去30年来,他一直对了解酶催化剂如何使反应由慢转快的机制颇感兴趣。就这样,他在2004年被一篇关于“设计酶”(designer enzyme)发展取得重大进展的科学报道迷住了。在这篇发表于《科学》杂志的论文中,杜克大学的生物化学教授霍姆;海灵格和詹姆斯·杜克称,他们已将一种核糖结合蛋白转变成一种活性酶。这项成果在科学新闻界被视为蛋白质设计领域的一个里程碑而广受赞誉。  

 理查德回忆道,一种蛋白质基本上能被从源头设计出来,这样的构想被人们认为是不可能办到的。于是,他与海灵格取得联系以获取能表达这种蛋白所需的材料。

  理查德对可催化同样反应的来自生命系统的野生型催化剂感兴趣。接下来,他同该校研究技师阿斯特里德•库德尔卡和客座化学教授蒂娜·埃姆耶斯合作花了数个月的时间开展实验工作,并思考这些催化剂是如何工作的,海灵格设计的催化剂与野生型的催化剂到底有何不同之处。

  理查德领导的科学家团队花了大量时间来纯化海灵格的“催化剂”,最后的研究结果却令他们大为惊讶。他们发现,这两者其实并无不同,这些纯化蛋白并不能再现已发表论文的结果。相反,他们发现海灵格的“催化剂”并不具活性,所谓的活性是一种来自宿主生物的污染酶所致。

  为了慎重起见,理查德将实验做了又做,甚至超过了验证所需要的次数。他说:“我们不想在还没有肯定它们有充分根据的情况下进行指控。”

  理查德与同事发现海灵格的错误在于他的实验室没有适当纯化这些蛋白质。他将自己的实验结果传给海灵格以及《科学》与《分子生物学》杂志的编辑,后者也刊登了海灵格的类似研究。

  最后,海灵格接受了这些论文有错的结论,两份科学期刊也都刊登了撤回公告。杜克大学随后对此事进行了后续调查,澄清了参与研究的该校一名毕业生有不端行为的嫌疑。

  不为名利只求

  理查德勇于指出业已发表的研究成果中的错误的举动,受到了科学团体的一致称赞。该校负责研究的副校长约格·荷西表示,理查德的行为突出了在证明科学进展真实性的追寻中,通过科学程序进行研究的重要性。

  《自然》杂志发表的一篇社论指出,虽然这个例子似乎证明了事情在科学程序上没有错,但仔细观察却还是能发现也许会有某些问题。该杂志评论道:“实际上,理查德及其两位合作伙伴整整花费了7个月的时间与数万美元的财力,却无法再现来自海灵格实验室的结果。理查德极力纠正此科学纪录的后续努力得到的仅是大量的花费,对他自己的职业生涯并没有任何显著利益。”

  这篇社论还表示,这是在科学中长期存在的问题。许多研究人员在无意间遇到了无法再现的研究后,根本不再继续追究下去,这可使他们免于额外的麻烦并节省了金钱。与此同时,那些如同理查德这样拒绝轻言放弃的人,却没得到任何好处。

  除了《自然》的社论提到了理查德实验室的研究工作以外,《化学和工程新闻》《高等教育纪事》网络版、《科学家》等杂志也纷纷报道了此事。

  纠错本是科学工作的应有之义

  面对纷至沓来的各种赞誉,理查德非常冷静。他说,更正错误本就是科学工作者的应有之义。《科学》和《自然》杂志每年都要刊登多个撤回公告。报告错误是至关重要的,因为论文的发表会影响授予资金的决定。当科学家进行相关研究而他们的提案在研究部门被提出来讨论时,评审人员想要知道为什么他们没有像那些已发表的成果一样取得类似的成功。评审人员的逻辑就是这样:如果其他科学家能办得到,那么为什么你不行?

  理查德说:“所以,你要试着让事情向正确的方向前进。如果你知道一个重要结果是错的,那么你有责任要使人们注意到它。”

瑞典著名化学家舍勒

 

卡尔·威尔海姆·舍勒(Carl Wilhelm Scheele)(1742~1786)是瑞典著名化学家,氧气的发现人之一,同时对氯化氢、一氧化碳、二氧化碳、二氧化氮等多种气体,都有深入的研究。 

 

742年12月19日,舍勒生于瑞典的斯特拉尔松。由于经济上的困难,舍勒只勉强上完小学,年仅14岁就到哥德堡的班特利药店当了小学徒。药店的老药剂师马了·鲍西,是一位好学的长者,他整天手不释卷,孜孜以求,学识渊博,同时,又有很高超的实验技巧。马丁·鲍西不仅制药,而且还是哥德堡的名医,在哥德堡的市民看来,他简直就象古希腊的盖伦和中国的扁鹊、华佗一样,他的高超医术,在广大市民中,像神话一样地流传着。名师出高徒,马丁·鲍西的言传身教,对舍勒产生了极为深刻的影响。舍勒在工作之余也勤奋自学,他如饥似渴地读了当时流行的制药化学著作,还学习了炼金术和燃素理论的有关著作。他自己动手,制造了许多实验仪器,晚上在自己的房间里做各种各样的实验。他曾因一次小型的实验爆炸引起药店同事的许多非议,但由于受到马丁·鲍西的支持和保护,没有被赶出药店。舍勒在药店里边工作,边学习,边实验,经过近8年的努力,他的知识和才干大有长进,从一个只有小学文化的学徒,成长为一位知识渊博、技术熟练的药剂师。同时,他也有了自己一笔小小的“财产”——近40卷化学藏书,一套精巧的自制化学实验仪器,正当他准备大展宏图的时候,生活中出现了一个不幸,马丁·鲍西的药店破产了。药店负债累累,无力偿还债款,只好拍卖包括房产在内的全部财产。这样,舍勒失去了生活的依托,失业了。他只好孤身一人,在瑞典各大城市游荡。后来,舍勒在马尔摩城的柯杰斯垂姆药店找到了一份工作,药店的老板有点像马丁·鲍西,很理解舍勒,支持他搞实验研究。他们给了他一套房子,以便他居住和安置藏书及实验仪器。从此,舍勒结束了游荡生活,再不用为糊口奔波。环境安定了,他又重操旧业,开始了他的研究和实验。

 

读书,对舍勒启发很大,他曾回忆说,我从前人的著作中学会很多新奇的思想和实验技术,尤其是孔克尔的《化学实验大全》,给我的启示最大。

 

实验,使舍勒探测到许多化学的奥秘,据考证,舍勒的实验记录有数百万字,而且在实验中,他创造了许多仪器和方法,甚至还验证过许多炼金术的实验,并就此提出自己的看法。

 

舍勒后来工作的马尔摩城柯杰斯垂姆药店,靠近瑞典著名的鲁恩德大学,这给他的学术活动提供了方便。马尔摩城学术气氛很浓,而且离丹麦的名城哥本哈根也不远,这不仅方便了舍勒的学术交流,同时也使他得以及时掌握化学进展情况,买到最新出版的化学文献,这对他自学化学知识有很大的帮助。从学术角度考虑,舍勒认为真正的财富并不是金钱,而是知识和书籍。因此,他特别注意收藏图书,每月的收入,除了吃穿用,剩下的几乎全部用来买书。舍勒勤学好问,潜心于事业,为人正派,救困扶贫。因此,他的人品受到学术界的极高评价。舍勒研究化学专心致志,他对一切问题,都愿意用化学观点来解释。舍勒的好友莱茨柯斯在回忆他与会勒的交往以及舍勒的气质时说舍勒的天才完全用于实验科学,他有“惊人的记忆力和理解力,但似乎他只记住与化学有关的事情,他把许多事情都与化系起来加以说明,他有化学家的独特的思考方式。

 

在科平城,舍勒经营的药店名气很大,收入可观。舍勒也十分喜欢这种把科学研究、生产商业活动有机地结合在一起的工作。虽然有几所大学慕名请舍勒任教授,但都被他谢绝了,因为他的药房确实是一个很好的研究场所,舍勒不愿意离开。舍勒一生对化学贡献极多,其中最重要的是发现了氧,并对氧气的性质做了很深入的研究。他发现氧的时间始于1767年对亚钾的研究。起初,他通过加热硝石得到一种他称之为“硝石的挥发物”的物质,但对这种物质的性质和成分,当时尚不能解释。舍勒为深入研究这种现象废寝忘食,他曾对他的朋友说:“为了解释这种新的现象,我忘却了周围的一切,因为假使能达到最后的目的,那未这种考察是何等的愉快啊!而这种愉快是从内心中涌现出来的。”舍勒曾反复多次做了加热硝石的实验,他发现,把硝石放在坩埚中加热到红热时,会放出气体,而加热时放出的干热气体,遇到烟灰的粉末就会燃烧,放出耀眼的光芒。这种现象引起舍勒的极大兴趣,“我意识到必须对火进行研究,但是我注意到,假如不能把空气弄明白,那未对火的现象则不能形成正确的看法。”舍勒的这种观点已经接近“空气助燃”的观点,但遗憾的是他没有殇沿着这个思想深入研究下去。

 

舍勒正式发现氧气可以定在1773年以前,比英国的普利斯特列发现氧气要早一年。他制取氧气的方法比较多,主要有:

 

(1)加热氧化汞(Hg0);

 

(2)加热硝石(KNO3);

 

(3)加热高锰酸钾 (KMnO4);

 

(4)加热碳酸银(Ag2CO3)、碳酸汞(Hg2CO3)的混合物。

 

舍勒把这些实验结果,整理成一本书,书名叫《火与空气》,此书书稿1775年底送给出版家斯威德鲁斯,但一直到1777年才出版,书稿在出版社压了两年。书稿不能按时出版,对此舍勒十分不快。舍勒发现氧的优先权,正如他所担心的那样,真的因出版商的耽误而被人夺去了,但人们仍承认他是氧的发现人。

 

舍勒还对空气的成分进行过出色研究,为此他做过许多杰出的实验。

 

第一个实验是把湿铁屑放在倒置于水中的密闭容器中、几天以后,铁屑生锈,空气大的减少了1/4,容器中剩下的3/4空气,可以使燃烧的蜡烛熄灭。

 

第二个实验是把一小块白磷置于倒置于水中的密闭容器中,让白磷在密闭容器中燃烧,器壁上沉积了一层白花,并且空气的体积减少了1/4。

 

类似以上的实验,舍勒曾做过多次,都发现空气是复杂的。他对这类实验做的假定性说明是:“空气是由两种性质不同的流体组成,其中一种表现出不能吸引燃素的性质,即不助燃,而占空气总量1/3到1/4的另一种流体,则特别能吸引燃素;即能助燃。舍勒还把不助燃的空气称为“浊空气”,把助燃的空气称为“火空气”,火空气实际上就是现在大家熟悉的氧气。舍勒为了证明他的观点,千方百计地制造纯净的“火空气”,他用加热硝石的方法和加热氧化汞的方法,用牛尿泡收集了约2升的“火空气”后来他又改进了实验,能顺利地收集大量的“火空气”。值得指出的是,舍勒还做过“浊空气”和“火空气”的生物实验。他把老鼠和苍蝇放在寄封的浊气中,过了一段时间老鼠和苍蝇都死掉了。

 

与此同时,他把蜜蜂放在密闭的“火空气”容器中,过了一个星期,蜜蜂还生活得很好。这些实验足以证明,“火空气”可以帮助燃烧,维持生命,相反,“浊空气,不能帮助燃烧,不能维持生命。到此,舍勒本应对“火空气”和“浊空气”的性质有一个充分的认识,但是,非常可惜,舍勒并没有能从他的出色实验中,引出正确的结论。

 

舍勒终生笃信燃素说,认为燃素就和“以太”相似,浊气是因为吸足了燃素所至,火空气则是纯净的没有吸过燃素的。他在理论上墨守成规,这使他的发现黯然失色。之所以出现这种情况,一是舍勒缺乏理论思维的能力,二是和他生活的社会文化背景、化学理论背景有直接关系,当时燃素说盛行,没人对这种学说提出怀疑,与舍勒交往的化学教授都对燃素说信奉不疑。再加上舍勒重实验,轻理论,只要用现有的理论把他的实验结果解释一番他就满足了,至于这种理论是否正确,他没想到要去验证。

 

当然,理论上的错误,人们不应责怪舍勒,无论如何,舍勒的杰出贡献,给化学的进步带来了巨大的影响。舍勒的研究涉及到化学的各个分支,在无机化学、矿物化学、分析化学、甚至有机化学、生物化学等诸多方面,他都做出了出色贡献。舍勒除了发现了氧、氮等以外,还发现了砷酸、铝酸、钨酸、亚,他研究过从骨骼中提取磷的办法,还合成过氰化物,发现了砷酸铜的染色作用,后来很长一段时间里,人们把砷酸铜作为一种绿色染料,并把它称为“舍勒绿”。舍勒应当是近代有机化学的奠基人之一。1768年,他证明植物中含有酒石酸,但这个成果因为瑞典科学院的忽视,一直到1770 年才发表。舍勒还从柠檬中制取出柠檬酸的结晶,从肾结石中制取出尿酸,从苹果中发现了苹果酸,从酸牛奶中发现了乳酸,还提纯过没食子酸。统计表明,舍勒一共研究过21种水果和浆果的化学成分,探索过蛋自质、蛋黄、各种动物血的化学成分。当时的有机化学还很幼稚,缺乏系统的理论,在这种情况下,舍勒能发现十几种有机酸,实在难能可贵。

 

舍勒还曾研究过许多矿物,如石墨矿、二硫化铜矿等,提出了有效地鉴别矿物的方法。他在研究萤石矿时,发现了氢氟酸。同时探索了氟化硅的性质。他还测定过软锰矿(二氧化锰)的性质。证明软锰矿是一种强氧化剂。他用盐酸与软锰矿首次实现了下述反应:

 

MnO2 +HCl—>MnCl2+H2O+ C12

 

他发现这种呛人的黄色气体(C12)能使染料退色,有许多奇特的性质。舍勒在生物化学中,解决了食醋长期保存的问题,这种方法后来被微生物学家所采用。舍勒一生完成了近千个实验,因吸过有毒的氯气和其他气体,身体受到严重伤害,人们在他的笔记中发现,他还亲口尝过有剧毒的氢氰酸,他记录了:“这种物质气味奇特,但并不讨厌,味道微甜,使嘴发热,刺激舌头。”这种亲尝剧毒品的记载,平静得令人吃惊。

 舍勒1775年当选为瑞典科学院成员,他的工作给人类带来巨大的利益,他一生尽瘁于化学事业,他认为化学“这种尊贵的学问,乃是奋斗的目标。”舍勒逝世后,瑞典人们十分怀念他,在他150和200周年诞辰时,人们给他举行了隆重的纪念会,这种会议也成了化学家们进行学术交流的场所。舍勒的遗作,大部分都整理出版了。在科平城和斯得哥尔摩都为他建立了纪念塑像,他的墓地前立有一块朴素的方形墓碑,碑上的浮雕是一位健美男子,高擎着一把燃烧的火炬。

阿仑尼乌斯

阿仑尼乌斯是瑞典杰出的物理化学家,电离学说的创立者,也是物理化学创始人之一。 

  

1859年2月19日,他出生于瑞典乌普萨拉(Uppsala)的大学教师家庭,6岁时就能进行复杂的计算,少年时期显出数、理、化方面的特长,成绩一直名列前茅,在大学时被校方认为是奇才。他用法文写的博士论文题为"电解质的电导率研究"和"电解质的化学理论",首次提出了电离学说。但当时在本校未获重视,他将论文分寄给当时有名的化学家,得到奥斯特瓦尔德的推崇,邀请他到里加工学院当副教授,后来又得到科尔劳乌施和范霍夫的指点,于1887年用德文发表了“论水溶液中物质的电离”一文。18年,他到德国奥斯特瓦尔德实验室作实验,提出了反应速率的指数定律和活化分子,活化能的概念。 

 

   

由于他研究的内容部分属于物理学范畴,所以1901、1902两次提名都被否决,到1903年才获诺贝尔化学奖。 

 

阿伦尼乌斯的最大贡献是1887年提出电离学说:电解质是溶于水中能形成导电溶液的物质;这些物质在水溶液中时,一部分分子离解成离子;溶液越稀,离解度就越大。这一学说是物理化学发展初期的重大发现,对溶液性质的解释起过重要的作用。它是物理和化学之间的一座桥梁(见阿伦尼乌斯电离理论)。阿伦尼乌斯的研究领域广泛。18年提出活化分子和活化热概念,导出化学反应速率公式(阿伦尼乌斯方程)。他还研究过太阳系的成因、彗星的本性、北极光、天体的温度、冰川的成因等,并最先对血清疗法的机理作出化学上的解释。阿伦尼乌斯因创立电离学说而获1903年诺贝尔化学奖。1902年还曾获英国皇家学会戴维奖章。著有《宇宙物理学教程》、《免疫化学》、《溶液理论》和《生物化学中的定量定律》等。

发现氢气的伟大学者——卡文迪许

历史上许多著名的科学家都有自己的鲜明形象。在他们当中,英国化学家卡文迪许的形象也许有点奇特,但是他那献身科学的一生给后人留下的印象却是完美而深刻的。 

 

古怪的性格

 

17一18世纪,在欧洲的科学家中,出身于中产阶级的为数不少。当时没有专门的科研机构,科学家很多是业余的。,他们根据自己的爱好作一些科学研究,器材、药品都得花自己的钱。这就要求科学家不仅具备有一定的经济条件,更需要一颗奉献给科学的心。卡文迪许恰好具备了这一切。许多人都说,卡文迪许是18世纪英国有学问人中最富者,有钱人中最有学问者。这样说的确毫不夸张。

 

1731年10月10日,卡文迪许出生在英国一个贵族家庭。父亲是德文郡公爵二世的第五个儿子,母亲是肯特郡公爵的第四个女儿。早年卡文迪许从叔伯那里承接了大宗遗赠, 1783年他父亲逝世,又给他留下大笔遗产。这样他的资产超过了130万英镑,成为英国的巨富之一。

 

尽管家资万贯,他的生活却非常俭朴。他身上穿的,永远是几套过时陈旧的绅士服。他吃的也很简单,就是在家待客,照样是羊腿一只。

 

这些钱该怎么用,卡文迪许从不考虑,有一次,经朋友介绍,一老翁前来帮助他整理图书。此老翁穷困可怜,朋友本希望卡文迫许给他较厚的酬金。哪知工作完后,酬金一事卡文迪许一字未提。事后那朋友告诉卡文迪许,这老翁已穷极潦到,请他帮助。卡文迪许惊奇地问:“我能帮助他什么?”朋友说:“给他一点生活费用。”卡文迪许急忙从口袋掏出支票,边写边问:“2万镑够吗?”朋友吃惊地叫起来:“大多,大多了!”可是支票已写好。由此可见,钱的概念在卡文迪许的头脑中是很淡薄的。

 

在当时,贵族的社交生活花天酒地。卡文迪许却从不涉足。他只参加一种聚会,那就是皇家学会的科学家聚会。目的很明确:为了增进知识,了解科学动态。当时的目击者是这样描述的,卡文迪许来参加聚会,总是低着头,屈着身,双手搭在背后,、悄悄地进入室内。然后脱下帽子,一声不响地找个地方坐下,对别人都不理会。若有人向他打招呼,他会立即面红耳赤,羞涩不堪。有一次聚会是一位会员作实验示范。这位会员在讲解中发现,一个穿着旧衣服、面容枯槁的老头,紧挨在身边认真听讲。当他看了他一眼,老头急忙逃开,躲在他人身后。过一会儿,这老头又悄悄地挤进前面注意地听讲。这奇怪的老头正是卡文迪许。

 

许多熟人都知道卡文迪许性情孤僻,不喜欢与人谈话。在他的朋友中,能与卡文迪许交谈的没有几个人。化学家武拉斯顿算是其中一个。他总结了一条经验:“与卡文迪许交谈,千万不要看他,而要把头仰起,两眼望着天,就象对空谈话一样,这样才能听到他的一些见解。”就是这样,卡文迪许的话也不多,他沉默寡言得出奇,在同龄人中,可能是话说得最少的人了。这种怪僻性格的形成与他从小生长的环境有一定关系。他两岁时,母亲因生育他弟弟而病逝,从此他失去了母爱。他父亲忙于社交活动,撇下他交由保姆看管,与外界极少往来。直到11岁才被送入一所专收贵族子弟的学校,在学校里他仍然很少与别人交往,这就使他显得特别孤独、羞怯。

 

二氧化碳的研究和氢气的发现

    

   由于这种古怪的性格,卡文迪许长期深居独处,整天埋头在他科学研究的小于地。他把他家的部分房子进行了改造。一所公馆改为实验室,一处住宅改为公用图书馆,把自家丰富的藏书供大家使用,1733年他父亲死后,他又将他的实验基地搬到乡下的别墅。将别墅富丽堂煌的装饰全部拆去,大客厅变成实验室,楼上卧室变成观象台。甚至在宅前的草地上竖起一个架子,以便攀上大树去观测星象。至于践踏了那些名贵的花草,他毫不在乎。这些都表明,对于科学研究池简直象着了魔一样。

    

   在社交生活中,他沉默寡言,显得很孤僻,然而在科学研究中,他思路开阔,兴趣广泛,显得异常活跃。上至天文气象,下至地质采矿,抽象的数学,具体的冶金工艺,他都进行过探讨。特别在化学和物理学的研究中,他有极高的造诣,取得许多重要的成果。

    

  “ 1766年,卡文迪许发表了他的第一篇论文“论人工空气的实验”。这篇论文主要介绍了他对固定空气(即二氧化碳,在化学命名法提出之前,人们是这样称呼二氧化碳的)、易燃空气(即氢气)的实验研究。

    

   早在1754年英国化学家布莱克就发现了固定空气,但是当时只知道加热石灰石可以获得它,人呼出的空气中含有它,木炭燃烧也产生它。至于怎样收集它,它的物理化学性质如何都不了解。在这些方面卡文迪许做了建设性的工作。卡文迪许考察了收集反应气体的排水集气法,他发现固定空气能溶解于水,室温下的水可吸收固定空气的体积比水本身的体积还要大一点,水冷时可以吸收得更多。若将水煮沸,溶解于水中的固定空气则会逸出。酒精吸收固定空气的本领更大,约是其本身体积的2.25倍。某些碱溶液也能溶解固定空气,因此收集固定空气不能采用排水集气法,而应在不吸收固定空气的水银面上进行。他的这一介绍对于当时科学家研究气体是很有启发的。

    

   卡文迪许侧得国定空气比普通空气重1.57倍,测出了酸从石灰石、大理石、珍珠灰等物质中排出固定空气的重量,计算出这些物质中固定空气的含量。他还发现在普通空气中,若固定空气的含量占到总体积的1/9,燃烧的蜡烛在其中就会媳灭。这些实验研究使人们对二氧化碳的性质有了更多的了解。

   

    在卡文迪许之前,许多人曾制取过氢气,但是并没有认真研究它。卡文迪许用稀硫酸或稀盐酸与金属锌或铁作用获得氢气,发现它点火即燃,不溶于水和碱,比普通空气轻11倍,与已知的其它气体都不一样,从而断定它是一种新的气体。他还发现,一定量的金属与稀酸作用所放出的氢气的多少,与酸的种类、浓度无关,而随金属不同而相异。

    

   卡文迪许当时信奉燃素说,曾认为氢气就是燃素。恰好,当时的许多燃素说信徒都猜测燃素具有负重量。充满氢气的气球徐徐升空,曾使燃素论信徒受到鼓舞,他们的猜测似乎有了证明。然而细心的卡文迪许在弄清了空气的浮力原理后,以精确的实验测出氢气确有重量,从而否定了燃素具有负重量的观点。尽管他是信奉燃素说的,但是他更尊重科学实验的事实。

 

确认水的组成和意外的发现

    

    从1771年起,卡文迪许全神贯注在电学的实验研究上,这是他的一个系统、持久的研究课题。直到1781年普利斯特列在一项卡文迪许曾探索过的研究题目上有了新的发现,才把卡文迪许重新技回到气体的研究中。

   

1781年,普利斯特列宣称他做了一个“毫无头绪”的实验:他将卡文迪许发现的氢气和自己发现的脱燃素空气(即氧气)混和在一闭口瓶中,然后用电火花燃爆,发现瓶中有露珠生成。他怀疑自己的实验结果,也无法解释自己的实验。当普利斯特列将这一情况告诉卡文迪许后,引起了后者的兴趣。在征得普利斯特列的许可后,卡文迪许继续这一实验。由于他设计的实验较精确,很快得到结论。在他1784年发表的论文“关于空气的实验,中指出:氢气和普通空气混和进行燃爆,几乎全部氢气和1/5的普通空气凝给成露珠,这露珠就是水。他又采用氧气代替普通空气进行多次实验,同样获得了水。他还证明氢气和氧气相互化合的体积此为2.02:1。由此他确认了水是由氢气和氧气化合而成的。

    

   在上述实验中,卡文迪许遇到两个意外的问题。他发现燃爆氢气与氧气的混和气体时,有时所产生的水有点酸味,用碱中和,再将水蒸发能得到少量的硝石。若氧气愈多,生成的酸也就多些;若氢气过量,则没有酸生成。这是为什么?为此他继续作了一系列实验,终于解决了疑难。

    

   在1785年发表的论文中,他指出水的酸味是因为水中含有或亚,它们的生成则由于氧气中混有氮气,在电火花燃爆的高温中,氧气和氮气会化合。而氢气与普通空气混和燃爆时,由于大量氮气的存在,反应温度不够高,从而无法生成。这一精细的实验为人们提供了一种由空气制取的方法。

    

   卡文迪许还发现,燃爆反应后的或亚用钾碱溶液中和,过量的氧气用硫化押溶液吸收掉后,试管里仍剩下一个很小的气泡,这气泡的体积约是氮气总体积的1/120。这部分气体的性质与氮气不一样。根本不参加化学反应。它究竟是什么呢?卡文迪许没法讲清。但是他为后人提出了一个研究课题,直到100年以后,英国化学家瑞利和拉姆塞才证实,这部分气体是惰性气体。

 

不图名不图利

    卡文迪许1767年发表的论文也引人瞩目。这篇文章介绍了他、关于水和固定空气的实验。将一个深水井的井水进行煮沸,发现有固定空气逸出,同时产生白色沉淀。他认为白色沉淀和固定空气原先都是溶于水的,它们可能是溶于水中的石灰质土。为了证明这一看法,他在清澈的石灰水中通入圃定空气,开始时产生乳白色沉淀,继续通入固定空气后,沉淀复又溶解,溶液再次澄清透亮。这时他将这溶液煮沸,立刻就象井水那样释放出固定空气并产生白色沉淀。

    

   卡文迪许的这一实验和他的解释使人们认清了一个常见的自然现象。在石灰岩遍布的地区,含有二氧化碳的雨水或泉水流经石灰岩地层、慢慢地溶解部分石灰石形成重碳酸盐溶液。这些溶液在石岩中缓慢下滴时,可能因温度变化或水汽蒸发,二氧化碳乘机逸去,碳酸钙结晶析出,日积月累,逐渐形成了石钟、石乳、右笋等奇特的景象。喀斯特地形构造有了科学的解释。

    

   卡文迪许自1766年发表第一篇论文,开始引起社会的重视,以后他又陆续发表了一些关于化学、物理学的富有成果的报告,逐渐引起英国乃至欧洲科学界的震惊,当时有人表示怀疑,为此英国皇家学会曾组织了一个委员会,重复卡文迪许的实验,结果完全证实了卡文迪许的卓越实验技巧和他对科学的诚实态度。卡文迪许是个了不起的科学家,赢得了科学界的尊敬。

    

   卡文迪许对牛顿是非常敬仰的,他从牛顿身上不仅吸取了献身科学的力量,还接下了牛顿的许多研究项目。他根据万有引力定律,研究过动力学;依据牛顿提出的热是微粒振动的观点,做了有关热的许多实验、发现了比热的测定法。他还运用万有引力定律,通过实验测定出地球的密度为水的密度的5.5倍,由此可以计算地球的相对重量。这些著名的实验不仅验证了万有引力定律的科学性,同时也表明卡文迪许具有扎实的数理基础和高超的实验技巧。

    卡文迪许从事科研不图名、不图利。当许多人推崇他发现氢气时,他谦逊他说:“这事早有别人注意到了。”他的许多论文和实验报告,没有急于发表,特别是关于自然哲学的许多论述基本上没有公开发表。也许由于他慎重,也许由于他羞怯,他自认为没有足够实验依据的手稿大部没有发表。所以在他将近50年的科研生涯中,他没有写一本书,这对于促进科学研究的发展是很可惜的。

    

  卡文迪许虽然一生独居,但是科学研究所开辟的新天地给他的生活提供了特别的乐趣。虽然他自小身体虚弱,但是他的生活一直很有规律,所以很少生病,直到1810年3月10日,才以79岁的高龄与世永别。

哈伯法合成氨的发明者哈伯 

    翻阅诺贝尔化学奖的记录,就能看到1916一1917年没有颁奖,因为这期间,欧洲正经历着第一次世界大战,1918年颁了奖,化学奖授予德国化学家哈伯。这引起了科学家的议论,英法等国的一些科学家公开地表示反对,他们认为,哈伯没有资格获得这一荣誉。这究竟是为什么? 

 

哈伯与诺贝尔化学奖

 

随着农业的发展,对氮肥的需求量在迅速增长。在19世纪以前,农业上所需氮肥的来源主要来自有机物的副产品,如粪类、种子饼及绿肥。1809年在智利发现了一个很大的钠矿产地,并很快被开采。一方面由于这一矿藏有限,另一方面,军事工业生产炸药也需要大量的硝石,因此解决氮肥来源必须另辟途径。

 

一些有远见的化学家指出:考虑到将来的粮食问题,为了使子孙后代免于饥饿,我们必须寄希望于科学家能实现大气固氮。因此将空气中丰富的氮固定下来并转化为可被利用的形式,在20世纪初成为一项受到众多科学家注目和关切的重大课题。哈伯就是从事合成氨的工艺条件试验和理论研究的化学家之一。

 

利用氮、氢为原料合成氨的工业化生产曾是一个较难的课题,从第一次实验室研制到工业化投产,约经历了150年的时间。1795年有人试图在常压下进行氨合成,后来又有人在50个大气压下试验,结果都失败了。19世纪下半叶,物理化学的巨大进展,使人们认识到由氮、氢合成氨的反应是可逆的,增加压力将使反应推向生成氨的方向:提高温度会将反应移向相反的方向,然而温度过低又使反应速度过小;催化剂对反应将产生重要影响。这实际上就为合成氨的试验提供了理论指导。当时物理化学的权威、德国的能斯特就明确指出:氮和氢在高压条件下是能够合成氨的,并提供了一些实验数据。法国化学家勒夏特里第一个试图进行高压合成氨的实验,但是由于氮氢混和气中混进了氧气,引起了爆炸,使他放弃了这一危险的实验。在物理化学研究领域有很好基础的哈伯决心攻克这一令人生畏的难题。

   

   哈伯首先进行一系列实验,探索合成氨的最佳物理化学条件。在实验中他所取得的某些数据与能斯特的有所不同,他并不盲从权威,而是依靠实验来检验,终于证实了能斯特的计算是错误的。在一位来自英国的学生洛森诺的协助下,哈伯成功地设计出一套适于高压实验的装置和合成氨的工艺流程,这流程是:在炽热的焦炭上方吹人水蒸汽,可以获得几乎等体积的一氧化碳和氢气的混和气体。其中的一氧化碳在催化剂的作用下,进一步与水蒸汽反应,得到二氧化碳和氢气。然后将混和气体在一定压力下溶于水,二氧化碳被吸收,就制得了较纯净的氢气。同样将水蒸汽与适量的空气混和通过红热的炭,空气中的氧和碳便生成一氧化碳和二氧化碳而被吸收除掉,从而得到了所需要的氮气。

    

   氮气和氢气的混和气体在高温高压的条件下及催化剂的作用下合成氨。但什么样的高温和高压条件为最佳?以什么样的催化剂为最好?这还必须花大力气进行探索。以楔而不舍的精神,经过不断的实验和计算,哈伯终于在1909年取得了鼓舞人心的成果。这就是在600℃的高温、200个大气压和锇为催化剂的条件下,能得到产率约为8%的合成氨。8%的转化率不算高,当然会影响生产的经济效益。哈伯知道合成氨反应不可能达到像硫酸生产那么高的转化率,在硫酸生产中二氧化硫氧化反应的转化率几乎接近于100%。怎么办?哈伯认为若能使反应气体在高压下循环加工,并从这个循环中不断地把反应生成的氨分离出来,则这个工艺过程是可行的。于是他成功地设计了原料气的循环工艺。这就是合成氨的哈怕法。

    

   走出实验室,进行工业化生产,仍将要付出艰辛的劳动。哈伯将他设计的工艺流程申请了专利后,把它交给了德国当时最大的化工企业——巴登苯胺和纯碱制造公司。这个公司原先计划采用以电弧法生产氧化氮,然后合成氨的生产方法。两相比较,公司立即取消了原先的计划,、组织了以化工专家波施为首的工程技术人员将哈伯的设计付诸实施。

    

   首先,根据哈伯的工艺流程,他们找到了较合理的方法,生产出大量廉价的原料氮气、氢气。通过试验,他们认识到锇虽然是非常好的催化剂,但是它难于加工,因为它与空气接触时,易转变为挥发性的四氧化物,另外这种稀有金属在世界上的储量极少。哈怕建议的第二种催化剂是铀。铀不仅很贵,而且对痕量的氧和水都很敏感。为了寻找高效稳定的催化剂,两年问,他们进行了多达6500次试验,测试了2500种不同的配方,最后选定了含铅镁促进剂的铁催化剂。开发适用的高压设备也是工艺的关键。当时能受得住200个大气压的低碳钢,却害怕氢气的脱碳腐蚀。波施想了许多办法,最后决定在低碳钢的反应管子里加一层熟铁的村里,熟铁虽没有强度,却不怕氢气的腐蚀,这样总算解决了难题。

   

   哈伯的合成氨的设想终于在1913年得以实现,一个日产30吨的合成氨工厂建成并投产。从此合成氨成为化学工业中发展较快,十分活跃的一个部分。合成氨生产方法的创立不仅开辟了获取固定氮的途径,更重要的是这一生产工艺的实现对整个化学工艺的发展产生了重大的影响。合成氨的研究来自正确的理论指导,反过来合成氨生产工艺的研试又推动了科学理论的发展。鉴于合成氨工业生产的实现和它的研究对化学理论发展的推动,决定把诺贝尔化学奖授予哈伯是正确的。哈伯接受此奖也是当之无愧的。一些英、法科学家认为哈伯没有资格获取诺贝尔奖,原因何在?有人曾认为,假若没有合成氨工业的建立,德国就没有足够的军火储备,军方就不敢贸然发动第一次世界大战。有了合成氨工业,就可以将氨氧化为盐以保证火药的生产,否则仅依靠智利的硝石,火药就无法保证。当然某些科学的发明创造被用于非正义的战争,科学家是没有直接责任的。英、法科学界对哈伯的指责更多地集中在哈伯在第一次世界大战中的表现。

       1906年哈伯成为卡尔斯鲁厄大学的化学教授, 1911年改任在柏林近郊的威廉物理化学及电化学研究所所长,同时兼任柏林大学教授。1914年世界大战爆发,民族沙文主义所煽起的盲目的爱国热情将哈伯深深地卷入故争的漩涡。他所领导的实验室成了为战争服务的重要军事机构:哈伯承担了战争所需的材料的供应和研制工作,特别在研制战争毒气方面。他曾错误地认为,毒气进攻乃是一种结束战争、缩短战争时间的好办法,从而担任了大战中德国施行毒气战的科学负责人。

       根据哈伯的建议, 1915年1月德军把装盛氧气的钢瓶放在阵地前沿施放,借助风力把氯气吹向敌阵。第一次野外试验获得成功。该年4月22日在德军发动的伊普雷战役中,在6公里宽的前沿阵地上,在5分钟内德军施放了180吨氯气,约一人高的黄绿色毒气借着凤势沿地面冲向英法阵地(氯气比重较空气大,故沉在下层,沿着地面移动),进入战壕并滞留下来。这股毒浪使英法感到鼻腔、咽喉的痛,随后有些人窒息而死。这样英法士兵被吓得惊慌失措,四散奔逃。据估计,英法约有15000人中毒。这是军事史上第一次大规模使用杀伤性毒剂的现代化学战的开始。此后,交战的双方都使用毒气,而且毒气的品种有了新的发展。毒气所造成的伤亡,连德国当局都没有估计到。然而使用毒气,进行化学战,在欧洲各国遭到人民的一致遣责。科学家们更是指责这种不人道的行径。鉴于这一点,英、法等国科学家理所当然地反对授予哈伯诺贝尔化学奖。哈伯也因此在精神上受到很大的震动,战争结束不久,他害怕被当作战犯而逃到乡下约半年。

 晚年的喜与悲

1919年第一次世界大战以德国失败而告终。战后的一段时间里,哈伯曾设计了一种从海水中提取黄金的方案。希望能借此来支付协约国要求的战争赔款。

 第一次世界大战中的哈伯

遗憾的是海水中的含金量远比当时人们想像的要少得多,他的努力只能付诸东流。此后,通过对战争的反省,他把全部精力都投入到科学研究中。在他卓有成效的领导下,威廉物理化学研究所成为世界上化学研究的学术中心之一。根据多年科研工作的经验,他特别注意为他的同事们创造一个毫无偏见、并能进行研究的环境,在研究中他又强调理论研究和应用研究相结合。从而使他的研究所成为第一流的科研单位,培养出众多高水平的研究人员。为了改变大战中给人留下的不光彩印象,他积极致力于加强各国科研机构的联系和各国科学家的友好往来。他的实验室里将近有一半成员来自世界各国。友好的接待,热情的指导,不仅得到了科学界对他的谅解,同时使他的威望日益增高。然而,不久悲剧再次降落在他身上。1868年12月9日哈伯出生在德国的布里斯劳(即现在波兰的弗劳茨瓦夫市)的一个犹太商人家庭。1933年希特勒篡夺了德国的政权,建立了法西斯统治后,开始推行以消灭“犹太科学”为已任的所谓“雅利安科学”的闹剧,尽管哈伯是著名的科学家,但是因为他是犹太人,和其他犹太人同样遭到残酷的。法西斯当局命令在科学和教育部门解雇一切犹太人。弗里茨·哈伯这个伟大的化学家被改名为:“Jew。哈伯”,即犹太人哈伯。他所领导的威廉研究所也被改组。哈伯于1933年4月30日庄严地声明:“40多年来,我一直是以知识和品德为标准去选择我的合作者,而不是考虑他们的国籍和民族,在我的余生,要我改变认为是如此完好的方法,则是我无法做到的。”随后,哈伯被迫离开了为她热诚服务几十年的祖国,流落他乡。首先他应英国剑桥大学的邀请,到鲍波实验室工作。4个月后,以色列的希夫研究所聘任他到那里领导物理化学的研究工作。但是在去希夫研究所的途中,哈怕的心脏病发作,于1934年1月29日在瑞士逝世。

  哈伯虽然被迫离开了德国,但是德国科学界和人民并没有忘却他,就在他逝世一周年的那一天,德国的许多学会和学者,不顾纳粹的阻挠,纷纷组织集会,缅怀这位伟大的科学家。

惟一一位先后两次单独获得诺贝尔奖的科学家—鲍林

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(1954年化学奖, 1962年和平奖),有很高的国际声誉。 

 

1901年2月28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。由于经济困难,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,还到过薛定谔机和德拜实验室。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,鲍林在1928一1931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,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。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。 

价键理论

  鲍林自1930年代开始致力于化学键的研究,1931年2月发表价键理论,此后陆续发表相关论文,1939年出版了在化学史上有划时代意义的《化学键的本质》一书。这部书彻底改变了人们对化学键的认识,将其从直观的、臆想的概念升华为定量的和理性的高度,在该书出版后不到30年内,共被引用超过16000次,至今仍有许多高水平学术论文引用该书观点。由于鲍林在化学键本质以及复杂化合物物质结构阐释方面杰出的贡献,他赢得了1954年诺贝尔化学奖。 鲍林对化学键本质的研究,引申出了广泛使用的杂化轨道概念。杂化轨道理论认为,在形成化学键的过程中,原子轨道自身回重新组合,形成杂化轨道,以获得最佳的成键效果。根据杂化轨道理论,饱和碳原子的四个价层电子轨道,即一个2S轨道和三个2P轨道喙线性组合成四个完全对等的sp3杂化轨道,量子力学计算显示这四个杂化轨道在空间上形成正四面体,从而成功的解释了碳的正四面体结构。 

电负性

  鲍林在研究化学键键能的过程中发现,对于同核双原子分子,化学键的键能会随着原子序数的变化而发生变化,为了半定量或定性描述各种化学键的键能以及其变化趋势,鲍林于1932年首先提出了用以描述原子核对电子吸引能力的电负性概念,并且提出了定量衡量原子电负性的计算公式。电负性这一概念简单、直观、物理意义明确并且不失准确性,至今仍获得广泛应用,是描述元素化学性质的重要指标之一。 

共振论

  鲍林提出的共振论是20世纪最受争议的化学理论之一。也是有机化学结构基本理论之一。为了求解复杂分子体系化学键的薛定谔方程,鲍林使用了变分法。在原子核位置不变的前提下,提出体系所有可能的化学键结构,写出每个结构所对应的波函数,将体系真实的波函数表示为所有可能结构波函数的线性组合,经过变分法处理后,得到体系总能量最低的波函数形式。这样,体系的化学键结构就表示成为若干种不同结构的杂化体,为了形象地解释这种计算结果的物理意义,鲍林提出共振论,即体系的真实电子状态是介于这些可能状态之间的一种状态,分子是在不同化学键结构之间共振的。鲍林将共振论用于对苯分子结构的解释获得成功,使得共振论成为有机化学结构基本理论之一。 1950年代,苏联和中国等主义国家出于意识形态的考虑,对共振论、现代遗传学等科学理论展开政治批判,共振论被作为唯心主义的典型加以批判。由于这场政治运动的影响,在主义国家量子化学的传播和发展几乎陷入停顿。1980年代以后,这些国家的学术界逐渐破除了政治因素对科学的束缚,重新审视和接受共振论的思想。 在量子化学领域,随着分子轨道理论的出现和发展,鲍林的化学键理论由于在数学处理上的繁琐和复杂而逐渐处于下风,共振论方法作为一种相对粗糙的近似处理也较少使用了,但是在有机化学领域,共振论仍是解释物质结构,尤其是共轭体系电子结构的有力工具。 

生物大分子结构和功能

  1930年代中期,随着加州理工学院加强其再在生物学领域的发展,鲍林得以接触一批生物学大师,期间鲍林对他原本没有兴趣的生物大分子结构研究产生了兴趣。鲍林在生物大分子领域最初的工作是对血红蛋白结构的确定,并且通过实验首先证实,在得氧和失氧状态下,血红蛋白的结构是不同的,为了进一步精确测定蛋白质结构,鲍林首先想到他早期从事的x-射线衍射晶体结构测试的方法,他将这种方法引入到蛋白质结构测定中来,并且推导了经衍射图谱计算蛋白质中重原子坐标的公式。至今通过蛋白质结晶,进行x-射线衍射实验仍然是测定蛋白质三级结构的主要方法,人类已知结构的绝大部分蛋白质都是经由这种方法测定获得的。 结合血红蛋白的晶体衍射图谱,鲍林提出蛋白质中的肽链在空间中是呈螺旋形排列的,这就是最早的α 螺旋结构模型,有科学史学者认为沃森和克里克提出的DNA双螺旋结构模型就是受到了鲍林的影响,而鲍林之所以没有提出双螺旋,是因为他在1950年代受到美国麦卡锡主义的影响,错过了一次在英国举行的学术会议,没有能够看到一副重要的DNA晶体衍射图谱。 1951年鲍林结合他在血红蛋白进行的实验研究,以及对肽链和肽平面化学结构的理论研究,提出了α螺旋和β折叠是蛋白质二级结构的基本构建单元的理论。这一理论成为20世纪生物化学若干基本理论之一,影响深远。 此外,鲍林还提出了酶催化反应的机理、抗原与抗体结构互补性原理以及DNA复制过程中的互补性原理,这些理论在20世纪的生物化学和医学领域都扮演了非常重要的角色。 

  1994年8月19日,美国著名学者莱纳斯·鲍林以93岁高龄在他加利福尼亚州的家中逝世。鲍林是惟一一位先后两次单独获得诺贝尔奖的科学家。曾被英国《新科学家》周刊评为人类有史以来20位最杰出的科学家之一,与牛顿、居里夫人及爱因斯坦齐名。然而,路透社在报道鲍林逝世的消息时却说,他是“20世纪最受尊敬和最受嘲弄的科学家之一

开创化学发展新纪元的拉瓦锡

    法国化学家拉瓦锡进行的化学被公推为18世纪科学发展史上最辉煌的成就之一。在这场中,他以雄辩的实验事实为依据,推翻了统治化学理论达百年之久的燃素说,建立了以氧为中心的燃烧理论。针对当时化学物质的命名呈现一派混乱不堪的状况,拉瓦锡与他人合作制定出化学物质命名原则,创立了化学物质分类的新体系。根据化学实验的经验,拉瓦锡用清晰的语言阐明了质量守恒定律和它在化学中的运用。这些工作,特别是他所提出的新观念、新理论、新思想,为近代化学的发展奠定了重要的基础。

 

   安东·尼罗朗·拉瓦锡1743年8月26日出生于巴黎一个富裕的律师家庭。5岁那年他母亲园病去世,从此他在姨母照料下生活、11岁时,他进入当时巴黎的名牌学校——马沙兰学校。以后升人法政大学,21岁毕业而取得律师的资格。他的家庭打算让他继承父业成为一个开业律师,然而在大学里他已对自然科学产主了浓厚的兴趣,主动地拜一些著名学者为师,学习数学、天文、植物学、地质矿物学和化学。从20岁开始,他坚持每天作气象观测,假期还跟随地质学家格塔尔到各地作地质考察旅行。他最初发表的关于石膏组成和凝固的论文就是在地质调查之中写成的,1765年,法国科学院以重奖征集一种使路灯既明亮又经济的设计方案,22岁的拉瓦锡勇敢地参加了竞赛。他的设计虽然未获奖金,但被评为优秀方案,荣获国王颁发的金质奖章,这项活动给崭露头角的拉瓦锡以很大的鼓舞、使他更热情地投入科学研究的事业中、同时他的科研才华也开始引起了科学界的注目。因为拉瓦锡接连不断地取得了一项项科研成果,也因为他具备了无需忧虑生活来源的优越科研条件, 1768年他被任命为法国皇家科学院的副会员, 1778年成为有表决权的18名正式会员之一。1785年他担任了科学院的秘书长,实际上成为科学院的负责人。

 

    拉瓦锡成为科学院的成员后,科学研究愈成为他生活的重要内容。从1778年起,他逐个地取得了化学研究上的重大突破。步入化学家的行列。他才华洋溢,精力充沛,逐渐成为科学界乃至政界的一位新星。

 

    1768年,拉瓦锡选择的一个研究课题是验证水能否变成土。在当时,许多人都相信水能变成土。亚里士多德的“四元素说”中就有水土互变的提法, 17世纪比利时化学家海尔蒙特曾以柳树的实验来支持这一观点。人们也时常发现在容器中煮沸水,时间长了总会有沉淀物生成。拉瓦锡对这一观点表示怀疑,为此他设计了一个验证实验。他采用一种欧洲炼金术中使用过的很特别的蒸馏器。这种蒸馏器能使蒸馏物被反复蒸馏。他将蒸馏器称重,然后加入一定重量的经3次蒸馏后的蒸馏水。密封后点火加热,保持微热,同时进行观察。二周过去了,水还是清的。第三周末开始出现很小一点固体,随后慢慢变大,第八周固体因增长而沉淀下来。就这样连续加热了101天,蒸馏器中的确产生了固体沉淀物,冷却后,他首先称了总重量,发现总重量与加热前相比没有变化。他又分别对水、沉淀物、蒸馏器进行称量,结果是水的重量没变,沉淀物的重量恰好等于蒸馏器所减少的重量。据此拉瓦锡著写论文驳斥了水转比为土的谬说,瑞典化学家舍勒也对这沉淀物进行分析,证明它的确来自玻璃蒸馏器本身。

 

    1772年9月,拉瓦锡开始对燃烧现象进行研究。在这以前,波义耳曾对几种金属进行过煅烧实验,他认为金属在般烧后的增重是因为存在火微粒,在慑烧中,火微粒穿过器壁而与金属结合。

 

    金属+火微粒——>金属灰

 

    1702年,德国化学家斯塔尔也进行了类似的实验。他认为金属在锻烧中放出了燃素,即:

 

     金属+燃素——>金属灰

 

    斯塔尔将有关燃素的观点系统化,并以此来解释当时已知的化学现象。由于燃素说的解释较过去的合理,很快被化学家所接受,成为18世纪占统治地位的化学理论。尽管一些实验研究的进展已披露了燃素说与实验事实的矛盾,但多数化学家还是设法调和这一矛盾,以维护燃素说。拉瓦锡正是在研究了化学史的概况和前辈化学家的工作之后,发现了这一矛盾,并决心解决这一矛盾。

 

    首先他对磷、硫等易燃物的燃烧进行观察和测定,他发现磷、硫在燃烧中增重是由于吸收了空气。于是他想到,金属在般烧中增重是否属于同一原因?1774年,他重做了波义耳关于煅烧金属的实验。他将已知重量的锡放入曲颈瓶中,密封后称其总重量。然后经过充分加热使锡灰化。待冷却后,称其总重量,确认其总重量没有变化。尔后在曲颈瓶上穿一小孔,发现瓶外空气带着响声冲进瓶内,再称其总重量和金属灰的重量,发现总重量增加的值恰好等于锡变成锡灰后的增重。拉瓦锡又对铅、铁等金属进行了同样的锻烧实验,得到相同的结论。由此拉瓦锡认为燃烧金属的增重是金属与空气的一部分相结合的结果,否定了波义耳的火微粒之说,对燃素说也提出了质疑。那未,与金属相结合的空气成分又是什么?当时人们还不了解空气具有两种以上组分,拉瓦锡也无从推断。1774年10月,英国化学家普利斯特列访问巴黎。在拉瓦锡举行的欢邀宴会上,普利斯特列告诉拉瓦锡,在3个月前,他曾在加热水银灰的实验中发现一种具有显著助燃作用的气体。这信息给拉瓦锡以启示,他立即着手汞灰的合成和分解。实验事实使拉瓦锡确信,般烧中与金属相结合的决不是火微粒或燃素,可能是最纯净的空气。1775年末,普利斯特列发表了关于氧元素(他命名为脱燃素空气)的论文后,拉瓦锡恍然大悟,原来这种特殊物质是一种新的气体元素。随后,他对这种新的气体元素的往质进行了认真的考察,确认这种元素除了助燃、助呼吸外.还能与许多非金属物质结合生成各种酸,为此他把这种元素命名为酸素,现在氧元素的化学符号0就是来源于希腊文酸素: oxygene。对氧气作系统研究后,拉瓦锡明确地指出:空气本身不是元素,而是混和物,它主要由氧气和氮气组成。1778年他进而提出,燃烧过程在任何情况下,都是可燃物质与氧的化合,可燃物质在燃烧过程中吸收了氧而增重。所谓的燃素实际上是不存在的。拉瓦锡关于燃烧的氧化学说终于使人们认清了燃烧的本质,并从此取代了燃素学说,统一地解释了许多化学反应的实验事实,为化学发展奠定了重要的基础。

 

 

 

    长期以来,水也被看作是一种元素。在氧元素被确认后的1781年,英国化学家卡文迪许在氢气与普通空气或氧气的混和气中通电、发生火花时,会有水珠的生成,这一实验证明水是一种化合物。但是由于卡文迪许仍旧信仰燃素说,所以对这一实验结果不能作出清晰的解释。卡文迪许的助手布拉格登于1783年6月访问巴黎时,将这一实验告诉了拉瓦锡。拉瓦锡立即进行了跟踪实验,不仅合成了水,同时还将水分解为氧气和氢气,再次确认了水的组成,并且用氧化理论给以准确的说明。

 

    运用氧化理论,拉瓦锡弄清了碳酸气就是碳与氧元素的化合物。他又根据酒精一类有机化合物在燃烧中大都生成碳酸气和水的事实,建立了有机化合物的分析法,将有机物在一定体积的空气和氧气中燃烧,用苛性碱溶液来吸收其产生的碳酸气,再从残留物中计算出生成的水量,由此确定有机化合物中含的碳、氢、氧三种元素的比例数。

 

    根据氧化理论,1777年拉瓦锡发表论文,指出动物呼吸是吸入氧气,呼出碳酸气。他与法国科学家拉普拉斯合作,1782年设计了冰的热量计,测定了一些物质的比热和潜热。同时证明动物的呼吸也属于一种燃烧现象。

 

    拉瓦锡的氧化学说是对燃素说的否定,他关于水的组成、空气的组成等一系列实验成果是对亚里士多德四元素说的批判,为了与新的理论相适应,1785年,拉瓦锡和他的同行戴莫维、贝托雷、佛克罗伊合作编写了《化学命名法》。这本专著强调指出每种物质必须有一固定名称,单质命名尽可能表达出它的特性,化合物的命名尽可能反映出它的组成,据此他们建议对过去被称为金属灰的物质应依据它的组成命名为金属氧化物;酸、碱物质使用它们所含的元素来命名;盐类则用构成它们的酸和碱来命名。这样一来,汞灰应称为氧化汞,矾油应叫作硫酸等等。从而奠定了现代化学术语命名的基础,当今所用的化学术语的大部分都是依据这一命名法而来的。

 

    拉瓦锡的化学研究有一个重要的特点,他总是有意识地把质量不变的规律作为他思维推理的前提。这种质量守恒的思想在他17年出版的《化学纲要》中,作了清楚的阐述,这是他对近代化学发展的又一突出的贡献。就在《化学纲要》这部名著中,拉瓦锡总结了他化学研究的实践经验,发展了波义耳提出的元素概念,提出元素是化学分析到达的终点,即在当时用任何化学手段都不能分解的物质可称为元素。据此他还列出了一张包括33种元素的分类表。现在看来,这张表虽然存在一些错误,但是世界公认这是第一张真正的化学元素表。

 

    就在拉瓦锡在科学研究上取得一个又一个的重要进展时,17年法国爆发了资产阶级的大。拉瓦锡虽然主张君主立宪制,但是他还是积极地参与了统一度量衡的改革工作。统一度量衡是法国大的重要成果。随着的主导权由大资产阶级转移到小资产阶级的代表人物的手中,阶级的对抗更为激烈,包括拉瓦锡在内的60人组成的征税承包商集团成为了的对象。所谓征税承包业指由一批商人组成的集团,把法国国王的部分征税承包下来,由商人雇用人员到各地强行征收盐、酒、烟草及其它商品的关税。包税商除了上缴给国王一定税款外。还要从中获得一定的利润。这种征税承包业显然加重了对平民百姓的盘剥,很自然地成为中的众矢之的。拉瓦锡的家庭经济状况足以维持其从事科研的生活,但是拉瓦锡妄图发财,几乎在他投身科学研究的同时,于1768年加入了包税商集团。从此赚钱的买卖花费了他不少精力。他万万没有想到,这一问题为他招来了灭顶之灾。1793年,政权逮捕了包括拉瓦锡在内的包税商,第二年以超过法定数4%的收入,谋取6一10%的利润的罪行而被处死,一位杰出的科学家正当他事业兴旺时,落得这样一个可悲的结局,当时和后来的许多人都对此深感惋惜。

 

    拉瓦锡虽然死了,他对发展近代科学的突出贡献,后人并没有抹煞他的科学思想、科学方法长期以来一直成为人们学习和研究的内容,人们从中获得了不少启迪和教益。综观拉瓦锡的实验研究和理论建树,正如有人评论说:拉瓦锡既没有发现新物质,也没有提出新的实验项目,甚至没有创新或改进实验手段或方法,然而他却在重复前人的实验中,通过严格的合乎逻辑的步骤,阐明了所得结果的正确解释,作出了化学发展上的不朽功绩。成功的原因是多方面的,首先他强调了实验是认识的基础,他的治学座右铭是:“不靠猜想,而要根据事实。”他在研究中一直遵循“没有充分的实验根据,从不推导严格的定律”的原则。这种尊重科学事实的思想使他能把前人所作的一切实验看作只是建议性质的,而不是教条,从而批判地继承了前人的工作成果,敢于进行理论上的。

 

    拉瓦锡善于学习,善于进行分析综合、判断推理,提出新的学术思想。对于前人的有关研究,他的学习是很认真的。他能把前人对于同一实验所作的不同解释加以分析比较,从中发现矛盾和问题,为此他选择了一些关键的跟踪实验作为自己研究的突破点,并在实验中,保持清醒头脑。在实验中他除了细致地观察外,还善于捕捉那些化学反应中各种物质变化的相互联系,不被表面现象所迷惑,透过现象深入到本质,从整体上去认识反应的本质,因而显得比别人站得高、看得准。系统严格的定量性是拉瓦锡实验方法的基本特点。他在实验分析中有一个信条:“必须用天平进行精确测定来确定真理。”根据这一信条,拉瓦锡的实验研究都明确地运用了定量方法。以量求质,通过数量的确定推翻了水上相互转化的古老观念,否定了燃素的存在,揭示了氧气的实质和燃烧的本质。他能以考察量的变化来推导化学变化的规律,是因为他相信自然界物质的各种变化中,质量是守恒的。他提出质量守恒定律进一步说明了化学定量方法所依赖的前提。拉瓦锡敢于明确地提出这一原理,除了有实验事实为根据外,他还从“无中不能生有”这一深刻的哲学和“总量等于它的各个分量”的数学公理中获得了启示。

历届诺贝尔化学奖获奖者名单 

1901年

范霍夫 (Jacobus Henricus van't Hoff,1852—1911) 荷兰人,研究化学动力学和溶液渗透压的有关定律。

1902年

E.费歇尔(Emil Fischer,1852—1919) 德国人研究糖和嘌呤衍生物的合成。

1903年

阿累尼乌斯(Sir WilUsm Ramsay,1852—1916) 瑞典人,提出电离学说。

1904年

拉姆·塞(Sir William Ramsay,1852—1916) 英国人,发现了惰性气体。

1905年

拜耳 (Adolf von Baeyer,1835—1917) 德国人,研究有机染料和芳香族化合物。

1906年

莫瓦桑 (Henri Moissan,1852—1907) 法国人,制备单质氟。

1907年

布赫纳 (Edward Buchner,1860--1907) 德国人,发现无细胞发酵现象 。

1908年

E.卢瑟福 (Ernest Rutherford,1871—1937) 英国人,研究元素蜕变和放射性物质化学。

1909年

F.W.奥斯瓦尔德 (Friedrich Wilhein Ostwald,1853—1932) 德国人,研究催化、化学平衡、反应速率。

1910年

瓦拉赫 (Otto Wallach,1847—1931) 德国人,研究脂环族化合物。

1911年 

M.居里(居里夫人)(Marie Curie,1667—1934)(女) 法国人,发现镭和钋,并分离镭。

1912年

梅林尼亚 (Victor Grignard,1871—1935) 法国人,发现用镁做有机反应的试剂。

萨巴蒂埃 (Paul Sabatier,1854—1941) 法国人,研究有机脱氧催化反应。

1913年

维尔纳 (A1fred Werner,1866—1919) 瑞士人,研究分子中原子的配位,提出配位理论。

1914年

T.W.理查兹Therdore William Richards,1968—1928) 美国人,精确测量大量元素的原子量。

1915年

威尔斯泰特(Richard Willstater,1872—1924) 德国人,研究植物色素,特别是叶绿素。

1916年 未授奖 

1917年 未授奖

1918年

哈伯 (Fritz Haber,1868—1930) 德国人,发明工业合成氨方法。

1919年 未授奖

1920年

能斯特 (Walter Nernst,18—1941) 德国人,研究热化学,提出热力学第三定律。

1921年

索迪 (Frederick Soddy,1877—1956)英国人,研究同位素的存在和性质。

1922年

阿斯顿 (Francis Willian Aston,1877—1945) 英国人,研究质谱法,发现整数规划。

1923年

普雷格尔 (Fritz Pregl,1869—1930) 奥地利人,研究有机化合物的微量分析法。

1924年 未授奖

1925年

齐格蒙迪(Richard Zsigmondy,1865—1929) 奥地利人,阐明胶体溶液的多相性质。

1926年

斯维德伯格(Theodor Svedberg,1884—1971) 瑞典人,发明超离心机,用于分散体系的研究。

1927年

维兰德 (Heinrich Wieland,1877—1957) 德国人,研究胆酸的组成。

1928年

文道斯(Adolf Windaus,1876—1959) 德国人,研究胆固醇的组成及其与维生素的关系

1929年

哈登 (Sir Arthur Harden,1865—1940) 英国人,研究糖的发酵作用及其与酶的关系。

奥伊勒(Sir Arthur Harden,1865—1940) 瑞典人,研究辅酶。

1930年

H.费歇尔 (Uails Fischer,1881—1945) 德国人,研究血红素和叶绿素,合成血红素。

1931年

波施(Carl Bosch,1874— 1940) 德国人,研究化学上应用的高压方法。

贝吉乌斯(Friecrich Bergius,1994—1949) 德国人,研究化学上应用的高压方法。

1932年

兰米尔 (Irving Langnuir,1881—1957) 美国人,研究表面化学和吸附理论。

1933年 未授奖 

1934年

尤里(Harold Clayton Urey,13—1981) 美国人,发现重氢。

1935年

F.约里奥—居里(Frederic Joliot—Curie,1900— 1958) 法国人,合成人工放射性元素。

I.伊伦—居里(I reno Joliot—Curie:17-1956)(女) 法国人,合成人工放射性元素。

1936年

德拜 (Peter Debye,1884—1971) 荷兰人,研究偶极矩和X射线衍射法。

1937年

哈沃斯(Sir Walter Haworth,1883—1950) 英国人,研究碳水化合物和维生素C。

卡雷 (Paul Karrer,18—1971) 瑞士人,研究类胡萝卜素、核黄素、维生素B2。

1938年

R.库恩 (Riehard Kuhn,1900—1967) 德国人,研究类胡萝卜素和维生素。

1939年

布泰南特 (Adolf Butenandt,1903—1955) 德国人,研究性激素。

卢齐卡 (Leopold Ruzicka 1887—1976) 瑞士人,研究聚亚甲基和高级萜烯。

1940年 未授奖

1941年 未授奖

1942年 未授奖

1943年

海维西 (Gyorgy Hevesy,1885—1966) 匈牙利人,利用同位素作为化学研究中的示踪原子。 

1944年

哈恩 (Otto Hahn,1879--1968) 德国人,发现重核裂变现象。

1945年

维尔塔宁(Aatturi Virtanen,15—1973) 芬兰人,发明饲料保藏方法。

1946年

萨姆纳(James Batcheller Sumner,1887-1955)美国人,发现结晶蛋白酶。

诺思罗普(John Howard Northrop,11—) 美国人,制备绩效状态的酶和病毒蛋白质。

斯坦利 (Wendell Meredith Stanley,1904—1971) 美国人,制备绩效状态的酶和病毒蛋白质。

1947年

鲁宾逊(Sir Robert Robinson,1886—1975)英国人,研究生物碱和其它植物制品。

1948年

梯塞留斯(Arme Wilhelm Kaurin Tiselius,1902—1971)瑞典人,研究电泳、吸附分析he和血清蛋白

1949年

乔克(William Francis Giauque,15-1982)美国人,研究超低温下物质的性质。

1950年

第尔斯(Otto Diels,1876—1954)德国人,发现双烯合成。

阿尔德 (Kurt Alder,1902—1958) 德国人,发现双烯合成。

1951年

麦克米伦 (Edwin Mattison McMillan,1907—)美国人,发现和研究超铀元素镅、锔、锫、锎等。

西博格(Glenn Thedore Seaborg,1912-)美国人,发现和研究超铀元素镅、锔、锫、锎等。

1952年

A.马丁 (Arcger Martin,1910—) 英国人,发明分配色谱法。

辛格 (Richard Synge,1914—) 英国人,发明分配色谱法。

1953年 

施陶丁格(Hermann Staudinger,1881—1965) 德国人,提出大分子概念。

1954年

鲍林 (Linus Pauling,1901—) 美国人,研究化学键的本质。

1955年

杜·维尼奥(Vincent Du Vig neaud 1901—1978) 美国人,合成多肽和激素。

1956年

谢苗诺夫 (Nikolay Senyonov,16-) 苏联研究气相反应化学动力学。

欣谢尔伍德(Sir Cril Hinshelwood,17—1967) 美国人,研究气相反应化学动力学 。

1957年

托德(Sir Alexander Robertus Todd,1907-) 英国人,研究核苷酸和核苷酸辅酶。

1958年

桑格 (Frederick Sanger,1918—)英国人,测定胰岛素分子结构。

1959年

海洛夫斯基 ( Jaroslav Heyrovsky,10-1967) 捷克人,发明极谱分析法。

1960年

利比 (Willard Frank Libby,1908—1980) 美国人,发明用放射性碳-14 测定地质年代的方法。

1961年

开尔文 (Melvin Calvin, 1911--) 美国人,研究光合作用的化学过程。

1962年

肯德鲁(John Cowdery Kendrew,1917—) 英国人,测定血红蛋白的结构。

佩鲁兹(Max Ferdinand Perutz,1914-) 英国人,测定血红蛋白的结构。 

1963年

纳塔 (Giulio Natta,1903—1979) 意大利人,研究乙烯和丙烯的催化聚合反应。

齐格勒(Kafl Ziegler,18—1973) 德国人,研究乙烯和丙烯的催化聚合反应。

19年

D.C霍奇金(Dorothy Crowfoot Hodekin,1910—)(女) 英国人,测定抗恶性贫血症的生化化合物维生素B12的结构 。

1965年

伍德沃德(Robert Burns Woodward,1917—1979) 美国人,人工合成固醇、叶绿素、维生素B12和其他只存在于生物体中的物质。

1966年

米利肯 (Robert Sanderson Mulliken,16—) 美国人,用分子轨道法研究化学键和分子结构。

1967年

艾根(Manfred Eigen,1927—) 德国人,研究极其快速的化学反应。

诺里什(Ronald george Wreyford Norrish,17—1978) 英国人,研究极其快速的化学反应。

波特 (Ceorge Porter,1920-)英国人,研究极其快速的化学反应。

1968年

翁萨格(Lars Onsager,1903—1976) 美国人,创立不逆过程的热力学理论。

1969年

巴顿(Derek Harold Richard Barton,1918— ) 英国人,研究有机化合物的三维构象。

哈塞尔(Odd Hassel,17--) 挪威人,研究有机化合物的三维构象。

1970年

莱洛伊尔 (Luis Federico Leloir,1906—) 阿根廷人,发现糖核苷酸及其在碳水化合物合成中的作用。

1971年

赫茨伯格 (Gerhard herzberg,1904—) 加拿大人,研究分子光谱,特别是自由基的电子结构。

1972年

安芬林 (Christian Borhmer Anfinsen,1916-) 美国人,研究酶化学的基本理论。

摩雷(Stanford Moore,1913-1982) 美国人,研究酶化学的基本理论。

斯坦(William H.Stein,1911—1980 ) 美国人,研究酶化学的基本理论。

1973年

E.O.费歇尔(Wrnst Otto Fischer,1918-) 德国人,研究金属有机化合物。

威尔金森(Cerffrey Wilkinson,1921—) 英国人,研究金属有机化合物。

1974年

P.J.弗洛里(Faul John Flory,1910—1985) 美国人,研究长链分子,制成尼龙66。

1975年

康福思(John Warcup Cornforth,1917—) 英国人,研究立体化学。

普雷洛格(Vladumir Prelog,1906—) 瑞士人,研究立体化学。

1976年

利普斯科姆(WiHiam Nunn Lipscomb,1919— ) 美国人,研究硼烷、碳硼烷的结构。

1977年

普里戈金 (1lya Prigogine,1917—) 比利时人,研究热力学中的耗散结构理论。

1978年

P.D.米切尔 (Peter D.Mitchell,1920—) 英国人,研究生物系统中利用能量转移过程。

1979年

H.C.布朗 (Herbert Charles Brown,1912—) 美国人,在有机合成中利用硼和磷的化合物。

维蒂希(Georg Wittig,17-) 德国人,在有机合成中利用硼和磷的化合物。

1980年

W.吉尔伯特(Walter Gilbert,1932—) 美国人,第一次制备出混合脱氧核糖核酸。

P.伯特(Paul Berg,1926-) 美国人,建立脱氧核糖核酸结构的化学和生物分析法。

桑格 (Frederick Sanger, 1918—) 英国人,建立脱氧核糖核酸结构的化学和生物分析法。

1981年

福井谦一(1918—) 日本人,解释化学反应中的分子轨道对称性。

R.霍夫曼 (Roald Hoffmann,1937—) 美国人,提出分子轨道对称守恒原理。

1982年

克卢格(Aaron Klug,1926—) 英国人,测定生物物质的结构。

1983年

陶布 (Henry Taube,1915-) 美国人,研究络合物和固氮反应机理。

1984年

梅里菲尔德(Brace Merrifield,1921—) 美国人,研究多肽合成。

1985年

豪普特曼(Herbert A.Hauptman,1917—) 美国人,发展测定分子和晶体结构的方法。

卡尔勒(JeroMe Karle,1918-) 美国人,发展测定分子和晶体结构的方法。

1986年

赫希 (Dudley R.Hercshbach,1932-) 美国人,研究交叉分子束方法 。

(1936—) 美国人,研究交叉分子束方法。

波拉尼(John C.Polanyi,1929—) 德国人,研究交叉分子束方法。

1987年

佩德森 (Charles Pedersen,1904—) 美国人,合成了具有特殊性能的低分子量的有机化合物,在分子的研究和应用方面作出贡献。

莱思 (Jean-Marie Lehn,1939-) 法国人,合成了具有特殊性能的低分子量的有机化合物,在分子的研究和应用方面作出贡献。

克拉姆(Donald Cram,1919-) 美国人,合成了具有特殊性能的低分子量的有机化合物,在分子的研究和应用方面作出贡献。

1988年

罗伯特·休伯(Robert Huber) 德国人,首次确定了光合作用反应中心的立体结构,揭示了模结合的蛋白质配合物的结构特征。

约翰.戴森霍弗(Johann Deisehofer) 德国人,首次确定了光合作用反应中心的立体结构,揭示了模结合的蛋白质配合物的结构特征。

哈特穆特·米歇尔 (Hartnut Michel) 德国人,首次确定了光合作用反应中心的立体结构,揭示了模结合的蛋白质配合物的结构特征。

19年 

奥尔特曼(S.Altman) (1939-) 

奥尔特曼(S.Altman) 美国人,因发现RNA的生物催化作用而获奖. 

1978年和1981年奥尔特曼与切赫分别发现了核糖核酸(RNA)自身具有的生物催化作用,这项研究不仅为探索RNA的复制能力提供了线索,而且说明了最早的生命物质是同时具有生物催化功能和遗传功能的RNA,打破了蛋白质是生物起源的定论。 

切赫(T.R.Cech) (1947-) 

切赫(T.R.Cech)美国人,因发现RNA的生物催化作用而与奥尔特曼共同获得19年诺贝尔化学奖。

他们地发现核糖核酸(RNA)不仅像过去所设想的那样仅被动地传递遗传信息,还起酶的作用,能催化细胞内的为生命所必需的化学反应.在他们的发现之前,人们认为只有蛋白质才能起酶的作用.他最先证明RNA分子能催化化学反应,并于1982年公布其研究结果.1983年证实RNA的这种酶活动. 

1990年 

科里(E.J.Corey) (1928-) 

科里,美国化学学家,创建了独特的有机合成理论—逆合成分析理论,使有机合成方案系统化并符合逻辑。他根据这一理论编制了第一个计算机辅助有机合成路线的设计程序,于1990年获奖。 

60年代科里创造了一种独特的有机合成法-逆合成分析法,为实现有机合成理论增添了新的内容。与化学家们早先的做法不同,逆合成分析法是从小分子出发去一次次尝试它们那构成什么样的分子--目标分子的结构入手,分析其中哪些化学键可以断掉,从而将复杂大分子拆成一些更小的部分,而这些小部分通常已经有的或容易得到的物质结构,用这些结构简单的物质作原料来合成复杂有机物是非常容易的。他的研究成功使塑料、人造纤维、颜料、染料、杀虫剂以及药物等的合成变得简单易行,并且是化学合成步骤可用计算机来设计和控制。 

他自己还运用逆合成分析法,在试管里合成了100种重要天然物质,在这之前人们认为天然物质是不可能用人工来合成的。科里教授还合成了人体中影响血液凝结和免疫系统功能的生理活性物质等,研究成果使人们延长了寿命,享受到了更高层次的生活。 

1991年 

恩斯特(R.Ernst) (1933-) 

恩斯特,瑞士科学家,他发明了傅立叶变换核磁共振分光法和二维核磁共振技术而获奖。经过他的精心改进,使核磁共振技术成为化学的基本和必要的工具,他还将研究成果应用扩大到其他学科。 

1966年他与美国同事合作,发现用短促的强脉冲取代核磁共振谱管用的缓慢扫描无线电波,能显著提高核磁共振技术的灵敏度。他的发现使该技术能用于分析大量更多种类的核和数量较少的物质,他在核磁共振光谱学领域的第二个重要贡献,是一种能高分辨率地."二维"地研究很大分子的技术。科学家们利用他精心改进的技术,能够确定有机和无机化合物,以及蛋白质等生物大分子的三维结构,研究生物分子与其他物质,如金属离子.水和药物等之间的相互作用,鉴定化学物种,研究化学反应速率。 

1992年 

马库斯(R.Marcus) (1923-) 

马库斯,加拿大裔美国科学家,他用简单的数学方式表达了电子在分子间转移时分子体系的能量是如何受其影响的,他的研究成果奠定了电子转移过程理论的基础,以此获得1992年诺贝尔奖。 

他从发现这一理论到获奖隔了20多年。他的理论是实用的,它可以解除腐蚀现象,解释植物的光合作用,还可以解释萤火虫发出的冷光,现在假如孩子们再提出"萤火虫为什么发光"的问题,那就更容易回答。 

1993年 

史密斯(M.Smith) (1932-2000) 

加拿大科学家史密斯由于发明了重新编组DNA的“寡聚核苷酸定点突变”法,即定向基因的“定向诱变”而获得了1993年诺贝尔奖。该技术能够改变遗传物质中的遗传信息,是生物工程中最重要的技术。 

这种方法首先是拚接正常的基因,使之改变为病毒DNA的单链形式,然后基因的另外小片断可以在实验室里合成,除了变异的基因外,人工合成的基因片断和正常基因的相对应部分分列成行,犹如拉链的两条边,全部戴在病毒上。第二个DNA链的其余部分完全可以制作,形成双螺旋,带有这种杂种的DNA病毒感染了细菌,再生的蛋白质就是变异性的,不过可以病选和测试,用这项技术可以改变有机体的基因,特别是谷物基因,改善它们的农艺特点。 

利用史密斯的技术可以改变洗涤剂中酶的氨基酸残基(橘红色),提高酶的稳定性。 

穆利斯(K.B.Mullis) (1944-) 

美国科学家穆利斯(K.B.Mullis) 发明了高效复制DNA片段的“聚合酶链式反应(PCR)”方法,于1993年获奖。利用该技术可从极其微量的样品中大量生产DNA分子,使基因工程又获得了一个新的工具。 

85年穆利斯发明了“聚合酶链反应”的技术,由于这项技术问世,能使许多专家把一个稀少的DNA样品复制成千百万个,用以检测人体细胞中艾滋病病毒,诊断基因缺陷,可以从犯罪的现场,搜集部分血和头发进行指纹图谱的鉴定。这项技术也可以从矿物质里制造大量的DNA分子,方法简便,操作灵活。 

整个过程是把需要的化合物质倒在试管内,通过多次循环,不断地加热和降温。在反应过程中,再加两种配料,一是一对合成的短DNA片段,附在需要基因的两端作“引子”;第二个配料是酶,当试管加热后,DNA的双螺旋分为两个链,每个链出现“信息”,降温时,“引子”能自动寻找他们的DNA样品的互补蛋白质,并把它们合起来,这样的技术可以说是性的基因工程。 

科学家已经成功地用PCR方法对一个2000万年前被埋在琥珀中的昆虫的遗传物质进行了扩增。 

1994年 

欧拉(G.A.Olah) (1927-) 

欧拉,匈牙利裔美国人,由于他发现了使碳阳离子保持稳定的方法,在碳正离子化学方面的研究而获奖。研究范畴属有机化学,在碳氢化合物方面的成就尤其卓著。早在60年代就发表大量研究报告并享誉国际科学界,是化学领域里的一位重要人物,他的这项基础研究成果对炼油技术作出了重大贡献,这项成果彻底改变了对碳阳离子这种极不稳定的碳氢化合物的研究方式,揭开了人们对阳离子结构认识的新一页,更为重要的是他的发现可广泛用于从提高炼油效率,生产无铅汽油到改善塑料制品质量及研究制造新药等各个行业,对改善人民生活起着重要作用。 

1995年 

罗兰 (F.S.Rowland) (1927-) 

克鲁岑、莫利纳、罗兰率先研究并解释了大气中臭氧形成、分解的过程及机制,指出:臭氧层对某些化合物极为敏感,空调器和冰箱使用的氟利昂、喷气式飞机和汽车尾气中所含的氮氧化物,都会导致臭氧层空洞扩大,他们于1995年获奖。 

罗兰,美国化学家,发现人工制作的含氯氟烃推进剂会加快臭氧层的分解,破坏臭氧层,引起联合国重视,使全世界范围内禁止生产损耗臭氧层的气体。 

莫利纳 (M.Molina) (1943-) 

克鲁岑、莫利纳、罗兰率先研究并解释了大气中臭氧形成、分解的过程及机制,指出:臭氧层对某些化合物极为敏感,空调器和冰箱使用的氟利昂、喷气式飞机和汽车尾气中所含的氮氧化物,都会导致臭氧层空洞扩大,他们于1995年获奖。 

臭氧层位于地球大气的平流层中,能吸收大部分太阳紫外线,保护地球上的生物免受损害,而正是他们阐明了导致臭氧层损耗的化学机理,并找到了人类活动会导致臭氧层损耗的证据,在这些研究推动下,保护臭氧层已经成为世界关注的重大环境课题,1987年签订蒙特利尔议定书,规定逐步在世界范围内禁止氯,氟,烃等消耗臭氧层物质的作用。 

莫利纳,美国化学家,因20世纪70年代期间关于臭氧层分解的研究而获1995年诺贝尔奖。莫利纳与罗兰发现一些工业产生的气体会消耗臭氧层,这一发现导致20世纪后期的一项国际运动,含氯氟烃气体的广泛使用。他经过大气污染的实验,发现含氯氟烃气体上升至平流层后,紫外线照射将其分解成氯.氟和碳元素。此时,每一个氯原子在变得不活泼前可以摧毁将近10万个臭氧分子,莫利纳是描述这一理论的主要作者。科学家们的发现引起一场大范围的争论。80年代中期,当在南极地区上空发现所谓的臭氧层空洞--臭氧层被耗尽的区域时,他们的理论得到了证实。 

克鲁岑 (P.Crutzen) (1933-) 

克鲁岑、莫利纳、罗兰率先研究并解释了大气中臭氧形成、分解的过程及机制,指出:臭氧层对某些化合物极为敏感,空调器和冰箱使用的氟利昂、喷气式飞机和汽车尾气中所含的氮氧化物,都会导致臭氧层空洞扩大,他们于1995年获奖。 

臭氧层位于地球大气的平流层中,能吸收大部分太阳紫外线,保护地球上的生物免受损害,而正是他们阐明了导致臭氧层损耗的化学机理,并找到了人类活动会导致臭氧层损耗的证据,在这些研究推动下,保护臭氧层已经成为世界关注的重大环境课题,1987年签订蒙特利尔议定书,规定逐步在世界范围内禁止氯氟烃等消耗臭氧层物质的作用。 

克鲁岑,荷兰人,由于证明了氮的氧化物会加速平流层中保护地球不受太阳紫外线辐射的臭氧的分解而获奖,虽然他的研究成果一开始没有被广泛接受,但为以后的其他化学家的大气研究开通了道路。 

1996年 

克鲁托(H.W.Kroto)(1939-) 

克鲁托H.W.Kroto)与斯莫利(R.E.Smalley)、柯尔(R.F.Carl)一起,因发现碳元素的第三种存在形式—C60(又称“富勒烯”“巴基球”),而获1996年诺贝尔化学奖. 

斯莫利 (R.E.Smalley)(1943-) 

斯莫利 (R.E.Smalley)与柯尔(R.F.Carl)、克鲁托(H.W.Kroto)一起,因发现碳元素的第三种存在形式—C60(又称“富勒烯”“巴基球”),而获1996年诺贝尔化学奖. 

柯尔 (R.F.Carl)(1933-) 

柯尔(R.F.Carl)美国人、斯莫利(R.E.Smalley)美国人、克鲁托(H.W.Kroto)英国人,因发现碳元素的第三种存在形式—C60(又称“富勒烯”“巴基球”)而获1996年诺贝尔化学奖. 

1967年建筑师巴克敏斯特.富勒(R.Buckminster Fuller)为蒙特利尔世界博览会设计了一个球形建筑物,这个建筑物18年后为碳族的结构提供了一个启示。富勒用六边形和少量五边形创造出“弯曲”的表面。获奖者们假定含有60个碳原子的簇“C60”包含有12个五边形和20个六边形,每个角上有一个碳原子,这样的碳簇球与足球的形状相同。他们称这样的新碳球C60为“巴克敏斯特富勒烯”(buckminsterfullerene),在英语口语中这些碳球被称为“巴基球”(buckyball)。 

克鲁托对含碳丰富的红巨星的特殊兴趣,导致了富勒烯的发现。多年来他一直有个想法:在红巨星附近可以形成碳的长链分子。柯尔建议与斯莫利合作,利用斯莫利的设备,用一个激光束将物质蒸发并加以分析。 

1985年秋柯尔、克鲁托和斯莫利经过一周紧张工作后,十分意外地发现碳元素也可以非常稳定地以球的形状存在。他们称这些新的碳球为富勒烯(fullerene).这些碳球是石墨在惰性气体中蒸发时形成的,它们通常含有60或70个碳原子。围绕这些球,一门新型的碳化学发展起来了。化学家们可以在碳球中嵌入金属和稀有惰性气体,可以用它们制成新的超导材料,也可以创造出新的有机化合物或新的高分子材料。富勒烯的发现表明,具有不同经验和研究目标的科学家的通力合作可以创造出多么出人意外和迷人的结果。 

柯尔、克鲁托和斯莫利早就认为有可能在富勒烯的笼中放入金属原子。这样金属的性能会完全改变。第一个成功的实验是将稀土金属镧嵌入富勒烯笼中。 

在富勒烯的制备方法中略加以改进后现在已经可以从纯碳制造出世界上最小的管—纳米碳管。这种管直径非常小,大约1毫微米。管两端可以封闭起来。由于它独特的电学和力学性能,将可以在电子工业中应用。 

在科学家们能获得富勒烯后的六年中已经合成了1000多种新的化合物,这些化合物的化学、光学、电学、力学或生物学性能都已被测定。富勒烯的生产成本仍太高,因此了它们的应用。 

今天已经有了一百多项有关富勒烯的专利,但仍需探索,以使这些激动人心的富勒烯在工业上得到大规模的应用。 

1997年 

因斯.斯寇(Jens C.Skou) (1918-) 

1997年化学奖授予保罗.波耶尔(美国)、约翰.沃克(英国)、因斯.斯寇(丹麦)三位科学家,表彰他们在生命的能量货币--腺三磷的研究上的突破。 

因斯.斯寇最早描述了离子泵——一个驱使离子通过细胞膜定向转运的酶,这是所有的活细胞中的一种基本的机制。自那以后,实验证明细胞中存在好几种类似的离子泵。他发现了钠离子、钾离子-腺三磷酶——一种维持细胞中钠离子和钾离子平衡的酶。细胞内钠离子浓度比周围体液中低,而钾离子浓度则比周围体液中高。钠离子、钾离子-腺三磷酶以及其他的离子泵在我们体内必须不断地工作。如果它们停止工作、我们的细胞就会膨胀起来,甚至胀破,我们立即就会失去知觉。驱动离子泵需要大量的能量——人体产生的腺三磷中,约三分之一用于离子泵的活动。 

约翰.沃克(John E.Walker) (1941-) 

约翰.沃克与另两位科学家同获得1997年诺贝尔化学奖。约翰.沃克把腺三磷制成结晶,以便研究它的结构细节。他证实了波耶尔关于腺三磷怎样合成的提法,即“分子机器”,是正确的。1981年约翰.沃克测定了编码组成腺三磷合成酶的蛋白质基因(DNA). 

保罗.波耶尔(Panl D.Boyer) (1918-) 

1997年化学奖授予保罗.波耶尔(美国)、约翰.沃克(英国)、因斯.斯寇(丹麦)三位科学家,表彰他们在生命的能量货币--腺三磷的研究上的突破。保罗.波耶尔与约翰.沃克阐明了腺三磷体合成酶是怎样制造腺三磷的。在叶绿体膜、线粒体膜以及细菌的质膜中都可发现腺三磷合成酶。膜两侧氢离子浓度差驱动腺三磷合成酶合成腺三磷。 

保罗.波耶尔运用化学方法提出了腺三磷合成酶的功能机制,腺三磷合成酶像一个由α亚基和β亚基交替组成的圆柱体。在圆柱体中间还有一个不对称的γ亚基。当γ亚基转动时(每秒100转),会引起β亚基结构的变化。保罗.波耶尔把这些不同的结构称为开放结构、松散结构和紧密结构。 

1998年 

约翰.包普尔(John A.Pople) (1925-) 

约翰.包普尔(John A.Pople),美国人,他提出波函数方法而获诺贝尔化学奖。他发展了化学中的计算方法,这些方法是基于对薛定谔方程(Schrodinger equation)中的波函数作不同的描述。他创建了一个理论模型化学,其中用一系列越来越精确的近似值,系统地促进量子化学方程的正确解析,从而可以控制计算的精度,这些技术是通过高斯计算机程序向研究人员提供的。今天这个程序在所有化学领域中都用来作量子化学的计算。 

瓦尔特.科恩(Walter Kohn) (1923-) 

瓦尔特.科恩(Walter Kohn),美国人,因他提出密度函数理论,而获诺贝尔化学奖。 

早在19-1965年瓦尔特.科恩就提出:一个量子力学体系的能量仅由其电子密度所决定,这个量比薛定谔方程中复杂的波函数更容易处理得多。他同时还提供一种方法来建立方程,从其解可以得到体系的电子密度和能量,这种方法称为密度泛函理论,已经在化学中得到广泛应用,因为方法简单,可以应用于较大的分子。 

1999年 

艾哈迈德·泽维尔 (1946-) 

艾哈迈德·泽维尔1946年2月26日生于埃及。后在美国亚历山德里亚大学获得理工学士和硕士学位;又在宾夕法尼亚大学获得博士学位。1976年起在加州理工学院任教。1990年成为加州理工化学系主任。他目前是美国科学院、美国哲学院、第三世界科学院、欧洲艺术科学和人类学院等多家科学机构的会员。 

1998年埃及还发行了一枚印有他本人肖像的邮票以表彰他在科学上取得的成就。 

1999年诺贝尔化学奖授予埃及出生的科学家艾哈迈德·泽维尔(Ahmed H.Zewail),以表彰他应用超短激光闪光成照技术观看到分子中的原子在化学反应中如何运动,从而有助于人们理解和预期重要的化学反应,为整个化学及其相关科学带来了一场。 

早在30年代科学家就预言到化学反应的模式,但以当时的技术条件要进行实证无异于梦想。80年代末泽维尔教授做了一系列试验,他用可能是世界上速度最快的激光闪光照相机拍摄到一百万亿分之一秒瞬间处于化学反应中的原子的化学键断裂和新形成的过程。这种照相机用激光以几十万亿分之一秒的速度闪光,可以拍摄到反应中一次原子振荡的图像。他创立的这种物理化学被称为飞秒化学,飞秒即毫微微秒(是一秒的千万亿分之一),即用高速照相机拍摄化学反应过程中的分子,记录其在反应状态下的图像,以研究化学反应。人们是看不见原子和分子的化学反应过程的,现在则可以通过泽维尔教授在80年代末开创的飞秒化学技术研究单个原子的运动过程。 

泽维尔的实验使用了超短激光技术,即飞秒光学技术。犹如电视节目通过慢动作来观看足球赛精彩镜头那样,他的研究成果可以让人们通过“慢动作”观察处于化学反应过程中的原子与分子的转变状态,从根本上改变了我们对化学反应过程的认识。泽维尔通过“对基础化学反应的先驱性研究”,使人类得以研究和预测重要的化学反应,泽维尔因而给化学以及相关科学领域带来了一场。 

2000年 

艾伦-J-黑格 (1936-) 

艾伦-J-黑格,美国公民,岁,1936年生于依阿华州苏城。现为加利福尼亚大学的固体聚合物和有机物研究所所长,是一名物理学教授。 

获奖理由:他是半导体聚合物和金属聚合物研究领域的先锋,目前主攻能够用作发光材料的半导体聚合物,包括光致发光、发光二极管、发光电气化学电池以及激光等等。这些产品一旦研制成功,将可以广泛应用在高亮度彩色液晶显示器等许多领域。 

艾伦-G-马克迪尔米德 (1929-) 

艾伦-G-马克迪尔米德,来自美国宾夕法尼亚大学,今年71岁,他出生于新西兰,曾就读于新西兰大学和美国威斯康星大学以及英国的剑桥大学。1955年,他开始在宾夕法尼亚大学任教。他是最早从事研究和开发导体塑料的科学家之一。 

获奖理由:他从1973年就开始研究能够使聚合材料能够象金属一样导电的技术,并最终研究出了有机聚合导体技术。这种技术的发明对于使物理学研究和化学研究具有重大意义,其应用前景非常广泛。 

他曾发表过六百多篇学术论文,并拥有二十项专利技术。 

白川英树 (1936-) 

白川英树今年岁,已经退休,现在是日本筑波大学名誉教授。白川1961年毕业于东京工业大学理工学部化学专业,曾在该校资源化学研究所任助教,1976年到美国宾夕法尼亚大学留学,1979年回国后到筑波大学任副教授,1982年升为教授。1983年他的研究论文《关于聚乙炔的研究》获得日本高分子学会奖,他还著有《功能性材料入门》、《物质工学的前沿领域》等书。 

获奖理由:白川英树在发现并开发导电聚合物方面作出了引人注目的贡献。这种聚合物目前已被广泛应用到工业生产上去。他因此与其他两位美国同行分享了2000年诺贝尔化学奖。 

2001年 

威廉·诺尔斯(W.S.Knowles) (1917-) 

2001年诺贝尔化学奖授予美国科学家威廉·诺尔斯、日本科学家野依良治和美国科学家巴里·夏普雷斯,以表彰他们在不对称合成方面所取得的成绩,三位化学奖获得者的发现则为合成具有新特性的分子和物质开创了一个全新的研究领域。现在,像抗生素、消炎药和心脏病药物等,都是根据他们的研究成果制造出来的。 

瑞典皇家科学院的新闻公报说,许多化合物的结构都是对映性的,好像人的左右手一样,这被称作手性。而药物中也存在这种特性,在有些药物成份里只有一部分有治疗作用,而另一部分没有药效甚至有毒副作用。这些药是消旋体,它的左旋与右旋共生在同一分子结构中。在欧洲发生过妊娠妇女服用没有经过拆分的消旋体药物作为镇痛药或止咳药,而导致大量胚胎畸形的"反应停"惨剧,使人们认识到将消旋体药物拆分的重要性。2001年的化学奖得主就是在这方面做出了重要贡献。他们使用一种对映体试剂或催化剂,把分子中没有作用的一部分剔除,只利用有效用的一部分,就像分开人的左右手一样,分开左旋和右旋体,再把有效的对映体作为新的药物,这称作不对称合成。 

诺尔斯的贡献是在1968年发现可以使用过渡金属来对手性分子进行氢化反应,以获得具有所需特定镜像形态的手性分子。他的研究成果很快便转化成工业产品,如治疗帕金森氏症的药L-DOPA就是根据诺尔斯的研究成果制造出来的。 

1968年,诺尔斯发现了用过渡金属进行对映性催化氢化的新方法,并最终获得了有效的对映体。他的研究被迅速应用于一种治疗帕金森症药物的生产。后来,野依良治进一步发展了对映性氢化催化剂。夏普雷斯则因发现了另一种催化方法——氧化催化而获奖。他们的发现开拓了分子合成的新领域,对学术研究和新药研制都具有非常重要的意义。其成果已被应用到心血管药、抗生素、激素、抗癌药及中枢神经系统类药物的研制上。现在,手性药物的疗效是原来药物的几倍甚至几十倍,在合成中引入生物转化已成为制药工业中的关键技术。 

诺尔斯与野依良治分享诺贝尔化学奖一半的奖金。夏普雷斯现为美国斯克里普斯研究学院化学教授,将获得另一半奖金。 

野依良治(R.Noyori) (1938-) 

2001年诺贝尔化学奖授予美国科学家威廉·诺尔斯、日本科学家野依良治和美国科学家巴里·夏普雷斯,以表彰他们在不对称合成方面所取得的成绩。 

瑞典皇家科学院的新闻公报说,许多化合物的结构都是对映性的,好像人的左右手一样,这被称作手性。而药物中也存在这种特性,在有些药物成份里只有一部分有治疗作用,而另一部分没有药效甚至有毒副作用。这些药是消旋体,它的左旋与右旋共生在同一分子结构中。在欧洲发生过妊娠妇女服用没有经过拆分的消旋体药物作为镇痛药或止咳药,而导致大量胚胎畸形的"反应停"惨剧,使人们认识到将消旋体药物拆分的重要性。2001年的化学奖得主就是在这方面做出了重要贡献。他们使用一种对映体试剂或催化剂,把分子中没有作用的一部分剔除,只利用有效用的一部分,就像分开人的左右手一样,分开左旋和右旋体,再把有效的对映体作为新的药物,这称作不对称合成。 

1968年,诺尔斯发现了用过渡金属进行对映性催化氢化的新方法,并最终获得了有效的对映体。他的研究被迅速应用于一种治疗帕金森症药物的生产。后来,野依良至进一步发展了对映性氢

2002年

瑞典皇家科学院于2002年10月9日宣布,将2002年诺贝尔化学奖授予美国科学家约翰·芬恩、日本科学家田中耕一和瑞士科学家库尔特·维特里希,以表彰他们在生物大分子研究领域的贡献。

2002年诺贝尔化学奖分别表彰了两项成果,一项是约翰·芬恩与田中耕一“发明了对生物大分子进行确认和结构分析的方法”和“发明了对生物大分子的质谱分析法”,他们两人将共享2002年诺贝尔化学奖一半的奖金;另一项是瑞士科学家库尔特·维特里希“发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法”,他将获得2002年诺贝尔化学奖另一半的奖金。 

2003年

2003年诺贝尔化学奖授予美国科学家彼得·阿格雷和罗德里克·麦金农,分别表彰他们发现细胞膜水通道,以及对离子通道结构和机理研究作出的开创性贡献。他们研究的细胞膜通道就是人们以前猜测的“城门”。

2004年

2004年诺贝尔化学奖授予以色列科学家阿龙·切哈诺沃、阿夫拉姆·赫什科和美国科学家欧文·罗斯,以表彰他们发现了泛素调节的蛋白质降解。其实他们的成果就是发现了一种蛋白质“死亡”的重要机理。

2005年

三位获奖者分别是法国石油研究所的伊夫·肖万、美国加州理工学院的罗伯特·格拉布和麻省理工学院的理查德·施罗克。他们获奖的原因是在有机化学的烯烃复分解反应研究方面作出了贡献。烯烃复分解反应广泛用于生产药品和先进塑料等材料,使得生产效率更高,产品更稳定,而且产生的有害废物较少。瑞典皇家科学院说,这是重要基础科学造福于人类、社会和环境的例证。

2006年

美国科学家罗杰·科恩伯格因在“真核转录的分子基础”研究领域所作出的贡献而独自获得2006年诺贝尔化学奖。瑞典皇家科学院在一份声明中说,科恩伯格揭示了真核生物体内的细胞如何利用基因内存储的信息生产蛋白质,而理解这一点具有医学上的“基础性”作用,因为人类的多种疾病如癌症、心脏病等都与这一过程发生紊乱有关。 

2007年度诺贝尔化学奖授予德国科学家格哈德·埃特尔,以表彰他在“固体表面化学过程”研究中作出的贡献,他获得的奖金额将达1000万瑞典克朗(约合154万美元)。

文档

化学家的故事

中国化学家杨石先的故事  杨石先教授16年生宁杭州,祖籍安徽怀宁。1918年于北京清华留美预备学校毕业后,两次被选送赴美留学,先攻读农科,后改修化学,分别在康奈尔大学和耶鲁大学获硕士、博土学位。回国后,历任南开大学教授、西南联合大学教务长兼化学系主任,第一至五届全国、第五第六届全国政协常委,中国科学院化学学部委员、国家科委化学组组长、全国科协副、中国化学会理事长,南开大学校长、名誉校长,南开大学元素有机化学研究所所长、名誉所长等职。杨石先教授是一位久负盛名的化学家、教育家。19
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