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导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇化学家,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
知识的力量
一个物理学霸和女朋友在公园的小湖上划船,两人分坐在船头和船尾。
突然学霸提议两人对调座位,调完之后他拿出卷尺量了船的位移和船的长度,然后说:“原来你有一百二十斤啊!”
绝对相信
一群教授被请上了一架飞机,坐好后他们被告知,飞机是由他们的学生设计的。
结果,众教授纷纷下了飞机,只有一个教授坐在那儿一动不动。
有人问他为什么不赶快下去,他说:“放心吧,这飞机根本就飞不起来。”
防毒面具
一推销员来到乡下,对当地人说:你们得买个防毒面具。当地人不明白:空气这样清新,要它干什么?
没多久,附近盖起了工厂,有毒气体从大烟囱里冒了出来。
于是大家纷纷找到推销员购买防毒面具,并称赞他预言准确。
当问到冒烟工厂生产什么时,推销员说:就是生产防毒面具的。
猜 测
正在博物馆展出的古埃及法老木乃伊突然复活,抓住路过的一位年轻美貌的女游客。人们惊慌失措,不知道该怎么办才好。
正巧大导演斯皮尔伯格也在,只见他在法老耳边小声说了一句话,法老立刻放过了那名貌似古埃及艳后的女子。
事后,人们纷纷猜测斯皮尔伯格究竟说了什么骇人听闻的咒语。
来自中国的知名女演员猜想,可能是这样的一句话:“她身上的香水有毒。”
来自韩国的国际巨星猜想,一定是这样说的:“她不是淑女。”
来自日本的美女明星猜想:“你不要吓着她了。”
斯皮尔伯格闻言大笑:“其实,我只是这样说的:‘请注意自己的形象,你现在是个世界名人。’”
谁有威士忌
一位男子跑进车厢,着急地嚷嚷:“隔壁车厢里有一位太太晕过去了,谁带了威士忌?”乘客中很快有人拿出了威士忌。这位男子接过后喝了几大口,然后将酒瓶还给乘客道:“太谢谢你了,我一看见女士晕倒就难受,这下好多了。”
鱼儿不在家
我喜欢钓鱼,平时出门垂钓很少空手而归。假期,我带儿子去河边钓鱼。可是一天下来,连一条小鱼都没有钓到。晚上回到家,妻子惊讶地问我:? “这是怎么回事?”
儿子见我不出声,接口道:“这不放假吗?鱼儿都出去玩了,不在家!”
打 车
某天去商场购物后,我提着大包小包准备回家,可是怎么都拦不到的士,我很奇怪。见前面有一位交警,我过去问:“哪里可以打到车?”
交警淡定地说:“离我远点儿就可以打到。”
眼前一黑
展昭给马汉讲述自己的英勇故事:“那天我探逍遥楼,获得重要情报,却误中机关,身受重伤。我强提一口真气,支撑到开封府,突然眼前一黑……”马汉关切地问:“你昏倒了?”
展昭摇了摇头,说:“不,是包大人出来了。”
找错医生
病人:“医生,我最近出现一些怪症状,希望你能帮我诊断。”
医生:“首先,你的视力似乎不太好。”
伊姆霍特普是一名优秀的化学家,主要体现在他对物质的认识与神说派是对立的。崇尚科学的他首次发现了使用松香、沥青等可以防止尸体腐败,第一个“木乃伊”便是他为法老量身定做的;他也是一个建筑奇才,非常巧妙地设计金字塔的内部结构,既能防水又能坚固地防腐蚀。然而,史书上为何没有记载伊姆霍特普的优秀事迹,我们又为何不怎么知晓呢?这是由于他的理论与思想与神说派的主张相矛盾,当时的神说派具有较高的地位和权势,就在为法老建筑完金字塔后被残忍地杀害成为法老约瑟的陪葬品,伊姆霍特普的名字在历史上消失了2000多年。
(1)拉瓦锡,对高中学生来说,是非常熟悉的一位化学家,但其背后的一些故事却鲜为人知。众所周知,拉瓦锡发现了氧气,实际上最先发现氧气的不是他,而是另一个化学家普利斯特里,学生听到这里非常好奇,可把两个科学家发现氧气的过程逐一道来,学生听完故事,对拉瓦锡产生由衷的敬佩,这对学生就是潜移默化的情感价值观教育。
(2)学习苯分子结构时,法拉第是学生是非常熟悉的科学家,是他发现了苯,在引导学生自己推测苯分子可能的结构时,引出以凯库勒梦幻曲为题,介绍他梦出苯分子环状结构的故事。这是化学史上有名的化学家趣事,学生听了当然觉得新鲜,一个梦就能成就他的伟大发现,其实凯库勒就是一个爱做梦继而有重大发现的科学家。从这个故事,学生体会到之所以凯库勒夜有所梦,是因为他对问题苦思冥想的结果,也源于他对苯分子结构强烈而浓厚的兴趣。
清华才子横刀夺爱
今年43岁的李天乐出生于北京,外表温婉清丽,骨子里却十分好胜。1990年,她以东城区理科状元的身份被北京大学化学系录取。在聚集了中国最顶尖人才的学府里,身材高挑、成绩优秀的李天乐非常出众,本科毕业后又以高分考取了本专业的硕士研究生。
在学业精进的同时,李天乐也收获了甜蜜的爱,与本科同班同学陈华恋爱,他们是彼此的初恋,两人一起读书、做实验,又双双考上了研究生,甜蜜恩爱。
然而,在北大和清华共同举办的一次学生联谊活动中,清华才子王晓晔对李天乐一见钟情,两人共舞一曲,天衣无缝的配合、曼妙默契的舞姿,博得了阵阵掌声。王晓晔对李天乐展开了疯狂的爱情攻势。
王晓晔比李天乐小一岁,出生在江苏省江阴市,当年,他考入南京化工学院化工机械系,三年读完了四年本科,随后考入清华大学精仪系攻读硕士,每学期都能拿到全额奖学金。尽管知道李天乐“名花有主”,但在王晓晔看来,没有他攻不下来的堡垒。
有一天,王晓晔得知李天乐有出国留学的想法,但陈华不同意,两人闹了矛盾。王晓晔觉得这是天赐良机,他对李天乐说:“我正好也有出国的想法,我支持你。”李天乐顿时兴奋起来。
王晓晔抓住这个机会,乘胜追击,他甚至到北大上选修课,李天乐的脏衣服他也抢着洗。一次,李天乐扭了脚,王晓晔连着几天背着李天乐上下楼。李天乐也对这个执著的小伙产生了好感。
但让李天乐烦恼的是,陈华虽然在出国的问题上与她较劲,其他方面处处迁就她,她找不到分手的理由,也无法割舍掉这段感情。此时,王晓晔不断以筹办出国吸引李天乐,两人一起上托福、GRE考试辅导班,一起查阅国外学校信息,投递申请自荐表。能言善辩的王晓晔不停地向李天乐描述:美国有世界顶尖的学术环境,思想开放自由,生活节奏闲适惬意。在那样的环境下,两人肯定能赢得事业的辉煌与爱情的浪漫。王晓晔的激情描述,勾起了李天乐的无限憧憬。
出国费用对王家来说是一笔不小的负担,而李天乐的父母本就反对女儿出国,自然难以提供出国支援。于是,王晓晔给美国宾夕法尼亚大学校长写了一封信,客观地评价了自己和李天乐的才华,诉说了他们连飞机票都买不起的困境。没想到,该校不仅寄来了邀请他们访学的录取通知书,而且还给他们寄来了2000美元。
1998年2月,两人坐上了飞往美国的国际航班。
清秀女变身野蛮妻
到美国后,作为留学生,王晓晔与李天乐不能正式就业。经济压力很大,他们只能租住在地下室,最困难的时候,一天只能吃一顿饭。
王晓晔利用课余悄悄到中餐馆打工,工钱很低,但管饭。王晓晔只吃一点,余下的饭菜全部打包,带给李天乐。这让李天乐十分感动,王晓晔乐观地安慰她:“困境会很快过去的,总有一天,我们会在美国拥有自己的住房,拥有我们温暖的家。”
2000年秋,王晓晔与李天乐同时戴上了美国常青藤大学的硕士帽。不久,王晓晔就在华尔街一家电脑公司谋到了电脑软件工程师的职位,李天乐也被美国著名企业百美施贵宝公司录用为化学研究员。两人于2001年9月举办了简朴的婚礼。婚后不到三个月,他们就拿到了绿卡。
王晓晔所在的公司人才济济,职场竞争压力非常大,为了保住工作,他不敢分心,每天回家,都累得精疲力竭,原先由他大包大揽的家务活就落到了李天乐身上。时间一久,李天乐不乐意了,一次,她忍不住对王晓晔抱怨:“以前都是你做家务,现在啥都不问了。”正忙着设计电脑软件的王晓晔头也不抬地说:“你没看我忙着吗?”
李天乐委屈地说:“就你知道工作忙,我的工作不忙吗?你太自私了!”王晓晔正遇上软件开发的难题,压抑得很,他认为李天乐不体谅他,两人话不投机,大吵起来。一想到自己以前被王晓晔宠着,现在他竟然敢跟自己吵架,李天乐心里有些失衡,大哭起来。王晓晔只得赶紧道歉,才劝住了她。
王晓晔不仅工作忙,出差也多,李天乐对此十分不满。2006年农历正月初一,王晓晔要到洛杉矶出差。收拾行李时,李天乐不满地阻止道:“今天是春节第一天,咱中国人讲究合家团圆,你却出差了,这叫什么事啊?”王晓晔无奈地说:“美国并不过春节啊,工作总得有人做。”
李天乐说服不了王晓晔,开车就要到他公司找老板当面说理。车子刚发动,王晓晔一把关掉引擎,夺过车钥匙说:“听说公司正要裁员,你一闹,只能给老板留下坏印象。”
“那是我重要还是老板重要?”李天乐不依不饶。
王晓晔没有理会李天乐,自顾自地提着行李出了门,开车绝尘而去。李天乐感觉婚后王晓晔越来越冷落她,伤心地哭了半天。
2007年5月,李天乐的一位同学到美国进行商务考察,告诉她陈华在她出国不久后就娶妻生子。李天乐听后极为难受,当晚,她无缘无故地对王晓晔大发脾气。王晓晔顶了几句,这无疑是火上浇油,李天乐声嘶力尽地哭喊:“王晓晔,你是个负心汉,我抛弃爱情、顶着父母的压力跟你来到美国,你给了我什么?我真恨当初瞎了眼。”
她的话让王晓晔很受伤,他负气地回击说:“你要后悔就回去找陈华吧,不可理喻!”他预测到李天乐还要有“瓢泼大雨”,便出门找朋友喝酒了。
李天乐又气又急,找不到倾诉对象,最后竟怨恨起陈华,如果当初陈华同意跟她一起出国,也许会是另一番景象。她从同学处要来陈华的电话,把陈华劈头盖脸骂了一通。还是不解气,她又发短信把陈华和他的妻子侮辱了一番。
婚姻危机投铊杀夫
2008年3月,手头有了存款,王晓晔提出购房计划。个性要强的李天乐提出购房款采取AA制。
他们花了63万美元在美国新泽西州门松镇一处高档住宅区购置了一套房屋。两人精心装修,仿佛又回到了恋爱阶段。住进了新房,王晓晔也刻意放慢了工作节奏,专心陪伴李天乐,试图修补夫妻关系。李天乐的情绪也好了不少,主动提出了生孩子的计划。
2009年1月,李天乐生下儿子,刚满月她就提出回公司上班,请个保姆带孩子。王晓晔认为李天乐应该做全职妈妈,他的薪水已足以养家,两人因此争吵不休。而此时,李天乐在主管竞选中落败,她把落败的原因归咎于王晓晔,认为是他拖了自己的后腿。在一次争吵中,她甚至说家庭就是一个樊笼,而她就是那只被囚禁的鸟,抱怨、失望交织,李天乐变得歇斯底里,每次争吵,都把王晓晔骂得狗血喷头。
起初,王晓晔还能忍,但李天乐的不依不饶让他忍无可忍,不甘示弱地与之针锋相对。他们的争吵频率迅速上升到每周一次甚至几次,因声音过大,引起邻居报警,警察几乎每周都要登门平息他们的争吵。
当年年底,夫妻俩回国探亲。在飞机上又为先到谁家争吵起来,以至于下了飞机后,他们各回各家。
2010年5月,两人又因家庭琐事吵起来,王晓晔见李天乐又一把鼻涕一把泪地数落自己浪费了她的青春与爱情,他烦心透了,说:“离婚吧!”
李天乐瞬间跳了起来:“你现在事业有成了,想到要离婚了,当初是谁说爱我要对我好的,现在你的翅膀硬了,想把我甩了,那好,我成全你!”
按照美国的法律规定,夫妻离婚需分居一段时间。他们本打算把房子卖掉,分钱后劳燕分飞,但因金融危机,房价下跌,此时卖房,要亏很多。两人遂达成协议,实行屋内分居。
李天乐认为是王晓晔辜负了自己,因此在财产分割及孩子的抚养费上寸步不让。而王晓晔指责她的骄横导致了婚姻的破裂,认为自己没有错,也斤斤计较。这更加深了李天乐对王晓晔的恨意。
两人签订了离婚协议后不久,王晓晔就带一个美国女孩回来过夜。两人的亲密状让李天乐心中横生醋意,她没好气地对那个女孩说:“这是我的家,你给我出去。”王晓晔挡在中间说:“这房子有我的一半,你无权干涉。”李天乐气得哭了一个晚上。王晓晔接连谈了几个女朋友,全部带回了家,还把家折腾得一片狼藉,李天乐气愤至极,指着王晓晔的鼻子骂:“你别得意得太早,我早晚要让你付出代价。”
2011年元旦后,王晓晔经常感到疲劳乏力,有时早晨起床后还会晕眩。1月14日,他前往普林斯顿大学医疗中心就医。可治了一段时间后,病情反而不断加重,还出现了恶心、掉发的现象。
1月25日,医院对王晓晔进行了医学检验,报告显示王晓晔系铊中毒,而此时王晓晔已处于昏迷状态,情况紧急,院方立即向当地警方报案。就在报案后的第二天,王晓晔因病情加重去世。尸检报告显示为铊中毒。
9月29日,华裔化学家杨培东获得2015年麦克阿瑟天才奖。该奖被视为美国跨领域最高奖项之一,每年奖励20至40名在各个领域内具有非凡创造性的杰出人士。获得过该奖的华裔科学家还有数学家张益唐和陶哲轩、生物物理学家庄小威、生物学家何琳等。
杨培东是加州大学伯克利分校的一名化学家,研究内容是纳米线的商业应用:例如将太阳能转化为燃料,或是利用余热发电。(来源:中国新闻网2015年10月7日)
凤凰新闻
“90后”自主造卫星
南京理工大学一群“90后”自主研制的卫星“南理工一号”,日前已在酒泉卫星发射中心成功发射并从太空发回数据。
该“造星”团队包括硕士生、博士生、教师,平均年龄为23岁,他们发明的卫星仅重2.2千克,却可对海洋、大气、飞行物等实施监测。(来源:凤凰新闻2015年10月2日)
新浪科技
美科学家研发人造皮肤:可感知压力轻重
美国斯坦福大学华人学者鲍哲南领导的团队开发出一种塑料制成的人造皮肤,这是第一种能够感知压力并与大脑沟通的柔性人造皮肤,它像一页纸那么薄,分为两层,外层是可以感知压力的传感器,由塑料加上碳纳米管制成;内层是柔性电子电路,可以把压力信号改变成电子信号,并传递给大脑。
研究人员下一步将研制可以感知温度、痛觉等感觉的传感器。对使用义肢的人来说,这种皮肤也许有一天会让他们的义肢有真实的触感。(来源:新浪科技2015年10月18日)
科技日报
中国成功发射天绘一号03星
10月26日15点10分,中国在酒泉卫星发射中心用二号丁运载火箭,成功发射天绘一号03星,卫星顺利进入预定轨道。
天绘一号03星由航天科技集团五院所属航天东方红卫星有限公司研制,主要用于科学试验、国土资源普查、地图测绘、农作物估产及防灾减灾等领域,将对中国科学研究和国民经济建设发挥积极作用。(来源:《科技日报 》2015年10月27日)
科技日报
中美发现恐龙灭绝前新哺乳动物
近日出版的《科学报告》杂志称,中美科学家发现了一个白垩纪晚期多瘤齿兽的新属种――中原豫俊兽(Yubaatar zhongyuanensis),它是欧亚大陆已知最大的中生代多瘤齿兽。
多瘤齿兽是一类长得像啮齿类的哺乳动物,生活在1.6亿年前的侏罗纪到4千万年前新生代的始新世。目前世界上最著名的多瘤齿兽化石,多来自于白垩纪晚期的中亚地区,亚洲东部发现的中生代多瘤齿兽化石比较少见。(来源:《科技日报》 2015年10月26日)
新华网
3D生物血管打印机在成都问世
10月25日,在数百名生物医学、健康医疗和智能制造等专业领域知名院士、专家、学者的见证下,全球首创3D生物血管打印机在四川成都成功问世。
不同于市面上现有的3D生物打印机,3D生物血管打印机可以打印出血管独有的中空结构、多层不同种类细胞,成功地实现了血管再造。这是世界首创,表明人类在实现器官再造的路上迈出了坚实一步。(来源:新华网2015年10月25日)
神秘的地球
地球可能在41亿年前就已有生命
长期以来,科学家们一直认为早期地球环境是干燥和荒凉的,但自从他们对在西澳大利亚发现的1万多块锆石进行研究后发现事实并非如此。
科学家对同位素锆石中铀和铅的比例进行了分析,发现它们形成于41亿年前,那时地球仍然处于婴儿时期,但已经诞生了生命。目前的观点认为地球形成于46亿年前,最早的生命出现在38.3亿年前,新的发现将这个时间提前了2.7亿年。(来源:神秘的地球 2015年10月26日)
人民日报
世界最大射电望远镜综合布线完成
9月30日,随着长度3.5千米的10千伏高压线缆通过耐压测试、变电站设备调试完成,中科院国家天文台500米口径球面射电望远镜(简称FAST)项目综合布线工程完成,具备供电条件,这标志着“天眼”的神经系统已经成型,FAST工程进入最后的冲刺阶段。
FAST为国家重大科学工程,比目前世界上最大的美国阿雷西博天文望远镜观测面积大幅增加,灵敏度提高了2.25倍。 (来源:《人民日报》2015年10月2日)
腾讯新闻
世界著名学术期刊Nature的顾问编委员Philip Ball在对多位世界著名化学家就什么是化学学科的大问题进行专题访谈后,撰写了题为“化学家想知道什么(What chemists want to know)的专论[1]”。设问的中心议题是:化学在绝大多数科学技术领域中已经成为具有关键作用的学科组成之一,是否意味着它将被视为仅仅是一种得心应手的“工具?”或者说它仍然有着自身的主要化学问题等待着继续深入和突破?该文发表在2006年8月3日出版的Nature上[Nature 442, 3 August(2006)50-52]。所谈及的问题和学者们的真知灼见,对于化学学科的建设、发展以及化学教育的改革都有参考价值。
人们所以关注这个问题,起因很多,主要可以归结为以下两个方面,一个是有志于就读大学化学专业的优秀学生生源出现持续下降的趋势,迫使国外多所院校的化学系改变名称,或者缩小招生规模;另一方面,化学家在配合其他领域的发展方面,存在着过分关注具有强烈应用背景的课题的倾向。在融入其他学科或相关技术领域的过程中,呈现出化学的基础科学面貌变得模糊不清的问题。而和化学同为基础学科的物理学和生物学,在积极参与相关先进科学技术的前期研究、发明或开发的同时,对本学科中的大问题的研究热情却一直有增无减。例如物理学家始终热衷于诸如宇宙起源、以及从原子到天体的整个尺度范围内的空间、时间和物质是由什么来控制的等问题;又如生物学家在试图通过DNA的解码、以及如何支配蛋白质的结构和相互作用来回答Erwin Schroedinger提出的“什么是生命”的问题等。面对公众对化学的日益漠视,甚至认为化学作为一门基础学科的时代已经结束等误解,化学界必须正视并认真回答这个问题,也就是作为三大基础科学之一的化学,还是一门富有生命力的基础学科吗?它的大问题又是什么呢?
此外,近年来人类社会一直受到能源、资源和环境等问题的严重困扰,其中,涉及人们日常生活的各个方面的环境问题,不仅关系到人类社会的持续发展,而且直接影响到人体的健康和寿命的长短,更是日益受到社会的普遍关注。尽管环境问题的产生和作为自然科学之一的化学并无直接的关系,但是由于人们在谈及污染问题时,多以污染物的存在和危害性为依据(例如上个世纪70年现的与臭氧空洞生成有关的氟里昂和近日由有毒奶粉引出的三聚氰胺事件),自然会联想到与研究和合成物质密切相关的化学,当人们不能严格分清化学学科和包含着化学过程的物质生产过程之间的差别时,把环境污染问题更多地归因于化学,应当是一种可以理解的误解。从污染物的源头来看,它可能是人工合成的,也可能是原来就存在于自然界的,即所谓“纯天然的”。它们的发现、分离、分析和化学合成工作属于经典的化学工作。化学家从物质组成、结构和变化等方面帮助人们认识了它们,并且学会了利用现有的物质作为原材料合成它们和新的物质,或通过化学修饰以改善它们的性能和某些功能,以及发现或发明能够对抗某些有毒或有害物质和病虫害的药物等。通过化学家们几百年的工作,人类社会所能应用和享用的化学物质日益丰富,以科学技术为基础的社会生产力和人类的生活质量也因此得以持续发展。但是必须明确的是:科学技术的应用、社会生产力发展所选择的主要途径、对社会各界需求的物质资源和生活资源的生产和分配等等任务,并不是化学科学的基本任务。所以,依据一切(化学)物质都是化学的研究对象,因而简单地把化学物质的存在等同于化学,即由所谓“处处有化学”推衍出来的“因为我们生活在一个物质世界中,化学不可须臾别离,所以化学是最重要的基础学科”和“因为所有的污染物都是化学物质,所以化学是环境污染的罪魁祸首”两种极端而片面的看法的同时存在,就不足为奇了。
由于对化学的误解一直没有得到彻底的澄清,而且以上两种相互对立的极端观点依然在通过教学、科普活动及大众媒体广为散布,不仅导致所谓厌化学症(chemophobia)的形成,并致使国内外不少高校化学系的招生质量逐年下降(尽管就业比率仍然保持中等水平)和纷纷改变系名(就连美国化学会在2004年都曾经有过改名为分子科学与工程学会的建议[1])等现象的存在,应当认为都是事出有因的了。因此,化学是否仍然是一门基础的自然科学,是否绝大部分的重要化学问题通过融入其他学科领域后,仅仅保留为一种“化学”视角?已经成为一个迫切需要面对并回答的问题,而且必须以化学是否仍然有着亟待解决的、富有挑战性的大问题来回答。Ball所写专论的重要性也在于此。
2什么是化学中的大问题
文中简要介绍的大问题,非常具有启发性和前瞻性,通过它们可以预见到化学在今后20年或更长一点的时期将呈现于世人之前的新面貌,同时它作为中心科学的作用将得到进一步地发展和深化。如果化学界和化学教育界能够就此形成共识,必将对化学专业建设和人才培养起到振聋发聩的作用。不仅如此,它对于初等化学教育和教学改革也有重要的指导作用,因为这是现在的中小学生未来步入社会时将要面对的实际啊!Ball根据专家访谈时收集到的意见和看法,归纳为以下几个方面的大问题。兹分述如下,为了有助于读者理解专家们的意见并形成自己的看法,在撰写本文时将尽可能地引用他们的原话。
2.1化学合成虽然无可替代仍然有着亟待解决的大问题
和其他“发现”科学如物理学、生物学、天文学以及地球科学相比,化学合成一直被认为是化学的最独特之处,而且通常是无可代替的。1890年法国化学家Marcelin就曾经自豪地用“Chemistry creats its objects”来描述化学的这个特点。曾经担任美国化学会会长的Ron Breslow(美国哥伦比亚大学的有机化学教授)进一步扩展了Marcelin的说法,他指出:“化学合成使得化学得以设立一个大多数其他学科无法企及的目标。”并提出“是否可以创立一门合成天文学?即通过改变引力常数来影响宇宙万物的性质,从而使其优化”的建议。尽管目前合成生物学也已经成为一门独立学科,但是在化学家看来,它不过是应用化学的另一个基于如DNA合成和蛋白质设计的分支而已。加州理工学院的核酸化学家Jacqueline Barton则强调:“化学是唯一能够制备前所未有的物质的科学”。
但是过于关注合成化学有可能使得化学家们不自觉地扮演着“修补匠”的角色,为了满足好奇心或者为了获利做着玩转分子世界的工作。由于工业发展带来的挑战已成为科学创造的重要推动力,因而致使工业化学和学科化学的分界线变得模糊不清。所以Barton指出:“化学是为工业添加燃料的科学事业。例如石油化工,还有制药、生物技术以及计算机芯片”。Breslow同意化学面对的大问题不如实际生活中提出的挑战性问题来得多的看法。例如从日光获取能量的实用方法,制造能够荷载大电流的室温超导体;还有迫切需要学习如何在完成生产过程的同时不至于损害环境等问题,都是些面对实际的挑战性问题。
没有人会低估应用和工业化学的重要性。但是如果化学家们对什么是我们能够知道的问题的关注远远不如什么是我们能够做的问题时,亦即过分关注为特定问题寻求特定解决方案的现状,是否会影响到化学作为一门基础科学的发展前景和进展的步伐?这是一个值得认真思考的问题。
伦敦皇家研究所有无机化学家John Meurig Thomas认为,化学是一门很特别的科学,例如,人们可以认同化学键的一般原理但是在特殊的分子中,却经常会遇到必须做出新的规定或修改原有理论的情况。他还说:“如果想找到一个能够普遍适用于酶、材料、表面等等的催化理论是一件荒谬可笑的事情”。值得关注的是,在大部分化学家垂青于实际问题和一些领域逐渐偏离化学的形势下,化学是否还存在某些大问题?如果是这样,它能否和物理学及生物学的学科前沿问题一样具有强烈的激励作用?
2.2细胞的化学基础和功能分子的结构功能关系问题
对于其他领域中的前沿问题,化学家确有协助解答的能力和义务。Nature所征得的比较一致的意见是,化学家们最关心的问题中有很大一部分被认为是属于生物学的。Stanford大学的物理化学家Richard Zare说:“对我来说,最大的有待回答的问题是关于生命过程的化学”。Barton对此表示同意,他说:“要真正地了解生命过程,一定要回归到化学”。
Harvard大学的化学家,George Whitesides的看法更加明确。他说:“细胞的本质完全是一个分子层次的问题”,而且“只靠生物学真的解决不了”。他认为生物学中“真正需要着力的”部分,如精确定量和分子层次的探究一直受到忽视的原因在于生物学家研究的是整个器官。Salk Institute for Biological Studies (San Diego, California)的分子生物学家,诺贝尔奖得主Sydney Brenner对此持有相同的看法。
对于分子生物学中基本过程的认识至今依然存在着许多困惑:如蛋白质折叠、生物分子功能的基因标记、以及高度选择性的分子识别等,基本上都属于分子层次的问题,即化学问题。尽管分子生物学家可以认为对于上述过程已经有了较全面的了解,但是从化学来看,却并非如此。生物医学和药物开发迫切需要的、基于分子层次的、合理且有预见性的科学依据的不足,就是最有力的例证之一。
University of California(Santa Barbara)的化学工程师Matthew Tirrell认为,涉及生物分子过程化学本质的信号传递是一个关键问题。也就在这个意义上,化学被视为一门信息科学。1894年德国化学家Emil Fischer用于解释生物分子识别的锁钥概念,可以看成是法国University of Louis Pasteur (Strasbourg)的超分子化学家,诺贝尔奖得主Jean-Marie Lehn把化学称作信息物质科学的由起。
自组织现象使得化学家产生了这样的认识,即分子可以按照某种程序相互作用并以某种特定方式聚集,而人工复制的分子聚集体则隐含着化学信息具有定向传递和放大的可能。Lehn说:“就我而言,认为化学对于所有的大问题都有着最重要的贡献,包括研究自组织过程是如何产生的,以及它又如何使得宇宙成为一个能够反映其母源物种的物质世界等在内。”Lehn相信,下一步的工作将是设计分子的‘学习体系’,这种体系不仅可以编程,而且可以训练。事实上,很多化学家所关注的另一个化学生物学关键问题就是记忆的化学基础。Barton认为:“当我们一旦得到答案之后,就有可能设计新的思维和记忆方式,至少做到学会如何保存旧有的思想和记忆。”Whiteside则希望知道如何能够运用化学使硅电子器件和灰质结合在一起,他问道:“怎样才能把我的计算机装入我的大脑?”这类问题看起来似乎应该属于神经科学家和电子工程师研究的范畴,但是神经元之间的信号传递则属于化学过程;这种类型的中介过程需要用化学语言提供指令。
呈现在化学家们面前的这些研究方向,能否确认为真正的化学问题?Whiteside持完全肯定的态度,他说:“我所持的观点就是,目前令人感兴趣的科学,就是化学”。因为即使是那些明显和化学相去甚远的领域例如天文学中的关键问题,就像‘还有多少类似于地球的星球’或‘土星的月球Titan上面有什么?’等基本上都属于分子层面的问题。当谈及学科交叉问题时,他认为由于物理学和生物学在解决分子层次的机制问题时存在着某些困难。促使化学家致力于了解(或预测)分子结构和功能之间的关系,从而成为对化学的最重要挑战之一,例如构效关系对于药物分子设计的重要性。Barton问道:“我们怎样能够对特定的细胞、器官或组织的分子做上特定的标记?又怎样能够使得在需要分子移动时,它就会移动?”构效关系的深入了解,对于工业合成用催化剂的设计也很重要,目前仅对简单小分子合成用的催化剂所涉及的构效关系了解比较充分,而且遗留的细节问题仍然不少。
2.3分子的动态特性和难以穷尽的化学物质世界
诺贝尔奖获得者,加州理工学院的物理化学家Ahmed Zewail指出,分子的动态行为和它们的分子结构一样,对于分子的活动性有着重大的影响。显然,生物分子间的相互作用并不像锁钥匹配关系(亦即只要在结合部位和底物分子间达到很好的几何匹配,就可以有效地完成整个过程)那样简单。例如分子和溶剂间相互作用时的动态学就有可能起着关键的作用。
目前,化学家对化学反应的动态过程研究,是以复杂的多维势能面(类似于崎岖的山地)为基础的。例如把蛋白质折叠的问题简约成为分子中肽链跨越势能面时的轨迹问题,以及它最后是如何停在和正确折叠构象对应的“能谷”中的问题等。Thomas说:“生物学对构效关系的考虑一般是不充分的,必须了解分子在势能面上的运动情况。”换句话说,动态学才是关键。即使化学家破解了分子设计的原理,化学家又能怎样运用它们呢?Barton说:“即使达到了这样的阶段,例如人们能够在实验室中以100%的产率合成任何一种分子,不再需要研究生花上一年的时间来完成它时,也不能算是真正地掌握了合成。所以涉及使原子能够按照预先设定的方式并有效地聚集成为新分子的过程和规律是个大问题。只有解决了这个大问题,我们才能够制造任何我们所想要的物质。”同时,能源、资源以及其他生产成本都达到最优化,而且对环境最友好的化工生产工艺和企业的诞生,将成为现实。这个涉及到化学合成的大问题,不仅具有重大的学科价值,而且可以极大程度地体现出化学在解决人类社会发展中所能起到的无可替代的作用。
只有化学家才知道加工原子和分子到底有多么困难,而有些分子是很多其他学科所依存的。例如,物理学家和生物学家是不会去制造室温超导体和人造微生物的。但是,如果化学被肢解并分属于其他学科,这类能够触及物质奥秘的训练基础也就不复存在了。认为化学的核心-推理式合成缺乏智慧的看法是错误的。有关化学家除了试图了解这个世界,还试图了解所有可能的世界的学科特色,Breslow说得好:“化学有其实用的方面,但是这不是基础科学。当我们确定地知道,自然界能够提供的分子和反应是非常有限,相对于处在继续创造和发现过程中的奇妙化学世界而言,不过是一个巨大无比的水桶中的一滴微小水珠时,化学的基础科学的性质就再也明白不过了。”
根据访谈,Ball在文中归纳出化学应当面对的6个方面的大问题,它们分别是:
(1)如何设计出具有特定功能和动态特性的分子?
(2)什么是细胞的化学基础?
(3)怎样制造未来在能源、空间或医药领域所需要的材料?
(4)什么是思维和记忆的化学基础?
(5)地球上的生命起源问题,以及在其他星球上如何才能够出现生命?
(6)如何才能够查明所有元素间的可能组合?
3化学学科发展的主线和对化学教育及教学改革的启示
Philip Ball在这篇专论中所提及的化学大问题,虽然涉及化学学科的很多领域,但是未必已经穷尽。参与访谈的化学家们各自由本领域的视角出发,提出的问题非常精辟,视角独到,脉络清晰,不仅有振聋发聩的作用,而且具有很好的启示作用,却也未必能够完全覆盖化学学科的所有领域。但是他们针对化学学科发展提出的意见和设想,不仅能够开阔我们的视野,更有很好的示范和启示作用。未尽之处,应当是留给我们的思考和想象空间。它将有助于人们从现代化学的众多成就中,辨明学科的发展主线和前进的轨迹。
例如根据估算,由常见元素组成的,和典型药物分子大小相当的分子总数,可能达到1040的量级。Breslow说:“目前,已知的化学世界,包括化学家已经使之‘膨胀’了的自然界在内的分子总数,还不到它的1%。”这是反对试图把化学还原为一种目标狭窄的学科的主要原因。诺贝尔奖得主,Cornell大学(Ithaca,NY)的理论化学家Roald Hoffmann则明确指出:“不能把宇宙还原为少数几种基本粒子或者是数以百计的元素,应当扩展到所有可能被合成的数量无限的分子。分子能够具有的结构和性能是难以穷尽的。”
此外,查明并制备化学元素之间可能生成的所有分子和使化学合成产率都能达到100%,本身就是一个大问题。而且是化学所特有的大问题。由于化学物质的性质决定于分子的组成和结构(有时还要考虑体系所处的环境),分子的形成过程则取决于相应组分在给定反应体系中的动态历程和作用机制。因此仅仅满足于经典的活化分子有效碰撞理论和依据缺乏‘柔性’的锁钥关系而做出的分子设计,显然是难以完成这个历史任务的。Lehn近年来提出的Constitutional Dynamic Chemistry(组分动态化学)Adaptive Chemistry(适配化学)思想[2],以及在这个思想指导下完成的一系列组成和结构都相当复杂的化学合成研究,为他在上个世纪80年代提出的化学信息论提供了新的实验证明。从中可以隐约地看到解决化学合成领域中大问题的一线曙光。
我们可以把目前化学学科发展中最值得重视的问题归结为:对什么是我们能够知道的问题的关注远不及于什么是我们能够做的问题。其实,这也是我们在目前进行的化学专业教育以及中学化学教学改革中,同样应该关注的问题啊!
但由于乙炔是极不稳定的气态烃,与空气混合容易爆炸即使对其加压,也容易发生爆炸分解,所以与氢相比要更为危险,因此,以前设计到的乙炔反映都限于常压。
1928年左右,列培开始大胆尝试将乙炔从几个气压压缩到数十大气压、并使之与各种有机化合物进行反的方法。这虽然在过去被认为办不到的事情,但他经过仔细研究,设计出一些十分安全可靠的装置,并将其造出来。而且通过认真研究的结果,明确了过去被认为是乙炔爆炸原因之一的乙炔铜之类的化合物,还是乙炔反映的有效催化剂。他根据这些研究成果很容易得地从乙炔制得与过去完全不同的一些有机物,这给合成橡胶、合成树脂(塑料)、合成纤维等领域带来了显著的进步。
所谓列培反映就是将各种能够有机物和催化加如高压釜(耐压容器),在高温高压条件下使之与乙炔发生反应,但从反应看来,大体可分为以下4种类型:乙烯化反应(Vinylation)、乙炔(Cyclization)。以下实用简单加以说明:
(1)乙炔化反应:即乙炔能与含活性氢的醇、流醇、胺羧酸等在加压、加热(150℃~200℃)及碱性催化剂(如氢氧化钾、醇钠、醇钾等)存在下起加成反应,生成乙炔醚,乙烯胺及乙烯酯类,此类产物可用做有机合成的原料。
从1928年左右,列培着手于乙炔醚(Vinylether)的研究,这是使氯乙烯和醇碱(金属钠的究竟溶液)在加压釜内进行反应,由此首次开发了乙烯醚的合成法①通过进一步研究发现,若该反映的副产品一生产的少量乙炔在反应中长时间保持高温且在碱存在下就显著减少,由此正式了乙炔也可于醇碱发生反应的设想,并完成了由乙炔与醇在20~22大气压、160℃~165℃、苛性钾为催化剂合成乙烯醚的工业制造方法。
HCCH+ROHCH2=CHOP
并且将得到的乙烯醚在BF3催化剂存在下聚合,合成了各种聚乙烯醚,特别是由此开发了具有粘着性的热可塑性物质一聚丁烯异丁醚(Polyvinylisobutylether)其商品名称为聚异丁烯橡胶(OppanilC)。并且在后来还开发了将乙烯醚(主要是甲基或乙基醚)用烯酸水来制造乙醛。
H2C=CH-OP+H2OCH3CHO+ROH
该方法作为不用汞盐催化的乙醛合成法,在1937年以来加以研究,并在路德维希港(Ludwigshafen)进行了半工业试验。并且还研究了使乙炔在有机酸盐(环烷酸锌)存在下、在20大气压、230℃与p-叔丁基苯酚(p-Tertiarybuylphenol)反映,合成了被称为Koresin的聚合体②,由此开发了布纳橡胶在粘合剂、涂料、可塑剂等方面的应用。
(2)乙炔化反映:即乙炔在乙炔金属(如铜、银、镍、钴)催化剂存在下,次甲基(CH)上的氢与羰基化合物起加成反应,生成物中仍保留三键结构。
1937年,列培发现有醇胺与乙炔合成丙炔胺的反应,这是由三甲胺和甲醛缩合的(Dimethymethylolamine)与乙炔用乙炔铜催化合成的。
在工业上,制造出了快速硬化剂(酚醛树脂用)的炔化物。并且Diethylaminopentyol③被用于合成抗疟剂扑疟喹啉(Plasmochin)、疟涤平(Atebrine)的中间体。
1937年,列培又发现了使乙炔与甲醛在5~10大气压、90℃~100℃条件下,用乙炔铜催化加成后合成了丙炔醇(Propargylalcohol)④,进行得到了丁乙炔二醇⑤(Butynediol)的方法。
HCCH+HCHOHCCCH2OH
HCHOHOCH2CCCH2OH(收率92%)
对该反应进行深入研究发现:比甲醛高级的醛也发生同样的反应,但随着碳原子数的增多,二醇的收率下降,并且在相同条件下,可以将氨甲基醇的羟基取代为乙炔基。
R2NHHCCHR2HCHR2NCH2CCH
而且使乙炔与胺作用后,生成氨基丁炔类化合物。
R2NHHCCHR2NCH=CH2
HCCHR2NCH(CH3)CCH
在二站中,列培还开发了四氢呋喃用Ni(CO)4(含少量碘)催化合成已二酸(尼龙6,6的原料)的方法。
之后不久,列培又开发了由四氢呋喃⑥。并且还进行了使氨与丁二醇脱氢后得到的γ-丁内脂作用制得a-吡咯烷酮,在钾化合物存在、15大气压、100℃~140℃的条件下与乙炔反应N-乙烯基-a-吡咯烷酮(Nvinyl-a-Pyrrolidone),再用过氧化氢催化聚合后,合成了聚乙烯吡咯烷酮:
它的用途十分广泛。涉及到化妆品乳化剂、染料的分散剂、酒类的澄清剂等。
(3)羰基化反应:即乙炔在镍催化剂存在及加压条件下与一氧化碳作用,生成不稳定的环丙烯酮(Cycolpropenone)中间产物、后者与含活性氢化物(如醇、水、酸、胺、硫醇等)作用,产生多种有用的产物。如应用Ni(CO)4为催化剂(缺点:有剧毒,强酸存在下有腐蚀作用)则反应可在较低温条件下(45℃~50℃)下进行。
1938年,列培将划时代的方法引入一氧化碳化学工业中。如羰基金属[Ni(CO)4]那样作为非常有效的催化剂,在一氧化碳与乙炔(链)烯(烃)、醇等具有活性氢化合物反应中,被用于合成羧酸几其衍生物。
HCCH+CO+HYCH2=CH-COY(HY=H20、ROH)
列培所用的方法是将乙炔溶于四氢呋喃中,用溴化镍代替Ni(CO)4,即用0.1%%NiBr2为摧毁剂,在100大气压,200℃~240℃,使水、一氧化碳反应合成丙烯酸,然后进行酸催化酯催化一高压列培法。为了避免该法中的高压,列培又发明了在低温下将CO一Ni(CO)4的形式使用的方法-列培改良法(也称化学计量合成法)。
4HCCH+4ROH+Ni(CO)4+2HCI4CH2=CHCOOR+NiCI2+H2
并且,一取代乙炔,二取代乙炔也发生同样的反应。
经深入研究上面反应后得出结论:在一取代乙炔反应中,羰基是连接在第二号碳上,在二取代乙炔反应中,氢原子和碳基是顺式加成。另外,在由乙炔、CO、水生成对苯二酚的反应中,是以碳基铁[Fe(CO)5]作为CO供给源或催化剂
Fe(CO)5+4CHCH+2H200H
1939年,,列培虽常识了由乙炔与CO合成乙炔醛(AcetylenealdehydeHCC-CHO、OHC-CC-CHO),但发现在水存在时得到丙烯酸。
该反应中的CO的供给源是Ni(CO)4,在盐酸存在下40℃时反应顺利进行。
1940年左右,列培根据由乙炔、CO、水合成丙烯酸的经验,开发了由甲醇和CO合成醋酸的方法。
CH3OH+COCH3COOH
该反应是在250℃、650大气压,用磷酸、磷酸盐、过度金属碘化物(CoI2)、BF3等催化剂的条件下合成的。
(4)环化反映:即乙炔在Ni(CO)4若其他催化剂存在及加压条件下聚合生成环锌四烯-1,3,5,7(Cyclo-Octaterene,简称COT)等环多烯烃类化合物(Cyclo-polyyolefins)
将乙炔加热到高温后生成少量的苯及其他芳香烃,这是由法国化学家贝特罗(PierreEugeneMarcelinBerthelot1827~1907)发现的。如果将该热聚合反应在碳话铝上进行,收率将有所提高。即使这样,也是多种同系物的混合物。1940年列培与O.Schlichting、K.Klager共同发现,使压缩乙炔(12~20大气压)在环氧乙烷溶于氢呋喃的混合溶剂中,用??的卤化物,(或氨基氰、Ni、(CN)2)为催化剂,在60℃~70℃条件下聚合成环状多烯经(Cyclopolyolefin),例如环锌四烯⑦(Cyclooctaterene)。
如果将其用镍或泊进行催化加氢即可得到环辛烷,若将其氧化就得到辛二酸(聚酰胺树脂原料)。并且还可由环辛烯经环锌(烷)醇(Cycloocatanol)、环锌(烷)酮(Cycloocantone)、环锌酮肟(Cycloocatanone-oxime)合成Caprylo-lactum(聚酰胺纤维原料)。
Analysis
An Electrochemists Toolbox
2009, 300pp.
Hardcover
ISBN 9783540008590
Holze Rudolf著
电化学是研究电和化学反应相互关系的科学。电化学的研究内容应包括两个方面:一是电解质的研究,二是电极的研究,也就是电极和电解质界面上的电化学行为。电化学方法与光学和表面技术的联用,使人们可以研究快速和复杂的电极反应,可提供电极界面上分子的信息。
本书对电化学中的光谱技术和电化学的其他界面分析技术做了全面深入的总结评述。在显微镜下,甚至分子水平,电化学界面和相间分析技术对我们更深一步了解电化学界面结构及其动力学死对头至关重要。读者可以从本书中选择最合适的方法来解决许多特殊的相关问题。
本书分二部分,含7章。第一部分简介和综述(1-4章):讲解电化学相界的结构和动力学特性、经典电化学方法的局限性以及缩相间的光谱学和界面分析;第二部分方法和应用(5-7章):阐述红外光谱、X射线光谱、核磁共振谱、质谱等各种途径下电化学界面的光谱学,另外还介绍了衍射法、其他X射线法以及表面分析法。
本书作者―开姆尼茨工业大学教授Holze,Rudolf博士,引用了大量研究文献,对电化学表面和界面的特性、测量分析方法的连用技术,尤其是光谱技术做了概括总结。
可作为高等院校材料科学与工程、电化学工程类专业研究生的参考用书,也可供从事材料物理与化学、电化学、腐蚀与防护、电镀、电解、化学电源和电分析化学等工作的科学技术人员参考。
赵俊娟,博士生
化学史是化学科学产生和发展的历史,是人类探索和改造物质世界的历史,也是人类精神文明发展的历史,是科学精神最集中的载体。化学史教育是指在化学教学中结合化学史实向学生进行的教育。法国著名的科学家郎之万说过:“在科学教学中加入历史的观点是有百利而无一弊的。”然而,多数教师对化学史的教学并不重视,实际教学中往往一带而过,或者让学生课后自行阅读教材中的化学史素材。上述情况的出现表明教师对于在初中化学教学中进行化学史教育的重要性缺乏了解。笔者结合一些教学案例略谈化学史在初中化学教学中的教育价值及其实现策略。
一、激发学生学习兴趣,调动学生学习积极性
化学史上一些发现、发明和科学家的主要事迹、奇闻轶事,都会引起学生的好奇心,激发其学习兴趣。在氧气性质的教学中教师可介绍普利斯特里发现氧气的实验:“当我获得这种气体后,我发现蜡烛在这种气体中燃烧时竟然发出一种非常亮的火焰,我真不知道该如何去解释这种奇怪的现象。我用玻璃管将这种气体吸进肺中,感到胸部很轻松,很舒服,谁知道这种气体将来会不会是一种时髦的奢侈品呢?但现在只有两只老鼠和我才有享受这种气体的权利啊!”(普利斯特里先用小老鼠做了实验)通过上述叙述,学生在科学家诙谐幽默的话语中体会到氧气的性质,也感到化学科学的学习其实是件轻松快乐而又让人兴致盎然的事。
此外,教师可在自制酸碱指示剂的探究实验的教学中,进行波义耳发现指示剂的故事的讲解;在燃烧与灭火中的教学中,介绍德国商人布兰德想从尿里制得黄金,却意外地分离出像蜡那样的色白质软的物质――白磷;讲解二氧化碳性质的时候介绍普利斯特里发明“汽水”的故事等等来激发学生的学习兴趣。
二、培养学生顽强探索的科学品质
化学史上任何一个科学发现和发明,无不凝聚着化学家辛勤的劳动和忘我的追求,而这一过程更能体现化学家孜孜以求、顽强探索的科学精神。初中阶段元素周期表知识的教学中,由于学生对元素性质的认识较少,难于体会元素周期表对化学学科的重要作用,但教师可对门捷列夫勤奋的一生做适当介绍:在门捷列夫的时代,科学家们只发现了63种元素,但是元素之间是否存在联系呢?门捷列夫经过长达十年的研究,终于发现了元素周期律,并据此制出第一张元素周期表,为20世纪的科学发展指明道路。门捷列夫一生勤奋,涉猎广泛,被称为俄国的达芬奇,在他所写的几千卷著作中,仅有10%是有关化学和物理的,其它的是关于经济、技术、地质等方面著作。“什么是天才?终身努力,便成天才!”就是门捷列夫的名言。学生在感叹科学家对科学知识孜孜不倦求索的同时,也会鞭策自己更加勤奋的学习,以更执着的精神探索科学世界。
“每种纯净物质的组成是固定不变的,所以表示每种物质组成的化学式只有一个。”这是人教版义务教育教科书第四单元课题4化学式与化合价中毫不起眼一句话,却是化学家普鲁斯特用整整 7 年的时间,做了上千次的分析实验才得出的结论,教学中教师也可对此段化学史作相应介绍。
三、增强学生崇尚科学、热爱祖国的情感
化学科学的魅力,在于其能在纷繁复杂的表面现象中揭示出物质及其变化之间的规律,在于其创造性和实用性。在化学肥料的教学中,教师可介绍化学家李比希对肥料工业的贡献:千百年来,普遍的观念认为人和动物总是以有机物(即植物和动物)为食物,庄稼也应该是以有机物为“食物”。但是,人们往田里施绿肥、施粪肥时,庄稼的产量并没有明显的提高。为了探索庄稼的秘密,李比希雇人开垦荒地,种上庄稼,并给庄稼施用各种无机盐,根据哪块地里的庄稼长得茂盛,就能知道庄稼喜欢“吃”什么。很快,李比希发现,庄稼非常喜欢吃“钾”和“磷”。在农业化学上,这是具有重大历史意义的发现。为了给庄稼大量供应钾肥,李比希办起了钾肥厂。李比希还发明了制造磷肥的方法。如果说,许多化学家所研究的定律、结构、化学成分等还只有理论意义的话,那么李比希的这些研究具有重大的实际意义。一位评论家曾这样评论道:“世界上没有任何学者对于人类的贡献,能与李比希相比!”这话固然有点偏颇,不过,李比希的研究工作,使庄稼的产量成倍增长,造福于全人类,这不能不说是他的巨大贡献。显然,这样的化学史实的介绍比空洞的口号更能激起学生崇尚科学的情感。
化学史上人才辈出,科学家们崇高的品德,高尚的情操和他们热爱祖国的高尚品质,更是对学生进行人生观教育的良好素材。在盐的教学中,可介绍我国制碱工业的先驱侯德榜的事迹,教育学生为我国杰出的化学家感到自豪,激发学生的爱国情怀。作为四大文明古国的我国,在化学方面也有杰出成就,四大发明中的造纸术、火药对世界科学的发展具有重要作用,我国古代人民很早就掌握了铜的冶炼技术,并制造出享誉世界的青铜器,通过类似化学史的介绍,提高学生的民族自尊心和自豪感。
四、有助于学生科学思维、科学方法的形成
在化学学科的历史上,很多重要的故事是实施德育教育的良好契机。比如通过给学生重点介绍中国是世界上对化学工艺发明和使用最早的国家之一,许多发明创造对推进世界精神文明和科学进步是有卓越贡献的,这使得学生树立了民族自豪感和民族自尊心。在近现代化学史上,我国的化学家也为人类社会的进步作出了巨大贡献,特别是建国后,我国在化学工业上成果显著。如我国的化学家同生物学家合作在世界上首次合成有生物活力的牛胰岛素。化学科学与化学工业上的成就保证了我国原子弹研制中有关化学材料的部分。我国化学家在世界上首次合成了化学结构与天然物相同的核糖核酸,为人工合成生命物质迈出了新的一步。
同时,教师也可以通过介绍国外的化学史,使学生明白科学是不分国度的,希望通过化学知识的学习,将来能为我国在全世界化学史上作出更可喜的贡献。
在国外化学史上,英国化学家原子论的创始人道尔顿,以“午夜方眠,黎明即起”作为治学的座右铭,自学成才,他的“原子说”对化学的发展起了十分重要的作用。瑞典化学家舍勒原来是一个药店的学徒,由于他顽强的学习精神,刻苦钻研,求真理,顽强不屈,结果发现了许多气体并合成了许多有机物。如氟单质的制取,其间有不少科学家付出了艰辛的劳动,很多人中毒,有的甚至献出了宝贵的生命,然而科学家还是前赴后继,毫不退缩,严肃认真,敢于创新。英国化学家瑞利和拉姆基在测量气体的密度时,发现由亚硝酸铵制取的氮气和由空气分离得到的氮气密度不同,但是仅几毫克的差别,别人是容易忽略的,而他们却认真地分析研究,进一步分析测量,最后发现了稀有气体。通过对化学学科历史的介绍,教育学生在学习和生活中要具有不畏困难、勇于探索、大胆质疑、尊重知识、实事求是、团结协作、坚持追求真理的信念。
二、学习化学精英,树立德育榜样
作为化学界的精英人物,许多化学家成为我们学科中渗透德育的生动素材。中国化工之父侯德榜博士,从小热爱祖国,学习勤奋。留美十年获得博士学位后,放弃国外的优越条件,以赤诚的爱国之心回到祖国,建起了具有世界先进水平的永利碱厂。“七七”,天津沦陷,侯德榜态度坚决,断然拒绝与日本人合作,在他的努力下,经过多次的摸索和试验,终于发明了“侯氏制碱法”,名震中外,为中华民族争取了荣誉。1972 年以后,侯德榜日渐病重,行动不便,仍多次要求下厂视察,帮助解决技术问题,还多次邀请科技人员到家里开会,讨论联碱技术的完善与发展问题,呕心沥血,直至生命的最后一息。 转贴于
丹麦著名物理学家玻尔在二战时期被迫离开被德国占领的祖国。为了表示他一定要重返祖国的决心,他把诺贝尔金质奖章溶于王水隐藏起来,后来纳粹分子窜进玻尔的住宅,而那瓶溶有奖章的王水溶液就在他们的眼皮底下。战争结束之后,玻尔又从溶液中还原提取出金,并重新铸成诺贝尔奖章,重新铸成的奖章显得更加灿烂夺目,因为它凝聚着玻尔对祖国的无限热爱。
启普是荷兰的一名药物商人,曾经学过一些化学。他根据前人制作的制取硫化氢气体的简易装置,设计出一种可以随时使反应发生或停止的气体发生装置,后人为纪念他,将他发明的装置叫做启普发生器。通过介绍科学家这些热爱祖国的动人事迹,培养学生热爱科学、热爱祖国的优良品质,这样的方法很生动,且很具体,往往能收到意想不到的效果。